Тема 4.3. Строение и возраст Земли

Строение Земли представляется нам таким образом: примерно половину планеты занимает ядро. Оно окружено раскаленной полужидкой мантией. Далее, на границе каменной Земли и ее газообразной и жидкой оболочек, располагается твердая и хрупкая земная кора.

От центра нашей планеты до глубин около 2900 км располагается ядро Земли. Его открыл английский сейсмолог Олдеем в 1906 г., наблюдая за тем, с какой скоростью распространяются в Земле сейсмические волны. Современные исследования позволяют говорить о двойном ядре: внутреннем, твердом, радиусом около 1200 км.; и внешнем, жидком, занимающем интервал глубин от 1200 до 2900 км.

Средняя плотность Земли составляет 5,52 г/см³. Средняя плотность земной коры – 2,8 г/см³. Ниже границы Мохо – 3,3 – 3,4 г/см³. У нижней границы нижней мантии (2900 м) – 5,5 – 5,7 г/см³, ниже Границы Гуттенберга – 9,7 – 10 г/см³, во внутреннем ядре – 12,5 – 13,0 г/см³. Давление в глубинах Земли следующее:

Давление в ядре в 1,3 – 3,5 млн. раз больше атмосферного. Тепловой режим определяется излучением Солнца и теплом, выделяемым внутриземными источниками.

Ниже пояса постоянных температур важное значение приобретает внутренняя тепловая энергия Земли. Вероятнее всего, источник этой энергии – распад радиоактивных элементов.

Геологами сделаны расчеты, что на глубине 500 м температура равна 42⁰ , на 1500 м – 70⁰, 2000 м – 80⁰, 3000 м – 108 ⁰С (данные скважины в Сев. Прикаспии).

На глубине 400 км предполагается температура около 1600 ±50 ⁰С. В мантии – 1000 – 3000 ⁰С, в ядре Земли – 4000 – 5000 ⁰С.

Историческая геология – наука о закономерностях развития земной коры. Важной задачей исторической геологии является установление относительного и абсолютного возраста отложений.

В истории развития Земли выделяются несколько крупных этапов:

1 – этап аккреции вещества газопылевой туманности

2 – догеологический этап

3 – докембрийский этап (4,0 – 3,5 – 1 млрд. лет назад)

4 – раннепалеозойский (каледонский)

5 – позднепалеозойский (герцинский)

6 – мезозойский (киммерийский)

7 – мезо-кайнозойский (альпийский)

Этапы начинались и заканчивались в различных районах Земли неодновременно. Начало этапов характеризовалось раскрытием бассейнов с корой океанского типа, а конец – сближением литосферных плит и формированием горноскладчатых поясов.

Только в первой половине ХХ века появилась реальная возможность измерять абсолютный возраст горных пород, геологических процессов и Земли как планеты. Эта возможность базировалась на открытии процесса радиоактивного распада неустойчивых изотопов целого ряда химических элементов. Так возник радиометрический метод определения абсолютного возраста. Учитывая периоды полураспада, геологи определяют возраст горных пород.

К примеру ²³⁵U имеет период полураспада 0,70 млрд. лет, ²³⁸U – 4,46 млрд. лет и т.д.

Существующая относительная геохронология базируется на условиях изучения и расчленения толщ осадочных и вулканогенных пород на отдельные слои и пачки.

Литологический метод основан на расчленении разреза по литологическим свойствам (глины, песчаники, вулканические туфы и т.д.).

Обращается внимание на то, что каждый вышележащий слой моложе подстилающего.

Палеонтологический метод основан на выделении слоев, содержащих различные комплексы органических остатков. Флора и фауна, встречающаяся в различных осадочных породах, характеризуют определенное геологическое время.

Палеомагнитный метод определения горных пород основан на способности их сохранять характер намагниченности той эпохи, в которую они образовались. Фиксируя в горных породах разного происхождения интервалы прямой и обратной полярности, мы получаем возможность провести стратиграфическую корреляцию отложений в глобальном масштабе.

На основе широких обобщений, сопоставления геологической истории наиболее изученных регионов Земли, закономерностей эволюции органического мира в конце прошлого века была разработана и принята Международная геохронологическая шкала, отражающая последовательность подразделений времени, в течение которых формировались определенные комплексы отложений, и эволюцию органического мира.

Каждому геохронологическому подразделению отвечает комплекс отложений, выделенный в соответствии с изменением органического мира и называемый стратиграфическим: эонотема, группа, система, отдел, ярус, зона.