Внутрішня будова Землі.
Рекомендувати підручники, практикум та методички!!!!!
Studentam.net.ua/content/view/3930/117/ - 25k
1.
Геологія як наука, її об’єкт, предмет, завдання і методи.
Геологія – це цілий комплекс наук про будову й розвиток Землі. Взагалі саме слово «ГЕОЛОГІЯ» має грецькі корені: «Geo» - Земля, «logos» - наука, вчення.
До комплексу геологічних наук належать:
- мінералогія (вивчає фізичні властивості і хімічну природу мінералів – природних хімічних сполук);
- петрографія (гр. «Petros»- камінь) – досліджує склад, будову й умови залягання гірських порід;
- геотектоніка («Geo» - Земля, «Tektonos» - будова) – наука про будову й рухи земної кори;
- динамічна геологія (гр. «Dinamikos» - сила, рух) – наука про процеси, що змінюють земну кору і вигляд Землі в цілому;
- палеонтологія (гр. «Paleos» - старовинний, давній; «Ontos» - єство, суще; «logos» - наука, вчення) – наука про давні викопні організми, їх будову, розвиток і поширення в різний геологічний час;
- історична геологія – наука про історію Землі (від докембрію до наших днів);
- палеогеографія– наука про ф/г умови, які існували на поверхні Землі в минулі геологічні епохи;
- геоморфологія – наука про особливості виникнення, динаміку й розвиток рельєфу нашої планети;
- вчення про корисні копалини– вивчення особливостей походження, поширення і умов залягання родовищ;
- гідрогеологія (гр. «Gidro» - вода) – досліджує умови залягання підземних вод, їх склад, походження і властивості;
- інженерна геологія – наука, яка займається вивченням придатності гірських порід для будівництва різних об’єктів. Особливу цікавість викликають такі геологічні явища, як зсуви, карст, суфозія, просідання ґрунту.
Крім названих наукових напрямків до складу комплексу геологічних наук входить ще досить багато інших.
Слід відзначити, що ГЕОЛОГІЯ дуже тісно взаємодіє з усіма природничими науками: географією, біологією (зоологія, ботаніка), хімією, фізикою.
Об’єкт геології – сама планета Земля.
Предмет геології – надра Землі.
Основні завдання геології полягають у вивченні: 1.)- будови Землі і процесів, що в ній проходять; 2.)- історії розвитку Землі; 3.) – речовинного складу Землі та 4.) – у проведенні прикладних досліджень (корисні копалини та ін.).
Необхідно підкреслити, що оскільки технічні можливості людства є обмеженими, то найбільш детально досліджується ЛІТОСФЕРА – верхня тверда оболонка Землі.
Найбільш використовувані методи геологічних досліджень.
Вирішення основних завдань геології вимагає застосування великої кількості спеціальних методів:
1 – метод спостереження – спирається на геологічну зйомку або геологічне картографування;
2 – фізичні методи – оптичні, рентгеноструктурні, радіо вуглецевий, спектрографічний;
3 – хімічні методи – дослідження будови гірських порід і мінералів за допомогою хімічних (лабораторних аналізів);
4 – математичні – для обробки одержаних даних;
5 – моделювання – метод експерименту (у лабораторних умовах відтворюються природні процеси і явища – вулканізм, водотоки, землетруси, зсуви, вирощування мінералів і кристалів та ін.);
6 – дистанційні методи – дослідження земної поверхні і надр Землі за допомогою аерофотознімків (фото зроблене з літаків і вертольотів) та космознімків (дослідження з космічних кораблів);
7 – геофізичні методи – ці методи опосередковані, вони базуються на вивченні фізичних властивостей гірських порід. Ці дослідження вимагають буріння свердловин.
8 – картографічні методи – базуються на вивченні інформації за допомогою карт та узагальненні отриманих результатів у вигляді карт.
2.
Основні етапи розвитку геологічних знань.
Геологія як самостійна наука виникла порівняно недавно – близько 250 років назад. Довгий час вона розглядалась як частина філософії і лише у ХVІІІ ст., завдяки роботам Ломоносова М.В., Нільса Стено (Данія), А. Вернера (Німеччина), Ж. Бюффона, Ж. Кюв’є і А. Броньяра (Франція), У. Сміта (Англія), Д. Геттона (Шотландія), геологія сформувалась як самостійна наукова галузь.
Не дивлячись на такий короткий період існування геології як самостійної науки в її становленні виділяють п’ять досить тривалих за часом етапів, оскільки процес накопичення геологічних знань практично співпадає з історією людства:
1.- ДОНАУКОВИЙ (2-3 тисячоліття до н. е. – XІV ст.). Інколи цей етап поділяють на 2 (до і після Різдва Христового).
Аристотель, його основні твердження: 1) Земля має форму кулі, 2) відбувається зміна моря і суші, 3) мінерали утворюються внаслідок просочування глибинних газів на поверхню.
Піфагор → 1) Зовнішній вигляд Землі постійно змінюється, 2) море і суша змінюють одне одного.
Страбон → поверхня землі зазнає вертикальних рухів.
Давній Китай → близько 500 років до н. е. описували і давали назви мінералам.
Пліній Старший (загинув у 79 році до н. е. під час виверження Везувію) → 1ст. н. е. побачила світ 36-томна «Природнича історія», в якій було підсумовано всі накопичені знання з геології.
З І по XІV ст. – розвиток геології, як і інших наук, був загальмований через переслідування просвітницької думки з боку церковних фанатиків!!!!!
2.- ЕТАП ЕПОХИ ВІДРОДЖЕННЯ (XV – початок XVІІІ ст.).
Леонардо да Вінчі (1452-1529) → працював на будівництві різноманітних гідротехнічних споруд (дамб, каналів та ін.). Проаналізувавши речовинний склад ґрунту, він виявив багато залишків морських організмів. Виходячи з цього да Вінчі зробив висновок, що поверхня Землі постійно зазнавала змін.
Георго Агрікола (1494-1555) → працював на території Чехії та Саксонії. Створив перші посібники з мінералогії, гірничої справи та металургії.
М. Копернік (1473-1543) → довів геліоцентричність Сонячної системи.
Нільс Стено (1638-1686) → заклав основи тектоніки і стратиграфії (науки про нашарування гірських порід). Він стверджував: 1) осадові породи відкладалися горизонтально на великих просторах, а їх теперішнє похиле залягання пояснюється пізнішими змінами; 2) всі гори і височини є нестійкими.
Лейбніц Г.В. (1646-1716) → вважав, що кристалічні породи утворились з розплавленої магми (з якої колись складалась Земля), а потім охололи.
Цей етап у розвитку геології характеризувався високими темпами розвитку промисловості і, як наслідок, інтенсивним накопиченням геологічних знань.
3.- НАУКОВИЙ ЕТАП (друга половина XVІІІ – перша половина XІXст.).
Ломоносов М.В. (1711-1765) → оцінив значення екзогенних і ендогенних геологічних процесів. Багато зробив для розвитку мінералогії та гірничої справи.
Вернер А. (1750-1817 (Саксонія)) → є одним з основоположників сучасної мінералогії. Фундатор школи «НЕПТУНІСТІВ», прихильники якої вважали, що з вод океану, який вкривав Землю утворились всі породи і мінерали. Нептуністи навіть утворення гранітів і базальтів пояснювали діяльністю океанічних вод, а причиною виверження вулканів вважали великі підземні пожежі.
Геттон Д. (Шотландія) → засновник школи «ПЛУТОНІСТІВ». Він та його соратники стверджували, що внутрішнє тепло і вогонь Землі є провідними в геологічних процесах. Гетто відкидав думку про осадове походження гірських порід.
Боротьба нептуністів і плутоністів тривала кілька десятиліть і завершилась перемогою останніх. Хоча, з точки зору сучасної геології обидві ідеї мають право на життя не виключаючи одна іншу.
Сміт В. (1769-1839 (Англія)) → розробив палеонтологічний метод (відносний вік гірських порід визначають за рештками відмерлих організмів).
Лайєль Ч. (1797- 1875 (Англія)) → засновник «методу актуалізму», згідно якого сучасне є ключем до пізнання минулого.
Греслі А. (1841-1865 (Швейцарія)) → ввів термін «фація» (1838), для визначення ф/г умов, які зумовлюють певні особливості порід.
Головінський М.О. (Росія) → встановив закономірності розподілу фацій у просторі й часі (1869). Припускав можливість коливального характеру тектонічних рухів у північній та середній Європі.
Андрусов М.І. (1861-1924) → першим застосував палеогеографічний аналіз для вивчення осадових відкладів півдня Росії та України.
4.- ЕТАП ОСТАТОЧНОГО ФОРМУВАННЯ ГЕОЛОГІІ ЯК НАУКИ (друга половина ХІХ – 50-60 роки ХХст.).
В цей період: 1) розвивається вчення про геосинкліналі і платформи; 2) з’являються нові методи досліджень (геохімічні, геофізичні, дистанційні); 3) виникають такі дисципліни, як історична та регіональна геологія, геотектоніка, морська геологія.
До цього етапу належать роботи наступних вчених:
Дж. Холл (1811-1898 (США)) → першим почав виділяти гірські складчасті зони, які виникли на місці глибоких прогинів (1859).
Дж. Ден (1813-1895 (США)) → першим застосував термін геосинкліналь для визначення складчастих зон (1873).
Дейвіс В. (США) → вчення про географічні цикли (1899), завдяки яким формується майже рівнина – пенеплен.
Пенк В. (Німеччина) → праця «Морфологічний аналіз» (1924), значну увагу приділяв впливу внутрішньо земних процесів при формуванні пенеплену.
Карпінський О.П. (1847-1936) + Зюсс Е. (Австрія – робота «Лице Землі» (1883-1909)) → майже одночасно розробили теорію коливальних рухів земної кори і визначили напрямки змін земної поверхні у зв’язку з трансгресіями і регресіями.
Обручєв В.О. (1863-1956) → значну увагу приділяв дослідженню коливальних та неотектонічних рухів земної кори.
Вернадський В.І. (1843-1945) → вчення про «ноосферу».
Ферсман О.Є. (1883-1945) + Смірнов С.С. (1895-1947) → дослідження в галузі тектоніки, мінералогії та ін.
Геологічні дослідження в Україні:
1) Феофілактов К.М. – проводив геологічні дослідження Київської, Чернігівської, Полтавської, Волинської та Подільської губерній. Займався інженерною геологією.
2) Медвецький Ю. (1845-1918) – досліджував особливості геологічної будови Карпат, Галичини і Східної Польщі.
3) Тутковський П.А. (1858-1930) – займався палеотологічними дослідженнями і вивчав геологію Полісся.
4) Лутугін Л.І. (1864-1915) + Борисяк О.О. (1872-1844) - вивчали територію Донбасу.
5) Ласкарєв В.Д. (1868-1954) – досліджував територію Південно-Західної України і Одеського регіону.
6) Бондарчук В.Г.(1905-1993) – проводив дослідження з регіональної і четвертинної геології, тектоніки та геоморфології і склав палеогеоморфологічний атлас УРСР.
7) Соболєв В.С. (1908-1982) – вивчав магматичні та метаморфічні гірські породи України і Сибіру.
8) Лазаренко Є.К. (1912-1979) – вивчав регіональну мінералогію України.
9) Бєлєнцев Я.М. (1912-1993) – досліджував територію Кривбасу.
10) Вялов О.С. (1904-1988) – досліджував Карпати і Закарпаття, а також нафто-газові родовища.
5.- ЕТАП РОЗВИТКУ ГЕОЛОГІЇ В ЕПОХУ НТП (50-60 роки ХХ ст. – наш час):
- вивчення ложа світового океану і серединно-океанічних хребтів (Ж.І. Кусто стверджував, що людству відомо лише 5% інформації про Світовий океан);
- виявлення астеносфери – ослабленого шару мантії;
- відкриття явища залишкового магнетизму (палеомагнетизму);
- вивчення тектоніки літосферних плит (цей вид досліджень був особливо активізований після переміщення літосферних плит у Індійському океані, яке викликало потужне цунамі);
- активізація досліджень геологічної будови Антарктиди;
- дослідження космічних об’єктів (метеоритів, Місяця, зразків з Марсу).
Л - №2 (2 години)
«ЗЕМЛЯ - КОСМІЧНЕ ТІЛО»
План:
1. Земля – планета Сонячної системи, її вік, форма і розміри.
2. Внутрішня будова Землі.
3. Типи земної кори, їх склад.
4. Фізичні властивості та хімічний склад земної кори.
1.
Земля – планета Сонячної системи, її вік, форма і розміри.
Земля належить до Сонячної системи, яка, в свою чергу, входить до складу Галактики – Чумацький шлях. Галактика – це скупчення зірок. Зараз доступними для спостереження є 100 млрд. галактик, кожна з яких, у тому числі й Чумацький шлях, об’єднує більш як по 100 мільярдів зірок. Всі зірки складаються з водню (гідрогену) і гелію (Сонце – Н2 (70%), Не (27%); 3% - припадає на решту хімічних елементів).
За зовнішнім виглядом наша Галактика має форму спіралі, а її профіль – дископодібний. У центрі Галактики знаходиться щільне, майже кулеподібне скупчення зірок – це Галактичне ядро.
Загалом у Всесвіті налічується більше 1 мільярда Галактик, а його вік оцінюється в 13-18 мільярдів років.
До Сонячної системи входить 9 планет. Вважається, що раніше їх було 10, але близько 4.5 млрд. років назад планета Фаетон, яка мала діаметр 4500 км і розміщувалась між Марсом та Юпітером, з невстановлених причин загинула, а з її уламків утворився пояс астероїдів.
Слід відзначити, що у 2003 році значна частина астрономів знову почали виділяти десяту планету – Седну, проте це не мало загального визнання. Не всіма науковцями також визнано й ухвалу Празького Всесвітнього астрономічного конгресу, який відбувся 24 серпня 2006 року. В ухвалі йшлося про виключення Плутона з планет Сонячної системи і переведення його в розряд планет-карликів.
Всі дев’ять планет сонячної системи в географії, геології та астрономії прийнято поділяти на дві основні групи: Внутрішні (Земної групи) – (Меркурій, Венера, Земля, Марс) і Зовнішні – (Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон).
Щодо походження планет Сонячної системи і, в тому числі Землі, то на пояснення цієї проблеми існує багато точок зору і поглядів, які можна об’єднати у два основні напрямки – релігійні та наукові.
Релігія вважає, що Всесвіт і сонячна система створена Богом, а процеси, які в ньому відбуваються є протистоянням сил добра і зла (християнство – Господь і сатана; іслам – аллах і шайтан; зороастризм –Ахурамазда і Анхрамайнью та ін.). Індуїсти взагалі вважають, що Матеріальний світ є всього лише сон, видіння Брахмана, а прихильники вішнуїзму та кришнаїти переконані в існуванні великої кількості матеріальних всесвітів.
Наукові погляди були згруповані відомим вченим О.Ю. Шмідтом у 3 класи:
1.- Земля і планети утворилась з туманності (пилу). Прихильниками даної гіпотези були: Кант (нім.) – вважав, що туманність була спочатку холодною; Лаплас (фр.) – дотримувався думки про те, що туманність була спочатку гарячою; Фесенков (СРСР- 1960) – вважав, що туманність спочатку була досить розрідженою, але з часом зазнала ущільнення; Войткевич.
2.-Земля і планети сформувались з речовини Сонця: Джінс (Англія, 1919) – велика зірка, що проходила поряд із Сонцем відірвала від нього сигароподібний виступ, з центральної (ширшої) частини якого утворились великі планети, а з периферійних – малі; Мільтон(США, астроном)і Чімберлін (США, геолог) – вважали, що планети й астероїди утворились з речовини газових спіралей, які були витягнені з Сонця зіркою, що пройшла на близькій від нього відстані. Згустки цієї речовини вони називали «ПЛАНЕТЕЗИМАЛЬ»; Ж.Л.Леклерк де Бюффон – (катастрофічна гіпотеза: планети утворились внаслідок удару по Сонцю масивного тіла (комети)); Джеффріс; Крат.
3.- Сонця і планети мають різнорідне походження: О.Ю. Шмідт– висловив так звану «метеоритну гіпотезу», згідно якої Сонце захопило метеоритну хмару, частина якої потрапила на Сонце, а з іншої частини виникли зародки планет та їх супутників. На жаль ця гіпотеза не пояснює виникнення самого Сонця.
Крім того, слід відзначити, що радянські вчені Рудник і Соботович у 1984 році висловили думку, що причиною створення Сонячної системи став вибух наднової зірки. Під дією вибуху існуюча туманність (не має пояснення де вона взялася!!!) стискалася. Внаслідок цього сформувався центральний згусток – Сонце. Через МКР (момент кількості руху) Сонце змусили обертатися навколо себе «пра-планети». Весь процес проходив досить швидко (зайняв не більше 100 млн. років) і охоплював 5 етапів:
1) утворення з міжзіркової газопилової хмари Сонця і сплющеної навколосонячної туманності, яка навколо нього обертається;
2) еволюція Сонця й туманності з передачею електромагнітним і турбулентно-конвективним способом МКР від Сонця до планет;
3) конденсація туманності у вигляді кілець навколо Сонця й формування плантезималей;
4) подальша конденсація планетезималей у планети;
5) повторення подібного процесу навколо планет з утворенням їх супутників.
Нині більшість вчених (астрономів, геологів, фізиків) вважає, що Всесвіт виник 12-20 млрд. років назад внаслідок «Великого вибуху» обмеженого об’єму матерії, рівного за розміром атому зі щільністю речовини 1096 кг/м³ (щільність ядра атома - 1018 кг/м³). Земля ж була сформована в межах часового відрізку 6 - 4.5 млрд. років назад (найчастіше вважають, що Протоземля виникла 4.8 млрд. років назад).
Християни вважають, що наша планета виникла (Господь створив світ) 7516 років назад (2008), зороастрійці (понад 15 000 років) та ін.
Крім того, є кілька сучасних гіпотез про походження життя на Землі та його еволюцію:
- американський астроном Майкл Пальміно 7.09.2007 року зробив заяву про те, що кожні 30 млн. років на нашій планеті відбувається геологічна катастрофа – зміна поверхні (часткова) і вимирання живих організмів. Він доводить, що саме раз на 30 млн. років Земля проходить через найгустішу частину галактичного диску. Це зумовлює падіння на планету великої кількості метеоритів та астероїдів, а також інші катаклізми (зміни клімату, гідросфери та ін.). Згідно твердження Пальміно можна зробити висновок, що раз на 30 млн. років життя на Землі завмирає, а потім відроджується знову (можливо інших формах);
- за розрахунками О.Х. Муна (США), 5.06.8499 року до н. е. на Землі, внаслідок падіння метеорита, стався потужний вибух. Він був у 30 000 разів потужніший ніж у Хіросімі. В результаті цього водяний стовп висотою 10 м змив все живе і над планетою на 2 000 років встановився «морок». У пам’яті людства це викарбовано як хаос – «єдність Неба і Землі». Цікаво, що саме з цієї дати починає свій відлік календар народу майя.
Форма і розміри Землі:
1) – VІ ст. до н. е. – Піфагор → (Земля – куля, яка нерухомо висить у Всесвіті, а Сонце та інші небесні тіла рухаються навколо неї).
2) – давня Індія, Африка та Русь→ (Земля тримається на квітах лотоса, слонах, носорогах, китах та ін.).
3) – Ньютон (ХVІІІ ст..) → довів, що наша планета має сплюснуту форму і фактично припинив полеміку між прихильниками теорій «лимона» і «апельсина». Перші вважали, що Земля на полюсах є витягнутою, а другі були переконані втому, що вона сплюснута.
Ньютон визначив також наступні величини:
r (екв.) – радіус екваторіальний – 6378.245 км;
r (пол.) – радіус полярний – 6356.863 км. Різниця між ними – 21. 382 км.;
l (довжина екватора) – 40 075 км;
l (довжина меридіана) – 40 008 км;
S² (площа Землі) - 510 млн. км²;
W (об’єм Землі) - 61.083 млрд. км³
M (маса Землі) – 5.974 · 1021 тонн → («щодоби наша планета збільшує свою вагу на 400 тонн (на думку Ф.Сігнера (США) – на 1250 тонн) за рахунок «космічного пилу»).
Таку фігуру було названо Еліпсоїдом обертання, або сфероїдом. З часом було доведено, що Земля сплюснута не лише по полюсах, а й по екватору (r (екв.) менший за середній на 213 м).
4) – Геоїд (гр. - схожий на Землю) → Гіпотетична фігура, сила тяжіння в усіх точках якої має буди перпендикулярною до її поверхні. Поверхня геоїда співпадає з поверхнею Світового океану, уявно проведеною під материками.
5) – Кардіоїд (гр. – схожий на серце). 6) – Грушоподібна форма.
7) – комбінація еліпсоїда обертання й згладженого октаедра (восьмигранника) – 70-ті роки ХХ ст. – Б.Л. Лічков та І.І. Шафрановський «Баландин Р.К. Пульс земних стихий. М.: Мисль, 1975. – 206 с.».
На думку авторів, така форма планети найбільше відповідає наступним її географічним особливостям:
- переважанню материків у північній півкулі й океанів у південній;
- трикутній формі материків;
- антиподальності материків і океанів.
При спотворенні форми геоїда під час уповільнення або прискорення обертання Землі чи впливу на неї зовнішніх гравітаційних полів протилежні грані октаедра мають зазнавати різноспрямованих рухів, викликаючи значні коливання Світового океану.
2.
Внутрішня будова Землі.
На основі детальних геофізичних досліджень було встановлено неоднорідність внутрішньої будови Землі і виділено три основні внутрішні геосфери: ядро, мантію та земну кору. Для зручності, кожен шар у будові Землі нумерують літерами латинського алфавіту.
А → Земна кора:
конт - (мах. - 70-80 км)
(сер. – 35-40 км)
Розділ Мохоровічіча:
(межа земної кори і мантії)
Дата добавления: 2015-08-26; просмотров: 1711;