ДОСТИЖЕНИЯ В ИЗУЧЕНИИ ЗЕМЛИ - раздел Геология, ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ Вторая Половина Xx В. Ознаменовалась Бесспорными Достижениями В Изучении Не ...
Вторая половина XX в. ознаменовалась бесспорными достижениями в изучении не только Земли, но и всех планет Солнечной системы. Решающими факторами были успехи в технике и технологиях. Человечество впервые за свою историю сумело взглянуть на Землю со стороны, побывать на Луне, получить детальные изображения всех планет, сфотографировать астероиды, изучить метеориты и обосновать их принадлежность к некоторым планетам, например Марсу.
В начале XXI в. американские космические аппараты сумели доставить на поверхность Марса специальные передвигающиеся тележки, оборудованные всевозможными приборами, с помощью которых были сфотографированы породы, чрезвычайно напоминающие слоистые, осадочные, сформировавшиеся в водных условиях. А где вода — там может быть и жизнь.
Космический аппарат «Кассини», запущенный США семь лет назад к Сатурну, пролетел через его кольца, дав огромную новую информацию об их строении, потом направился к спутнику Сатурна — Титану и дал массу новой информации.
Благодаря изобретению эхолота и спутниковым наблюдениям исследователи составили полное представление о рельефе океанского дна. Глубокое бурение на суше и глубоководное в океанах и морях позволило составить представление о строении осадочных океанских толщ и пройти на Балтийском щите поверхность Конрада. Погружение в глубины океанов привело к открытию века — обнаружению «работающих фабрик» руды, так называемых черных курильщиков. Палеомагнитология дала нам возможность реконструировать движение материковых плит и доказать разрастание океанического дна. Детальное изучение осадочного чехла океанов привело к совершенно новому представлению об осадконакоплении, особенно биогенном. Изобретение микрозондов и других приборов для точной диагностики минералов и их химического и изотопного составов открыло невиданные возможности в петрологии.
Новые сейсмические методы MOB ОГТ (метод отраженных волн общей глубинной точки), НСП (непрерывное сейсмическое профилирование, ГСЗ (глубинное сейсмическое зондирование) позволили с большей детальностью изучить многие регионы мира, особенно структуру верхней части земной коры и в целом всю кору. Были открыты многочисленные метеоритные кратеры, проведены эксперименты при высоких температурах и давлениях, что позволило лучше понимать фазовые переходы минералов в глубинах Земли. Усовершенствование техники, аэро- и космическая фотосъемка, изобретение компьютеров дали в руки геологов мощный механизм для качественного и быстрого составления геологических и других карт. На земном шаре уже нет белых пятен.
Наконец, в 60-х гг. XX в. была создана новая научная парадигма — теория тектоники литосферных плит, первая глобальная геологическая теория, не только позволившая объяснить современные геологические процессы, но и обладающая предсказательной функцией. Создание суперкомпьютеров привело к возникновению томографической сейсмологии, с помощью которой мы впервые стали понимать, как сложно построена мантия Земли, научившись выделять в ней области с пониженными и повышенными скоростями сейсмических волн по сравнению со стандартными моделями Земли. Благодаря применению всех новых методов и технологий были открыты сотни крупнейших месторождений полезных ископаемых, особенно нефти и газа — основы современной промышленности.
Однако столь интенсивная техногенная деятельность привела к настолько резкому ухудшению экологической мировой обстановки, что нередко под вопрос ставится существование человечества. Мы потребляем намного больше, чем природа в состоянии регенерировать. Поэтому проблема устойчивого развития в наши дни является подлинно глобальной, мировой проблемой, касающейся всех государств. Огромных успехов достигла и теоретическая геология, начиная от гипотез образования Земли и планет и кончая историей эволюции Земли и органического мира.
Поэтому хотелось бы перечислить важнейшие рубежи в истории Земли, чтобы у читателя сложилось пусть и первое, но все-таки законченное представление о той эволюции, которую прошла наша планета с момента своего образования (табл. 13).
Вместе с тем уровень нашего незнания о планете Земля все еще очень велик. И по мере прогресса в наших знаниях о ней количество вопросов, остающихся нерешенными, не уменьшается. Мы стали понимать, что на процессы, происходящие на Земле, оказывают влияние и Луна, и Солнце, и другие планеты, все связано воедино, и даже жизнь,
Таблица 13
| 14-15
| Большой Взрыв и образование Вселенной
| |
| образование Солнца
| | 4,45-4,66
| образование планеты Земля
| | 4,3-4,2
| возраст древнейших обломочных минералов цирконов (Зап. Австралия)
| |
| возраст древнейших на Земле пород (Канада, Гренландия) и формирование первичной земной коры
| | 3,85
| появление первых прокариот (микрофоссилий)
| | 3,5
| достоверные следы магнитного поля, не отличающегося от современного
| | 3,2
| начало образования зрелой континентальной коры
| | 2,5
| образование суперматерика Пангеи-О
| | 2,5
| появление первых эвкариот (водорослей)
| | 2,2
| покровное оледенение (гуронское)
| | 2,20-2
| появление многоклеточных растений (водорослей)
| |
| в атмосфере устанавливается присутствие кислорода
| | 1,8
| Аньхойская фауна (червеобразные формы)
| | 1,8
| образование Пангеи-1
| | 0,8
| распад Пангеи-1
| | 0,67
| появление вендской бесскелетной фауны
| | 0,57
| возникновение скелетной фауны беспозвоночных, появление первых хордовых
| | 0,56
| количество кислорода достигает 1/3 от современного
| | 0,46
| первые наземные растения
| | 0,45-0,43
| массовое вымирание организмов (ордовик-силур)
| | 0,42
| появление рыб
| | 0,25
| появление голосеменных растений
| | 0,25-0,24
| массовое вымирание организмов (пермь-триас)
| | 0,24
| образование Пангеи-2
| | 0,24
| появление млекопитающих
| | 0,16
| распад Пангеи-2 и начало образования современных океанов
| | 0,11
| появление покрытосеменных растений (поздний альб)
| | 0,065-0,06
| массовое вымирание организмов (верхний мел-палеоген)
| | 0,035
| покровное оледенение Антарктиды
| | 0,004
| покровное оледенение Арктики
| | 0,0025
| Homo habilies — человек умелый
| | 90 тыс. лет
| Homo sapiens — человек разумный
| |
| Важнейшие рубежи в истории земли, в млрд лет (по В. Е. Хаину и Н. В. Короновскому)
|
возникновение которой составляет одну из кардинальных научных проблем, возможно, занесена к нам из космического пространства. Геологи пока бессильны предсказывать землетрясения, хотя предугадать извержения вулканов сейчас уже можно с большой долей вероятности. Множество геологических процессов еще плохо поддаются объяснению и тем более прогнозированию. Однако наука не стоит на месте, и в заключение я бы хотел предложить читателю познакомиться с некоторыми новыми идеями, которые помогут лучше понять действие геологических процессов и составить представление о нетрадиционных подходах к их решению.
Все темы данного раздела:
Солнечная радиация
Длина волн
> 24 микрона 7% 0,17 - 0,35 мк 46% 0,35 * 0,75мк 47% 0,76 + 4,0 мк
ХИМИЧЕСКИЙ И МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ НЕДР ЗЕМЛИ
Определение химического и минерального состава геосфер Земли представляет собой очень сложную задачу, которая во многом может быть решена лишь весьма приблизительно, основываясь на косвенных данных
ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
Законы падения тел на Земле изучал Галилео Галилей (1564-1642). Он первый определил величину ускорения свободного падения (силы тяжести): g = 9,8 м/с2.
Им была установлена незав
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
Более 400 лет назад У. Гильберт высказал предположение, что Земля сама является магнитом, но механизм возникновения ее намагниченности до сих пор не вышел за рамки гипотезы.
Минералы
Все вещество земной коры и мантии Земли состоит из минералов, которые разнообразны по форме, строению, составу, распространенности и свойствам. Все горные породы состоят из минералов или продукто
Горные породы
Горные породы представляют собой естественные минеральные агрегаты, формирующиеся в литосфере или на поверхности Земли в ходе различных геологических процессов. Основную массу горных пород слагают
СТРОЕНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ
зерен, как правило, увеличиваются по мере роста температур метаморфизма (рис. 2.26).
В предыдущем разделе было установлено общее внутреннее строение земног
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ГЕОХРОНОЛОГИЯ
Одной из главных задач геологии является воссоздание истории развития Земли и ее отдельных регионов. Сделать это возможно, только если известна последовательность геологических событий, если мы зн
Lt; • • »J
/
Л f
L
ИЗОТОПНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА МИНЕРАЛОВ И ГОРНЫХ ПОРОД
Многочисленные попытки найти в макромире природные часы, которые бы позволяли надежно устанавливать возраст горных пород и руд, время проявления и длительность геологических процессов, не увенчал
П ( 1ЧЧн J
235JJ
207pb
207рЬ
ТЕКТОНИКА ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ - СОВРЕМЕННАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ
В 50-е гг. XX в. геологические и геофизические исследования Земли проводились исключительно интенсивно. Особенно это касалось океанов, о строении дна которых и тем более о структуре земной коры в
ВЫВЕТРИВАНИЕ
Большинство геологических процессов на поверхности Земли обусловлены действием солнечной энергии и силы тяжести. Такие процессы называются экзогенными. Все горные породы под воздействием целого
ПРОЦЕССЫ ГИПЕРГЕНЕВА И КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ
Под зоной гипергенеза понимается поверхностная часть земной коры, непрерывно подвергаемая воздействию различных экзогенных факторов и в которой горные породы стремятся войти в равновесие с непрерыв
ОБРАЗОВАНИЕ ПОЧВ И ИХ СВОЙСТВА
Практически вся поверхность суши покрыта тонким слоем почвы, энергетически и геохимически весьма активным, в котором проявляется взаимодействие между живыми организмами, атмосферой, гидросферой и
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТЕКУЧИХ ВОД
Водные потоки производят огромную геологическую работу на поверхности суши. Реки, ручьи, ручейки переносят основную массу продуктов выветривания в озера, моря и океаны. Ежегодный твердый сток (вы
ВРЕМЕННЫЕ ВОДНЫЕ ПОТОКИ
Временные водные потоки возникают при выпадении атмосферных осадков или таянии снегов. В остальное время сток в равнинных условиях приводит к формированию оврагов, т. к. отдельные безрусловые пот
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ РЕК
Реки, протекающие на всех континентах, кроме Антарктиды, производят большую эрозионную и аккумулятивную работу. Полноводность и режим рек зависят от способа их питания и от климатических уело-
УСТЬЕВЫЕ ЧАСТИ РЕК, ДЕЛЬТЫ И ЗСТУАРИИ
Крупные реки впадают в моря и океаны, более мелкие — в озера и крупные реки. В том месте, где русло нижнего течения реки — устье — выходит к морю, образуется самостоятельный в ландшафтном и геолог
РАЗВИТИЕ РЕЧНЫХ ДОЛИН И ФОРМИРОВАНИЕ РЕЧНЫХ ТЕРРАС
В своем развитии любая река проходит ряд стадий: от молодости до зрелости.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Все воды, находящиеся в порах и трещинах горных пород ниже поверхности Земли, относятся к подземным водам. Часть этих вод свободно перемещается в верхней части земной коры под действием гравитаци
ВИДЫ ВОДЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ
Вода в горных породах бывает нескольких видов.
1. Кристаллизационная вода находится в составе кристаллической решетки некоторых минералов, например в гипсе — CaS04 • 2Н2
ДВИЖЕНИЕ И РЕЖИМ ГРУНТОВЫХ ВОД
Зеркало грунтовых вод ведет себя в зависимости от рельефа, повышаясь на водоразделах и понижаясь к рекам, оврагам и другим местам дренирования. Естественно, вода в водоносном слое под действием с
ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
Гидрогеологические процессы, происходящие в верхней части земной коры, тесно связаны с хозяйственной деятельностью человека — водоснабжением, эксплуатацией городских агломераций, обоснованием стро
КАРСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ
Карстовые процессы развиваются в растворимых природными поверхностными и подземными водами горных породах: известняках, доломитах, гипсах, ангидритах, каменной и калийной солях. Основой являются п
КАРСТОВЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА
На поверхности карстовые формы представлены каррами, желобами и рвами, понорами, воронками разных типов, западинами, котловинами, слепыми долинами (рис. 8.1).
Карры — это р
ГРАВИТАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Если горные породы приобретают неустойчивое состояние, то в один прекрасный момент под действием силы тяжести может произойти обвал или оползень. Причин создания неустойчивости может быть много. Эт
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОЗЕР
Озеро — это углубление на поверхности суши — котловина, частично заполненная водой. Озера не обладают непосредственной связью с океанами или морями и наиболее широко развиты в областях гумидного к
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БОЛОТ
Болото представляет собой аккумулятивное образование, характеризующееся временным или постоянным избыточным увлажнением, наличием влаголюбивой растительности и присутствием торфяных залежей. Влаж
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВЕТРА
Ветер является одним из важных геологических агентов, изменяющих лик Земли. Он производит геологическую работу повсеместно, но весьма неравномерно. Работа ветра будет намного интенсивней там, где
ДЕФЛЯЦИЯ И КОРРАЗИЯ
Под дефляцией понимается выдувание рыхлых, дезинтегрированных горных пород с поверхности Земли, а корразией называется обтачивание выступов горных пород твердыми частицами, переносимыми потоками
АККУМУЛЯЦИЯ ЭОЛОВОГО МАТЕРИАЛА
Переносимые ветром частицы пыли, «перетекающие» пески, подброшенные ураганом обломки и гальки где-то должны накапливаться, формируя толщи эоловых отложений. Пыль, вулканический пепел и мельчайший
ТИПЫ ПУСТЫНЬ
Пустыни объединяются в типы на основании того, преобладает ли в них дефляция или разные способы аккумуляции рыхлого материала.
Каменистые (скальные) пустыни, или гаммады, представляют соб
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СНЕГА, ЛЬДА И ЛЕДНИКОВ
В современную эпоху 11 % суши, или 17 млн км2, занято ледниками и ледниковыми покровами, объемом около 30 млн км3. Из них 98 % приходится на материковые покровы, 2 % — на шель
РАЗРУШИТЕЛЬНАЯ (ЭКЗАРАЦИОННАЯ) ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛЕДНИКОВ
Термин экзарация используется для обозначения эродирующей деятельности ледника, которая появляется благодаря огромному давлению, движению льда, а также воздействию на ложе ледника включенных в
ТРАНСПОРТНАЯ И АККУМУЛЯТИВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛЕДНИКОВ
При своем движении ледник захватывает и переносит различный материал, начиная от тонкого песка и кончая крупными глыбами весом в десятки тонн. Попадают они в тело ледника различными способами.
ВОДНО-ЛЕДНИКОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ
Крупные материковые покровы льда при своем таянии поставляют огромную массу воды. Целые реки текут по поверхности краевой части ледника, внутри него и подо льдом, вырабатывая в нем туннели. Ст
Ш1щщшщшщ
Рис. 13.7. Схема миграции воды и сортировки обломочного материала в рыхлой породе (по А. К. Орвину, 1942). а — начало промерзания и миграция воды; б — выталкивание обломков к краям, т. к. в центре
СКЛАДЧАТЫЕ НАРУШЕНИЯ
Наблюдая толщи горных пород, смятые в складки, кажется, что формы складок бесконечно разнообразны. На самом деле их можно свести к нескольким основным типам и легко различать в кажущемся хаосе разл
РАЗРЫВНЫЕ НАРУШЕНИЯ
До сих пор речь шла о таких деформациях пластов горных пород, которые не нарушали сплошности пласта, хотя пласт при этом мог сильно изгибаться. Иными словами, даже в самых сложных складках можно пр
МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И ЕГО ПАРАМЕТРЫ
Землетрясение тектонического типа, т. е. связанное с внутренними эндогенными силами Земли, представляет собой процесс растрескивания, идущий с некоторой конечной скоростью, а не мгновенно. Он пред
РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ И ИХ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ
Распространение на земном шаре землетрясений носит крайне неравномерный характер (рис. 18.7). Одни места характеризуются высокой сейсмичностью, а другие — практически асейсмичны. Зоны концентрац
ПРОГНОЗ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Несмотря на все усилия различных исследователей, предсказать десятилетие, год, месяц, день, час и место, где произойдет землетрясение, пока невозможно. Сейсмический удар происходит внезапно и зас
СЕЙСМОСТОЙКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО И ПОВЕДЕНИЕ ГРУНТОВ ПРИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ
Все строительство в сейсмооиасных районах осуществляется по специальным требованиям, направленным на повышение прочности зданий. Это и специальные фундаменты; и способы крепления стен зданий; и
ГЛАВНЫЕ СТРУКТУРЫ ЛИТОСФЕРЫ
Континенты и океаны обладают различным строением и возрастом земной коры. Континентальная кора имеет мощность до 75 км, в среднем 40 км, и, как уже говорилось, состоит из трех слоев (сверху вниз):
ЧЕЛОВЕК И ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА
Прошедший век ознаменовался небывалым наступлением человека на природную, в том числе геологическую, среду, под которой понимается самая поверхностная часть земной коры, подверженная техногенному
КОНЦЕПЦИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ В ГЕОЛОГИИ
Изложенное в предыдущих разделах показывает многообразие задач геологии как науки. Они, однако, сводятся в конечном счете к одной главной задаче — к прогнозированию глубинных и приповерхностных з
ТЕПЛОВОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
Температура поверхностной части земной коры почти полностью зависит от солнечного излучения, но суточные и сезонные колебания температуры не проникают глубже нескольких десятков — сотен метров. Вс
Новости и инфо для студентов