Геологические оболочки земли

Возраст Земли, определяемый методами изотопной геологии, составляет около 5 млрд. лет. Наиболее принятые показатели 4,6–4,7 млрд. лет. Приблизительно таков же возраст Солнца и других планет Солнечной системы. По современным представлениям, они образовались из вращающегося газопылевого космического облака. Под влиянием тепла, выделяющегося при гравитационном сжатии и радиоактивном распаде атомов, вещество Земли постепенно дифференцировалось на ядро, мантию и верхние слои – литосферу, атмосферу, гидросферу. На ранней Земле предполагают активный вулканизм. За счет лав, выплавляющихся из верхней мантии, постепенно сформировалась земная кора, а дегазация лав привела к возникновению первичной атмосферы и жидкой воды на поверхности планеты. В первый миллиард лет существования Земли океан был, по самым грубым оценкам, примерно в 5 раз меньше современного по глубине и объему. Он формировался за счет разрастания и слияния мелких озер на поверхности суши. Ландшафт, подобно современному лунному, представлял вулканические конусы на плоских пространствах. Состав древней атмосферы считают близким к составу газов, выделяющихся из современных вулканов. Они содержат водяной пар (до 70–80%), углекислый газ (6–19%), хлор (до 7%), метан, аммиак, соединения серы и многие другие компоненты. Химический анализ газовых пузырьков в древнейших породах Земли показал полное отсутствие в них свободного кислорода, около 60% СО2 около 35% Н2S, SО2, NH3, НСl и НF, некоторое количество азота и инертных газов. В настоящее время имеется уже достаточно много неоспоримых доказательств того, что ранняя атмосфера Земли была бескислородной, аналогично другим планетам Солнечной системы. Ультрафиолетовое излучение Солнца свободно достигало поверхности воды и суши из-за отсутствия озонового экрана. Вулканические газы, растворяясь в воде, переходили в первичный океан, имевший в результате сильно кислую реакцию. Возникшая на Земле жизнь постепенно изменила эти условия и преобразовала химию верхних оболочек планеты.

Эволюция гидросферы, происхождение атмосферы.

Гидросфера – это совокупность всех водных объектов Земли (океанов, морей, озер, рек, подземных вод, болот, ледников, снежного покрова).

Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше — в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Свыше 96% объёма гидросферы составляют моря и океаны, около 2% — подземные воды, около 2% — льды и снега, около 0,02% — поверхностные воды суши. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, представляя собой криосферу[3]. Основная масса льда

располагается на

суше -

главным

образом, в Антарктиде и

Гренландии. Общая масса его

около 2,42*1022 г. Если бы этот лед растаял, то уровень Мирового океана повысился бы примерно на 60 м. При этом 10 % суши оказалось бы затопленной морем.

Поверхностные воды занимают сравнительно малую долю в общей массе гидросферы.

История образования гидросферы

Считается, что при разогреве Земли, кора вместе с гидросферой и атмосферой образовались в результате вулканической деятельности – выброса лавы, пара и газов из внутренних частей мантии. Именно в виде пара часть воды поступила в атмосферу.

Значение гидросферы

Гидросфера находится в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой и биосферой. Циркуляция воды в гидросфере и ее большая теплоемкость уравнивают климатические условия на различных широтах. Гидросфера поставляет водяной пар в атмосферу водяной пар благодаря инфракрасному поглощению создает значительный парниковый эффект, поднимающий среднюю температуру поверхности Земли примерно на 40 °С. Гидросфера влияет на климат и другими путями. Она запасает большие количества тепла летом и постепенно отдает их зимой, смягчая сезонные колебания температуры на континентах. Она переносит, кроме того, тепло из экваториальных районов в умеренные и даже полярные широты.

Поверхностные воды играют важнейшую роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения.

Наличие гидросферы сыграло решающую роль в возникно­вении жизни на Земле. Мы знаем сейчас, что жизнь зародилась в океанах, и прошли миллиарды лет, прежде чем стала обитаемой суша.

Происхождение материков.

В 20-е годы XX века Альфредом Вегенером была предложена гипотеза дрейфа материков. Он заметил, что некоторые материки имеют сходные очертания по береговой линии, как будто раньше они представляли единое целое. Изначально гипотеза столкнулась с большим количеством критики, а потому долгое время не признавалась, однако, во второй половине прошлого века с развитием технических средств появились доказательства, подтверждающие её правомерность. На сегодняшний день измерения, производимые со спутников, подтверждают, что отдельные участки земной коры движутся относительно-друг-друга со скоростью несколько сантиметров в год. Эти небольшие расстояния, конечно же, неощутимы на протяжении человеческой жизни и даже всей истории цивилизации, однако, за миллионы лет литосферные плиты перемещаются на столь значительные расстояния, что география планеты меняется до неузнаваемости.

Считается, что около 200 миллионов лет назад на Земле существовал единый суперматерик — Пангея. Он включал в свой состав все современные материки, однако, постепенно он начал раскалываться. В начале он раскололся на два материка: Лавразию (в её составе оказалась современная Северная Америка и Евразия) и Гондвану (она включала Африку, Южную Америку, Индостан, Австралию и Антарктиду). За последующие миллионы лет материки постепенно приняли современные очертания и месторасположение, однако, они не прекратили своего движения. В будущем они продолжат перемещаться, пока рано или поздно снова не образуется новая Пангея, но это произойдет не раньше, чем еще через 200-250 миллионов лет. Не стоит думать, что материки всегда имели такую форму, как сейчас. Если обратить внимание на карту геологических складчатостей, то можно заметить, что разные участки материков сформировались в разные временные промежутки. В будущем существующие сейчас горы превратятся в равнины, при столкновении литосферных плит на материках сформируются новые горы, а очертания континентов полностью изменятся. По всей видимости, движение литосферных плит происходит из-за циркуляции раскаленной мантии нашей планеты и будет продолжаться до полного её остывания.

Тектоническая деятельность земной коры. Горообразование.

Под действием внутренних сил, внутренней (тепловой, радиоактивной, химической) энергии Земли на земную кору возникают процессы, называемые тектоническими движениями, которые вызывают изменение формы земной поверхности и нарушение залегания горных пород. С тектоническими движениями в земной коре связаны горообразование, землетрясение, вулканизм, глубинное рудообразование. От этих движений зависят также форма, характер и интенсивность разрушения земной поверхности, осадконакопление, распределение суши и моря. Тектонические движения — движения литосферы и подкоровых масс. Основная причина тектонических движений — развитие вещества внутренних частей Земли. Различают тектонические движения:

- вековые колебания земной коры (медленные волновые движения (поднятия и опускания) земной коры, происходящие повсеместно и непрерывно и сменяющие друг друга во времени и пространстве, приводят к наступлению моря на сушу (трансгрессия) или к расширению суши за счет моря (регрессия));

- складкообразование (тектонические движения, приводящие к изгибу слоев и образованию складок; непосредственная причина складкообразования - боковое сжатие пачки слоев; сопровождается разрывами горных пород; это необратимый процесс);

- движения по разломам (необратимые перемещения блоков земной коры относительно друг друга по уже существующим разрывам или одновременно с образованием новых разрывов; часто приводят к землетрясениям, особенно при образовании новых разрывов);

- вертикальные и горизонтальные движения.

Горообразование - процесс создания на земной поверхности горных систем, горных стран в результате интенсивных поднятий земной коры со скоростью, превышающей скорость разрушения гор процессами денудации. Процессы горообразования неоднократно происходили на протяжении геологической истории в заключительной фазе развития геосинклиналей (молодые горы), нередко распространяясь и на платформы (возрожденные горы).

Тектонические землетрясения - землетрясения, обусловленные тектоническими процессами и возникающие в результате внезапного высвобождения энергии, накопившейся в недрах Земли при деформации больших объемов горных пород.

Тектонические структуры - закономерно повторяющиеся формы залегания горных пород. Тектонические структуры образуются в результате внутренних процессов, происходящих в твердых геосферах Земли: тектонических движений, прорывов магмы и т.п.

Различают:

- простейшие тектонические структуры: складки, трещины, сбросы, лакколиты и др.; и

- глубинные тектонические структуры, достигающие верхних слоев мантии Земли: платформы, геосинклинали, островные дуги, глубинные разломы и др.

Эндогенные процессы - рельефообразующие процессы, происходящие главным образом в недрах Земли и обусловленные ее внутренней энергией, силой тяжести и силами, возникающими при вращении Земли. Эндогенные процессы проявляются в виде тектонических движений, магматизма, в деятельности грязевых вулканов и др.Эндогенные процессы играют главную роль при образовании крупных форм рельефа.

При системе сбросов (надвигов) может образоваться ступенчатый рельеф, если блоки смещены в одном направлении, или сложный горный рельеф, если блоки смещены относительно друг друга в разных направлениях. Так образуются глыбовые горы. С точки зрения структурных особенностей перемещенных блоков различают столовые глыбовые и складчато-глыбовые горы. Первые возникают на участках, сложенных горизонтальными или слабонаклонными, не смятыми в складки пластами осадочных пород.

Особенно велика рельефообразующая роль разрывных нарушений в областях распространения древних складчатых областей, где в результате последующих тектонических движений в ряде мест сформировались глыбовые, или сбросовые, горы.

Таким образом, земная кора находится в постоянном движении, но скорость ее движения неодинакова. В одних местах она незначительна, там земная кора находится в устойчивом состоянии. Такие участки называют платформами. В пределах нашей страны выделяют две платформы: Восточно-Европейскую и Сибирскую. Их кристаллическая основа покрыта мощными слоями осадочных горных пород. Вертикальные и горизонтальные перемещения незначительны.

Геосинклинали — это огромные прогибы в земной коре. В них наблюдаются разрывы, горизонтальные и вертикальные перемещения, которые в конечном счете приводят к образованию гор.

Горные породы — это вещество, слагающее земную кору. Состоят горные породы из минералов, однородных или неоднородных, которые твердо или рыхло соединяются. Нередко они состоят из сцементированных обломков различных пород, иногда с присутствием вулканического стекла. Горные породы сформировались в результате внутриземных или поверхностных геологических процессов.

По происхождению горные породы подразделяются на: 1)магматические (образуются из расплавленной магмы при ее остывании и затвердевании; горные породы, образованные излившейся магмой, состоят из мелких кристаллов); 2)осадочные (образуются только на поверхности земной коры в результате оседания под действием силы тяжести и накопления осадков на дне водоемов и на суше; делятся на обломочные (состоят из обломков различных пород), химические (образуются из водных растворов минеральных веществ), органические (состоят в основном из остатков растений и животных, накопившихся за миллионы лет на дне озер, морей, океанов)); 3) метаморфические (вследствие воздействия высокого давления, температур и химических растворов в нижней части земной коры или в мантии происходит уплотнение, перекристаллизация, изменение структуры и текстуры горной породы без существенного изменения ее химического состава, при этом существенно преобразуется одна горная порода в другую, более стойкую и твердую, без ее растворения или расплавления).

Отдельно стоят мантийные породы. По минералогии мантийные породы во многом идентичны породам магматическим. Поэтому к ним применяется номенклатура магматических пород с вариациями.

Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород. Факторами, вызывающими эти изменения, могут быть: близость застывающего магматического тела и связанное с этим прогревание метаморфизуемой породы, а также воздействие отходящих от этого тела активных химических соединений, в первую очередь различных водных растворов (контактовый метаморфизм), или погружение породы в толщу земной коры, где на неё действуют факторы регионального метаморфизма — высокие температуры и давления.