Геологическая концепция развития и строения Земли
Науки о Земле определяют геохронологическую стрелу (шкалу) времени в тесном пересечении с геологической, физико-химической (предбиологической) и биологической стрелами времени. В этом контексте геология-это комплекс наук о составе, строении, истории развития земной коры и Земли. В связи с этим геохронологическую шкалу (стрелу) времени можно рассматривать как в рамках космического времени, так и в отсчете времени от сегодняшнего момента.
Схема 45. Геохронологическая стрела (шкала) времени.
| Этапы (эоны, эры, периоды, эпохи) | Характерные процессы | ||
| Название | Косм. время | Время от сегодняшнего момента | |
| Образование планет. Протопланетный этап развития Земли | 15,4 млрд. лет | 4,6 млрд. лет | Образование Земли и всех планет из сконденсировавшейся космической пыли. Скорей всего, частицы пыли состояли из железа с примесью никеля, либо из силикатов, в состав которых входит кремний. Каждая частица была окружена льдом. Кроме пыли везде присутствовал газ. Газы могли конденсироваться, образуя различные летучие соединения, в которых присутствует основный элемент живых организмов - углерод. Атмосфера Земли, возможно, как и других планет содержала метан, аммиак, водяной пар и водород. Происходило затвердевание планет и интенсивное образование кратеров на планетах. |
| Криптозойский эон Археозойская эра | 16,1 млрд. лет | 3,9 млрд. лет | Первое великое горообразование. Значительная вулканическая деятельность, способствующая физико-химическим эволюционным процессам. Образование самых старых земных пород. Зарождение микроорганизмов. |
| Протерозойская эра | 18 млрд. лет | 2 млрд. лет | Второе великое горообразование. Интенсивный процесс осадкообразования. Поздняя вулканическая деятельность. Эрозия на обширных площадях. Многократные оледенения. Возникновение атмосферы, богатой кислородом. Появляются примитивные водоросли, грибы. Считается, что появляются различные морские простейшие. |
| Фанерозойский эон Палезойская эра. Эпохи: Кембрий, Ордовик, Силур, Девон, Карбон, Пермь. | 19,42 млрд. лет | 580 млн. лет | Герцинское газообразование. Наблюдаются сложные геологические процессы с поднятием, а иногда с погружением суши и с изменением размеров и глубины внутриконтинентальных морей, а также климата. Наблюдаются более редкие, чем при протерозое, оледенения. Зарождение макроскопических форм жизни. Самые ранние окаменелости. Первые растения на суше. Рыбы. Папоротники. Первые земноводные. В конце эры развиваются звероподобные пресмыкающиеся и земноводные. |
| Мезозойская эра Эпохи: Триас, Юра, Мел. | 19,75 млрд. лет | 250 млн.лет | Альпийское горообразование. Мощное горообразование:Анды, Альпы, Гималаи, Скалистые горы. Вымирание папоротников. Образование хвойных, а затем дубовых и кленовых лесов. Динозавры появляются, достигают наивысшего расцвета и вымирают. Зубчатые птицы вымирают. Появляются первые современные птицы. |
| Кайнозойская эра | 19,944 млрд. лет | 66 млн. лет до настоящего времени | Продолжаются сложные геологические процессы, в том числе дрейф материков, повторные оледенения, горообразование и вулканическая деятельность (в основном на американском континенте). Растительность проходит через сложные эволюционные процессы от максимального распространения лесов до упадка древесных форм и расцвета травянистых. Этап мощной эволюции живого мира от начала развития антропоидов (предшественников большинства ныне живущих родов млекопитающих) до эпохи человека |
| Палеогеновый период. Эпохи: Палеоцен, Эоцен, Олигоцен. | 66; 58; млн. лет | Крупные тектонические движения с образованием горных сооружений (Кордильеры, Анды). Максимальная трансгрессия в конце Эоцена. К началу Палеогена широкое развитие получили млекопитающие, вымерли многие группы пресмыкающихся. Большое разнообразие насекомых. В растительном мире преобладали покрытосеменные и голосеменные. Отложения Палеогена богаты бурыми углями, нефтью и газом, фосфоритами, бокситами, калийными солями, железными и марганцевыми рудами. | |
| Неогеновый период Эпохи: Миоцен, Плиоцен. | 25; млн. лет | В результате альпийской складчатости произошло образование гор Кавказа, Альп, Гималаев; растительный и животный мир становится близким современному. Неогеновая система богата месторождениями нефти, газа, бурого угля, солей, бокситов. | |
| Четвертичный (антропогенный) период Эпохи: Плейстоцен Голоцен | 1; 0,011 млн. лет | В эпоху Плейстоцена происходит общее похолодание климата Земли, периодическое возникновение в средних широтах материковых оледенений. В эпоху Голоцена возникает конец последнего ледникового периода. Климат теплый. Упадок древесных форм, расцвет травянистых. Современная геологическая эпоха, начало которой совпадает с окончанием последнего материкового оледенения Северной Европы. Эпоха человека. |
Примечание. Так как оценки начала космического времени колеблются довольно в широких пределах, то и в геохронологической шкале времени сохраняется приближенный характер отсчета космического времени, в котором мы приняли начало этапа Большого взрыва - около 20 млрд. лет назад. Важную роль в защите жизни на Земле от ультрафиолетового излучения играет озон (
), поглощающий ультрафиолетовое излучение. Максимальная концентрация озона находится на высоте 20 – 25 км.
Схема 46. Концепции развития Земли
Фактически, в геологической истории Земли использовались обе концепции развития Земли с определенным приоритетом эволюционной теории в концепции стрел времени. В результате оформились концепции движения материков (первая и вторая гипотезы мобилизма), концепции эволюции океана и атмосферы, концепции гляционизма (ледниковой теории). Мы их в очень кратком виде отразили в геохронологической стреле времени.
Рассмотрим фрагментарно структуру материи на основе наиболее значимых среди наук о Земле как целостной сущности – геологии и географии.
4.2. Структурные уровни материи с точки зрения геологии и географии.
В рамках геологии и географии планета Земля рассматривается как совокупность оболочек (геосфер), в которых протекают процессы планетарного масштаба (движение литосферных плит, глобальные колебания климата, поднятие и опускание суши, изменение состава атмосферы и т.п.).
Структурные уровни материи на основе выделения геосфер представлены на схеме 47.
Схема 47. Структурные уровни материи в модели геосфер (оболочек Земли)
Схема 47 (продолжение)
География (физическая) рассматривает нашу планету “снаружи”, основные структурные элементы географической оболочки – части света: Азия (44,4 млн. км2 ), Америка (42,1млн. км2), Африка (29,9 млн. км2), Антарктида (13,9млн. км2), Европа (10,2млн. км2), Австралия и Океания (8,9 млн. км2); материки: Евразия, Африка, Северная Америка, Южная Америка, Австралия и Антарктида; океаны: Тихий (178,68 млн. км2), Атлантический (91,66млн. км2), Индийский (76,17 млн. км2), Северный Ледовитый (14,75млн. км2). В основные структурные элементы географической оболочки включаются озёра, речные бассейны, болота, горные массивы, равнины, леса, пустыни, тундры и т.д., причём здесь очень сложно выделить наименьшую единицу структуры. В этой оболочке происходят изменения климата, рельефа, ландшафтов, круговорот веществ и т.д., причём в эти процессы всё активнее вмешивается человек. Выделяют догеологический, добиогенный, биогенный и антропный этапы её развития. Подобную иерархическую схему можно построить и для экзогенных и эндогенных геологических факторов взаимодействия человека с планетой Земля. Практическая геология рассматривает природные земные тела (горные породы и массивы, континенты и пр.), их строение и состав, расположения в земной коре; геологические процессы (тектоника и вулканическая деятельность и т. д.), их причины и закономерности. Основные элементы геологической оболочки, изучаемые этой наукой: горные породы и составляющие их минералы (магматические – граниты, базальты, кварц и пр., осадочные – пески, известняки, глины, минеральные соли и пр., метаморфические или изменённые осадочные - мрамор, гранит, графит и прочие породы органического происхождения – уголь, нефть, янтарь и пр.), единственного наименьшего элемента тоже нет. Основные этапы развития геологической оболочки: криптозойский эон (Архей, Протерозой), фанерозойский (Палеозой, Мезозой, Кайнозой).