Table of Contents

Непреходящая теория континентального дрейфа

На протяжении веков исследователи и картографы замечали, что береговые линии Южной Америки и Африки, казалось, соединялись вместе, как куски головоломки. Однако до начала 20-го века метеоролог Альфред Вегенер предложил формальную научную гипотезу: континентальный дрейф. Вегенер утверждал, что все континентальные массивы Земли когда-то были объединены в один суперконтинент, который он назвал Пангея , который позже фрагментировался и дрейфовал на протяжении миллионов лет. Несмотря на обширные доказательства, его теория была встречена с яростным скептицизмом, потому что он не мог объяснить механизм, приводящий к этому движению. Именно & #8217;t до 1960-х годов, с открытием распространения морского дна и развитием тектоники плит, идеи Wegener & #8217 были окончательно оправданы. Сегодня мы понимаем, что литосфера Земли & #8217 разбивается на тектонические плиты, которые скользят по полу

Чтобы по-настоящему оценить силу этой теории, необходимо изучить физические подсказки, разбросанные по всему земному шару. К ним относятся совпадающие окаменелости, выровненные горные пояса, древние ледниковые отложения и активные границы, где взаимодействуют пластины. Каждое место рассказывает главу одной и той же истории: планета в постоянном, медленном движении. Ниже мы исследуем ключевые местоположения и доказательства, которые делают континентальный дрейф одним из самых убедительных и хорошо документированных концепций в науке о Земле.

Ископаемые доказательства через океаны

Загадка мезозавра

Один из самых известных доказательств континентального дрейфа происходит от окаменевших останков вымершей пресноводной рептилии под названием Mesosaurus . Этот маленький, водный хищник жил в течение раннего пермского периода, примерно 290–270 миллионов лет назад. Что делает Mesosaurus решающим для теории, так это его распределение: окаменелости были найдены исключительно в двух местах— восточная Южная Америка (особенно Бразилия) и западная Африка (особенно Намибия и Южная Африка). Поскольку Mesosaurus был пресноводным животным, ограниченным внутренними озерами и реками, он не мог плавать через обширный, соленый Атлантический океан.Единственное логическое объяснение заключается в том, что два континента когда-то были объединены, обеспечивая непрерывную пресноводную среду обитания, которая позже разделилась, когда Пангея

Глоссоптерис Флора

За пределами Месозавра флора Glossopteris предоставляет не менее убедительные доказательства. Glossopteris относится к роду вымерших папоротников семян, которые доминировали на южных континентах в пермский период. Окаменелые листья и древесина Glossopteris были обнаружены на Южной Америке, Африке, Индии, Антарктиде и Австралии. Во многих случаях одни и те же виды встречаются на континентах, теперь разделенных тысячами миль океана. Этот характер распределения был бы невозможен без привлечения континентального дрейфа. Он настоятельно предполагает, что эти материки когда-то были объединены как южный суперконтинент Гондвана, что позволило Glossopteris свободно распространяться до того, как континенты разорвались.

Листрозавр и Cynognathus

Дальнейшие подтверждающие доказательства получены от двух других наземных рептилий: Lystrosaurus и Cynognathus. Lystrosaurus, травоядный дицинодонт терапсид, был найден в Африке, Индии, Антарктиде и Китае.Его присутствие в Антарктиде особенно поразительно, учитывая, что континент теперь покрыт льдом и негостеприимен к крупным рептилиям. Cynognathus, млекопитающая рептилия, напоминающая большую собаку, была восстановлена в основном из Южной Америки и Африки. Перекрывающиеся географические диапазоны этих окаменелостей снова указывают на время, когда континенты были смежными, образуя часть пангейской суши.

Fossil Type Continents Found Key Inference
Mesosaurus Freshwater reptile South America, Africa Contiguous freshwater habitat
Glossopteris Seed fern flora South America, Africa, India, Antarctica, Australia Gondwanan connectivity
Lystrosaurus Herbivorous therapsid Africa, India, Antarctica, China Pangaean distribution
Cynognathus Cynodont therapsid South America, Africa Amalgamated land route

Соответствие геологических особенностей на разных континентах

Аппалачская и #8211; Каледонская горная цепь

Геологи давно отметили, что горные хребты на разных континентах имеют поразительно похожие типы, структуры и возрасты. Аппалачские горы в восточной части Северной Америки простираются на северо-восток в Ньюфаундленд, а затем, похоже, исчезают в Атлантическом океане. Однако, через океан, Каледонские горы Шотландии, Ирландии и Скандинавии демонстрируют почти идентичные геологические характеристики. Скалы в обоих диапазонах преимущественно ранние палеозои в возрасте (примерно 400–500 миллионов лет) и были сформированы в период континентального столкновения, известного как Каледонское орогение. Когда вы перетасовываете континенты обратно в реконструкцию Пангеи, Аппалачи бесшовно выравниваются с Каледонидами, продолжаясь через Гренландию в Норвегию. Эта непрерывность убедительно подтверждает, что Северная Америка, Европа и Гренландия когда-то были связаны вместе, прежде чем разорваться.

Гондванские рогены

Аналогичные выравнивания можно увидеть на южных континентах. Бразильский сгибающийся пояс в Южной Америке соответствует Пояс Дамары в Намибии и Анголе. Восточноафриканский ороген, который проходит через Мадагаскар и в Индию, находит своего аналога в Придзском заливе области Антарктиды. Эти горные пояса являются остатками столкновений, которые построили суперконтинент Гондвана и позже разошлись. Прослеживая геохронологию и структурные тенденции этих орогенов, ученые с замечательной точностью реконструировали, как Африка, Южная Америка, Индия, Антарктида и Австралия ранее вписывались друг в друга, как геологическая молния.

Оригинальное название: Glacial Evidence: Clues in the Rock

Пермо-углеродное оледенение

Одно из самых ярких визуальных свидетельств континентального дрейфа происходит от древних ледниковых отложений. В течение позднего каменноугольного периода до раннего пермского периода (около 300 миллионов лет назад) массивный ледяной щит покрывал большую часть южного суперконтинента Гондвана. Доказательства этого оледенения приходят в виде тиллитов (литифицированный ледниковый период) и полосатых тротуаров (поцарапанная основа)], найденных сегодня на четырех континентах: Южная Америка, Африка, Индия и Австралия . Наиболее примечательно, что эти особенности также встречаются в Антарктида , которая сегодня покрыта льдом, но явно не была единственным центром этого древнего ледяного щита.

Когда ученые реконструируют положения этих континентов в конфигурации Гондваны, ледниковые отложения и паттерны полос сходятся на едином, когерентном ледяном центре, расположенном над южной Африкой и Антарктидой.Потоки на коренной породе указывают направление ледового потока, а при нанесении на карту Гондваны они излучают наружу из этой центральной точки. Эту закономерность невозможно было бы объяснить, если бы континенты всегда находились в своих нынешних положениях. Это требует, чтобы Южная Америка, Африка, Индия и Австралия во время Пермского периода располагались гораздо ближе к Южному полюсу, сценарий полностью согласуется с континентальным дрейфом.

Группа Dwyka в Южной Африке

Одним из самых известных ледниковых образований является группа Дуика в Южной Африке, последовательность тиллитов и связанных с ними отложений толщиной до 1000 метров. Эти отложения содержат граненые и поперечные валуны, переносимые льдом и высвобождаемые при таянии ледника. Подобные ледниковые отложения встречаются в Группе Итараре Бразилии, Талчирской формации Индии и Бассейне Паганцо Аргентины. Литологическое и геохимическое сходство между этими отдаленными образованиями настолько близко, что они оставляют мало сомнений в том, что ледяной щит когда-то был непрерывным по всему гондванскому ландшафту.

Формы на морском дне: палеомагнетизм и распространение морского дна

Магнитные полосы на Среднеокеанских переездах

В то время как окаменелости и горные пояса обеспечивают отпечатки континентального дрейфа на суше, самое сильное доказательство для механики дрейфа происходит от океанских дна. Ученые, проводящие магнитные исследования Атлантического океана, обнаружили удивительный рисунок: морское дно по обе стороны Среднеатлантический хребет показали симметричные полосы нормальной и обратной магнитной полярности. По мере того, как магма поднимается на хребте и затвердевает в базальт, она записывает направление магнитного поля Земли’ в момент охлаждения. Поскольку магнитное поле Земли’ периодически меняет полярность (примерно каждые 200 000–500 000 лет), морское дно действует как магнитофон, сохраняя историю этих разворотов. Симметричный рисунок по обе стороны хребта обеспечивает неопровержимое доказательство нижнего этажа, распространяющегося&

Полярные тропы Wander Paths

Другая линия доказательств исходит из палеомагнитных измерений, собранных из пород разных возрастов на каждом континенте. По мере формирования пород они фиксируют направление и наклон магнитного поля Земли’ в то время и в том месте. Нанося эти данные на камни возрастающего возраста, ученые могут вычислить для каждого континента явный полярный блуждающий путь. Примечательно, что когда континенты вновь собраны в их конфигурацию Пангеи, эти блуждающие пути становятся параллельными, указывая на то, что видимое движение полюсов было на самом деле связано с движением самих континентов. Это обеспечило одно из первых количественных подтверждений гипотезы Вегенера’.

Ключевые места, демонстрирующие границы активных плит

Континентальный дрейф не является завершенным процессом— он продолжается сегодня со скоростью несколько сантиметров в год (примерно так же быстро, как растут ногти). Следующие места предлагают видимые, иногда драматические, доказательства продолжающихся взаимодействий плит. Это лаборатории, где мы можем наблюдать континентальный дрейф в действии.

Среднеатлантический хребет

Среднеатлантический хребет — это подводный горный хребет, который проходит по центру Атлантического океана, отмечая расходящуюся границу между Евразийской плитой Североамериканской плитой на севере и Южноамериканской плитой и Африканской плитой на юге. Этот хребет является местом распространения морского дна, где поднимающаяся магма создает новую океаническую кору и раздвигает континенты. На хребте Атлантический океан расширяется примерно на 2,5 сантиметра (1 дюйм) в год. Хотя это может показаться крошечным, более 50 миллионов лет, он открывает океанский бассейн в тысячах километров в ширину. Остров Исландия находится на вершине Среднеатлантического хребта и является одним из немногих мест,

Сан-Андреас-Фоул, Калифорния

Сан-Андреасский разлом в Калифорнии, пожалуй, самый известный пример трансформирующей границы плит. Здесь Тихоокеанская плита (движение на северо-запад) (движение на юго-восток) (движение на северо-западе) (движение на северо-западе) (движение на северо-западе)] Это боковое движение накапливает напряжение, которое выделяется при периодических землетрясениях, некоторые из которых были разрушительными (например, землетрясение в Сан-Франциско 1906 года и землетрясение в Лома-Приете 1989 года. Система разломов простирается примерно на 1300 километров через Калифорнию, а геодезические измерения с использованием GPS показывают, что Лос-Анджелес и Сан-Франциско движутся друг к другу со скоростью около 5 сантиметров в год. За миллионы лет это движение может в конечном итоге свести два города. Разлом Сан-Андреас предлагает видимый

Гималаи и Тибетское плато

Столкновение Индийской плиты и Евразийской плиты началось около 50 миллионов лет назад и продолжается сегодня, создавая Гималайские горы и обширное Тибетское плато. Это классический пример конвергентной границы плит , где сталкиваются две континентальные плиты. Индийская плита по-прежнему движется на север примерно на 4–5 сантиметров в год, толкая Гималаи вверх примерно на 5 миллиметров в год. Эта зона столкновения ответственна за самые высокие вершины на Земле, включая Гора Эверест (8,849 метров). Продолжающаяся конвергенция порождает мощные землетрясения, такие как землетрясение Горкха 2015 года в Непале, поскольку сохраняется накоплен

Восточноафриканская рифтовая система

В Восточной Африке формируется другой вид границы. Восточноафриканская рифтовая система — это расходящаяся граница плит, где Нубийская плита (главная Африка) отрывается от Сомалийская плита Этот процесс рифтинга раскалывает африканский континент на части, процесс, который продолжается примерно 25 миллионов лет.Райфовая долина простирается от Афарского региона Эфиопии на юг до Мозамбика и включает в себя ряд глубоких озер, активных вулканов (например, гора Килиманджаро, гора Кения) и геотермальных горячих источников.В конце концов, этот рифт может создать новый океанский бассейн, отделяющий Африканский Рог от остальной части континента.Афарская депрессия в Эфиопии — особенно поучительное место: это одно из немногих мест на Земле, где континентальный риф

Кольцо огня

Тихоокеанское огненное кольцо — это не одно место, а дуга вокруг Тихого океана, характеризующаяся интенсивной сейсмической и вулканической активностью. Эта зона соответствует границам субдукции, где Тихоокеанская плита опускается под окружающие плиты (включая североамериканскую, евразийскую, филиппинскую и индо-австралийскую плиты). Субдукция является двигателем континентального дрейфа, поскольку погружение холодной, плотной океанической коры в мантию помогает тянуть плиты вдоль. Алеутские острова, Япония, Индонезия, Филиппины, Новая Зеландия Новая Зеландия и всё

Современные измерения: GPS и спутниковая интерферометрия

В последние десятилетия геофизики получили возможность измерять континентальный дрейф напрямую с помощью технологии Глобальная система позиционирования (GPS) . Сети постоянных станций GPS по всему миру непрерывно фиксируют свои позиции, позволяя исследователям вычислять скорости плит с миллиметровой точностью. Например, данные GPS показывают, что Австралийская плита движется на северо-восток со скоростью около 6,6 сантиметров в год, а Тихоокеанская плита движется на северо-запад со скоростью примерно 7,5 сантиметров в год. Эти измерения соответствуют предсказаниям тектонических моделей плит и обеспечивают подтверждение процесса дрейфа в реальном времени. Кроме того, спутниковый интерферометрический радар синтетической апертуры (InSAR)] может обнаруживать деформацию грунта, связанную с движением плит и накоплением напряжения землетрясения. Эти инструменты изменили наше понимание того, как континенты движутся и взаимодействуют в человеческих временных

Что GPS говорит о скорости дрейфа

Plate Pair Boundary Type Relative Motion (cm/yr) Notable Feature
Pacific / North America Transform 5.0 San Andreas Fault
Nazca / South America Convergent (subduction) 7.5 Andes Mountains
India / Eurasia Convergent (collision) 4.0 Himalayas
Africa / Arabia Divergent 1.0 Red Sea Rift
Pacific / Australian Convergent (subduction) 11.0 Tonga Trench

Оригинальное название: A Planet in Motion

Теория континентального дрейфа— от Wegener’s ранней, спорной гипотезы до современной, хорошо поддерживаемой структуры тектоники плит— является свидетельством силы нескольких линий доказательств. Распределения ископаемых, соответствующие горные пояса, древние ледниковые лужи, магнитные полосы морского дна и измерения GPS все сходятся в одной, последовательной истории: континенты Земли’ являются не постоянными приспособлениями, а мобильными фрагментами более широкой тектонической системы. Среднеатлантический хребет, разлом Сан-Андреас, разлом Хималайя Восточноафриканский разлом и Огненное кольцо обеспечивают окна в продолжающийся процесс. По мере того, как мы продолжаем картировать и контролировать эти