5.5: Дрейф континентів

Last updated
Save as PDF

Page ID: 35874

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

ВСТУП

Гіпотеза дрейфу материків була розроблена на початку ^20-го століття, в основному Альфредом Вегенер. Вегенер сказав, що континенти рухаються по поверхні Землі і що вони колись були об'єднані разом як єдиний суперконтинент. Поки Вегенер був живий, вчені не вірили, що континенти можуть рухатися.

ІДЕЯ ДРЕЙФУ МАТЕРИКІВ

Знайдіть карту континентів і виріжте кожен з них. А ще краще використовувати карту, де краю материків показують континентальний шельф. Це справжній розмір і форма континенту. Чи можете ви помістити шматки разом? Найпростіший зв'язок між східною Америкою та західною Африкою та Європою, але решта теж може поєднуватися (рисунок 1).

Малюнок 1. Континенти поєднуються, як шматочки головоломки. Ось так вони виглядали 250 мільйонів років тому.

Альфред Вегенер запропонував, щоб континенти колись були об'єднані в єдиний суперконтинент під назвою Пангея, що означає всю землю в давньогрецькій мові. Він припустив, що Пангея давно розпалася і що континенти потім перейшли на свої нинішні позиції. Він назвав свою гіпотезу континентального дрейфу.

ДОКАЗИ ДРЕЙФУ МАТЕРИКІВ

Окрім того, як континенти поєднуються, Вегенер та його прихильники зібрали багато доказів гіпотези дрейфу континентів.

Ідентичні породи, одного типу і віку, зустрічаються по обидва боки Атлантичного океану. Вегенер сказав, що скелі утворилися пліч-о-пліч і що земля з тих пір розсунулася.
Гірські хребти з однаковими типами скель, спорудами та століттями зараз знаходяться по різні боки Атлантичного океану. Наприклад, Аппалачі зі сходу США та Канади схожі на гірські хребти у східній Гренландії, Ірландії, Великобританії та Норвегії (рисунок 2). Вегенер дійшов висновку, що вони утворилися як єдиний гірський хребет, який був відокремлений у міру дрейфу континентів.

Малюнок 2. Подібність між Аппалачськими та східними гірськими хребтами Гренландії є свідченням гіпотези дрейфу континентів.

Стародавні скам'янілості тих же видів вимерлих рослин і тварин зустрічаються в породах того ж віку, але знаходяться на континентах, які зараз широко відокремлені (рис. 3). Вегенер припустив, що організми жили пліч-о-пліч, але що землі розсунулися після того, як вони були мертві та скам'янілі. Він припустив, що організми не змогли б подорожувати по океанах.
- Скам'янілості насіннєвого папороті Glossopteris були занадто важкими, щоб їх можна було переносити вітром.
- Мезозавр був плаваючою рептилією, але плавав лише у прісній воді.
- Ціногнатус і Лістрозавр були сухопутними рептиліями і не змогли плавати.

Малюнок 3. Вегенер використовував викопні докази для підтримки своєї гіпотези дрейфу континентів. Скам'янілості цих організмів зустрічаються на землах, які зараз знаходяться далеко один від одного.

Канавки і поклади скель, залишені стародавніми льодовиками, зустрічаються сьогодні на різних континентах дуже близько до екватора. Це вказувало б на те, що льодовики або утворилися посеред океану, та/або покрили більшу частину Землі. Сьогодні льодовики утворюються тільки на суші і ближче до полюсів. Вегенер вважав, що льодовики зосереджені над південною сушею масою поблизу Південного полюса, і континенти пізніше перейшли на свої нинішні позиції.
Коралові рифи та вуглеутворюючі болота зустрічаються в тропічних та субтропічних середовищах, але стародавні вугільні пласти та коралові рифи зустрічаються в місцях, де сьогодні дуже холодно. Вегенер припустив, що ці істоти живі в теплих кліматичних зонах і що скам'янілості та вугілля пізніше дрейфували до нових місць на континентах.

Погляньте на цю анімацію, яка показує, що кліматичні пояси Землі залишаються приблизно в тому ж положенні, поки континенти рухаються, і ця анімація показує, як континенти розпадаються.

Хоча свідчення Вегенера були достовірними, більшість геологів в той час відкидали його гіпотезу про дрейф материків. Чому, на вашу думку, вони не прийняли континентальний дрейф?

Вчені стверджували, що немає можливості пояснити, як тверді материки можуть орати тверду океанічну кору. Ідея Вегенера була майже забута, поки технологічний прогрес не представив ще більше доказів того, що континенти рухалися, і дав вченим інструменти для розробки механізму дрейфуючих континентів Вегенера.

ДОКАЗИ МАГНІТНОЇ ПОЛЯРНОСТІ

Дивовижні нові докази прийшли в 1950-х роках з досліджень магнітної історії Землі (рис. 4). Вчені використовували магнітометри, прилади, здатні вимірювати напруженість магнітного поля, щоб подивитися на магнітні властивості гірських порід в багатьох місцях.

Малюнок 4. Магнітне поле Землі схоже на магніт з північним полюсом поблизу географічного Північного полюса та південним полюсом поблизу географічного Південного полюса.

Кристали магнетиту схожі на крихітні магніти, які вказують на північний магнітний полюс, коли вони кристалізуються з магми. Кристали фіксують як напрямок, так і напруженість магнітного поля в той час. Напрямок відомий як магнітна полярність поля.

Магнітна полярність на одному континенті зі скелями різного віку

Геологи відзначили важливі речі щодо магнітної полярності різних постарілих порід на одному континенті:

Кристали магнетиту в свіжих вулканічних породах вказують на поточний магнітний північний полюс (рис. 5) незалежно від того, на якому материку або де на материку розташовані породи.

Малюнок 5. Поточний північний магнітний полюс Землі знаходиться на півночі Канади.

Старі скелі того ж віку і розташовані на одному континенті, вказують на те саме місце, але це місце не є поточним північним магнітним полюсом.
Старі породи, які мають різний вік, не вказують на одні й ті ж місця або на поточний магнітний північний полюс.

Іншими словами, хоча кристали магнетиту вказували на магнітний північний полюс, розташування полюса, здавалося, блукало. Вчені були вражені, виявивши, що північний магнітний полюс змінював місце розташування через час (рис. 6).

Малюнок 6. Розташування північного магнітного північного полюса 80 мільйонів років до теперішнього часу (mybp), потім 60, 40, 20 і зараз.

Цьому є три можливих пояснення:

Континенти залишалися нерухомими, а північний магнітний полюс перемістився.
Північний магнітний полюс стояв на місці, а материки рухалися.
Рухалися і материки, і північний полюс.

Магнітна полярність на різних континентах зі скелями одного віку

Геологи відзначили, що для порід одного віку, але на різних континентах, маленькі магніти вказували на різні магнітні північні полюси.

400-мільйонний магнетит в Європі вказав на інший північний магнітний полюс, ніж магнетит того ж віку в Північній Америці.
250 мільйонів років тому північні полюси також були різними для двох континентів.

Вчені знову подивилися на три можливі пояснення. Тільки один може бути правильним. Якщо континенти залишалися нерухомими під час переміщення північного магнітного полюса, повинно бути два окремих північних полюса. Оскільки сьогодні існує лише один північний полюс, єдиним розумним поясненням є те, що північний магнітний полюс залишився фіксованим, але континенти перемістилися.

Щоб перевірити це, геологи поєднали континенти разом, як це робив Вегенер. Це спрацювало! Там був тільки один магнітний північний полюс і континенти дрейфували (рис. 7). Вони назвали феномен магнітного полюса, який, здавалося, рухався, але насправді не виявив полярного блукання.

Малюнок 7. Ліворуч: очевидний північний полюс для Європи та Північної Америки, якщо континенти завжди були в своїх поточних місцях. Два шляхи зливаються в один, якщо континентам дозволено дрейфувати.

Це свідчення дрейфу континентів дало геологам поновився інтерес до розуміння того, як континенти можуть рухатися по поверхні планети.

РЕЗЮМЕ УРОКУ

На початку 20-го століття вчені почали збирати докази того, що материки можуть пересуватися по поверхні Землі.
Докази дрейфу материків включали прилягання материків; розподіл стародавніх скам'янілостей, скель та гірських хребтів; і розташування стародавніх кліматичних зон.
Хоча докази дрейфу континентів були надзвичайно сильними, вчені відкинули цю ідею, оскільки не було розроблено жодного механізму того, як тверді континенти могли пересуватися на твердій землі.
Відкриття явної полярної мандрівки відновило інтерес вчених до дрейфу материків.

РЕФЛЕКСІЯ ПИТАННЯ

Яку майстерність допомагає вам розвивати цей вміст?
Які ключові теми висвітлюються в цьому контенті?
Як зміст цього розділу може допомогти вам продемонструвати майстерність певної майстерності?
Які питання у вас щодо цього вмісту?

Автори та атрибуція

Template:ContribCandelaGeo