Образование и эволюция Земли

Образование и эволюция Земли

Образование и эволюция Земли

Содержание

1. Образование и эволюция Земли

1.1 Образование и история развития Земли

1.2 Параметры и строение Земли их географическое значение

1.3 Литосферные плиты и их движение

1.4 Рельефообразующие процессы Земли

Список использованных источников

1. Образование и эволюция Земли

1.1 Образование и история развития Земли

Все гипотезы образования Земли можно разделить на две группы. К первой группе относятся те, в которых утверждается, что Земля, как и вся Солнечная система, образовалась из раскаленной газово-пылевой туманности (гипотеза Канта-Лапласа, Джинса и др.). По мере остывания туманность превратилась в сгустки вещества, из которых образовались Солнце и планеты.

Другая группа гипотез основывается на том, что Земля и другие планеты Солнечной системы образовались из холодного газово-пылевого вещества (гипотезе О.Ю.Шмидта, В.Т.Фесенкова и др.).

О.Ю. Шмидт считал, что Солнце, проходя через пылевое метеорное облако, захватило часть его вещества. Затем образовались сгустки вещества, из которых в дальнейшем развивались планеты. Вблизи солнца основная часть вещества была поглощена самим Солнцем. Поэтому планеты, расположенные ближе к Солнцу, имеют небольшую массу и большую плотность. Вдали от Солнца образовались планеты-гиганты в условиях малого количества вещества.

В.Г. Фесенков, на основании изучения химического состава планет пришел к выводу, что Солнце и планеты первоначально образовались из одного вещества газо-пылевой туманности, которая вращалась вместе с Солнцем. В.Г. Фесенков выделил несколько этапов образования звезд и планет: образование туманности из появившегося во Вселенной газа; образование в туманности неоднородных структурных элементов; соединение этих структурных элементов и превращение их в небесные тела – планеты. Он считал, что вначале из газово-пылевой туманности образовалось Протосолнце. Затем произошел взрыв, в результате которого образовалось Солнце, а из выброшенного в пространство вещества начали постепенно формироваться планеты Солнечной системы.

Геологическое летосчисление — это время и последовательность образования горных пород. При ненарушенном залегании горных пород верхние слои моложе нижних. Выделяют абсолютный и относительный возраст горных пород. Абсолютный возраст исчисляется от начала образования горных пород и до настоящего времени. Он насчитывает тысячи и миллионы и даже миллиарды лет и определяется путем изучения распада радиоактивных химических элементов. Считается, что возраст Солнечной системы (включая Землю) может достигать 5 млрд. лет.

Для изучения "абсолютного возраста пород используются радиоактивные изотопы урана (238U), (235U), тория (232Th), рубидия (87Rb), калия (40К), углерода (14С), водорода (3Н). Перечисленные изотопы распадаются с присущей каждому из них скоростью. Для определения возраста горных пород необходимо найти отношение веса новообразованного элемента к изначальному его весу, то есть весу материнского элемента и рассчитать время, за которое произошло данное изменение.

Древнейшие горные породы поверхности Земли разрушены экзогенными процессами. Из оставшихся, которые обнаружены и определен их геологический возраст, древнейшими считаются антарктические чарнокиты (3,9 млрд. лет), гренландские гранитогнейсы (3,5 млрд. лет), метаморфические сланцы Аладанского щита (более 3,5 млрд. лет) и др.

Относительный возраст отражает последовательность отложения слоев горных пород в геологическом разрезе.

Основными методами определения относительного возраста горных пород являются: стратиграфический (соотношение пластов, напластований, осадочных горных пород данного возраста), петрографический (от греч. petros - память, grapho – описание, изучение состава пород); палеонтологический (от греч. palaios –древний, logas—изучение) – изучение остатков древних вымерших организмов; спорово-пыльцевой анализ (по результатам анализа спор и пыльцы древних растений); изотопный (по радиоактивным изотопам, радионуклидам).

Стратиграфия (лат. stratum –слой, grapho -пишу) – раздел исторической геологии, изучающий последовательность формирования горных пород. Знание относительного возраста пород позволяет рассмотреть геологические слои по мере их образования от более древних к более молодым (снизу вверх). Такое расположение слоев называется стратиграфической колонкой, или стратиграфической шкалой. Если эта шкала выражена во временных единицах с разделением на эры, периоды и эпохи, то она называется шкалой геологического времени, или геохронологической шкалой. Она отражает последовательность и соподчиненность основных этапов геологической истории Земли.

Названия геологических эр отражают их относительный возраст: архейская (древняя), протерозойская (ранняя), палеозойская (древняя), мезозойская (средняя), кайнозойская (новая). Эры делятся на периоды.

Геохронологическая шкала - таблица, отражающая последовательность событий в геологической истории развития Земли. Геохронологическая шкала подразделяется на эры и периоды. В геохронологической шкале может быть отражено время образования горных систем, полезных ископаемых, возникновение жизни или исчезновение отдельных ее форм.

Всю историю Земли принято делить на 2 периода: докембрий (планетарный период) и фанерозой (геологический период). Если принять возраст земли равным 4,6 млрд. лет, то докембрий продолжался 4,03 млрд. лет, а фанерозой продолжается 570- млн. лет.

Докембрий подразделяется на две эры: архейская (древняя) и протерозойская (ранняя).

Доархейское время это планетарная часть истории земли, когда вещество на Земле находилось в жидком и полужидком состоянии с температурой поверхности планеты 1500-1600ос. Происходило постепенное охлаждение планеты (до 1000 С на поверхности и 2-3 тыс. градусов внутри планеты). Образовалась неустойчивая первичная атмосфера из водорода и гелия, но кислород отсутствовал. Образовался первичный базальтовый слой Земли.

Для архея было характерно образование первичных крупных водоемов (морей и океанов), появление первых признаков жизни в водной среде, образование древнего рельефа Земли, похожего на рельеф Луны.

В архее произошло несколько эпох складчатости. Образовался мелководный океан с множеством вулканических островов. Сформировалась атмосфера, содержащая пары воды, СО, СО2, СН4 NH3 H2S, SО4 и других газов. Появился свободный кислород.

С появлением атмосферы и гидросферы начался процесс физического выветривания, т. е. разрушения горных пород под воздействием воды, ветра, температуры, внутренних сил. Продукты разрушения переносились, переотлагались и образовывали осадочные отложения.

В конце архея возникла жизнь, которая не прерывалась на Земле в течение всей истории ее развития.

Протерозой характеризуется несколькими эпохами складчатости, образованием гранитного фундамента древних платформ. Физическое разрушение пород под действием воды, температуры, ветра преобладало над химическим. Увеличился объем воды в океане. Произошло увеличение атмосферы, содержание кислорода достигло 0,01% от современного уровня. В протерозое шло развитие беспозвоночных.

Палеозой разделился на 6 периодов. В кембрии образовалась Гондвана (материк в южном полушарии, включавший большую часть южной Америки, Африку, Аравию, полуостров Индостан, Австралию и Антарктиду). Начал формироваться океан Тетис (на месте нынешней Евразии). Вода приобрела состав, близкий к современному. Содержание кислорода составило 1% от современного. В ордовике и силуре начался каледонский орогенез. Происходили обширные отступания теплых морей. Началось образование озонового экрана. Содержание кислорода в атмосфере достигло 10% от уровня современного. Девон, карбон и пермь характеризуются образованием Пангеи (суперконтинента, объединявшего современные материки) и Лавразии (материк северного полушария). Образовались мощные пласты каменного угля в карбоне, что и определило название периода. Содержание кислорода в атмосфере приблизилось к современному состоянию. В Перми произошло планетарное похолодание климата, происходили оледенения в северном и южном полушариях.

В палеозое растения и животные организмы стали выходить на сушу (силурийский период). Началось активное преобразование окружающей среды живыми организмами посредством биологических и биохимических процессов. Это способствовало дифференциации (разнообразию) природных комплексов. Усложнение физико-географических условий и разнообразия ландшафтов привело к формированию географической зональности.

В палеозойской эре образовались Каледонская (раннепалеозойская) и Герцинская (позднепалеозойская) складчатости.

В кайнозойскую эру сформировалась Альпийская складчатость, образовавшая крупнейшие горные системы Альпийско-Гималайского и Тихоокеанского поясов.

В неогене начался неотектонический этап развития земной коры, которому присуща вертикальная дифференциация земной поверхности. Континенты и океаны приобрели современные очертания. Произошло похолодание климата, что вызвало образование арктического оледенения. Возникла зона вечной мерзлоты Северного полушария.

Существует предположение, что в палеозойскую эру произошла первая глобальная экологическая катастрофа, вызванная дефицитом СО2 в атмосфере из-за чрезмерного развития растительности. Вторая экологическая катастрофа, предположительно, произошла в юрском периоде, в результате чего вымели ящеры (бронтозавры, диплококки) и появились млекопитающие. Предполагают, что причиной второй катастрофы явилось огромное небесное тело, вызвавшее запыление атмосферы (ядерную зиму).

Последний период кайнозойской эры называют четвертичным (или антропогенным), который делится на плейстоцен и голоцен. Первый его отрезок из-за мощных материковых оледенений еще называется ледниковой эпохой. Общая площадь материкового ледника в то время достигла 48 млн. км2, что в три раза превышает площадь Антарктиды. В Европе ледник распространился на юг до 49,5° с.ш., в Северной Америке – до 37,5° с.ш. Оледенения насчитывают несколько стадий, или ледниковых эпох, которые имеют следующие названия: гюнц (800-900 тыс. лет назад), миндель, рисс (250-75 тыс. лет назад), вюрм (70-11 тыс. лет назад). Ледниковые эпохи чередовались межледниковьями. В антропогене появился человек (Homo) – питекантропы, синантропы и др. позже кроманьонцы. В первый период существования (каменный век) человек практически не оказывал существенного влияния на природную среду. В бронзовом веке (около 7 тыс. лет назад) получили развитие животноводство, земледелие. Использование огня, выплавка и изготовление орудий из бронзы, олова, меди. Это вызвало более интенсивное использование природных ресурсов (подсечно-огневое земледелие, выпас скота, строительство жилья и др.)

В железном веке (1 тысячелетие до н.э.) возникли и развились разные ремесла. Расширилось изготовление орудий труда из железа, появились разновидности техники, возникли специализации хозяйства. Увеличилась численность населения Земли, и на рубеже новой эры она составила около 200 млн. человек. Влияние человека на природную среду быстро возрастало. Начали проявляться региональные (образование пустыни Сахары на месте обрабатываемых земель) и локальные (эпидемии болезней в местах скопления людей и др.) экологические кризисы.

О соотношении и продолжительности разных эр, периодов и эпох в общей геологической истории Земли очень образно написал чешский ученый Й. Аугуста в своей книге «По путям развития жизни»: «…если продолжительность всей геологической истории Земли условно принять за продолжительность одного года. Тогда в этом масштабе архей и протерозой будут соответствовать почти первым трем четвертям года, то есть примерно от начала января до последних числе сентября; на раннюю весну пришлось бы образование земной коры, но еще без океанов и до возникновения жизни. Возникновение жизни произошло бы приблизительно в начале мая, а первая стадия развития беспозвоночных – в период протерозоя с расцветом беспозвоночных, рыб и земноводных. Этот период продолжался бы приблизительно до последних чисел ноября, когда бы начался мезозой – эра гигантских пресмыкающихся, - который закончился бы в последнюю неделю декабря. На последнюю неделю года пришлись бы третичный (кайнозойский) период - период развития млекопитающих, и четвертичный период, когда появился человек. В этом масштабе на четвертичный период пришлись бы всего неполные сутки, а в эти сутки человек появился бы приблизительно в 8 часов вечера. Вся история науки и культуры человечества уложилась бы в этом масштабе всего в несколько последних минут года!...»

1.2 Параметры и строение Земли их географическое значение

Первоначальное представление о том, что Земля имеет плоскую форму, основывалось на визуальном восприятии ее поверхности, Однако уже в Древней Греции ученые имели неоспоримые доказательства шарообразности Земли (Пифагор, Аристотель и др.) В дальнейшем шарообразность Земли подтверждалось многочисленными как бытовыми, так и научными наблюдениями. Из бытовых наблюдений, которые доступны любому желающему, можно назвать такие:

1) Расширение обзора поверхности Земли при поднятии вверх на ровной местности. Находясь на уровне поверхности Земли человек может видеть вокруг себя на 4-5 км.; с высоты 20 м – 16 км, 100 м – 36 км, а с высоты полета первого в мире космонавта Ю.А.Гагарина (327 км) видимость составляет 4000 км;

2) На море, наблюдая за приближающимся кораблем, мы вначале видим мачты, а затем весь корабль;

3) Лучи заходящего солнца продолжают освещать предметы, находящиеся на высоте (вершины гор, самолеты, облака) и т.д.

Экспериментальное подтверждение шарообразности Земли было получено при кругосветных путешествиях, а также при наблюдении из космоса. Однако шарообразность – это только наиболее общее представление о форме Земли. Более детальные исследования показали, что Земля сплюснута с полюсов. Это подтверждается тем, что длина экваториального радиуса Земли больше полярного на 21,4 км, а длина одного градуса дуги меридиана на экваторе меньше (110,57 км), чем вблизи полюсов (111, 7 км).

На основании этих данных было принято считать, что Земля имеет форму, которая называется эллипсоидом вращения или сфероидом.

Дальнейшие исследования показали, что фактическая форма Земли не совпадает с геометрической фигурой сфероида. Доказано, что северный радиус длиннее южного на 30 км, а экваториальное сечение, также имеет форму эллипса, при разнице между большим и малым радиусами равной около 200 м. Эту геометрически неправильную фигуру В.И. Вернадский назвал геоидом («землеподобный»). Поверхность геоида соответствует среднему идеальному (без внешнего возмущения) уровню Мирового океана.

Таким образом, Земля имеет форму геоида, средний радиус которого 6371,0 км, экваториальный 6378,2 км, полярный 6356,8 км. Длина окружности экватора 40075,7 км. Площадь поверхности Земли 510,2 млн. км2, в том числе суша - 149,1 млн. км2 (29,2%), моря и океаны 361,1млн. км2(70,8%).

Для определения формы Земли и ее размеров применяется метод триангуляции (от лат. Triangulum – треугольник). Он заключается в построении на местности системы смежно расположенных (примыкающих друг к другу) треугольников, в которых измеряется длина одной стороны одного из них и трех углов каждого треугольника. Размеры других сторон треугольников определяют тригонометрически (рис……).

Форма и размеры Земли имеют большое значение для развития всех географических явлений и процессов на Земле. Например, шарообразность Земли вызывает неравномерное солнечное нагревание различных территорий планеты. На экваторе, где солнечные лучи падают на Землю почти под прямым углом, нагревание поверхности большое. В сторону полюсов идет постепенное уменьшение тепла. Это определяет общую географическую зональность Земли и образование различных природных зон.

Кроме формы и общих размеров Земли большое географическое значение имеют такие ее параметры как масса, объем, плотность и вещественный состав.

Масса Земли равна 5,976 1027 г, объем 1,083 1012 м3, средняя плотность – 5,518 кг/м3. В составе Земли преобладают железо: (34,6%), кислород(29,5%), кремний(15,2%) и магний (12,7%).

Таблица Сравнительные параметры Солнца и Земли

Плотность Земли меняется в зависимости от состава и свойств горных пород и глубины от поверхности. В центре Земли плотность достигает 12-17г/см3(12-17тыс т/м3). Плотность верхних слоев Земли зависит от состава слагающих их пород.

С этими параметрами связаны такие свойства Земли как сила гравитации, магнитные и тепловые поля. Гравитационные, магнитные и электрические поля Земли, определяются ее формой, размерами и вещественным составом и, в свою очередь, определяют свойства и процессы географической оболочки.

Гравитация – это взаимное притяжение двух тел, имеющих массу. Силы гравитации, удерживают планеты вокруг Солнца, определяют сферическую форму Земли и удерживают ее атмосферу.

Магнитное поле Земли подобно магнитному полю условного стержня, концы которого имеют противоположные магнитные полюса, т.е. магнитный диполь. Точки пересечения магнитного диполя с земной поверхностью называются геомагнитными полюсами (северный и южный). Линия, вдоль которой магнитная стрелка, что вращается вокруг горизонтальной оси, занимает горизонтальное положение, называют магнитным экватором. Магнитные полюса не совпадают с географическими, их положение постоянно меняется со временем. С магнитным полем тесно связано электрическое поле. Зона околоземного пространства, физические свойства которой определяются магнитным полем Земли, называется магнитосферой. Она имеет внутренний (на высоте 3-4 тыс. км) и внешней (22 тыс. км) радиационные пояса Земли.

Страницы: 1, 2