Планета Земля: образование и развитие - Курсовая работа

Человечество впервые за свою историю сумело взглянуть на Землю со стороны, побывать на Луне, получить детальные изображения всех планет, сфотографировать астероиды, изучить метеориты и обосновать их принадлежность к некоторым планетам, например, к Марсу. В 1944 была опубликована статья Шмидта О.Ю. о «Метеоритной теории происхождения Земли и планет», положившая начало многочисленным исследованиям по развитию теории образования Земли и планет из твердых частиц вращающегося газопылевого облака, захваченного Солнцем. Считается, что Земля образовалась около 4,6 млрд. лет назад в результате концентрации холодного (10-20К) вещества газопылевой туманности и соударения твердых космических образований (планетозималей). Итак, 3.8 млрд. лет назад (спустя всего лишь несколько сотен млн. лет после образования планеты) на Земле уже кипела жизнь, т.е. на миллиард с лишним лет раньше, чем это было принято считать до сих пор. Этот взгляд из космоса, а так же исследования, проведенные на Земле, обогатили наше понимание планеты Земля.Отвечая на вопрос, когда возникла на Земле жизнь, мы получили довольно убедительный ответ - 3.8-4.0 млрд. лет назад. При этом есть все основания предположить, что Земля 4 млрд. лет назад уже окончательно сформировалась как планета и даже приобрела и удерживала своим гравитационным полем вторичную атмосферу. Можно считать доказанным (с большой степенью вероятности), что Земля, как и другие планеты Солнечной системы, в этот период получила из Космоса значительный запас «биостроительного материала» для жизни, в виде белковых «полуфабрикатов» и простейших форм организмов. А дальше, видимо, эволюция жизни на Земле характеризовалась тенденцией к постепенному ускорению с определенным чередованием относительно коротких периодов ароморфозов (морфофизиологический прогресс, - возникновение в ходе эволюции признаков, повышающих уровень организации живых существ) и последующих длительных периодов идиоадаптации (частные приспособления живого мира, позволяющие освоить специфические условия среды). С протерозоя же остались не только отдельные следы «младенчества» планеты (к примеру, линейно вытянутые в планетарном масштабе зоны геологической активности), но и система размещения материков и океанов, в которой многие известные исследователи планеты за последние сто с лишним лет (Л.

земля вулкан океан

Вторая половина ХХ в. ознаменовалась бесспорными достижениями в изучении не только Земли, но и всех планет Солнечной системы. Решающими факторами были успехи в технике и технологиях. Человечество впервые за свою историю сумело взглянуть на Землю со стороны, побывать на Луне, получить детальные изображения всех планет, сфотографировать астероиды, изучить метеориты и обосновать их принадлежность к некоторым планетам, например, к Марсу. Благодаря изобретению эхолота и спутниковых наблюдений исследователи составили полное представление о рельефе океанского дна.

Глубокое бурение на суше и глубоководное в океанах и морях позволило составить представление о строении осадочных океанских толщ и пройти на Балтийском щите поверхность Конрада.

Погружение в глубины океанов и озер, в частности, Байкала, привело к открытию века - обнаружению «работающих фабрик» руды, т.н. черных курильщиков. Палеомагнитология дала нам возможность реконструировать движение материковых плит и доказать разрастание океанического дна. Детальное изучение осадочного чехла океанов привело к совершенно новому представлению об осадконакоплении, особенно биогенному. Изобретение микрозондов и других приборов для точной диагностики минералов и их химического и изотопного составов открыло невиданные возможности в петрологии.

В 1944 была опубликована статья Шмидта О.Ю. о «Метеоритной теории происхождения Земли и планет», положившая начало многочисленным исследованиям по развитию теории образования Земли и планет из твердых частиц вращающегося газопылевого облака, захваченного Солнцем. В 1949 были изданы «Четыре лекции о теории происхождения Земли».

Хэролд (Гарольд) Клейтон ЮРИ (США) физик и физикохимик и Г. Зюсс впервые использовали химические данные при рассмотрение происхождения и эволюции Солнечной системы, отверг теорию образования Земли и планет из первоначального расплавленного вещества. Одни из первых рассмотрел итермическую теорию образования планет, считая, что они возникли как холодные объекты путем аккреции (гравитационного захвата и последующего падения на протопланетный зародыш).

В 1957 году состоялся Международный симпозиум «Возникновение жизни на Земле». Считается, что Земля образовалась около 4,6 млрд. лет назад в результате концентрации холодного (10-20К) вещества газопылевой туманности и соударения твердых космических образований (планетозималей). Возраст самых древних осадочных пород состовляет 3960 млн. лет.

Первая атмосфера была водородо-геливая, но в процессе образования ядра Земли примерно за 100-300 млн. лет температура атмосферы достигла 800-900К и за 50 тыс. лет водород рассеился. С разогревом Земли в атмосферу выделялись газы (газовыделение и извержение вулканов). Потеря водородной оболочки привела к уменьшению давления в ядре, плавлению некоторых пород и ускорению газовыделения. Уход водорода привел к охлаждению асмосферы у поверхности Земли. В результате сформировалась первичная атмосфера из метана, аммиака и паров воды.

Согласно современным представлениям, планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля и Марс) сформировались в результате процессов, включающих, во-первых, конденсацию мелких минеральных пылинок в газовом протопланетном облаке, окружающем молодое Солнце, и, во-вторых, механическую аккрецию этих минеральных пылинок в планеты.

Все эти факторы и обусловили актуальность и значимость нашего исследования.

Целью работы является изучить особенности образования и развития планеты Земля.

В процессе написания работы, нами были выдвинуты следующие задачи: 1. проанализировать теории образования планеты Земля;

2. рассмотреть предпосылки образование Мирового океана и суши;

3. изучить эру оледенения;

4. рассмотреть современное состояние эпохи складчатости;

5. выявить особенности устройства земных плит и процессы вулканизации.

Объектом исследования является образование и развитие планеты земля.

Методы исследования: 1) изучение, обработка и анализ научных источников по проблеме исследования;

2) анализ научной литературы, учебников и пособий по естествознанию, геологии, биологии, географии.

Теоретическая база исследования. В работе использованы труды известных зарубежных и отечественных ученых, занимающихся проблемами в частности, таких авторов, как Виноградова А.П., Рябинина Г.А., Гумилева Л.Н., Мелекесцева И.В., Дубнищевой Т.Я., Косминской И.П., Зверева С.М., Вейцмана П.С., Кэри У., Небела Б. и др.

1. Образование планеты Земля.

Отвечая на вопрос, когда возникла на Земле жизнь, мы получили довольно убедительный ответ - 3.8-4.0 млрд. лет назад. При этом есть все основания предположить, что Земля 4 млрд. лет назад уже окончательно сформировалась как планета и даже приобрела и удерживала своим гравитационным полем вторичную атмосферу.

Можно считать доказанным (с большой степенью вероятности), что Земля, как и другие планеты Солнечной системы, в этот период получила из Космоса значительный запас «биостроительного материала» для жизни, в виде белковых «полуфабрикатов» и простейших форм организмов. А дальше, видимо, эволюция жизни на Земле характеризовалась тенденцией к постепенному ускорению с определенным чередованием относительно коротких периодов ароморфозов (морфофизиологический прогресс, - возникновение в ходе эволюции признаков, повышающих уровень организации живых существ) и последующих длительных периодов идиоадаптации (частные приспособления живого мира, позволяющие освоить специфические условия среды).

Как это было на самом деле, не знает никто, но попытаться построить наиболее правдоподобную модель этого процесса (по тому богатейшему материалу, которым располагает современная наука) все же можно. При построении общей схемы геохронологической эволюционной шкалы Земли было использовано старое (традиционное) наименование эр, что видимо уже несколько устарело в связи с вышеизложенным, особенно на ранней стадии развития жизни на нашей планете, в эру Катархея и Архея.

Геохронологическая эволюционная шкала Земли

Этапы эволюции Эра Начало млн. лет назад Продолжит млн. лет Общая характеристика

Протопланетный Подготовительная 4500±300 500-600 Формирование Земли, как планеты. Образование земной коры и первичной атмосферы. Возникновение суши и древнего океана. Потеря планетой первичной атмосферы.

Адаптациционный Катархей ок. 4000 100-200 Родоначальные протоорганизмы из Космоса выходят на путь ароморфозов и дают начало новым крупным таксонам, которые в своей организации сочетали наряду с признаками старой формы прогрессивные черты, позволившие им осваивать новую среду обитания. Появление вторичной атмосферы.

Появление первичной земной Жизни Ранний Архей ок. 3800 800 Вулканизм, конденсация паров воды, накопление вторичной атмосферы. Появление земных бактерий и расцвет сине-зеленых водорослей.

Расцвет простейших Поздний Архей ок. 3000 500 Появление почв, зеленых водорослей - эукариотов, гидроидных по-липов (многоклеточных); появление первых гетеротрофных организмов (животных), как в море, так и на суше.

Расцвет древней - шей жизни Протерозой ок. 2500 2000 Эволюционный ствол древнейших кариот разделяется на несколько ветвей, от которых возникли многоклеточные растения, грибы и многоклеточные животные. Жизнь становится геологическим фактором, т.е. началось формирование биосферы. Результатом жизнедеятельности организмов является образование подавляющего большинства полезных ископаемых, как на суше, так и на дне океана.

Расцвет древней жизни Палеозой ок. 570 350 К началу палеозоя уже сформировались еще четыре царства живой природы: прокариоты (дробянки), грибы, зеленые растения и животные. Расцвет скелетных беспозвоночных (кембрий) и появление первых позвоночных (силур). Расцвет рыб (девон) в морях и древес - ной растительности на суше (карбон). Выход животных на сушу еще в девоне привел к появлению и дальнейшему расцвету земно - водных (амфибий), прародителей пресмыкающихся.

Основной Мезозой ок. 220 150 Пресмыкающиеся достигли огромного разнообразия и заселили всю сушу, моря и приспособились летать. Хозяевами суши становятся динозавры. Появление и развитие покрытосеменных растений - одно из крупнейших событий в истории жизни на Земле. Появление примитивных млекопитающих и птиц.

Расцвет млекопитающих (новая жизнь) Кайнозой ок. 70 65 Расцвет цветковых растений, насекомых, птиц и млекопитающих. Земля периодически подвергается гигантским оледенениям. Появление предков современных людей.

Появление разума Новая ок. 5 - От человекообразных обезьян до современного человека. Это только начало самого продолжительного этапа эволюции живой материи, т.к. новая эра должна закономерно перейти в новейшую - эру ноосферы, и только после этого в эру разумного заселения Космоса. Дальнейший этап эволюции предсказать пока проблематично.

Итак, 3.8 млрд. лет назад (спустя всего лишь несколько сотен млн. лет после образования планеты) на Земле уже кипела жизнь, т.е. на миллиард с лишним лет раньше, чем это было принято считать до сих пор.

Вместе с тем уровень нашего незнания о планете Земля все еще очень велик. И по мере прогресса в наших знаниях о ней, количество вопросов, остающихся нерешенными, не уменьшается. Мы стали понимать, что на процессы, происходящие на Земле, оказывают влияние и Луна, и Солнце, и другие планеты, все связано воедино, и даже жизнь, возникновение которой составляет одну из кардинальных научных проблем, возможно, занесена к нам из космического пространства. Геологи пока бессильны предсказывать землетрясения, хотя, предугадать извержения вулканов сейчас уже можно с большой долей вероятности. Множество геологических процессов еще плохо поддаются объяснению и тем более прогнозированию.

На рисунке 1 показана наша Земля такой, какой ее видели астронавты из космоса. Они обратили внимание, какой приветливой, и в то же время одинокой казалась наша Земля. Этот взгляд из космоса, а так же исследования, проведенные на Земле, обогатили наше понимание планеты Земля.

Рис. 1. Земля из космоса

Изменения в фигуре Земли накапливались десятками миллионов лет. Преимущественное расширение Земли в сторону Южного полушария наглядно демонстрируется на фигурах Южной Америки, Африки, Австралии и др., острия клиньев которых направлены на Южный полюс.

История Земли составлена двумя последовательными событиями, двумя частями.

Событие первое: образование тела Земли из материала взорвавшейся Звезды. Если период строительства прошел относительно быстро (5-10 млн. лет.), то на ее выход из шокового состояния после грандиозной катастрофы потребовалось 100-200 млн. лет - время вхождения в автономную стадию развития. Шла опрессовка маленькой рыхлой планеты. Накапливалось собственное тепло.

Первоначальный размер Земли можно представить, если собрать воедино архейские земли, разбросанные сегодня небольшими плитками по всей ее поверхности. Первоначальный вид не совсем круглой планеты определялся большими и малыми перепадами высот с пологими и крутыми переходами одна к другой без горизонтальных равнин.

Первородное тело Земли было сложено раздробленным, многократно перемолотым материалом из звездного архея. Небольшая планета представляла сплошную брекчию, с небольшими качественными изменениями по глубине, определяемыми, в основном, все более поздним подходом материала из зон образования Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.

Основной состав первичной Земли - анортозитовый, что характерно и для Луны. Мощные отложения железистых кварцитов в морях докембрия - является свидетельством богатства первичного материала соединениями железа (по всему объему Земли). Железо присутствует в виде мелких частиц и в дисперсном состоянии (как и на Луне).

Огромное количество маггемита на севере Сибири свидетельствует о большой составляющей железа в теле Земли, что не может не иметь отношения к образованию магнитного поля Земли и Сибирской магнитной аномалии. В количественном отношении железо, как и другие металлы, должно распределятся по планетам земной группы в порядке возрастания расстояний от Меркурия к поясу астероидов, что связано с ударно-скоростной дифференциацией вещества.

Вода. Обилие воды на телах Солнечной системы прослеживается всюду. Ею буквально залиты и планеты, и спутники. Вода найдена в атмосферах звезд. В другом случае вода обнаружена в газопылевом диске, обращающемся вокруг звезды. На телах планет земной группы воды все больше по мере удаления от Солнца. Ранняя Земля была пропитана водой от центра до поверхности. Еще больше воды на Марсе и в Поясе астероидов.

Водная составляющая является неотъемлемой частью всех тел Солнечной системы за исключением Меркурия и, наверное, Венеры.

Однородный шар ранней Земли. Как прямое указание на однородный состав не только ранней, но и современной Земли (по горизонту) является постоянство соотношения 3Не/4Не по всей длине срединно-океанических хребтов мирового океана протяженностью 60000 км (длина экватора 40000 км.). Солнечный гелий 3Не (гелий-3) выделяется из мантии Земли одновременно с земным 4Не (гелий-4). То же самое происходит и по всему Тихоокеанскому кольцу.

Природа появления солнечного гелия в земной мантии совершенно очевидна. Совершенно очевидно и нахождение в мантии Земли алмазов. Алмазы образовались при взрыве Звезды под чудовищным давлением около триллиона атмосфер. (В центре нашего Солнца в спокойном состоянии 220 млрд. атм.). Естественно, что алмазы старше Земли, как сложившегося тела. Вместе с тем обнаружены 2 алмаза возрастом 9 млрд. лет. Надо полагать, что эти алмазы образовались до взрыва, вся остальная их масса - во время взрыва. Возраст самых древних алмазов говорит о том, что взорвавшейся Звезде было не менее 9 млрд. лет.

Ядро Земли. Железоникелевого ядра в центре Земли не было и нет. Современное ядро - спрессованная брекчия из известных горных пород под давлением около 4 млн. атм. В центре Земли невесомость и железо, даже расплавленное, никак туда устремиться не может. Железо должно находится в области максимальной силы тяжести и представлять собой полую сферу со стенкой определенной толщины. По многим признакам такая сфера была в ядре взорвавшейся Звезды, внутри которой произошел ядерный взрыв.

Все полезные ископаемые в древних землях имеют звездное происхождение. На основе урановых залежей, установленных только в древних землях, возникает предположение, что взрыв Звезды был ядерным.

Разогрев земных недр произошел на основе радиоактивного звездного материала. Особенно мощные его проявления связаны с трапповым магматизмом.

Так сложилась первая часть истории Земли.

Часть первая - звездная.

Часть вторая - земная.

Вторая часть начинается с момента, когда после долгого молчаливого бега вокруг Солнца Земля вдруг вздрогнула и раздался подземный гул от прорывающегося наверх вулкана.

Сердце Земли - тепловая машина заработала. Началась земная часть Истории. Закладывались условия формирования Жизни.

Рис. 2 Строение Земли

По мере уплотнения Земли вода стала появляться на поверхности, образуя небольшие водоемы. В перигелии орбиты и вода, и земля прогревались до высоких температур. В зонах повышенного скопления радиоактивного материала появилась первые очаги тепла. В разных местах планеты возникали фонтанирующие вулканы, великолепные образцы которых демонстрируются в наше время на Ио, ближайшем большом спутнике Юпитера.

Все, что происходит на Ио, является копией прошлого Земли: и ее первоначальный вид, и незрелые вулканы, и первые слабые потоки лавы и горячей воды. Глядя на извергающиеся вулканы и на поверхность спутника, можно безошибочно писать раннюю историю Земли.

2. Образование Мирового океана и суши

Возраст Земли составляет 5 - 7 млрд. лет. Все планеты проходят стадию раскаленного тела, температура на поверхности Земли в это время была более 4000 градусов Цельсия. Когда температура снизилась и стала меньше 100 градусов Цельсия, вода, находившаяся в первичной атмосфере Земли образовала мировой океан. В первичной атмосфере не было кислорода, атмосфера была «восстановительной». В ней были пары воды, аммиак, сероводород, метан, двуокись углерода, водород.

Большая часть поверхности Земли занята Мировым около (361,1 млн. км2; 70,8%); суша составляет 149,1 млн. км2 (29,2%) и образует шесть материков и острова.

Согласно самой распространенной гипотезе, Земля возникла из вращающейся раскаленной газовой туманности, которая, постепенно охлаждаясь и сжимаясь, достигла огненно-жидкого состояния, а затем на ней образовалась кора. Состояние земной коры определяется силами напряжения и деформации, вызванными охлаждением и сжатием внутренней массы Земли.

По другой теории, выдвинутой в начале нашего века американскими учеными Т.Ч. Чемберленом и Ф.Р. Мултоном, Земля первоначально представляла собой массу газа, извергнутого под действием приливных сил из поверхности Солнца. Одновременно высвобождались мелкие частицы газа, которые, быстро сгущаясь, превращались в твердые тела, называемые планетезималями. Обладая большой силой тяжести, земная масса притягивала их.

Таким образом, Земля достигла современных размеров благодаря процессу наращения, а не в результате сжатия, как утверждает первая гипотеза.

Почти все гипотезы сходятся на том, что образование океанических бассейнов было вызвано двумя главными причинами: во-первых, перераспределением пород различной плотности, происходившим в период отвердевания земной коры, и, во-вторых, взаимодействием сил в недрах сжимающейся Земли, которое вызвало революционные изменения в рельефе поверхности.

Оригинальна гипотеза происхождения материков и океанов, связанная с именем австрийского геолога Альфреда Лотара Вегенера. Ученый считал, что в какой-то момент истории Земли равномерный слой сиаля скопился на одной стороне. Так возник материк Пангея. Вегенер высказал предположение, что эта масса сиаля держалась на поверхности более плотного слоя симы. Когда сиаль стал распадаться на части, горизонтальное движение материков вызвало изгибание передних краев сиаля. Этим можно объяснить происхождение таких высоких прибрежных горных цепей, как Анды и Скалистые горы.

Хотя происхождение океанических бассейнов остается пока тайной, картину того, как они заполнялись водой и как появлялись и исчезали океаны в геологическом прошлом Земли, можно представить себе более или менее точно.

После образования земной коры, ее поверхность начала быстро охлаждаться, так как тепло, получаемое ею из недр Земли, недостаточно компенсировало потерю тепла, излучаемого в пространство. По мере охлаждения водяные пары, окружавшие Землю, образовали облачный покров. Когда температура упала до уровня, при котором влага превратилась в воду, пролились первые дожди.

Дожди, веками низвергавшиеся на поверхность Земли, были главным источником воды, которая заполнила океанические впадины. Море, таким образом, было детищем атмосферы, в свою очередь представлявшей собой газообразные выделения древней Земли. Часть воды поступала из недр Земли.

На Земле начал действовать процесс эрозии, или размыва. Этот процесс оказал глубокое воздействие на эволюцию суши и моря. Очертания морей, а вместе с ними и контуры океанов постоянно менялись. В результате эрозии и движения земной коры создавались новые моря, а дно старых поднималось и превращалось в сушу.

По мере того как изза постепенной потери тепла расплавленные недра Земли уменьшались в объеме, происходило горизонтальное сжатие коры, которая деформировалась. Возникали складчатые горные цепи, оседания коры.

В результате повторяющихся циклов сжатия и ослабления очертания больших океанических бассейнов претерпевали значительные изменения.

Очертания Мирового океана в первый период палеозойской эры - кембрийский, возраст которого исчисляется почти 500 миллионами лет, были совершенно не похожи на современные. Тихий океан, представлявший, возможно, рубец на земной коре, имел почти такие же очертания, как и теперь. Однако другие океаны захватывали большие районы, занятые теперь сушей.

В настоящее время на всех континентах нашей планеты обнаружены области так называемого архейского щита, вероятно, представляющего собой остатки наиболее древних участков суши.

Как оказалось, в пределах этих зон слагающие кору породы имеют возраст близкий к 4 млрд. лет: Африка, Гренландия, Карелия и Украина - 3.5 млрд. лет; Сибирь - 3.8-4.0 млрд. лет; Северная Канада - до 4 млрд. лет; Западная Австралия - 4.1 млрд. лет; Антарктида и Южная Африка - до 4 млрд. лет.

Таким образом, в целом континентальная кора имеет возраст около 4 млрд. лет и вопрос этот больше учеными не обсуждается. Значит только с этого момента можно говорить о возможности протожизни на Земле. Около 500-600 млн. лет с момента образования Земли (4.5 млрд. лет назад), на ее поверхности шли бурные процессы метаморфизации и образование базальтов и гранитов.

3. Эра оледенения

«Породы хранят свидетельства о периоде главной ледниковой эпохи, первой, существование которой твердо доказано»… «почему на Земле установилось тепловое равновесие?…».

Со времен первых оборотов осколочной материи после взрыва и до мезозоя (240 млн. лет) Земля формировалась, а затем и пребывала в режиме отрицательного температурного годового баланса, то есть всегда находилась в условиях оледенения. В заключительной стадии особенно мощное и длительное оно приходится на карбоно-пермский период, после которого 240 млн. лет тому назад началось беспрецедентное таяние глобального ледника и наступление талой вода на сушу, закончившееся величайшей трансгрессией в меловом периоде. Это особое и неповторимое явление в истории Земли.

При первоначальном эксцентриситете земной орбиты е=0,253 примерно 2/3 года Земля находилась в режиме оледенения. С учетом весны и осени на лето оставалось около 40 суток. Жаркое лето было коротким изза быстрого прохождения Землей перигелия орбиты на большой скорости 39 км/сек, с уменьшением ее к афелию до 23 км/сек. Большей частью времени Земля находилась в режиме обмерзания, чем в золе оттаивания.

По мере того, как происходил внутренний разогрев планеты и прибавление воды, ее все новые и новые количества, испаряясь горячим летом, поднимались вверх, растекаясь по обе стороны от экватора в полярные области, где выпадали мощными потоками дождей и снега, наращивая ледяной панцирь Земли. Прибавление глобального ледника происходило сотнями миллионов лет. Однако, в относительно узкой экваториальной полосе всегда существовали условия для возникновения жизни, как только Земля «обзавелась» собственной водой в открытых бассейнах. На юной, первородной Земле, когда элементы веществ еще не были объединены связями взаимодействий, необходимые их сочетания для производства органической среды давались гораздо проще, чем сегодня.

Начало глобального таяния глобального ледника связано с уменьшением эксцентриситета земной орбиты. Холодный афелий приблизился к Солнцу настолько, что установился положительный температурный режим атмосферы (тепловое равновесие). По этой причине не состоялось ожидаемое очередное оледенение в Юрском периоде, оледенение, которого уже не могло быть. С самого начала своего образования на Земле не было смены времен года. Этот период времени в ее истории отличался четким распределением температурных широтных полос параллельно экватору.

Предельно большие и предельно низкие температуры возникали, естественно, в полосе экватора и в полярных областях. Однако и на одном только экваторе температура изменялась в широких пределах 145 до 0°С. в подсолнечной точке, так как при эксцентриситете орбиты е=0,253 Земля приближалась к Солнцу до 112 млн. км и удалялась до 188 млн. км (сегодня соответственно не ближе 147 млн. км и не далее 152 млн. км).

В афелии Земля промерзала не только изза большой удаленности от Солнца, но и изза увеличения времени прохождения второй половины эллипса в связи с замедлением орбитальной скорости. По мере уменьшения наклонения земной орбиты сначала обозначились, а затем все более контрастными становились времена года с холодными зимами и жаркими летами, без которых Земля и не мыслится, а в памяти человечества ассоциируется с раз и навсегда заведенным вечным порядком в природе.

4. Эпохи складчатости, современное состояние

Эпохам складчатости и горообразования присущи следующие черты: - широкое развитие горообразовательных движений в геос. областях, колебательных движений на платформах;

- проявление мощного интрузивного, а затем и эффузивного магматизма;

- поднятие окраин платформ, прилегающих к эпиогеосинклинальным областям, регрессии эпиконтинентальных морей и усложнение рельефов суши;

- континентализация климатов, успокоение климатических условий, усиление зональности, расширение пустынь и появление областей континентального оледенения (в горах и у помостов).

- ухудшение условий для развития органического мира, в результате чего происходит вымирание господствующих и высокоспециализированных форм и появление новых.

Сжатие континентальной земной коры, происходящее при коллизии литосферных плит, приводит к возникновению протяженных поясов складчатых гор. Слагающие их породы либо смяты в складки двух типов (выпуклые гребневидные антиклинали и вогнутые желобообразные синклинали), либо одни блоки горных пород надвинуты на другие по системе разломов.

В центральной и южной частях Аппалачских гор в Северной Америке встречаются оба типа тектонических структур - сбросовые деформации на востоке, в геологической провинции Блу-Ридж (наиболее распространены на западе Северной Каролины), и складчатые - на западе, в геологической провинции Долин и хребтов (лучше всего эти структуры выражены на территории Пенсильвании, Западной Виргинии и на востоке Теннесси). Сжатие, обусловившее возникновение этих структур, происходило в конце палеозойской эры, ок. 250 млн. лет назад, при столкновении Африканской плиты с Северо-Американской плитой. Тектонические процессы, под воздействием которых формируются складчатые горы, называют орогеническими.

Два с половиной миллиарда лет назад древние платформы закончили свое формирование и, с тех пор, практически не менялись. К ним относятся Восточноевропейская, Сибирская, Восточно-китайская и другие.

Итак, древние платформы, подобно льдинам, дрейфовали, да и теперь дрейфуют со скоростью от 2-3 до 10 см в год, по поверхности полужидкой мантии Земли в окружении более мелких образований, сходных с ледяной шугой. В зонах столкновения платформ земная кора прогибается, сминается в складки, трескается. По трещинам, их геологи называют тектоническими разломами, поднимается расплавленная магма, и начинают действовать вулканы. Обратите внимание, вулканы обычно образуются в стороне от линии столкновения платформ, по которым располагаются главные хребты (рис. 3 и 4).

Рис. 3. Столкновение платформ и прогибание земной коры на I этапе эпохи складчатости

Рис. 4. Возникновение гор. II этап складчатости

Они приурочены к разломам, отделяющим нетронутую часть платформы от вовлеченной в прогибание. Так, например, расположены Эльбрус, Казбек, Арарат, Арагац, вулканы Дальнего Востока. После прогибания, в зоне столкновения платформ, формируются горные хребты.

Зоны столкновения платформ специалисты называют геосинклинальными складчатыми поясами Земли. В пределах этих поясов и происходит горообразование. Взглянем на карту книги по географии (рис. 5).

Рис. 5. Древние платформы и геосинклинальные области Евразии

Вот, например, хорошо известный Альпийский складчатый пояс. Он проходит от Испании через Альпы, Доломиты, Карпаты, Крым, Кавказ, Памир, Гималаи, Гиндукуш, Кара-Корум. Или Урало-Монгольский пояс, он простирается от Новой Земли через Урал, Тянь-Шань, Алтай, часть Саян. Складчатые пояса разделяют либо платформы (Альпийский, Урало-Монгольский), либо материковые и океанические плиты (Тихоокеанский пояс).

Толщина земной коры в различных местах различна. Под древними платформами она составляет 15-20 километров, под горными массивами значительно больше. Горы, как айсберги, поднимаются над поверхностью Земли, но при этом их основания глубже погружаются в мантию. Под Кавказом, при средней высоте гор от 2,5 до 3,5 километров, толщина земной коры достигает 30-40 километров. Под Тянь-Шанем при высотах 5-6 километров мощность земной коры достигает 70-80 километров. А вот под океанами, где нагрузка значительно меньше, уменьшается и толща горных пород. Здесь она колеблется от 4 до 15 километров (рис. 6).

Рис. 6. Толщина земной коры под основными геологическими структурами

Активное горообразование идет не постоянно и не на всем протяжении складчатых поясов. Периоды горообразования, их называют эпохами складчатости, проявляются на различных участках поясов в разное время. Горы в эпоху складчатости образуются в два этапа. На первом происходит столкновение платформ. Чудовищная энергия их движения I гриводит в зоне столкновения к прогибанию земной коры. Почему именно к прогибанию? Потому что породам, вытесняемым из зоны столкновения, проще преодолеть выталкивающую (архимедову) силу жидкой мантии, чем силу тяжести. По краям образующихся прогибов возникают тектонические разломы. По ним выдавливается расплавленная магма, образуя многочисленные вулканы и целые лавовые поля. Такие поля можно увидеть, например, в Армении или в Индии на плоскогорьи Декан.

Прогибание идет очень медленно по несколько сантиметров в год и продолжается тысячи и миллионы лет. Прогибы заполняются морской водой. В мелководных теплых морях активно размножаются живые организмы. Отмирая, они образуют своими скелетами и панцирями километровые толщи осадочных пород: известняков, мергелей и др. Но вот энергия сталкивающихся платформ исчерпана. Встречное движение прекращается, прекращается и прогибание земной коры. Наступает второй этап горообразования.

Под действием выталкивающей силы происходит медленное поднятие погруженных в мантию пород, смятие пластов и образование горных хребтов и межгорных впадин. Когда все силы уравновешиваются, горообразование прекращается и эпоха складчатости завершается. Район стабилизируется, превращаясь в молодую платформу.

Затем, вернее одновременно, горы начинают разрушаться. Обломки пород переносятся водой к их подножью в межгорные впадины и краевые прогибы. Со временем (миллионы лет!) они могут совершенно исчезнуть под наносами, а последующие геологические процессы способны превратить их в гладкие равнины. Такие разрушенные горы прячутся, например, подстепными пространствами Крымского полуострова. Однако, жизнь складчатого пояса на этом не кончается. В его истории может наступить новый этап, способный уничтожить результаты прошедших эпох или дополнить уже существующие горы новыми, как это произошло на Кавказе, где хребты, расположенные севернее Главного Кавказского хребта, относятся к более ранней эпохе.

Возможны и другие механизмы горообразования. Например, изза гидратации, разбухания горных пород, Заалайский хребет со скоростью около 2 сантиметров в год наступает на Алайскую долину, межгорную впадину, разделяющую Памир и Памироалай. По мере остывания Земли увеличивается толщина ее коры, а, следовательно, и объем горных пород. Земля как бы медленно разбухает, что естественно, приводит к геологическим катаклизмам. В некоторых местах континентальные плиты наезжают на океанические, в этих районах образуются глубоководные впадины и островные дуги. Так сформировался регион озера Байкал и Тихоокеанские впадины. Однако, нам для понимания сути дела достаточно рассматривать столкновения платформ. Еще раз подчеркнем, что реальные процессы в земной коре гораздо сложнее, а приведенная схема служит лишь грубой аналогией.

В пределах молодых платформ под воздействием все той же архимедовой силы могут произойти сдвиги отдельных блоков (рис. 7), что тоже приводит к образованию гор. Так, например, возник район пика Победы на Центральном Тянь-Шане.

Рис. 7. Сдвиг блоков земной коры (образование гор) в пределах молодой платформы

Для примера приведем таблицу гор складчатых областей.

Горы складчатых областей

Эра Эпоха складчатости Основные формы рельефа Тектоническое строение Относительный возраст

Протерозойская байкальская Енисейский кряж Восточный Саян Яблоновый хребет глыбовое, складчато-глыбовое Возрожденные (в неоген-четвертичное время)

Палеозойская каледонская Западный Саян герцинская Уральские горы Алтай

Мезозойская мезозойская горы Бырранга Сихотэ-Алинь горы Северо-Восточной Сибири Верхоянский хребет хребет Черского Колымское нагорье Чукотское нагорье и др.

Кайнозойская альпийская и тихоокеанская Кавказские горы горы о. Сахалин горы Камчатки (Срединный хребет) горы Курильских о-вов складчатое Молодые (возникшие в неоген-четвертичное время)

Районы, где образование гор идет в наше время, находятся, в основном, в пределах Тихоокеанского пояса (кольца) на побережье вокруг Тихого океана. Не завершилось горообразование и в пределах Средиземноморского или Альпийского складчатого пояса. Продолжают развиваться Кавказ, Памир и Гималаи. Свидетельства тому последние землетрясения на севере Италии, в районе Белграда.

5. Устройство земных плит

От поверхности Земли до ее центра приблизительно 6380 км. Это расстояние в 600 с лишним раз больше, чем глубина самой глубокой океанской впадины, высота самой высокой горы или толщина тропосферы. Получается, что та часть нашей планеты, с которой мы непосредственно соприкасаемся, ничтожно мала по сравнению с ее недоступными нам недрами. Человеческое любопытство, однако, невозможно ограничить рамками доступного. Исследуя внешние слои земной тверди, сотрясая Землю направленными взрывами и делая выводы на основе открытых законов природы, люди составили представление о внутреннем «устройстве» Земли.

Предполагается, что при приближении к ее центру возрастают температура (она составляет в центре 5000-6000°С, как на поверхности Солнца), плотность вещества и давление внешних слоев. При столь высокой температуре все известные вещества должны были бы расплавиться. Но плавлению препятствует невероятно высокое давление. Поэтому вероятно, что Земля в разрезе имеет следующую структуру.

Сверху находится твердая земная кора толщиной 3-5 км под океанами и до 80 км под материками. Различается она не только толщиной, но также составом и возрастом. Поэтому ученые выделяют два типа коры - океаническую и материковую. Ниже, до глубины около 2900 км, располагается мантия. Вещество этого слоя пребывает в не встречающемся на поверхности Земли состоянии. Оно не твердое и не жидкое, способно очень медленно перемешиваться под воздействием внутреннего жара, как манная каша на плите. В верхней части мантии лежит очень тонкий слой вещества скорее жидкого, чем твердого. Этот слой называется астеносферой (ослабленной сферой). Под мантией скрывается земное ядро. Верхняя его часть, испытывающая несколько меньшее давление, находится в жидком состоянии, а нижняя - в твердом.

Рис. 8. Внутренне «устройство» Земли

Слои Земли различаются по своим свойствам. Самая важная для нас верхняя часть Земли - литосфера отделена от нижней тонким слоем подплавленных горных пород - астеносферой, позволяющей литосфере скользить по поверхности Земли.

Астеносфера позволяет лежащим над ней слоям скользить по поверхности планеты, и верхние слои ведут себя иначе, чем глубинные. Поэтому эти верхние слои, включающие земную кору и верхнюю часть мантии, получили особое название - литосфера (каменная оболочка).

Рис. 9. Карта движения литосферных плит

Карта движения литосферных плит (стрелками показано направление движения литосферных плит, желтым цветом - сейсмические зоны, треугольниками - вулканы). Литосфера расколота на несколько крупных плит, которые медленно движутся по поверхности Земли. В одних местах плиты упираются друг в друга, в других - подныривают одна под другую, в третьих - разъезжаются в разные стороны.

Геологические исследования с помощью современных приборов доказали, что земная кора состоит примерно из 20 малых и больших плит или платформ, постоянно изменяющих свое местонахождение на планете.

Эти странствующие тектонические плиты земной коры имеют толщину от 60 до 100 км и, как льдины, то опускаясь.

Те места

Отвечая на вопрос, когда возникла на Земле жизнь, мы получили довольно убедительный ответ - 3.8-4.0 млрд. лет назад. При этом есть все основания предположить, что Земля 4 млрд. лет назад уже окончательно сформировалась как планета и даже приобрела и удерживала своим гравитационным полем вторичную атмосферу.

Можно считать доказанным (с большой степенью вероятности), что Земля, как и другие планеты Солнечной системы, в этот период получила из Космоса значительный запас «биостроительного материала» для жизни, в виде белковых «полуфабрикатов» и простейших форм организмов.

А дальше, видимо, эволюция жизни на Земле характеризовалась тенденцией к постепенному ускорению с определенным чередованием относительно коротких периодов ароморфозов (морфофизиологический прогресс, - возникновение в ходе эволюции признаков, повышающих уровень организации живых существ) и последующих длительных периодов идиоадаптации (частные приспособления живого мира, позволяющие освоить специфические условия среды).

Земля как планета состоялась с протерозоя, геологической эры, начавшейся 1 миллиард 800 миллионов лет назад.

До этого момента геологам неизвестно на поверхности Земли ни одной геометрически правильной структуры, даже линии.

С протерозоя же остались не только отдельные следы «младенчества» планеты (к примеру, линейно вытянутые в планетарном масштабе зоны геологической активности), но и система размещения материков и океанов, в которой многие известные исследователи планеты за последние сто с лишним лет (Л. Грин, Р. Оуэн, ШЛАЛЛЕМАН, А. Лаппаран, Т. Арльдт и др.) вполне закономерно «увидели» очертания каркаса тетраэдра - самого простого правильного тела, состоящего из четырех треугольных граней.

После протерозоя последовало еще несколько геологических эр, характеризующиеся значительными сменами в тектонике планеты, что, по словам известного ученого Ю.М. Шейнманна, «указывает на какую-то кардинальную смену в процессах на глубине». Каждому из этих самых значительных этапов перестройки «лика» планеты наукой дано свое наименование: протерозой, палеозой, мезозой, кайнозой. Согласно гипотезе ИДСЗ, «кардинальную смену в процессах на глубине» этим геологическим эрам обеспечивали соответствующие этапы эволюции Геокристалла: тетраэдр, куб, октаэдр, икосаэдр, то есть с последовательным усложнением и большей степенью приближения к шару.

Предполагается, что эра кайнозоя закончилась всего несколько тысячелетий назад (это согласуется и с современной преобладающей научной точкой зрения). И наступивший новый геологический этап был предопределен перерастанием Геокристалла из формы икосаэдра в форму додекаэдра.

Что из этого следует? Следует, что всего несколько тысячелетий назад произошли коренные изменения в Механизме перемещения вещества планеты в результате перепрофилирования функций каркасов икосаэдра и додекаэдра. Каркас «роста» стал каркасом «питания» и наоборот. Процветающие в восходящих «узлах» очаги древних культур и цивилизаций оказались в нисходящих. А нисходящие «узлы» земной поверхности имеют тенденцию к понижению рельефа, вслед за поворотом подкоровых течений астеносфера в сторону нисходящей ветви потока.

1. Апродов В.А. Вулканы. - М.: Мысль, 1982. - 361 с.

2. Баренбаум А.А. Галактика. Солнечная система. Земля. М., 2002. - 234 с. - С. 56

3. Ващекин Н.П. Концепции современного естествознания. - М.: МГУК, 2000, 189 с.

4. Вернадский В.И. Избранные сочинения. М., 1954

5. Виноградов А.П. Химическая эволюция Земли. М., 1959. 43 с.

6. Виноградов В.И. Сколько лет океану? // Природа. 1975. №12.

7. Войткевич Г.В. Основы теории происхождения Земли. - М., «Недра», 2002. - 135 с.

8. География. Учебное пособие // Под ред. А.Г. Половец. - М.: 2002. - 232 с.

9. Горелов А.А. Концепция современного естествознания. - М.: Изд. «Центр», 1997., 332 с.

10. Грушевская Т.Г., Садохин П.П. Концепции современного естествознания: Учеб. Пособие: Высшая школа. - М.: 1998.

11. Гумилев Л.Н. Этногенез и биосфера Земли. - Изд-во Ленинград. университета. - Ленинград, 1989. - С. 495.

12. Добродеев О.П. Живое вещество в оледенении Земли // Природа. 1975. №6.

13. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. - Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 1999. - 832 с.

14. Концепции современного естествознания. / Под ред. С.И. Самыгина. - Ростов /НД: «Феликс», 2002. - 448 с.

15. Косминская И.П., Зверев С.М., Вейцман П.С. и др. Основные черты строения земной коры зоны Мирового океана по данным глубинного сейсмологического зондирования // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1963. №1.

16. Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. - М., Мир. 1991.

17. Левитан Е.П. Естествознание. - М.: Просвещение, 1999., 423 с.

18. Липунов В.М. // Земля и Вселенная, 1995, с. 37-47.

19. Мамонтов С.Г. Биология: Справ. издание. - М.: Высш. шк., 2001. - 478 с.

20. Мархинин Е.К. Вулканы и жизнь. М.: Мысль, 1980. 198 с.

21. Мелекесцев И.В. Вулканизм и рельеф // Проблемы эндогенного рельефообразования. М.: Наука, 1976. - 412 с.

22. Найдыш В.М. Концепция современного естествознания. «Гардарики». - М.: 2001., 285 с.

23. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир. В 2-х т. - М.: «Мир», 1999.

24. Потеев М.И. Концепции современного естествознания. - Санкт-Петербург, 1999., 328 с.

25. Рингвуд А.Е. Состав и происхождение Земли. - М., «Наука», 2000. - 112 с.

26. Рябинин Г.А. Тайные грани эволюции. Основы космической безопасности. - М.: 2003. - 326 с.

27. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания. - М.: ВЛАДОС, 1999. - 232 с.

Размещено на .ru