Kontinentální drift - Continental drift

Kontinentální drift je hypotéza, že se kontinenty Země vůči sobě navzájem přesouvaly v geologickém čase, takže se zdálo, že „unášely“ přes oceánské dno. Spekulace, že se kontinenty mohly „unášet“, poprvé předložil Abraham Ortelius v roce 1596. Koncept byl nezávisle a plně rozvinut Alfredem Wegenerem v roce 1912, ale jeho hypotézu mnozí odmítli pro nedostatek jakéhokoli mechanismu pohybu. Arthur Holmes později pro tento mechanismus navrhl plášťovou konvekci . Myšlenka kontinentálního driftu byla od té doby zahrnuta do vědy o deskové tektonice , která studuje pohyb kontinentů při jízdě na deskách zemské litosféry .

Dějiny

Raná historie

Abraham Ortelius ( Ortelius 1596 ), Theodor Christoph Lilienthal (1756), Alexander von Humboldt (1801 a 1845), Antonio Snider-Pellegrini ( Snider-Pellegrini 1858 ) a další již dříve poznamenali, že tvary kontinentů na opačných stranách Atlantiku Zdá se, že oceán (především Afrika a Jižní Amerika) do sebe zapadají. WJ Kious popsal Orteliusovy myšlenky takto:

Abraham Ortelius ve svém díle Thesaurus Geographicus ... naznačil, že Amerika byla „odtržena od Evropy a Afriky ... zemětřesením a povodněmi“ a pokračoval: „Zbytky roztržky se odhalí, pokud někdo předloží mapu světa a pečlivě zvažuje pobřeží tří [kontinentů]. “

V roce 1889 Alfred Russel Wallace poznamenal: „Dříve to bylo velmi obecné přesvědčení, dokonce i mezi geology, že skvělé vlastnosti zemského povrchu, ne menší než ty menší, podléhají neustálým mutacím a že v průběhu známých v geologické době kontinenty a velké oceány znovu a znovu navzájem měnily místa. " Cituje Charlese Lyella, jak říká: „Kontinenty, přestože jsou pro celé geologické epochy trvalé, v průběhu věků zcela mění své polohy.“ a tvrdí, že první, kdo o tom pochyboval, byl James Dwight Dana v roce 1849.

Antonio Snider-Pellegrini Ilustrace uzavřeného a otevřeného Atlantského oceánu (1858)

Ve svém manuálu geologie (1863) Dana napsal: „Kontinenty a oceány měly obecný obrys nebo formu definovanou v nejranější době. To bylo prokázáno s ohledem na Severní Ameriku z polohy a distribuce prvních lůžek dolního siluru - ti v Postupimi epochy . Tyto skutečnosti naznačují, že kontinent Severní Ameriky měl její povrch v blízkosti přílivu na úrovni, která je součástí výše a část pod ním (p.196), a to bude zřejmě ukázalo být podmínka Primordial čase i ostatních kontinentů. A pokud byly vyznačeny obrysy kontinentů, vyplývá z toho, že obrysy oceánů nebyly o nic méně “. Dana měla v Americe obrovský vliv - jeho Manuál mineralogie je stále v revidované podobě - ​​a tato teorie se stala známou jako teorie trvalosti .

To se zdá být potvrzeno průzkumem hlubinných dna vedeným expedicí Challenger v letech 1872–1876, který ukázal, že na rozdíl od očekávání se úlomky půdy svržené řekami do oceánu ukládají poměrně blízko pobřeží na to, co je nyní známý jako kontinentální šelf . To naznačovalo, že oceány jsou trvalým rysem zemského povrchu, než aby „měnily místa“ s kontinenty.

Eduard Suess navrhl superkontinent Gondwana v roce 1885 a oceán Tethys v roce 1893 za předpokladu, že pozemní most mezi současnými kontinenty je ponořen ve formě geosynklinálu , a John Perry napsal článek z roku 1895, který navrhl, že zemský vnitřek je tekutý a nesouhlas s lordem Kelvinem ohledně stáří Země.

Wegener a jeho předchůdci

Alfred Wegener

Na rozdíl od dřívějších spekulací uvedených výše, myšlenka, že americké kontinenty kdysi vytvořily jedinou pevninu s Eurasií a Afrikou, byla postulována několika vědci před papírem Alfreda Wegenera z roku 1912. Ačkoli Wegenerova teorie byla vytvořena nezávisle a byla úplnější než teorie jeho předchůdců, Wegener později připsal řadu minulých autorů s podobnými myšlenkami: Franklin Coxworthy (mezi lety 1848 a 1890), Roberto Mantovani (mezi lety 1889 a 1909), William Henry Pickering ( 1907) a Frank Bursley Taylor (1908).

Podobnost geologických formací jižního kontinentu vedla Roberta Mantovaniho k domněnce v letech 1889 a 1909, že všechny kontinenty byly kdysi spojeny do superkontinentu ; Wegener zaznamenal podobnost Mantovaniho a jeho vlastních map dřívějších pozic jižních kontinentů. Podle Mantovaniho domněnky se tento kontinent zlomil kvůli sopečné aktivitě způsobené teplotní roztažností a nové kontinenty se od sebe vzdalovaly kvůli dalšímu rozšiřování ripových zón, kde nyní leží oceány. To vedlo Mantovaniho k návrhu dnes již zdiskreditované teorie expandující Země .

Kontinentální drift bez expanze navrhl Frank Bursley Taylor , který v roce 1908 (publikoval v roce 1910) navrhl, aby se kontinenty přesunuly do jejich současných poloh procesem „kontinentálního dotvarování“, později navrhl mechanismus zvýšených slapových sil během křídového tažení kůra směrem k rovníku. Jako první si uvědomil, že jedním z důsledků kontinentálního pohybu bude vznik hor, přisuzující vznik Himálaje srážce indického subkontinentu s Asií. Wegener řekl, že ze všech těchto teorií měl Taylor nejvíce podobností se svými vlastními. Po určitou dobu v polovině 20. století byla teorie kontinentálního driftu označována jako „hypotéza Taylor-Wegenera“

Alfred Wegener poprvé představil svou hypotézu Německé geologické společnosti 6. ledna 1912. Jeho hypotéza byla, že kontinenty kdysi vytvořily jedinou pevninu zvanou Pangea , než se rozpadly a unášely na svá současná místa.

Wegener jako první použil sousloví „kontinentální drift“ (1912, 1915) (v němčině „die Verschiebung der Kontinente“ - v roce 1922 přeloženo do angličtiny) a formálně zveřejnil hypotézu, že se kontinenty nějak „rozdělily“ od sebe. Ačkoli předložil mnoho důkazů o kontinentálním driftu, nebyl schopen poskytnout přesvědčivé vysvětlení fyzikálních procesů, které mohly tento drift způsobit. Navrhl, že kontinenty byly odděleny odstředivou pseudo silou ( Polflucht ) rotace Země nebo malou složkou astronomické precese , ale výpočty ukázaly, že síla nebyla dostačující. Polflucht hypotéza byla také studována Paul Sophus Epstein v roce 1920 a bylo zjištěno, že nepravděpodobné.

Odmítnutí Wegenerovy teorie, 1910–50

Ačkoli nyní přijata, teorie kontinentálního driftu byla na mnoho let odmítnuta, přičemž důkazy v její prospěch byly považovány za nedostatečné. Jedním z problémů bylo, že chyběla věrohodná hnací síla. Druhým problémem bylo, že Wegenerův odhad rychlosti kontinentálního pohybu, 250 cm/rok, byl neuvěřitelně vysoký. (Aktuálně přijímaná sazba za oddělení Ameriky od Evropy a Afriky je asi 2,5 cm/rok). Kromě toho byl s Wegenerem zacházeno méně vážně, protože nebyl geolog. I dnes jsou detaily sil pohánějících desky špatně pochopeny.

Britský geolog Arthur Holmes prosazoval teorii kontinentálního driftu v době, kdy byla hluboce nemoderní. V roce 1931 navrhl, aby plášť Země obsahoval konvekční buňky, které odváděly teplo produkované radioaktivním rozpadem a pohybovaly kůrou na povrchu. Jeho Principy fyzikální geologie , končící kapitolou o kontinentálním driftu, byly publikovány v roce 1944.

Geologické mapy té doby ukazovaly obrovské pozemní mosty přes Atlantický a Indický oceán, aby odpovídaly za podobnost fauny a flóry a rozdělení asijského kontinentu v permu, ale neodpovídaly za zalednění v Indii, Austrálii a Jižní Africe.

Opraváři

Hans Stille a Leopold Kober proti myšlence kontinentálního driftu a pracoval na „fixist“ geosynklinála modelu Earth kontrakce hrají klíčovou roli při tvorbě orogens . Další geologové, kteří byli proti kontinentálnímu driftu, byli Bailey Willis , Charles Schuchert , Rollin Chamberlin a Walther Bucher. V roce 1939 se ve Frankfurtu konala mezinárodní geologická konference . Této konferenci začali dominovat fixisté, zejména proto, že geologové specializující se na tektoniku byli všichni fixisté kromě Willema van der Grachta. Kritika kontinentálního driftu a mobilismu byla na konferenci hojná nejen z tektoniků, ale také ze sedimentologických (Nölke), paleontologických (Nölke), mechanických (Lehmann) a oceánografických ( Troll , Wüst ) perspektiv. Fixátorem byl také Hans Cloos , organizátor konference, který společně s Trollem zastával názor, že kromě kontinentů Tichého oceánu se svým chováním radikálně neliší od oceánů. Kurt Leuchs kritizoval mobilistickou teorii Émile Arganda pro alpské vrásnění . Několik drifterů a mobilistů na konferenci apelovalo na biogeografii (Kirsch, Wittmann), paleoklimatologii ( Wegener, K ), paleontologii (Gerth) a geodetická měření (Wegener, K). F. Bernauer správně ztotožnil Reykjanes na jihozápadě Islandu se středoatlantickým hřbetem a argumentoval tím, že dno Atlantského oceánu se prodlužuje stejně jako Reykjanes. Bernauer si myslel, že toto rozšíření roznášelo kontinenty jen 100–200 km od sebe, což je přibližná šířka sopečné zóny na Islandu .

David Attenborough , který navštěvoval univerzitu ve druhé polovině čtyřicátých let, líčil incident ilustrující jeho nedostatečné přijetí: „Jednou jsem se zeptal jednoho ze svých přednášejících, proč s námi nemluví o kontinentálním driftu a bylo mi s úsměvem řečeno, že kdybych dokázal, že existuje síla, která dokáže pohybovat kontinenty, pak by o tom mohl přemýšlet. Myšlenka byla měsíční svit, byl jsem informován. "

Teprve v roce 1953 - pouhých pět let před tím, než Carey představil teorii deskové tektoniky - fyziku Scheidegger odmítl teorii kontinentálního driftu z následujících důvodů.

  • Nejprve bylo ukázáno, že plovoucí hmoty na rotujícím geoidu se shromažďují na rovníku a zůstanou tam. To by vysvětlovalo jednu, ale pouze jednu epizodu budování hor mezi jakoukoli dvojicí kontinentů; nezohlednilo dřívější orogenní epizody.
  • Za druhé, masy volně se vznášející v tekutém substrátu, jako ledovce v oceánu, by měly být v izostatické rovnováze (v níž jsou gravitační a vztlakové síly v rovnováze). Gravitační měření však ukázala, že mnoho oblastí není v izostatické rovnováze.
  • Za třetí, nastal problém, proč některé části zemského povrchu (kůry) měly ztuhnout, zatímco jiné části byly stále tekuté. Různé pokusy vysvětlit to ztroskotaly na dalších obtížích.

Cesta k přijetí

Od třicátých let do konce padesátých let nastínila díla Veninga-Meinesze , Holmese, Umbgroveho a mnoha dalších koncepty, které byly blízké nebo téměř identické s moderní tektonickou teorií desek. Zejména anglický geolog Arthur Holmes navrhl v roce 1920, aby deskové křižovatky mohly ležet pod mořem , a v roce 1928, že hnací silou by mohly být konvekční proudy uvnitř pláště. Zvláště vlivné byly Holmesovy názory: do své nejprodávanější učebnice Zásady fyzikální geologie zařadil kapitolu o kontinentálním driftu a navrhl, aby plášť Země obsahoval konvekční buňky, které rozptylovaly radioaktivní teplo a pohybovaly kůrou na povrchu. Holmesův návrh vyřešil námitku fázové nerovnováhy (podkladová tekutina byla chráněna před tuhnutím radioaktivním ohřevem z jádra). Vědecká komunikace ve 30. a 40. letech však byla válkou potlačena a teorie stále vyžadovala práci, aby se zabránilo ztroskotání na námitkách orogeneze a izostasy . A co hůř, nejschůdnější formy teorie předpovídaly existenci hranic konvekčních buněk zasahujících hluboko do země, které teprve musely být pozorovány.

Fosilní vzory napříč kontinenty ( Gondwanaland )

V roce 1947 tým vědců vedený Maurice Ewingem potvrdil existenci vzestupu ve střední části Atlantského oceánu a zjistil, že dno mořského dna pod sedimenty se chemicky a fyzicky liší od kontinentální kůry. Jak oceánografové pokračovali v bathymetru oceánských pánví, byl detekován systém středooceánských hřbetů. Důležitým závěrem bylo, že podél tohoto systému vznikalo nové oceánské dno, což vedlo ke konceptu „ Velké globální trhliny “.

Mezitím vědci začali rozpoznávat podivné magnetické variace na dně oceánu pomocí zařízení vyvinutých během druhé světové války k detekci ponorek. Během příštího desetiletí bylo stále jasnější, že magnetizační vzorce nejsou anomálie, jak se původně předpokládalo. V sérii prací v letech 1959–1963 si Heezen, Dietz, Hess, Mason, Vine, Matthews a Morley společně uvědomili, že magnetizace dna oceánu vytváří rozsáhlé vzory podobné zebře: jeden pruh by vykazoval normální polaritu a sousední pruhy obrácené polarity. Nejlepším vysvětlením byla hypotéza „dopravního pásu“ nebo Vine – Matthews – Morley . Nové magma z hloubky Země snadno stoupá těmito slabými zónami a nakonec vybuchne podél hřebene hřebenů a vytvoří novou oceánskou kůru. Nová kůra je magnetizována magnetickým polem Země, které prochází občasnými zvraty . Tvorba nové kůry pak magnetizovanou kůru od sebe vzdálí, podobně jako dopravní pás - odtud název.

Bez proveditelných alternativ k vysvětlení pruhů byli geofyzici nuceni dojít k závěru, že Holmes měl pravdu: oceánské trhliny byly místy věčné orogeneze na hranicích konvekčních buněk. V roce 1967, sotva dvě desetiletí po objevení středooceánských trhlin, a deset let po objevu proužkování se tektonika desek stala pro moderní geofyziku axiomatickou.

Kromě toho Marie Tharp ve spolupráci s Brucem Heezenem , který zpočátku zesměšňoval Tharpova pozorování, že její mapy potvrzují teorii kontinentálního driftu, poskytl zásadní potvrzení pomocí svých schopností v kartografii a seismografických datech k potvrzení teorie.

Moderní důkazy

Geofyzik Jack Oliver se zasloužil o poskytnutí seismologických důkazů podporujících deskovou tektoniku, která zahrnovala a nahradila kontinentální drift, článkem „Seismologie a nová globální tektonika“, publikovaným v roce 1968, s využitím údajů shromážděných ze seismologických stanic, včetně těch, které zřídil v jižním Pacifiku . Moderní teorie deskové tektoniky , zpřesňující Wegener, vysvětluje, že existují dva druhy kůry různého složení: kontinentální kůra a oceánská kůra , obě se vznášejí nad mnohem hlubším „ plastovým “ pláštěm. Kontinentální kůra je ze své podstaty lehčí. V rozprostřených centrech se vytváří oceánská kůra , a to spolu se subdukcí pohání systém desek chaotickým způsobem, což má za následek kontinuální orogenzi a oblasti izostatické nerovnováhy.

Důkazy o pohybu kontinentů na tektonických deskách jsou nyní rozsáhlé. Podobné rostlinné a živočišné fosílie se nacházejí kolem břehů různých kontinentů, což naznačuje, že byly kdysi spojeny. Fosilie Mesosaura , sladkovodního plaza spíše jako malý krokodýl, nacházející se jak v Brazílii, tak v Jižní Africe , jsou jedním příkladem; dalším je objev fosilií suchozemského plaza Lystrosaura ve skalách stejného stáří na místech v Africe , Indii a Antarktidě . Existují také živé důkazy, přičemž stejná zvířata se nacházejí na dvou kontinentech. Některé rodiny žížal (jako Ocnerodrilidae, Acanthodrilidae, Octochaetidae) se nacházejí v Jižní Americe a Africe.

Kostra Mesosaura , MacGregor, 1908

Komplementární uspořádání protilehlých stran Jižní Ameriky a Afriky je zřejmé, ale je to dočasná náhoda. Za miliony let budou tahy desek , hřebenové tlaky a další tektonofyzické síly tyto dva kontinenty dále oddělovat a otáčet. Právě tato dočasná funkce inspirovala Wegenera ke studiu toho, co definoval jako kontinentální drift, ačkoli se nedožil toho, že by jeho hypotéza byla obecně přijímána.

Rozšířená distribuce ledovcových sedimentů Permo-Carboniferous v Jižní Americe, Africe, Madagaskaru, Arábii, Indii, Antarktidě a Austrálii byla jedním z hlavních důkazů pro teorii kontinentálního driftu. Souvislost ledovců, odvozená z orientovaných ledovcových pruhů a ložisek zvaných dogeity , naznačovala existenci superkontinentu Gondwana , který se stal ústředním prvkem konceptu kontinentálního driftu. Striations naznačovaly tok ledovců od rovníku směrem k pólům na základě aktuálních poloh a orientací kontinentů a podporovaly myšlenku, že jižní kontinenty se dříve nacházely na dramaticky odlišných místech, která na sebe navazovala.

Viz také

Reference

Prameny

externí odkazy