Космос - «мир, вселенная и мироздание» (др. греческий), первоначальное значение - «порядок, гармония, красота».
Впервые термин Космос для обозначения Вселенной был применён Пифагором...









Интересные сайты:




Феномен человека на фоне универсальной эволюции

Глава VII Эволюция Земли

Возникновение и эволюция структуры Земли

7.2. Возникновение и эволюция структуры Земли

После своего возникновения около 4 600 млрд лет назад. Земля прошла большой путь развития (эволюции) от первоначально однородного фрагмента газопылевой космической туманности до весьма сложно устроенной структуры. Основную роль при этом, особенно на первых порах, играла гравитация, которая не только породила гравитационную дифференциацию, но и является одним из двух главных источников энергии, позволяющих Земле не «замерзнуть» и создающих тем самым условия для появления на ней все более сложных форм.

С конца XIX в. известно, что температура в недрах Земли высока (свыше 1 000° С). Имеются две основные теории, различающиеся оценкой относительной роли двух главных источников энергии ядра Земли — ядерных реакций и гравитации. Согласно первой, «Земля вначале была сравнительно холодной, только позже ее недра постепенно разогрелись и расплавились за счет радиоактивных процессов» [Брода, 1978. С. 36]. Согласно второй, Земля была изначально и остается горячей благодаря гравитации: «...аккреция была столь быстрой, что Земля разогрелась при этом до высокой температуры за счет освободившейся гравитационной энергии. В расплавленной Земле тяжелые компоненты (железо) быстро двигались к центру. При этом „падении" выделялось дополнительное количество гравитационной энергии в форме тепла» [Там же]15).

Сегодня, кажется, всеми авторами признаются оба источника энергии ядра Земли, разные мнения существуют лишь относительно долевого участия ядерной и гравитационной энергии в нагревании ядра Земли на разных этапах ее истории. Некоторые авторы отводят на гравитационный источник до 85 % всей энергии текущего разогрева земного ядра [Еськов, 2000. С. 33]. В очень далекой перспективе это процентное соотношение может оказаться решающим: если дрейф железа к центру Земли и на самом деле играет в разогреве ее ядра столь важную роль, то, когда он «завершится полностью, наша планета станет геологически неактивной, „мертвой" подобно Луне. Согласно некоторым оценкам, к настоящему моменту уже 85% имеющегося на Земле железа опустилось в ее ядро, а на „оседание" оставшихся 15% потребуется около 1,5 млрд лет» [Там же. С. 35].

Гравитационная дифференциация не только подогревает Землю, но и обеспечивает сама по себе усложнение ее структуры: «Земля... представляет собой твердое тело (более того, в глубинах, при высоких давлениях очень твердое тело), которое, однако, парадоксальным образом ведет себя при больших постоянных нагрузках как чрезвычайно вязкая жидкость. Сама форма планеты — эллипсоид с чуть выпяченным Северным полюсом и чуть вдавленным Южным — идеально соответствует той, что должна принимать жидкость в состоянии равновесия. В толще этой „жидкости" постоянно происходят чрезвычайно медленные, но немыслимо мощные движения колоссальных масс вещества, с которыми связаны вулканизм, горообразование, горизонтальные перемещения континентов и т.д. В результате гравитационной дифференциации недра планеты оказываются разделенными... на три основные слоя: „тяжелый", „промежуточный" и „легкий". Внутренний, „тяжелый" слой (с плотностью вещества около 8 г/см3) — центральное ядро, состоящее из соединений железа и иных металлов. Из 6400 км, составляющих радиус планеты, на ядро приходится 2900 км. Поверхностный, „легкий", слой (плотность его вещества около 2,5 г/см3) называется корой. Средняя толщина коры всего-навсего 33 км... Между корой и ядром располагается „промежуточный" слой — мантия; ее породы имеют плотность около 3,5 г/см3 и находятся в частично расплавленном состоянии. Верхняя мантия отделена от нижней мантии лежащим в 60-250 км от поверхности расплавленным слоем базальтов — астеносферой; верхняя мантия вместе с корой образует твердую оболочку планеты — литосферу... Именно в астеносфере находятся магматические очаги, питающие вулканы, деятельности которых Земля обязана своей подвижной оболочкой — гидросферой и атмосферой (выделено К. Ю. Еськовым. - С.Х.)» [Еськов, 2000. С. 35-36].

Кора Земли и других планет Солнечной системы возникла в результате их жидкостного расслоения «на плотные железосиликатные (железокаменные) ядра и флюидные оболочки... В ядрах содержатся преимущественно тугоплавкие компоненты (MgO, Si02, Fe, FeO, Ni, CaO и др.), концентрация которых в исходных газопылевых туманностях была очень низкой. Соответственно и железокаменные ядра невелики по сравнению с общим размером... планет-гигантов. По размеру они (ядра планет-гигантов. — С. X.) сопоставимы с планетами земной группы. Так, например, радиус ядра Урана... оценивается в 8000 км, что относительно близко радиусу Земли (6378 км)» [Маракушев, 1999. С. 22].

Вопрос о времени образования земной коры остается спорным, однако похоже, что около 4 млрд лет назад уже существовал ее слой десятикилометровой толщины. «Наиболее мощные излияния базальтовых лав имели место в начале земной истории (4,6-4,0 млрд лет назад). Вулканизм того времени создал земную кору толщиной около 10 км. В течение этих первых 500-600 млн лет, вероятно, существовали отдельные фазы излияния базальтов, но расшифровать их мы не можем» [Резанов, 2003. С. 71].

«...В течение большей части архейской эры (до эпохи 2,6 млрд лет) гранито-гнейсовый слой коры все более и более гранитизировался, но структура его не изменилась — лишь эпизодически всплывавшие гранитные купола обрамлялись компенсационными прогибами (зеленокаменными поясами). В конце архея (2,6 млрд лет назад) земная кора стала разламываться — вдоль протяженных трещин возникли прогибы, где накапливались мощные толщи осадков, сносимых с начавшего размываться алдания. Перед началом рифейской эры (1900-1700 млн лет назад) произошла перестройка структуры планеты (точнее, земной коры. — С. X.): возникали гигантские системы разломов, вдоль которых формировались глубокие прогибы. Земля разделилась на подвижные геосинкли-нально-складчатые пояса и стабильные платформы» [Там же].

Слагающие кору горные породы подразделяются на магматические, осадочные, метаморфические и метастатические. Магматические породы порождаются вулканами (очаги которых, как указывалось, находятся а астеносфере), осадочные складываются путем осаждения (механическим, химическим и биогенным путем) вещества в водной среде (гидросфере) или из воздуха (атмосфере) и в результате деятельности ледников, метаморфические породы возникают в результате коренного изменения минерального состава, структуры и текстуры осадочных или магматических пород, метасоматические породы образуются в ходе замещения одних минералов другими с существенным изменением химического состава других горных пород при сохранении их объема и твердого состояния при воздействии химически активных растворов.

Поначалу в геотектонических представлениях господствовал фиксизм, «который истолковывал все земные превращения как следствие вертикальных сил и движений, направленных по радиусу Земли либо вверх либо вниз» [Суворов, 1994. С. 19]. Позднее А. Л. Вегенером (1880-1930) была выдвинута гипотеза о дрейфе материков, или тектонике плит, согласно которой около 3 млрд лет назад «образовались гигантские силикатные плиты, составлявшие часть коры и плавающие на расплавленной мантии. Начался процесс их перемещения по поверхности планеты, который получил название тектоники плит (выделено Р. Фоксом. — С.Х.)»[Фокс, 1992. С. 27]. «Вегенер... показал практически полную идентичность позднепалеозойских и раннемезозойских геологических разрезов Африки и Южной Атлантики... Это привело его к выводу о том, что в конце палеозоя все материки были собраны в единый протоконтинент — Пангею, состоящий из двух блоков: северного, Лавразии (Северная Америка и Евразия без Индостана), и южного, Гондваны (Южная Америка, Африка, Индостан, Австралия и Антарктида), разделенных морем Тетис. Пангея была окружена единственным же огромным, океаном. [Еськов, 2000. С.43].

При всей распространенности концепции дрейфа материков у нее много противников, справедливо указывающих на ее многочисленные огрехи и пробелы и оставляющих, однако, без объяснения тот главный факт, который, собственно, ее и питает: что контуры современных материков на самом деле соответствуют друг другу, как если бы они образовывали некогда единый суперконтинент.

Однако концепция дрейфа материков и фиксизм не исключают друг друга, в горизонтальных перемещениях литосферных плит, скорее всего, самую существенную роль играют вертикальные движения масс, как это предполагается в представлениях о мантийной конвекции, в которых большое место отводится выталкивающим силам Архимеда: «...существуют и другие (помимо нагрева) способы создать в среде архимедовы силы плавучести, которые породят конвекционный ток... Внутренние слои мантии, потерявшие при контакте с поверхностью ядра часть „ядерного" (богатого железом) вещества, обладают пониженной плотностью и положительной плавучестью; внешние слои мантии, напротив, уплотнились в результате выплавки из них „легкого", силикатного, вещества земной коры и обладают отрицательной плавучестью. Под действием этих архимедовых сил плавучести в мантии и развиваются крайне медленные (порядка нескольких сантиметров в год) конвекционные токи. Объем вещества, охваченный конвекци онным током, называют конвективной ячейкой (здесь и далее выделено К.Ю.Еськовым. — С.Х.)» [Еськов, 2000. С.56]. «Литосферные плиты с „впаянными" в них континентами оказываются вовлеченными в движение вещества мантии в поверхностном слое конвективных ячеек и перемещаются вместе с ним» [Там же. С. 57].

«...Две схемы организации конвекционного процесса могут быть относительно устойчивыми. Одной... будет единственная ячейка, охватывающая собою всю мантию, с одним полюсом подъема вещества и одним же плюсом его опускания. В этом случае континенты собираются воедино вокруг полюса опускания, освобовдая вокруг полюса подъема „пустое" — океанское — полушарие; такая ситуация существовала, например, во времена Пангеи.

Другая... схема действует в наши дни. Это пара открытых ячеек... Зону подъема вещества, являющуюся одновременно и границей между этими ячейками открытого типа... составляет глобальная система срединно-океанических хребтов. Зонами же опускания при такой схеме являются продольные оси ячеек (более или менее перпендикулярные друг другу), вдоль которых должны выстраиваться две цепочки материков. Примерно такая картина и наблюдается на Земле в настоящее время: одну группу материков образуют Африка, Европа и Австралия, другую — Северная и Южная Америка и Антарктида» [Там же. С. 57-59].

В формировании структуры Земли самым существенным образом участвует космическая среда. Земля — открытая система, причем открытой ее делает не только падающее на нее излучение Солнца, но и взаимодействие со множеством других космических объектов. Уже три массы могут образовать систему с динамическим хаосом, совершающей нерегулярное движение, т. е. синергетическую систему, траектория движения которой образует фракталы. Из-за воздействия Луны и планет Солнечной системы с их спутниками орбита Земли вокруг Солнца испытывает постоянные иррегулярные возмущения, вызывающие на нашей планете самые разнообразные проявления — климатические, приливные, эвстатические и прочие. Из-за стохастической иррегулярности этих воздействий они, на наш взгляд, вряд ли когда-нибудь поддадутся расчету и прогнозу. Но на Землю воздействуют и другие космические тела:

«Периодичность геологических кризисов — около 180 и около 30 млн лет — наводят на мысль о том, что геологические кризисы возникают в результате взаимодействия Земли с другими космическими телами, поскольку первый период соответствует галактическому году — периоду обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики, второй — периоду вертикальных колебаний около галактической плоскости... Одна из наиболее очевидных форм космических воздействий — это метеоритные бомбардировки... Бомбардировки, как указывает их периодичность, связаны с колебаниями Солнечной системы около плоскости Галактики и, вероятно, обусловлены гравитационным воздействием гигантских молекулярных скоплений, расстояние до которых то сокращается, то возрастает... Причем бомбардировки могли быть не единственным и, возможно, не самым существенным эффектом этих гравитационных возмущений. Для Земли наиболее важно нарушение ее орбитальных параметров, в частности скорости вращения, от которой зависит ее форма. При увеличении угловой скорости вращения Земля становится более сплюснутой, полярные области испытывают сжатие, экваториальные — расширение, при замедлении — наоборот. В расширяющихся областях кора растягивается и проседает, образуются гигантские зияющие трещины, из которых изливается базальтовая лава... При сжатии глыбы коры громоздятся друг на друга, подобно льдинам, породы сминаются в складки. Кроме того, слои и глыбы разной плотности, имеющие различный момент инерции, испытывают вертикальные и горизонтальные смещения друг относительно друга. Массивы относительно легкой континентальной коры, окруженные плотной корой океанических областей, то всплывают, то погружаются, покрываясь мелководными морями. Так основные черты земной поверхности могут формироваться под влиянием скорости вращения» [Красилов, 1986. С. 37-38].

Не исключено также, что странно большое количество в верхних слоях Земли химических элементов со значительными атомными весами также объясняется космическими факторами — регулярным пролетом Солнечной системы через районы Галактики, богатые такими элементами.





Назад     Содержание     Далее















Друзья сайта: