1.2.4. Геологические процессы, основные черты геологической истории Земли

Мы обратились к первоначальной истории Земли, ко временам, когда только еще создавались материки, для того, чтобы уяснить работу Солнца, воды и ветра, а в нынешней терминологии возобновляемых источников энергии, на благо человечества. В течение миллиардов лет над формированием земной коры непрерывно работали и сейчас продолжают работать неутомимые труженики – Солнце, ветер и вода.

На временной шкале эволюции Земли (см. рис. 1.6) мы прояснили появление на Земле воды, о которой Антуан де Сент-Экзюпери писал: «Вода… ты не просто необ ходима для жизни, ты есть жизнь…» Как отмечал В.И. Вернадский«… вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы срав3 ниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных процессов…»

А как же ветер?.. (Вспоминаются слова А. Блока: «Ветер, ветер на всем божьем свете»).

Солнечное тепло неравномерно воздействует на земную поверхность. Вследствие этого в находящихся вблизи земной поверхности слоях атмосферы возникают разность температур, неравномерное распределение атмосферного давления, что вызывает движение воздуха. Такое движение воздуха, которое в остальном зависит от вращения Земли и рельефа поверхности, и называют ветром.

Мы живем на дне воздушного океана, в мире ветров. Люди давно это поняли, они постоянно ощущали на себе воздействие ветра. Наблюдением за ветрами занимались еще в Древней Греции. Уже в III в. до н.э. было известно, что ветер приносит ту или иную погоду. Для определения направления ветра в Афинах около 100 г. до н.э. построили так называемую «Башню ветров» с укрепленной на ней «розой ветров» (башня существует по сей день). В Японии и Китае также были известны «розы ветров», изготовленные в виде драконов, они указывали направление ветра. Но главным назначением было отпугивать злых духов – чужие ветры.

Ветер характеризуется направлением, скоростью в м/с и силой ветра в баллах по шкале Бофорта (от 0 до 12), которая определяется барическим градиентом, т.е. изменением давления на единицу расстояния.

Вся история Земли связана с двумя глобальными процессами: внутренними (эндогенными), происходящими за счет внутренней энергии Земли, выделяющейся в результате развития материи в глубинных недрах, и внешними (экзогенными), действующими за счет тесного взаимодействия атмосферы, гидросферы, биосферы и литосферы с солнечной энергией, заключающегося в обмене вещества и энергии.

Сферический слой, в пределах которого взаимно проникают и взаимодействуют четыре названные геосферы, характеризуется

следующими особенностями: наличием вещества в трех агрегатных состояниях; проникновением в него солнечной радиации; воздействием на него человеческого общества, для которого он является жизненной средой.

К внутренним процессам относятся: движение земной коры (тектонические движения), включающее её поднятие и опускание, образование в ней разломов, смятие горных пород в складки и др.; поднятие расплавленных глубинных масс (магматизм); изменение осадочных пород под влиянием высоких температур и давлений (метаморфизм).

К внешним процессам относятся: выветривание – физическое и химическое разложение горных пород под влиянием колебаний температур, воздействия воздуха, воды, химико-биологических процессов; перенос образовавшегося рыхлого или растворенного материала проточной водой, волнами, ветром, ледниками с возвы

шенностей в пониженные места; отложение и накопление во впадинах (преимущественно занятых морскими и озерными бассейнами) принесенных продуктов разрушения с последующим образованием новых осадочных пород. Другая часть осадочных пород образовалась из материала, который непосредственно выпадал на дно водоема в виде раковин, скелетов различных организмов.

В осадочных породах сосредоточены залежи угля, нефти, газа и других ископаемых источников энергии. Их происхождение связано с накоплением и преобразованием в недрах Земли органических веществ.

Внутренние и внешние процессы, находясь в постоянном взаимодействии, определяют формирование земной коры, изменение рельефа ее поверхности. По сравнению с этими процессами существование человечества представляется мгновеньем в истории Земли. Судить об этих процессах можно по их результатам, проявляющимся, например, в образовании различных пород, геологических структур, разных типов рельефа и др.

Таблица 1.1. Геохронологическая шкала

 * Продолжительность четвертичного периода по разным данным от 0,6 до 3,5 млн. лет.

При изучении вопросов развития Земли необходимо прочесть и воссоздать ее прошлое. В длительной истории Земли принято выделять две стадии: догеологическую, связанную с формированием Земли как отдельного космического тела, и геологическую – по существу стадию формирования земной коры.

Земная кора состоит из осадочных, изверженных и метаморфических пород. По залеганию горных пород, их структуре и составу содержащихся в них ископаемых остатков организмов, своеобразной «летописи» развития жизни на Земле, геолог судит о процессах, происходивших в Земле, последовательности образования горных пород и их возрасте, восстанавливает историю ее развития. Для изучения глубоких частей Земли применяются геофизические методы (с использованием сейсмологии, гравиметрии, магнитометрии, геотермики, электрометрии). Для определения абсолютного возраста Земли и различных земных слоев применяются радиоактивные методы. Геологическое летосчисление (геохронология) охватывает последовательность формирования и возраст горных пород, слагающих земную кору, с подразделениями на зоны, эры, периоды и т.д. Однако пока не существует единой общепризнанной геохронологической шкалы. Одна из последних геохронологических шкал приведена в таблице 1.1. В течение геологической истории Земли происходили изменения строения и состава земной коры, рельефа ее поверхности, физико-географических условий, органического мира, внешних и внутренних геологических процессов. Развитие Земли происходило не монотонно, а циклично. Следы циклов различной продолжительности прослеживаются в геологических отложениях всех эр.

В древнейший архей появляется органическая жизнь, но в результате перекристаллизации пород в них практически не сохранились органические остатки.

В породах протерозоя уже имеются остатки органической жизни.

В палеозойскую эру развивалась богатая фауна беспозвоночных, появились низшие

позвоночные, которые прошли сложную эволюцию. Во второй половине палеозоя наблюдалось сильное развитие наземной флоры (расцвет папоротникообразных, появление голосемянных растений).

Растительные и животные организмы становятся важным фактором в развитии Земли, влияя на внешние геологические процессы и принимая участие в образовании органогенных горных пород (известняков).

Пышное развитие наземной флоры и благоприятные условия в каменноугольный период способствовали мощному углеобразованию. В карбоне во всех частях света образовались залежи каменных углей, составляющие около 21% мировых запасов и местами достигающие огромных размеров. К этому периоду относятся также месторождения углей в Украине в Донецком бассейне. С карбоном связаны месторождения нефти и газа.

В пермский период образовались залежи каменных углей, составляющие около 27% мировых запасов.

В мезозойскую эру органический мир значительно изменился, появились птицы и первые древние млекопитающие, наблюдался расцвет голосемянных растений (хвойных и пр.), появление покрытосемянных растений, образовывались месторождения каменных углей, нефти, газа. В мезозойских отложениях сконцентрированы основные запасы нефти.

В юрский период наземная растительность достигает пышного расцвета. Этот период характеризуется значительным угленакоплением, которое происходило преимущественно в озерно-болотных условиях. На долю ископаемых углей юрского периода приходится около 15% мировых запасов. В России значительные запасы каменных и бурых углей, относящихся к этому периоду, находятся в Сибири и на Дальнем Востоке.

К меловому периоду приурочено 16,7% мировых запасов углей.

Для палеогенового и неогенового периодов кайнозойской эры характерны развитие и господство млекопитающих, птиц, костистых рыб, расцвет покрытосеменных растений (злаки, цветковые, лиственные растения).

Палеогеновый период и начало неогена характеризуются интенсивным угленакоплением. На их долю приходится 17% мировых запасов углей, значительная часть которых представлена бурыми и реже каменными углями. Крупные месторождения этих углей имеются в Украине в Днепровском бассейне. В неогеновый период закончилось формирование современных материков и морей, а также современного рельефа поверхности Земли.

Памятник В.И. Вернадскому в г. КременчукВ.И. Вернадский (1863–1945) – всемирно известный ученый, выдающийся мыслитель, основоположник геохимии, биогеохимии, радиогеологии и учения о биосфере, председатель Комитета, образованного для создания Национальной библиотеки украинского государства в г. Киеве (1918, сейчас Национальная библиотека Украины им. В.И. Вернадского), организатор и первый президент Академии наук Украины (1919–1921). Много внимания уделил изучению химического состава земной коры, океана и атмосферы. Исследовал роль радиоактивных элементов в эволюции Земли и предсказал значение радиоактивных веществ.

В первой половине четвертичного периода происходили крупные изменения климата, в связи с чем менялась флора и фауна. Северная Америка, Европа и Северная Азия пережили ряд ледниковых эпох, которые чередовались с более теплыми. К этому времени относятся первые этапы развития человечества. Вторая половина этого периода (10–20 тыс. лет) приближается к современным физико-географическим условиям.

Мы осознаем глобальный характер изменяющейся климатической системы Земли, а также тот факт, что собственная деятельность человека, приобретая планетарный размах и оказывая огромное воздействие на биосферу, может также влиять на климат.