Эволюция геологических концепций

Достаточно высокие температуры на поверхности благоприятствовали постепенному разогреванию вещества планеты, переводя его в расплавленное состояние. Вещества Земли, обладавшие наибольшей плотностью, стали диффундировать в центр планеты. В первичном составе Земли содержалось большое количество железа (около 14%) и его двухвалентной окиси (около 25%).Железо появилось отчасти из-за межзвездной материи, из которой, в свою очередь, происходило образование Земли, и захвата ею метеоритов, в которых, в свою очередь, содержалось около 30% железа. Стекшие железа и его окислов в центр планеты привело к образованию ядра Земли. Более легкие вещества (SiO2, MgO и др.) переходили в верхние слои планеты, где остывая, они, образовали литосферу и астеносферу. Собственно, мантия Земли оказывается заключенной между ядром планеты и ее твердыми приповерхностными областями, т. е. литосферой. Дегазация планеты привела к образованию атмосферы Земли.

Из-за конденсации водяных паров атмосферы образовывается гидросфера. Итак, было время (4,6−4,0•109 лет назад), когда Земля не была дифференцирована на геосферные оболочки. Все геосферные оболочки являются результатом дифференциации вещественного составампервичной Земли. Атмосфера оказывает давление на гидросферу и литосферу, две последние упруго сжимают мантию планеты, которая, в свою очередь, в свою очередь спрессовывает ядро Земли. Если же двигаться от центра планеты к ее периферии, то динамическая картина оказывается другой. Ядро Земли притягивает к себе вещество всех иных геосферных оболочек, охватывает их обручем инициированного им магнитного поля, нагревает мантию и достигающие его оболочки литосферы. Мантия Земли передает мощные потоки тепловой энергии литосфере, раздвигает океаническое дно и перемещает литосферные плиты. Гидросфера и Литосфера оказывают тепловое влияние на атмосферу, передавая ей также огромные массы вещества, являющиеся продуктами испарения и выветривания. Таким образом, геодинамическая активность Земли также имеет свою историю: она находится в полном соответствии с историей эволюции геосферных оболочек.

3.2. История формирования геосферных оболочек

Рассмотрим в свете концепции глобальной эволюции Земли историю формирования главных геосферных оболочек. Этапы развития Земли с позиций концепции глобальной геоэволюции. С позиций концепции глобальной геоэволюции в развитии Земли выделяют следующие этапы:

образование планеты (4,7−4 млрд. лет назад);

— нарастание тектонической деятельности Земли и достижение ею собственного пика (4−2,2 млрд. лет назад);

— период сравнительного постоянства в тектонической деятельности планеты (2,2 млрд. лет назад — 6 млрд. лет вперед);

— угасание тектонической деятельности Земли (0,6 млрд. лет назад — 1,6 млрд. лет вперед);

— остывание планеты (1,6−5 млрд. лет вперед);

— опаление Земли в результате расширения перед угасанием Солнца (около 5 млрд. лет вперед).Формирование ядра

Формирование ядра Земли началось приблизительно 4,60 • 109 лет назад. Расчеты показывают, что оно было в особенности интенсивным в период (3,0−2,6) • 109 лет назад. После 2,60 млрд. лет наращивание массы земного ядра начало резко, а затем плавно убывать.

В наши дни масса ядра увеличивается, соответственно расчетам, на 130 млрд. т в год. «Металлическое железо» покинуло мантию Земли приблизительно 500 млн. лет назад, оставшийся в ней магнетит (F e3O4) распадается по схеме: 2Fе3O4 →6FeO + O2, FeO переходит, но внешнее ядро Земли. Остывание Земли привело к частичному или даже полному затвердеванию как ее мантии, так и ядра. Формирование мантии.Мантия по своему вещественному составу в наибольшей степени близка к составу первичного вещества Земли. Тем не менее, именно в ней процессы химико-плотностной дифференциации идут в наибольшей степени энергично: в течение 4 млрд. лет она проходит все новые стадии собственного вещественного обеднения.

Тяжелое вещество уходит к центру планеты, в ее ядро. Легкие элементы перемещаются в лито-, атмои гидросферу. Из мантии Земли в полном объеме исчезли FeS, Fe, Ni. в сравнении с составом первичной Земли она значительно обеднела легкими веществами (К2О, Na2O, N2, H2 и др.) Вместе с тем происходящая в мантии химико-плотностная дифференциация приводит к росту в процентном содержании оксидов кремния (SiO2) и магния (MgO). В сумме эти два оксида составляют около 83% состава современной мантии (против 57% в составе первичного вещества Земли).Современная мантия охвачена мощными конвективными движениями, из-закоторых, в свою очередь, тепловая энергия мантии и ядра передается другим геосферным оболочкам. Теплопотери Земли приведут к ее остыванию и переходу мантии в твердое литосферное состояние. Формирование литосферы.Образование литосферы произошло во время остывания и кристаллизации частично расплавленного вещества мантии Земли. Ее нередко называют «силикатным льдом».

Имеется в виду, что литосфера, состоящая главным образом из силикатов, т. е. солей кремниевых кислот, содержащих SiO2, формируется аналогично образованию льда во время замерзания воды. Формирование литосферы началось 4−3,5 млрд. лет назад. Около 2 млрд. лет ушло на создание cyперконтинента

Пангеи. Последующая тектоническая деятельность Земли привела к раскалыванию Пангеи и образованию новых суперконтинентов. Современная история литосферы связана в первую очередь с тектоникой океанических плит. Во время раздвижения литосферы вещество астеносферы внедряется в разломы рифтовых зон и, охлаждаясь, образует молодую океаническую литосферу. Океаническая кора способна перемещаться на концы континентальных плит, в результате чего происходит образование складчатых структур. Обломки океанических литосферных плит, увлекаясь мантийными потоками, опускаются вплоть до ядра Земли, перемешиваются с другим мантийным веществом и снова поднимаются на поверхность. Так совершаются циклы тектонической деятельности Земли.

В далеком будущем непременно произойдет их замедление, вплоть до полной остановки. Формирование гидросферы.Молодая Земля была лишена гидросферы. Последняя появится благодаря дегазации Земли, инициируемой изливавшимися на ее поверхность мантийными расплавами, которые, в свою очередь, попав в условия с минимальным давлением, вскипали (как известно, температура кипения тем ниже, чем меньше давление) и выделяли различные летучие вещества, включая пары воды. Чем сильнее нарастали конвективные явления в мантии, тем чаще и в достаточно большей массе происходило извержение на поверхность Земли потоков магмы и тем значительнее становился объем первоначально неглубокого океана. За счет поглощения части воды океанической, а также континентальной корой глубина океана увеличивается медленно. И только после полного насыщения водой слоя океанической коры, а произошло это около 2,2 млрд, лет назад, дно океана стало быстро опускаться (до средней глубины современного океана).Наибольший приток воды происходил в период охвата конвективными движениями всей мантии Земли, т. е. около 2,6 млрд. лет назад.

Приток воды в Мировой океан имеет место и в наши дни, он будет продолжаться и в дальнейшем. Ослабление тектонической активности Земли, остывание ее мантии, образование в этой связи наиболее глубоких океанических впадин и поглощение части воды достаточно глубоко стегающими осадочными породами океанической литосферы приведет к тому, что будут снова видны срединно-океанические хребты. Формирование атмосферы.Соответственно концепции глобальной эволюции Земли история атмосферы связана с дегазацией планеты отнюдь не меньше, чем история гидросферы. Однако, полагают, что уже на ранних этапах своей эволюции (4,7−4 млрд. лет назад) Земля, еще не приобретя гидросферы, уже обладала атмосферой, но очень разреженной. Она состояла в основном из летучих соединений, которые, в свою очередь, распространены в космосе, т. е. Н2, Не, N2, CH4, NH3, С02, СО. Рождение плотной атмосферы стало связано с выделением тех летучих соединений, которые, в свою очередь, попали на Землю в связанном состоянии: вода — с гидросиликатами, азот — с нитратами и нитритами, углекислый газ — с карбонатами и т. д. Подлинным динамическим источником атмосферы Земли стала начавшаяся ее активная дегазация (4 млрд. лет назад).

Около 3 млрд. лет назад Земля была окутана плотной, состоящей главным образом из азота (N2) и углекислого газа (С02) атмосферой с давлением до 4 атм. Последующая история Земли связана главным образом со своеобразной «заменой» углекислого газа кислородом. Насыщение слоя океанической коры водой сопровождалось связыванием С02 в карбонаты (доломиты), так как во время избытка углекислого газа в атмосфере реакции гидратации сопровождаются его связыванием в карбонаты. Это привело к извлечению углекислого газа из атмосферы и снижению его парциального давления практически до современного. Обеднение атмосферы СО2 -газом, задерживающим инфракрасное (тепловое) излучение Земли, привело к резкому снижению приземной температуры (с 90 до 6°С), которое, в свою очередь, 2,4 млрд. лет назад сопровождалось грандиозным оледенением. Свободный кислород, не встречая препятствий, устремится в атмосферу.

Это, соответственно расчетам, приведет к быстрому росту давления атмосферы (до 10 атм), приземная температура достигнет 250 °C. После вскипания воды океанов давление возрастет до 350 атм, а приземная температура — до 450 °C. В новых условиях жизнь окажется невозможной. Отметим, подводя итог, что с позиций концепции глобальной эволюции Земли развитие геосферных оболочек связано в основном с динамическими факторами. Среди них наиглавнейшим является энергия, выделяемая во время химико-плотностной дифференциации вещества в мантии и ядре Земли. Механизм химико-плотностной дифференциации вещества определяет, как само наличие геологических явлений, так и их специфику.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Противостояние разных геотектонических идей, включая взаимоисключающие говорит о том, что ни одна из них не основывается на научных фактах. В литературе, содержащей критический анализ гипотез, в особенности в дискуссиях сторонников соперничающих геодинамических воззрений, доказывается несостоятельность предполагаемых исходных причин тектогенеза и геоэволюционных выводов. По словам Ф. А. Летникова «…мы до сих пор не располагаем единой теорией, в рамках которой, в свою очередь, можно было бы рассмотреть все многообразие геологических процессов». Подобное положение дел может быть объяснено тем, что в геотектонике преобладают идеи феноменологического характера, которые отражают скорее конструкции сознания исследователей, чем объективную реальность.

Дальнейшее распространение феноменологических концепций с невысокой долей вероятности позволит приблизиться к построению теории геоэволюции. Видимо, назрела необходимость изменения методологического подхода к проблеме и концентрирования внимания на исследовании процессов и факторов геодинамики, реально известных науке о Земле, во всей сложности связей между ними. Задача в подобной постановке совершенно типична для системного подхода, который, в свою очередь, используют при изучении развития и динамики сложно организованных систем и объектов общества и природы. При всей сложности задачи, ее решение способно привести к важным (достоверным) результатам. Анализ основополагающих причин геоэволюции, в рассмотренной постановке, представляет собой предмет исследования автора. В работе выделяется глобальная геологическая система и предлагатся системная концепция геологического развития Земли.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Бочкарёв А. И. Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов / А. И. Бочкарёв, Т.

С. Бочкарёва, С. В. Саксонов; под ред. проф. А. И. Бочкарёва.

— Тольятти: ТГУС, 2008. — 386 с. Бонларев В. П. «Концепции современного естествознания» Теория и методология экологической геологии / Под. Ред. В. Т. Трофимова. М.: Изд-во МГУ, 1997

Электронный ресурс

http://studopedia.net/12_32 061_istoriya-razvitiya-geologicheskih-kontseptsiy.htmlЭлектронныйресурс

http://www.e-biblio.ru/xbook/ new/xbook334/book /part-010/page.htmЭлектронный ресурс

http://www.bygeo.ru/materialy/piatyi_kurs/problemy-fiz_geogr-chtenie/2305-osnovnye-nauchnye-koncepcii-o-geologicheskom-i-geograficheskom-proshlom-zemli.html