Геология – комплекс наук о Земле

    Первоначально Луна располагалась  очень близко к  Земле: ее орбита проходила в    ≈ 20 000 км (сейчас – 384 000 км); диск Луны превышал ныне видимый в 300-350 раз. Из-за близости Луны приливные деформации Земли (не воды – ее еще не было!) происходили каждые 18-20 ч, высота приливов превышала 1, 5 км (сейчас – 18 см) + очень сильные землетрясения.

    Изучение  Луны, особенно ее ранних этапов, очень важно для понимания геологической истории Земли, т.к. геологические процессы на Земле и атмосфера «стирают» следы воздействия из космоса. Луна же, образовавшись, быстро стала геологически инертной, т.к. на ней нет геологических процессов, подобных земным, и нет атмосферы. Поэтому Луна как бы является «записной книжкой», фиксирующей космические воздействия на Землю («получали» вместе, но Земля – больше, т.к. сильнее гравитация). Луна вся «избита» астероидами; кратеры – их следы, а не результат вулканизма. Подобный вид имела и Земля в молодости.

 

В течение ≈ 600 млн. л. после образования Земля была холодной.

В это  время рельеф напоминал поверхность Луны, Солнце светило слабо (≈ на 30% ниже современного), земные сутки составляли 6 часов (по 3 ч. день и ночь).

    Постепенно  под действием ударов космических  тел и энергии радиоактивного распада внутри Земли началась химическая дифференцировка Земли (плавление и перераспределение веществ: тяжелые (Fe)↓, легкие↑).

    Процесс произошел очень быстро (за несколько десятков млн. лет), в результате выделилось очень много энергии → дальнейший разогрев, активный вулканизм («Fe катастрофа»).

 

    Концентрация  жидкого Fe в ядре возросла → магнитное поле → магнитосфера и магнитные ловушки → предпосылка появления жизни!

    После этого стали возможны следующие  процессы:

Образование атмосферы и гидросферы:

    Н₂О, Н₂СО₃, принесенные на Землю в составе метеоритов, погрузились вглубь.

В результате вулканизма свободные СО₂, Н₂О выделились на поверхность в виде газов → атмосфера. При частичной конденсации газов → гидросфера.

Образование коры – в результате расплавления пород в глубинах Земли и переноса легких пород на поверхность. Поверхность Земли в это время – «лунный пейзаж»

• Далее Земля начала постепенно остывать, т.к. космическая бомбардировка уменьшилась благодаря магнитосфере и атмосфере, а внутренние химические процессы в Земле утихли.
• 4,2 – 4,3 млрд. л. н.  – существовали небольшие материки (размеры << современных) – незначительно возвышались над очень мелководным океаном.

    Материки – это, по-видимому, уникальная особенность Земли, хотя на других планетах тоже есть кора. Причина – наличие на Земле жидкой воды: вода в составе горных пород понижает t их плавления (как NaCl при добавлении в лед) → расплавленные породы всплывают → S материков увеличивается.

 

• 2,6 млрд. л.н.  в районе Северного полюса Земли образовался первый суперконтинент – Моногея.

 
 

    II. Протерозойский эон (2,5 млрд. – 550 млн. л. н.)

 

 

 
 

 

 

 
 
 

• 2,3 млрд. л. н. – глобальное оледенение (найдены следы в породах в Канаде, Африке, Индии, Европе).

 

    III. Фанерозойский эон (550 млн. л. н. – 0).

    1. Палеозойская эра (550-250 млн. л. н.)

• 320-250 млн. л. н. – Лавразия и Гондвана столкнулись, образовался четвёртый суперконтинент – Пангея, он простирался от полюса до полюса; вокруг – океан Тэтис. В результате столкновения образовались горные цепи – Аппалачи, Урал (сейчас почти разрушились).

 

2. Мезозойская эра (250-66 млн. л. н.)

Уровень океана очень низкий, климат сухой, резкие перепады t (т.к. большой массив суши).

• Раскол Пангеи (230 млн. лет):

1. Разделение Евразии и Африки с востока на Запад (в р-не Средиземного моря) → образовалось 2 материковые плиты – Лавразийская и Гондванская.
2. Раскрытие Атлантического океана между Сев. Америкой и Европой, Юж. Америкой и Африкой.

 

    Западное  побережье Сев. Америки – зона субдукции → часть материка состоит  из обломков коры, «прибившихся» к  берегу – «соединенные плиты Америки».

 

• 66 млн.  л. н. – вероятно, падение на Землю огромного астероида (d ≈ 10 км), вызвавшее массовое вымирание видов на Земле (наиболее заметное – динозавры).

Место падения – п-ов Юкатан в Мексике; кратер покрыт осадками, плохо заметен, d ≈ 300 км.

 

    3. Кайнозойская эра (66 млн. л. н. – 0)

    Это 1,5% истории Земли, но изучена больше всего, т.к. лучшая сохранность пород + исследования океанического дна (дно такого возраста еще не ушло в зоны субдукции).

 

    Движения  материков:

• ~ 40 млн. л. н.:
• Австралия отделилась от Антарктиды и начала перемещаться на север, к Азии.
• Южная Америка тоже отделилась от Антарктиды.
• В результате Антарктида оказалась изолированной от других континентов и стала омываться только холодными водами (пока была связана с Австралией и Юж. Америкой – воды поднимались к экватору, нагревались → в Антарктиде было тепло) → начало образования ледяной полярной шапки (37 млн. л. н.)
• 3-4 млн. л. н. – Северная и Южная Америки воссоединились через Панамский перешеек → перекрыл путь теплой воде из Атлантического океана в Тихий → усиление Гольфстрима → поступление влажного воздуха к сев. полюсу → образование второй ледяной полярной шапки.

    è Наступило глобальное похолодание (т.о., тектоника плит сильно повлияла на эволюцию жизни!).

    Горообразование:

    За  счет раздвига дна в Атлантическом  океане и вокруг Антарктиды южные континенты (Африка и Индия) столкнулись с Европой и Азией → образовался непрерывный горный пояс в восточном полушарии: Пиренеи – Альпы – Карпаты – Кавказ – Памир – Гималаи.

 

    На  юге Европы субдукция  продолжается: часть дна Средиземного моря затягивается под Европу (→ вулканизм!). В конце концов Средиземное море закроется.

• 55 млн. л. н. – начало образования Гималаев и Тибетского плоскогорья;
• 20 млн. л. н. – в этих хребтах появились высокие горы - здесь самая толстая континентальная кора на Земле: Индия давит на Азию:

  Сейчас движение Индии продолжается → землетрясения  не только в зоне субдукции (Гуджарат), но и далеко от нее (Китай).

 Результат неравномерного нажима Индии – трещина  в Азиатской плите → оз. Байкал.

 

    Горы, как и движение континентов, влияют на климат, т.к. создают барьеры для потоков воздуха и влияют на распределение осадков.

    По  одну сторону от Гималаев (Индия) –  муссонный климат (самое «мокрое» место на Земле – Черапунджи), по другую сторону (Вост. Сибирь) – резко  континентальный климат (самое холодное место – Оймякон).

 

    Ледниковая  теория

    Существование ледников на территории Европы и Америки  впервые предположили в конце 18 в. при исследовании валунов непонятного  происхождения в р-не Женевы.

 

    Ледниковая  эпоха на земле  началась ~ 40 млн. л. н. с образования ледяных полярных шапок.

    В Северном полушарии было несколько центров накопления льда (Гренландия, Скандинавия и т.д.), откуда лед «расползался» во всех направлениях.

    Северная Европа, большая часть Великобритании, Канада, северная половина США относительно недавно были погребены под слоем льда толщиной в несколько км (!).

    Самое дальнее наступление ледника  на современной территории России –  «днепровское оледенение» - доходило до Пензы.

 

    Наступления ледников чередовались с отступлениями (насчитали 20 циклов) с периодичностью ~ 100 000 лет.

Причины цикличности – не выяснены, возможно, связаны с периодическими изменениями в орбите Земли.

    Сейчас  живем в эпоху  межледниковья (подходит к концу!), однако эпоха в целом ледниковая: 2 полярные шапки размером с континент, постоянный ледник шириной 5 км в 300-х км от экватора (Африка, г. Килиманджаро) – доказательства.

 

    Воздействие ледников:

• На своем пути сдирали почву и часть коренных пород (как наждак) → уносили валуны, отложения песка, гравия.
• После отступления – по южному краю ледника образовались озера талой воды; резко увеличился уровень моря (за последние 2000 лет > чем на 110 м!).
• В живом мире – изменение ареалов видов растений и животных, а также сильно повлияло на эволюцию человека (об этом – позже).