Внутреннее строение и история геологического развития Земли. Современные концепции развития геосферных оболочек

Внутреннее строение и история геологического развития Земли. Современные концепции развития геосферных оболочек

Ларионова Д.С.

Специальность «Лингвистика»

Студент ДГЛ-301

Научный руководитель: Цуркин А.П.

1. Внетреннее строение Земли

Земля – третья от Солнца планета солнечной системе. Именно на ней, благодаря уникальным природным условиям, образовалась и развилась органическая жизнь.

Внутреннее  строение Земли менее изведано, нежели внешняя оболочка планеты и космос. Для исследования доступна малая  часть земной поверхности (около 10 километров толщиной). Внутреннее строение планеты ученые исследуют при помощи сейсмического метода. Они производят взрыв на поверхности и с помощью специальных приборов отмечают, с какой скорость распространяются колебания в земной коре. Так ученые определяют, из каких горных пород состоит внутренняя часть Земли. Также, за последнее десятилетие получил распространение метод бурения сверхглубоких скважин. Например, в России на Кольском полуострове пробурили скважину глубиной 11 километров.

В центре Земли расположено  ядро, радиус которого составляет 3500 километров. Центральная часть ядра находится  в жидкообразном состоянии. Точный состав ядра до сих пор не определен. Одна группа ученых считает, что оно  состоит из железа и никеля, другая – из водорода, которое под сильным давлением может перейти в металлическое состояние. Ядро окружено мантией, которая составляет около 83% общего объема Земли. Толщина мантии – примерно 2900 километров. В ней выделяют четыре слоя, которые состоят в основном из кремния и магния.

Выше мантии располагается  слой земной коры. Она является самой  твердой оболочкой Земли, толщина  которой варьируется от 5 до 80 километров. Верхняя часть мантии и земная кора образуют литосферу. Эта оболочка разделена на крупные блоки – литосферные плиты. Они постоянно находятся в движении.[2]

2. История геологического развития Земли

История Земли делится  учеными на длинные промежутки времени- эоны. В свою очередь, ионы делятся  на эры, далее на периоды, эпохи и  века. Эти разграничения не случайны, т.к. смена каждой эры знаменовалась значительными изменениями климата и поверхности Земли. Геологическая история Земли делится на 2 эона – криптозойский и фанерозойский. В течение первого сформировались толщи пород, лишенные остатков скелетной фауны. Это самый длинный эон: он составляет 5\6 всего геологического летоисчесления Земли. Фанерозой же охватывает всего последние 570 миллионов лет.

Самые древние геологические  этапы истории Земли – катархей и архей. В это время на планете  происходила активная вулканическая деятельность, образовывались такие горные породы, как гнейсы, кристаллические сланцы и  кварциты. В промежутке между архейской и протерозойской эрой произошло значительное перераспределение суши и моря.

Протерозой называют эрой происхождения жизни на Земле. Живые организмы становятся важным геологическим фактором, так как изменяют форму и состав земной коры. Также при влиянии фотосинтетической деятельности изменился состав атмосферы. Между протерозоем и палеозоем произошел очередной период горообразования и слои осадков, накопленные в течение предыдущей эры, превратились в горные породы.

 Палеозойская эра –  первая эра фанерозойского эона. В этот период развился животный  мир, появились наземные пресмыкающиеся  и хвойные растения. Также образовались залежи полезных ископаемых: каменного угля, нефти, горючих сланцев и фосфоритов.Следущая эра называется мезозойской. В ней активно образовывались горы на периферии Тихого, Атлантического и Индийского океанов. На суше, в морях и в воздухе господствовали огромные пресмыкающиеся, также появилось большее количество видов насекомых, костистых рыб и птиц, а также лиственные деревья. [1]

Около 60-70 миллионов лет  назад началась кайнозойская эра, она  продолжается до сих пор. В эту  эру, а точнее около 0,7-1,8 миллионов лет назад произошло резкое изменение климата, и большие части Евразии и Северной Америки были охвачены льдом. Накопление запасов льда привело к существенному понижению уровня Мирового океана. В конце кайнозойской эры появился человек.

3. Современные концепции развития геосферных оболочек

За последние тридцать лет получила признание концепция  тектонических литосферных плит. Согласно ей, во времена мезозойской  и кайнозойской эры происходило  перемещение материков по поверхности  Земли. Было давно замечено, что границы материков Южной Америки, Африки, Антарктиды и Австралии хорошо совмещаются. Это послужило поводом для создания теории о существование единого праконтинента, его расколе и последующем движении образовавшихся континентов. После признания теории тектонических плит большей частью специалистов представление об эволюции нашей планеты существенно изменилось. Зная линии разломов земной коры, ученые могут следить за смещением литосферных плит и прогнозировать землетрясения, а также исследовать распределение полезных ископаемых.

Энергетическая  эволюционная динамика Земли состоит  из трех частей: энергии гравитации, энергии радиоактивного распада  и энергия прилива.  Если смотреть на эти процессы в масштабах Земли, то они являются геотектоническим механизмом эволюции планеты. Благодаря работе этого механизма Земля имеет сложную динамическую структуру, которая возникла и развивается естественным путем.

Данный механизм основан на процессе дифференциации вещества Земли. В прослойке между  мантией и ядром за счет высокой температуры происходят химические процессы: тяжелое железо тонет, а легкие остатки поднимаются вверх, к земной коре. Восходящие и нисходящие потоки разделены. Поэтому у верхней границы мантии возникают горизонтальные потоки, которые отправляются от мест выхода восходящих потоков к зонам падения вещества. На этих горизонтальных потоках скользят плиты, на которых находятся материки.[3]

В геодинамической  теории выделяются эндогенные процессы, которые определяются внутренней динамикой Земли (горообразование, вулканизм, землетрясения и т.д.) и экзогенные, порождаемые солнечной энергией, которая поступает на Землю (выветривание, работа ветра, водных потоков и др.).

Литосферные плиты  движутся постоянно как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Исследования ученых показывают, что средняя скорость перемещения в зонах сейсмической активности составляет 0,3 мм в год, а в спокойных – 0.05 мм в год. Плиты ограничиваются океаническими хребтами и желобами. Именно в этих зонах расположено большое количество вулканов.

Океаническая  кора проводит тепло эффективнее, чем  континентальная. Поэтому при существовании  на поверхности Земли суперконтинента  под ним накапливается тепло, исходящее от мантии. Оно приводит к вздыманию и разрушению этого континента. После раздвижения его осколков тепло расходится в образующиеся между ними океанические бассейны.

Современные исследования позволили выдвинуть теорию о  том, что за всю историю Земли  континенты не менее пяти раз объединялись в суперконтинент и раздвигались обратно. Примерно 440 миллионов лет на поверхности планеты держится суперконтинент, спустя еще 40 миллионов лет он раскалывается. Максимальная точка удаления дрейфующих континентов наступает через 160 миллионов лет. Затем они снова начинают сближватся и соединяются в суперконтинент.

Тектоника плит является основной концепцией при анализе  развития планеты Земля. Она существует как частный элемент более  общей теории – глобальной геодинамической  модели  геосферных оболочек. При  помощи этой модели учитывается многооболочность Земли, автономность протекающих в этих оболочках процессов и их взаимодействие. Также в ней рассматривается равноправие горизонтального и вертикального тепломассопереноса, учитывается различение периодов, в течение которых изменяется тепловыделение Земли. Нельзя и упустить тот момент, что Земля является открытой системой и подвержена влиянию космических процессов.

Обобщая, геодинамические  процессы можно определить следующим  образом. Атмосфера оказывает давление на литосферу и гидросферу, те, в свою очередь, сжимают мантию планеты, последняя же спрессовывает ядро Земли. Если рассматривать процессы с обратной стороны, то динамическая картина меняется. Ядро Земли притягивает к себе вещество других оболочек планеты, охватывает их обручем магнитного поля и греет мантию. Мантия передает тепловые потоки литосфере, вследствие чего раздвигается океанского дно и перемещаются материки. Литосфера и гидросфера оказывают тепловое воздействие на атмосферу. Таким образом, геодинамическая активность Земли находится в полном соответствии с историей эволюции геосферных оболочек.

Список литературы:

1. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания М.: Высшее образование, 2007.

2. Григорьев  А. А. Закономерности строения  и развития географической среды, М., 1966

3. http://studentu-vuza.ru/kontseptsiya-sovremennogo-estestvoznaniya.html