Основные этапы эволюции земли кратко

Обновлено: 05.07.2024

Облако, оторвавшееся от Солнца, представляло собой кольцо, в котором при уплотнении пылинки слипались между собой. Солнце согревало внутреннюю часть этого кольца, вызывая испарение, выводя солнечным ветром более лёгкие элементы в более дальние части кольца, где они замерзали (Т=50 0 К). Так происходило образования планеты.

Земля возникла из солнечного праоблака под влиянием гравитации.

Процесс образования Земли началя около 5 миллиарда лет назад и включает 4 (четыре) фазы.

Первая фаза – процесс формирования Земли – 5 – 4,9 миллиарда лет назад. Первая атмосфера образовалась вокруг Земли во время сгущения пыли и превосходила нашу нынешнюю в 100 раз.

В процессе формирования Земли из частиц планетарного облака её масса постепенно увеличивалась. Росли силы тяготения, а, следовательно, и скорости частиц, падающих на Планету. Кинетическая энергия частиц превращалась в тепло, и Земля всё сильнее разогревалась. Энергия удара освобождалась не на поверхности, а на глубине, в слое толщиной порядка 1000 км. Они не успевали излучать в пространство, оставаясь в недрах Земли. В результате температура на глубинах 100 – 1000 км. приближалась к точке плавления и составляла 1000 0 К. Постепенно рой астероидов рассеялся столкновения с метеоритами стало реже. Земля достигла наших размеров со средним радиусом6371 км.

Вторая фаза – вулканический этап становления Земли 4,9 – 3 миллиарда лет назад. Недра Земли были очень сильно нагреты породы, в глубине её находились в расплавленном состоянии. Не прекращались извержения вулканов, покрывших всю её поверхность. Раскалённая лава остывая, формировала земную кору. Но вот наступил момент, когда в результате охлаждения поверхности Земли водяные пары, выделившиеся при извержениях, превратились в жидкость.

Третья фаза – геологическое формирование Планеты 3 – 2 миллиарда лет тому назад. Продолжался процесс вулканической деятельности.

Повышение температуры Земли до 1000 0 К вызвало распад радиоактивных короткоживущих элементов. Первые возникшие расплавы представляли собой смесь жидкого железа, никеля и серы. Расплав накапливался, а затем вследствие высокой плотности просачивался, вниз постепенно формируя, земное ядро.

Более лёгкие элементы переходили, вверх формируя химический состав литосферы.

В этот период ещё не было разломов в земной коре, ведь разогретые недра находились неглубоко – от 5 до 10 км. и кора, будучи тонкой, оставалась пластичной.

Четвёртая фаза – геотектоническое формирование Планеты – началась 2 миллиарда лет назад - продолжается и сейчас.

В ходе геотектонического формирования Земли континенты испытывали, значительные смещения относительно магнитных полюсов и расположение континентов существенно менялось.

Предполагают, что 600 миллионов лет назад на Земле было несколько подвижных плит весьма похожих на современные. Благодаря перемещению континентов произошло объединение их в единый суперконтинент.

Спустя 300 – 200 миллионов лет он начал распадаться на части, которые в последующем сформировались в материки.

2. Галактики и Звёзды сформировались примерно 12 миллиардов лет тому назад.

3. Солнечная система образовалась примерно 7 миллиардов лет тому назад.

4. Земля образовалась около 5 миллиардов лет тому назад. В процессе образования Земли выделяются четыре фазы:

- процесс формирования Земли – 5 – 4,9 миллиарда лет тому назад;

- вулканический этап становления Земли – 4,9 – 3 млрд. лет тому назад;

- геологический процесс формирования Земли – 3 – 2 миллиарда лет тому назад;

- геотектоническое формирования Земли – 2 миллиарда лет тому назад – не закончен;

Облако, оторвавшееся от Солнца, представляло собой кольцо, в котором при уплотнении пылинки слипались между собой. Солнце согревало внутреннюю часть этого кольца, вызывая испарение, выводя солнечным ветром более лёгкие элементы в более дальние части кольца, где они замерзали (Т=50 0 К). Так происходило образования планеты.

Земля возникла из солнечного праоблака под влиянием гравитации.

Процесс образования Земли началя около 5 миллиарда лет назад и включает 4 (четыре) фазы.

Первая фаза – процесс формирования Земли – 5 – 4,9 миллиарда лет назад. Первая атмосфера образовалась вокруг Земли во время сгущения пыли и превосходила нашу нынешнюю в 100 раз.

В процессе формирования Земли из частиц планетарного облака её масса постепенно увеличивалась. Росли силы тяготения, а, следовательно, и скорости частиц, падающих на Планету. Кинетическая энергия частиц превращалась в тепло, и Земля всё сильнее разогревалась. Энергия удара освобождалась не на поверхности, а на глубине, в слое толщиной порядка 1000 км. Они не успевали излучать в пространство, оставаясь в недрах Земли. В результате температура на глубинах 100 – 1000 км. приближалась к точке плавления и составляла 1000 0 К. Постепенно рой астероидов рассеялся столкновения с метеоритами стало реже. Земля достигла наших размеров со средним радиусом6371 км.

Вторая фаза – вулканический этап становления Земли 4,9 – 3 миллиарда лет назад. Недра Земли были очень сильно нагреты породы, в глубине её находились в расплавленном состоянии. Не прекращались извержения вулканов, покрывших всю её поверхность. Раскалённая лава остывая, формировала земную кору. Но вот наступил момент, когда в результате охлаждения поверхности Земли водяные пары, выделившиеся при извержениях, превратились в жидкость.

Третья фаза – геологическое формирование Планеты 3 – 2 миллиарда лет тому назад. Продолжался процесс вулканической деятельности.

Повышение температуры Земли до 1000 0 К вызвало распад радиоактивных короткоживущих элементов. Первые возникшие расплавы представляли собой смесь жидкого железа, никеля и серы. Расплав накапливался, а затем вследствие высокой плотности просачивался, вниз постепенно формируя, земное ядро.

Более лёгкие элементы переходили, вверх формируя химический состав литосферы.

В этот период ещё не было разломов в земной коре, ведь разогретые недра находились неглубоко – от 5 до 10 км. и кора, будучи тонкой, оставалась пластичной.

Четвёртая фаза – геотектоническое формирование Планеты – началась 2 миллиарда лет назад - продолжается и сейчас.

В ходе геотектонического формирования Земли континенты испытывали, значительные смещения относительно магнитных полюсов и расположение континентов существенно менялось.

Предполагают, что 600 миллионов лет назад на Земле было несколько подвижных плит весьма похожих на современные. Благодаря перемещению континентов произошло объединение их в единый суперконтинент.

Спустя 300 – 200 миллионов лет он начал распадаться на части, которые в последующем сформировались в материки.

2. Галактики и Звёзды сформировались примерно 12 миллиардов лет тому назад.

3. Солнечная система образовалась примерно 7 миллиардов лет тому назад.

4. Земля образовалась около 5 миллиардов лет тому назад. В процессе образования Земли выделяются четыре фазы:

- процесс формирования Земли – 5 – 4,9 миллиарда лет тому назад;

- вулканический этап становления Земли – 4,9 – 3 млрд. лет тому назад;

- геологический процесс формирования Земли – 3 – 2 миллиарда лет тому назад;

- геотектоническое формирования Земли – 2 миллиарда лет тому назад – не закончен;

Земля

Наш дом – планета Земля – имеет богатую и, самое главное, увлекательную историю, которой сегодня мало кто интересуется. Чтобы иметь представление, как происходило её формирование и дальнейшее развитие, стоит ознакомиться с краткой или подробной исторической справкой. Итак, какова история Земли, и что с ней происходило на разных этапах развития, будет рассмотрено в материале.

С чего всё начиналось?

Учёные утверждают, что сначала планеты не существовало, именно с этого начинается история Земли. В бескрайнем космосе присутствовало лишь огромное облако, в составе его было много пыли и разных газов. Можно, конечно, предположить, что периодически сквозь эту субстанцию проходили космические судна инопланетного происхождения, которыми управляли представители высокоразвитых цивилизаций. Гуманоиды смотрели в илюминаторы своих машин и даже не могли представить, что спустя несколько миллиардов лет в этих местах родится разумная жизнь.

С течением времени это облако прошло трансформацию, так, появилась Солнечная система. После этого появилось светило, ряд планет. Возможно, они присутствовали в другом составе, не таком, как сегодня. Но одно известно точно: среди них однозначно была наша Земля. Случилось это, как считают многие умы науки, около 4,5 миллиарда лет тому назад. С тех далёких времён и начались эры Земли.

Кратко об этапах развития планеты

Космическое тело, на котором мы сегодня живём, имеет два основных этапа развития.

1. Бактериальный. Сложные формы жизни на планете отсутствовали, были только одноклеточные бактерии. Считается, что они основались в нашем нынешнем доме порядка 3,5 млрд лет тому назад.
2. Появление животного и растительного мира. Учёные считают, что стартовала эта стадия около 540 миллионов лет назад. В принципе, длительность этого этапа пока неизвестна, ведь он протекает до сих пор.

Как можно заметить, прошлое Земли окутано тайнами и загадками. Тем не менее, учёные не теряют надежд найти что-то, что свидетельствовало бы о более точных датах и событиях. Сразу стоит отметить, что эти этапы продолжительные, в астрономическом и историческом мире они называются эонами. Для каждого из них характерна собственная эонотема, которая представлена конкретным периодом геологического становления космического объекта. Суммарное количество эонов составляет 4, в каждый из них входит несколько эр, делящихся на определённые периоды.

Геологическое время в виде диаграммы, изображающей относительные размеры эпох в истории Земли

Катархей

История Земли началась с самого древнего иона, получившего сегодня название катархей. Произошло это приблизительно 4,6 миллиарда лет тому назад, а завершение этапа случилось лишь через 600 млн лет. Поскольку период является очень древним, он не разделён учёными на эры и другие этапы. Земная кора отсутствовала, как и ядро. На месте планеты было исключительно холодное тело, на поверхности которого преобладал реголит. Ровность рельефа обеспечивалась постоянными землетрясениями. Говорить об атмосфере и кислороде, разумеется, не приходилось.

Архей

Второй эон, который включает в себя история Земли, называется археем. Начало – 4 млрд лет тому назад, завершение – 2,5 млрд. То есть на основании этого можно сделать вывод о том, что продолжительность составила 1,5 миллиарда лет. Общее количество эр в этой стадии развития планеты – 4.

Эоархей

Развитие Земли в рамках этой эры началось 4 млрд лет тому назад, а продолжительность отрезка составила порядка 400 млн лет. На данной стадии произошло формирование коры, на планету приземлялось немало метеоритов. На этом же шаге появилась гидросфера, вода, вероятно, благодаря кометам. Однако океанов по-прежнему не существовало. Зато имелись водоёмы с температурной отметкой в 90 градусов по Цельсию. В атмосфере преобладал углекислый газ и азот, кислорода не было.

Палеоархей

История Земли непременно включает и этот отрезок времени. Длительность его составила порядка 400 млн лет, в рамках этой эры процесс формирования твёрдой ядерной части подошёл к завершению. В свою очередь, образовалось внушительное магнитное поле с напряжённостью, равной 50% от нынешнего показателя. В итоге поверхность космического тела была снабжена защитой от солнечных порывов ветра. Образовались также самые примитивные формы жизни – бактерии. В атмосферном слое произошло увеличение количества кислорода.

Мезоархей

Рассматривая эры жизни на Земле, нельзя не упомянуть об этом этапе, длительность его в общей сложности составила 400 млн лет. Примечательным событием стало появление циано бактерий, способных к фотосинтезу и, как следствие, выделению кислородного вещества. В рамках этого же шага произошло завершение формирования континента, который к моменту завершения эры раскололся. Также на планету упал астероид, который оставил после себя огромный кратер на территории Гренладнии.

Неоархей

Продолжительность этого периода составила чуть меньше по времени – порядка 300 млн лет. В этот отрезок стала формироваться кора – тектогенез, развитие бактерий продолжалось. Учёным даже удалось заметить следы их жизни в строматолитах возрастом от 2.7 млрд лет. Такие отложения, как считают эксперты, отложили огромные колонии данных форм жизни. На сегодняшний день их можно встретить на территории Южной Африки и Австралии. Совершенствование фотосинтеза продолжилось.

Протерозой

История Земли настолько богата, что включает в себя ещё один значительный этап – протерозой. Он, в свою очередь, подразделяется на три эры, детально речь о них пойдёт далее. Продолжительность периода – 900 млн лет – с 2.5 до 1.6 млрд лет тому назад.

Палеопротерозой

Это первая эра. Количество отдельных периодов, которые можно выделить на данном шаге – 4.

Сидерий

Риасий

В рамках данного шага случилось Гуронское оледенение, длительность его составила 300 миллионов лет. Началось всё это ещё на прошлом этапе, а завершилось по окончании данного шага, т. е. 2 млрд лет тому назад.

Орозирий

На этом шаге протекали процессы образования гор. На планету упали астероиды в количестве двух штук. Один из них привёл к появлению кратера, который имеет название Вредефорт. Отыскать его не составит труда на территории Южноафриканской Республики. Диаметральное сечение составляет порядка 300 км. Что касается второго элемента, он получил наименование Садбери и располагается в Канаде. Диаметр немного меньше – 250 км.

Статерий

Развитие Земли на этом шаге не остановилось, наступил статерийский период. Он примечателен тем, что образовался суперконтинент Колумбия, в составе которого присутствовали практически все континентальные элементы планеты Земля. В это же время произошло формирование клеток с ядрами – эукариотов.

Мезопротерозой

Рассматривая эры развития Земли, стоит обязательно отметить данный шаг, ведь он имеет особую важность. Это вторая эра второго эона, она длилась в период 1.6-1 млрд лет тому назад, то есть общая продолжительность составила 600 миллионов лет. Суммарное количество периодов составляет 3.

Калимий

На этом шаге произошёл распад суперконтинента под названием Колумбия.

Экзатий

В это время образовались многоклеточные водоросли красного цвета. О данном факте свидетельствует находка на острове Сомерсет, датируемая давними временами. Эксперты полагают, что её возраст составляет 1.2 миллиарда лет.

Стений

Рассматривая эры Земли, стоит выделить этот значимый этап, в рамках которого произошло образование суперконтинента под названием Родиния. Случилось это 1.1 млрд лет назад, длительность составила 350 млн. лет. Также на этом шаге произошло формирование океана Мировия.

Неопротерозой

Это последняя эра, относясящаяся к протерозою. Она завершилась 540 миллионов лет тому назад и состоит из трёх периодов.

Тоний

Криогений

В период действия данной эры Земли случилось практически полное оледенение планеты, льдам удалось дойти до экваториальной части, а с момента их отступления наблюдалось внезапное ускорение эволюционного процесса многоклеточных микроорганизмов.

Эдиакарий

В ходе этого этапа, эры развития Земли появились существа мягкотелого типа. Они являлись многоклеточными и стали именоваться вендобионтами. По внешнему виду они были похожи на структуры трубчатого строения. Считается, что рассматриваемая экосистема является древнейшей.

Фанерозой

Начался этот эон приблизительно 540 миллионов лет тому назад. Он включает в себя 3 эры развития Земли, каждая из которых имела особую важность в ходе её формирования, а также возникновения жизни на ней. Длительность этапа составила 288 миллионов лет. Общее количество периодов – 6.

Кембрий

В это время на планете жили трилобиты, представлявшие собой морских животных, напоминавших раков. Наряду с ними в морях почётными обитателями были медузы, губки, черви. Такое изобилие существ получило название кембрийского взрыва. Считается, что именно в рамках этого этапа случилось зарождение минеральных скелетов.

Ордовик

На этом шаге появились рыбы и организмы, относящиеся к пресмыкающейся группе, а также некоторые земноводные представители. В растительном мире стало образовываться всё большее количество водорослей.

Силур

Постепенно началось освоение суши растениями, они стали распространяться на всех континентах земного шара. Жили в этот период и некоторые костные рыбы.

Девон

История Земли такова, что в самом начале данного этапа на болотистых побережьях появились многочисленные представители флоры. К ним относились различные элементы, прежде всего – псилофиты и птеридофиты. Размножение растений происходило с помощью спор, их, в свою очередь, переносил ветер. На этом же шаге началось активное распространение пауков и скорпионов, стрекозы меганевры с размером крыльев от 75 см.

Карбон

Рассматривая периоды Земли, стоит выделить этот каменноугольный отрезок времени. Он характеризуется тем, что стала активно развиваться растительность, что привело к появлению большого количества каменного угля. На этом же шаге стартовало появление суперконтинента Пангея, который полностью сформируется на следующем этапе. В континентах произойдут некоторые переформирования.

Пермь

Прошлое Земли также включает в себя данный этап. В его рамках протекали многочисленные изменения в климате, от засухи к повышенной влажности. В это же время стала появляться растительность – кордаиты, каламиты, папоротники. В воде всё чаще стали водиться мезозавры длиной до 70 см. Однако к концу этого этапа произошло вымирание ящериц и формирование позвоночных.

Какие эры вызывают у учёных максимальный интерес?

Эволюция Земли однозначно является впечатляющей. Есть определённые эры, которые интересуют учёных в первую очередь.

Мезозой

Этот шаг, который включает в себя история Земли, начал формироваться 252 млн лет, а длительность его составила 186 млн лет. Он включает в себя такие периоды, как триас (массовое вымирание различных видов животных, появление динозавров, Гималаев), юра (глобальное потепление, влажность климата, появление млекопитающих существ) и мел (расширение разнообразия животного и растительного мира).

Кайнозой

Началась эта эра 66 млн лет тому назад, длится она до сих пор. В состав её входят такие периоды, как палеоген, неоген, антропоген. На этом этапе произошло массовое вымирание динозавров и серьёзное похолодание. В рамках данного шага, когда наблюдалась активная эволюция Земли, наблюлалось расхождение материков, и на каждом из них появлялись свои представители флоры и фауны. В сравнении с палеозойской эрой на планете появилось больше наземных животных и летающих насекомых, они обрели совершённое строение тело. Доминировать стали именно млекопетающие. Что касается растительного мира, в нём появились растения семенного типа с цветами, а также злаки.

Особого внимания в рамках последней эры стал заслуживать четвертичный период, антропоген. Начался он приблизительно 2.6 миллиона лет тому назад и включает две эпохи.

Прошлое Земли является достаточно богатым. Несмотря на то, что в те времена не было такой цивилизации, как сегодня, некоторые учёные считают их наиболее благополучными для человеческой жизни. Связано это, в первую очередь, с тем, что появилось множество проблем экологического характера, которые затронули многие материки и континенты. По этой причине наблюдается активное вымирание живых существ, и неизвестно, будут ли появляться новые организмы. Некоторые эксперты считают, что через несколько сотен и даже десятков лет на Земле произойдут глобальные катаклизмы, что грозит вымиранием всего человечества и смертью планеты.

Наша планета образовалась из протопланетного газопылевого облака 4,5 млрд лет назад. В процессе своего развития Земля остывала, формировалась кора, океаны, атмосфера, изменялись конвективные режимы в мантии. Менялись очертания суши – тектоника плит приводила к образованию и распаду суперконтинентов. Установить особенности этих процессов оказалось возможным с помощью современных методов геологических исследований – анализа химического состава пород, их радиоизотопного датирования. Оказалось, что следствием непрерывного экспоненциального остывания планеты стали глобальные геологические процессы с четкой периодичностью: по крайней мере четыре известных на сегодня древних суперконтинента возникали через практически равные промежутки времени

Развитие нашей планеты – от планетного зародыша, сформировавшегося из окружавшего Солнце газопылевого облака, до ее современного состояния – прошло ряд важных стадий. Основным фактором, влияющим на изменение внутреннего и внешнего облика Земли, является ее непрерывное остывание после формирования ее 99,9 % массы, а также ступенчато-прогрессивное окисление ее поверхности и приповерхностных оболочек (земной коры, гидросферы, атмосферы). Информацию об этих изменениях можно получить путем сравнения эндогенных и приповерхностных процессов и явлений, а также анализа геологических данных, включающих содержание различных элементов в коре и ядре, радио­изотопный состав пород, результаты палеомагнитных исследований.

Реконструкция исторической картины происходивших с нашей планетой изменений, позволяет лучше понять ее современное состояние, оценить перспективы развития. Эти познания имеют для человечества значение, которое трудно переоценить.

От Пангеи до Пангеи

Современные астрофизические данные говорят о том, что формирование Земли происходило по механизму горячей аккреции. В результате нагрева от падающих планетных зародышей и распада короткоживущих изотопов молодая планета была горячей, разогретой до достаточно высоких температур. В процессе эволюции Земля остывала – уменьшался средний тепловой поток и средняя температура мантии. Современная температура на границе верхней и нижней мантий составляет 2000—2100 °С, а в конце архея — начале протерозоя (2,6—2,7 млрд. лет назад) достигала 2400 °С. Затем это тепло рассеивалось в виде излучения в окружающее космическое пространство, запас тепловой энергии в недрах уменьшался.

РОЖДЕНИЕ ПЛАНЕТ

Планеты Солнечной системы образовались из газопылевого протопланетного диска, окружавшего Солнце. Механизм зарождения крупных объектов из газопылевого облака называется аккрецией, он изучен пока -недостаточно. В течение первых сотен тысяч лет благодаря гравитационным взаимодействиям и столкно­вениям частиц облака сформировались объекты размерами до 10 км. Моделирование этих процессов при помощи систем многих тел показывает, что есть определенный размер планетных зародышей (планете­зималей), после превышения которого их размеры начинают быстро расти. Это происходит из-за того, что наиболее крупные объекты теряют кинетическую энергию за счет внутреннего трения во взаимном гравитационном взаимодействии, а траектории более мелких фокусируются на них. Такой механизм роста зародышей планет называется олигархическим, и этот процесс, по оценкам специалистов, длился несколько миллионов лет. После завершения фазы олигархического­ роста сформировалось несколько десятков объектов с массами порядка нескольких процентов от массы Земли. В дальнейшем скорость их роста уменьшалась экспоненциально и финальная стадия аккреции была достаточно медленной, ее характерное время для Земли составляло десятки миллионов лет. Эта стадия сопровождалась как вылетом зародышей за пределы Солнечной системы в результате рассеяния на крупных телах, так и серией мощных аккреционных столкновений с все более увеличивающимися в размерах объектами (Wood, 2011)

Данные по химическому составу пород, содержащих повышенное количество выносимых из глубины планеты элементов, доказывают, что формирование суперконтинентов проходило вследствие конвективных процессов в мантии. Кривые содержания изотопов стронция в карбо­натных осадках, калиевости гранитов и аркозовых песчаников показывают возрастание их количества в интервале от 3000 до 2000—1700 млн лет и периодические колебания в дальнейшем. Главные максимумы отношений 87 Sr/ 86 Sr и К₂O/Na₂O, как и максимумы изотопных датировок основных пород, формирующих кору, коррелируют со временем существования суперконтинентов (Condie, 2005)

Непрерывное остывание Земли приводило к перестройке режимов конвекции в мантии. Удивительно то, что приблизительно экспоненциальное падение теплового потока из недр имело следствием хорошо прослеживающуюся периодичность формирования супер­континентов, а следовательно, изменения в конвекции при этом носили так же периодический характер.

Сначала Земля была без Луны…

История Земли как планеты началась 4,55—4,44 млрд лет назад. Длительность первоначального роста и выделения железного ядра решающим образом зависела от динамической вязкости мантии, которая могла изменяться во время аккреции на два-три порядка. Поэтому оценки длительности этого этапа отличаются также на два порядка – от 10 млн лет до 1 млрд лет. Уточнить временные рамки позволили измерения содержания элементов гафния и вольфрама в земных и лунных породах, из которых следует, что земное ядро формировалось практически одновременно с ростом планеты, а именно – в первые 30—50 млн лет ее существования.

Истории образования Земли и ее состояния после аккреции сильно зависит от механизма формирования Луны. Согласно гипотезе мегаимпакта, Луна образовалась примерно 4,48 млрд лет назад в результате удара гипотетической планеты размером с Марс о практически уже сформировавшуюся Землю. К этому времени верхняя оболочка Земли представляла магматический океан глубиной 600—1000 км с тонкой, до 10 км, базальтовой корой, регулярно взламываемой метеоритами. В результате удара часть коры и мантии Земли и столк­нувшегося с ней тела были выброшены на околоземную орбиту, и из них впоследствии сформировалась Луна. Однако, по мнению некоторых исследователей, гипотеза мегаимпакта маловероятна, так как сильный удар массивного небесного тела должен был привести к эксцентриситету орбиты Земли, на порядок превышающему современный.

Согласно другой гипотезе, Луна могла образоваться за счет серии более мелких импактов тел, размером сопоставимых с ней самой. В этой модели Земля могла обладать небольшим по мощности ( ГАФНИЙ И ВОЛЬФРАМ – МЕТКИ ВРЕМЕНИ

Для определения времени формирования металличе­ского ядра Земли исследуют содержание радио­активного изотопа 182 Hf и продукта его распада 182 W в геологических породах. Оба этих элемента тугоплавки, они присутствуют в одной и той же относительной распространенности в планете перед выделением ядра. Со временем благодаря распаду гафния-182 доля вольфрама-182 возрастает относительно других устойчивых, но нерадиогенных вольфрамовых изотопов, таких как 184 W.
В процессе выделения железа из слагавших Землю пород растворимый в железе сидерофильный вольфрам большей частью уходит в ядро, а литофильный гафний остаётся целиком в силикатном слое. Поэтому в этом слое соотношение 182 W/ 184 W из-за радиоактивного распада гафния будет больше, чем это было в первоначальной смеси, и его количество зависит от того, сколько этого элемента еще не успело распасться на момент вымывания вольфрама из породы в ядро. Измеряя соотношение изотопов вольфрама в коре и сравнивая эти данные с содержанием их в хондритах – метеорных телах, сформировавшихся в протопланетном диске во времена, предшествующие началу образования Земли, – можно определить разницу в возрасте между хондритами и древними породами и тем самым датировать время формирования ядра (Wood, 2011)

Главным образом за счет падения комет к концу этапа аккреции была создана горячая атмосфера, состоявшая в основном из водорода и метана. В пересчете на воду ее масса могла составлять от 2 до 10 масс современной гидросферы. Но к рубежу 4,4 млрд лет ранняя атмосфера была потеряна за счет интенсивной диссипации водорода в космос, и началось ее окисление. Окисление атмосферы, поверхности Земли, а затем коры и верхней мантии продолжалось и в последующие этапы.

Хадей – юная Земля, океаны без жизни

Интервал от конца аккреции, 4,44 млрд лет, до 3,9 млрд лет носит название Хадей, или догеологическая стадия, поскольку геологическая летопись этого периода практически не сохранилась. В это время происходило наиболее интенсивное остывание планеты, исчезновение магматического океана, существовавшего в объеме, близком к верхней мантии, и разделение мантии на верхнюю и нижнюю. Начала формироваться кора, в том числе континентального типа, образовался Мировой океан на поверхности. Свидетельством существования в это время континентальной коры и океана считаются окатанные (что свидетельствует о наличии воды в жидком состоянии) цирконы с возрастом 4,0—4,2 млрд лет, а также отдельные цирконы, датируемые временем 4,4 млрд лет, выделенные из более молодых осадочных пород. В этих цирконах в некоторых случаях были найдены микровключения алмазов, для которых микроструктура и распределения тория и ванадия сходны с импактными алмазами на Луне. Этот факт говорит об их происхождении в результате интенсивной бомбардировки крупными метеоритами поверхности Земли.

Время существования магматического океана и его глубина, как указано выше, зависит от механизма образования Луны и интенсивности метеоритной бомбардировки и колеблется в значительных пределах, но после 4,0 млрд лет наличие магматического океана маловероятно. Тем не менее, B. C. Шкодзинский (2009) считает формирование магматического океана мощно­стью до 1000 км важнейшим событием в истории Земли и допускает наличие реликтов этого океана довольно длительное время (см. статью В. С. Шкодзинского в этом выпуске журнала на стр. 12).

Алмазный рубеж

ГЛУБОКИЙ МАГМАТИЧЕСКИЙ ОКЕАН

В целом к концу архея сформировалось от 20 до 50 % объема континентальной коры.

В любом случае, на рубеже 2,6—2,7 млрд лет режим конвекции в мантии изменился, и это вызвало вышеописанные, а также и другие крупные последствия.

Специального внимания заслуживает период около 750 млн лет назад. До рубежа 1 млрд лет все извлекаемые метаморфические породы свидетельствовали о достаточно небольшом давлении, существовавшем при их формировании. Примерная глубина, на которой может наблюдаться такое давление – порядка 40—60 км. Возрастом в 750 млн лет датируются породы, для образования которых необходимо более высокое давление. Это свидетельствует об увеличении глубины их формирования, 150—200 км, или, что то же самое, о снижении температуры при той же самой глубине. Например, для глубины 100 км температура могла снизиться от 1000 до 400—600 °С.

Это возможно только в том случае, если скорость субдукции (погружения коры в мантию) заметно повысилась и достигла или превысила современную максимальную скорость субдукции (около 10 см/год).

Фотосинтез привел к увеличению содержания кислорода в атмосфере, возникновению озонового слоя, защищающего поверхность от жесткого ультрафиолетового излучения, и на Земле создались условия для возникновения жизни на суше.

Усиление субдукции в интервале 750—600 млн лет дало вспышку островодужного магматизма, сопровождавшегося масштабными извержениями вулканов, массовое, но очень изменчивое поступление СO₂ в атмосферу, ее дополнительное окисление и потепление климата. Начиная с 600 млн лет и эндогенные системы, и климат, и биосфера развиваются по сценариям, сходным с современными.

Таким образом, имеющее непрерывный характер остывание и окисление Земли приводило к ряду разнообразных процессов. Менялись конвективные режимы в мантии, из-за чего собирались и распадались суперконтиненты. Росла толщина литосферы и земной коры, остывала поверхность, формировались моря и, соответственно, – осадочные породы. Кристаллизовавшаяся кора погружалась в зонах субдукции в мантию, поднимая находящиеся над ней континенты. Постепенно геологический характер планеты становился все более спокойным, снижалась средняя температура поверхности, возникли условия для жизни и эволюции живых форм.

Несмотря на то, что остывание Земли носило экспоненциальный характер, происходящие в ней тектонические и геологические процессы демонстрируют периодичность. Существует корреляция между химическим составом, возрастом пород, глубиной и температурой их образования, временем существования суперконтинентов, интенсивностью накопления осадков и рядом других показателей. Это указывает на то, что происходившие на планете процессы взаимосвязаны – геологические изменения поверхности являются следствием взаимодействия внутренних и внешних факторов, таких как активность конвекции в мантии, cолнечная активность и др. Это говорит о целостности происходящих на нашей планете явлений, о том, что Земля является единым организмом, живущим и развивающимся в своих различных аспектах согласованным образом.

Добрецов Н. Л. Основы тектоники и геодинамики / учебное пособие / Новосибирск: НГУ, 2011.

Wood B. The formation and differentiation of Earth // Physics Today. December 2011. P 40—45.

В настоящее время активно развивается новая парадигма геологии – глубинная геодинамика, оценивающая природу глобальных процессов с учетом взаимодействия разноглубинных, вплоть до ядра, оболочек Земли. В различных тектонических процессах показано широкое участие плюмов, горячих полей и супер­плюмов (Зоненшайн, Кузьмин, 1983; Hoffman, 1997; Flower, 2000; Кузьмин и др., 2001; Ярмолюк, Коваленко и др., 2002; Добрецов, 2003). При этом происходят сложные процессы взаимодействия глубинного мантийного магматизма с корой и литосферной мантией с формированием бимодальных вулканических ассоциаций, габбро-гранитных серий и траппов. Учебной литературы по данной проблеме практически нет, в то же время в последние годы крупным магматическим провинциям и их металлогении уделяется большое внимание в зарубежных публикациях (Abbott et al., 2002; Ernst et al., 2004). В данной монографии этому разделу глубинной геодинамики уделено большое внимание. При этом приведен не только фактический материал, но и расчеты термохимической модели плюмов различной мощности, отделяющихся от границы ядро – верхняя мантия (слой D``), и их взаимодей­ствия с различными геосферами. В отдельном разделе приведены данные по эволюции биосферы как одной из геосфер Земли. Этот раздел представляет интерес для палеонтологов и биологов.

Заведующий лабораторией петрологии и рудоносности магматических формаций Института геологии и минералогии, профессор, д. г.-м. н. А. Э. Изох

Появление и развитие жизни на Земле — это уникальное явление во всей Солнечной системе. Но оно не случайно, а было подготовлено сочетанием ряда благоприятных условий. Прежде всего для зарождения жизни должен был сформироваться сложный комплекс активно взаимодействующих природных компонентов, которые в течение чрезвычайно длительного времени в относительно стабильных гидротермальных условиях испытали строго направленную эволюцию.

Фаза аккреции — это образование ее из хаотического роя твердых, преимущественно каменных, некрупных тел и пылевых частиц. Ее надо представлять себе как непрерывное выпадение на растущую Земли относительно все большего количества крупных тел, укрупняющихся в своем полете при соударениях между собой, и притяжением к себе более удаленных мелких частей материи. Вместе с крупными телами на Землю падали макрообъекты — планетезимали, неудавшиеся планеты. Они имели размеры астероидов или некрупных спутников больших планет.

В фазу аккреции Земля приобрела приблизительно 95% современной массы, на что потребовалось по разным оценкам от 17 млн. лет до 400 млн. лет, в период с 4,6 по 4,2 млрд. лет назад. Во время аккреции Земля долго оставалась холодным космическим телом, и только в конце этой фазы, когда началась предельно интенсивная бомбардировка ее крупными объектами, произошло сильное разогревание, а затем полное расплавление вещества внешней зоны планеты.

Фаза расплавления внешней сферы Земли устанавливается сообразно с ранней историей других планет, в первую очередь Луны, а также Меркурия, Марса. Лунная поверхность образована магматическими породами, которые отвердели 4,0 млрд. лет назад, т.е до этого Луна была расплавленным шаром. К этому же времени относят образование у Земли ядра, мантии и коры. Образование ядра создало условия для образования у Земли диполярного магнитного поля. Установление на Земле самых древнейших палеомагнитных пород с возрастом 3,7 млрд. лет — свидетельство существования в то время ядра, и естественно, мантии

Ландшафты того далекого времени были уникальны. Вся поверхность Земли представляла собой океан раскаленного тяжелого расплава с прорывающимися из него газами. В этот своеобразный океан продолжали стремительно врываться как малые, так и крупные космические тела, удары которых о жидкую поверхность вызывали образование всплесков, фонтанов и другие формы взлета и падения тяжелой жидкости. Над раскаленным океаном простиралось сплошь укутанное густыми тучами небо, с которого на поверхность не падало ни капли воды.

В лунную фазу существования Земля постепенно охлаждалась от температуры плавления базальтов (1000°- 800°) до 100° С. С преодолением температурного рубежа + 100° С связано все последующее преобразование природной среды и эволюция земной коры.

Геологическое время эволюции Земли это принципиально новый период развития нашей планеты в целом, особенно ее коры и природной среды.

Как только температура опустилась ниже 100° С, состояние воды, которая находилась в атмосфере в виде горячего пара, изменилось. Водяные пары атмосферы, а в них была сосредоточена практически вся гидросфера Земли, почти целиком превратились в жидкость, наиболее активное состояние воды по сравнению с ее газовой и твердой фазами. Сухая до того времени Земля стала необычайно обводненной. Сформировались поверхностный и грунтовый стоки, возникли водоемы, и, наконец, океаны. Начался круговорот воды в природе.

На заре геологической истории существовали обширные водоемы — моря и, вероятно, какие-то первоначальные океаны. В 1973 г. геологи Оксфордского университета обнаружили в юго-западной части Гренландии бурый железняк возрастом 3,76 млрд. лет (+- 70 млн. лет). Бурый железняк — осадочная порода, сформировавшаяся в водном бассейне. Еще раньше те же геологи вместе с сотрудниками Управления геологической съемки Гренландии обнаружили в 1971 г. метаморфизованные осадочные породы возрастом 3,98 млрд. лет. Факт обнаружения осадочных пород такого древнего возраста трудно переоценить. Это означает, что временной рубеж между ранней и геологической историей проходит где-то около 4 млрд. лет назад. Следовательно, на всю раннюю историю Земли остается всего 0,6 млрд. лет. Если помимо внешней сферы Земли расплавлялась и центральная область, то на планете могли образоваться океаны, близкие по объему современным. После охлаждения земной поверхности до температуры ниже 100° С на ней образовалась огромная масса жидкой воды, которая представляла собой не простое скопление неподвижных вод, а находящихся в активном глобальном круговороте. Несмотря на эволюцию этого круговорота в ходе времени, основные особенности его сохранились неизменными. В структурном отношении круговорот, как и в настоящее время, распадался на звенья: атмосферное (испарение, перенос влаги, осадки), литосферное (поверхностный и подземный стоки) и океаническое. В процессе функционирования круговорота воды в природе происходит поглощение солнечной энергии и распределение ее по земному шару. Вода благодаря своей необычайной подвижности и химической активности вступает во взаимодействие с природными компонентами, способствуя их взаимосвязям, чем и обеспечивает формирование того глобального природного комплекса, который в настоящее время называется географической оболочкой.

Читайте также:

  
• Сценарий новогоднее представление для детей начальной школы по сказкам
  
• Sakura электронная школа инструкция
  
• Пдд в детском саду старшая группа календарное планирование по фгос
  
• Форма доу обязательно простая письменная форма устная форма письменная с нотариальным удостоверением
  
• Развитие радиорелейной связи кратко