Оболочки земли

Возраст Земли оценивается приблизительно в 6 млрд лет. Согласно геофизическим данным, современная Земля состоит из следующих разнородных слоев (оболочек) (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Строение земных недр

1. Ядро. Делится на внешний (жидкий) и внутренний (твердый) слои. Ядро преимущественно состоит из железа. Толщина внешнего расплавленного слоя составляет 2220 км, а диаметр внутреннего слоя равен 2510 км. Наличие расплавленного слоя обусловлено высокими температурой и давлением в глубине планеты.

2. Мантия. Состоит из обогащенных железом магматических пород и простирается от поверхности на глубину до 2900 км.

3. Земная кора. Это верхний слой твердой земли. Кора образовалась из застывшей расплавленной магмы, а также путем осаждения на дно водных бассейнов частиц пород, разрушенных действием ветра, воды и других факторов, и перекристаллизации изверженных и осадочных пород. Поверхностный слой мантии вместе с земной корой называется литосферой.

4. Гидросфера. Составляет одну четырехтысячную долю массы всей Земли. Около 94% массы гидросферы — это соленые воды Мирового океана. Из остальных 6% гидросферы три четверти приходится на подземные воды и четверть — на ледники Антарктиды и Гренландии. Прочие ледники и озера составляют очень малую долю гидросферы.

5. Атмосфера. Составляет одну миллионную долю массы всей Земли. Сухой воздух состоит из 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, около 3% углекислого газа и малых количеств благородных газов и водорода, а также небольшого количества водяных паров, несущих различные активные примеси.

В зависимости от плотности газов, колебаний температуры и других факторов в атмосфере различают:

а) тропосферу — нижний слой атмосферы, который простирается до 10 — 12 км. Чем больше высота, тем ниже температура и давление;

б) стратосферу — слой, простирающийся до 80 — 100 км от поверхности Земли. Этот слой имеет относительно постоянную температуру порядка — 40° С. На высоте около 20 км в этом слое регистрируется максимальное содержание озона;

в) ионосферу — верхний слой атмосферы, где солнечное излучение производит ионизацию. Условно этот слой занимает до 500 км от поверхности Земли (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Геосферы Земли

Строение и эволюция земной коры

Главными элементами рельефа поверхности нашей планеты являются материки и океанические впадины. Поэтому земная кора делится на два основных типа: материковую и океаническую кору. Земная кора материков состоит из трех мощных слоев, отличающихся по своим свойствам и плотности. Верхний слой сложен сравнительно неплотными осадочными породами, средний называется гранитным, а нижний — базальтовым. Земная кора под океанами отличается от материковой не только своей толщиной, но и отсутствием гранитного слоя. Таким образом, под океанами присутствуют лишь два слоя — осадочный и базальтовый.

Самыми крупными структурами земной коры материком являются геосинклинальные складчатые пояса и древние платформы.

Геосинклинальные складчатые пояса представляют собой подвижные участки земной коры, геологическая история которых характеризовалась интенсивным осадконакоплением, многократно проявлявшимися складкообразовательными процессами и сильной вулканической деятельностью. В них накапливались мощные толщи осадочных пород, формировались магматические породы, часто проявлялись землетрясения. Геосинклинальные пояса занимают обширные участки материков, располагаясь между древними платформами или по их краям в виде широких полос.

Древние платформы — наиболее устойчивые и малоподвижные участки материков. В отличие от геосинклинальных поясов древние платформы испытывали медленные колебательные движения, в их пределах накапливались осадочные породы обычно небольшой толщи, отсутствовали складкообразовательные процессы, редко проявлялись вулканизм и землетрясения. Древние платформы образуют в составе континентов участки, являющиеся остовами всех материков.

Геологическая история нашей планеты, начиная примерно с 3,5 млрд лет, делится на пять крупных естественных этапов развития, получивших название архейской, протерозойской, палеозойской, мезозойской и кайнозойской эры. В составе грех последних выделяют периоды, которые делятся на эпохи, состоящие, в свою очередь, из веков. В сумме эти естественные отрезки геологической истории Земли образуют геохронологическую шкалу (рис. 6.5 и 6.6).

Рис. 6.5. Геохронологическая шкала

Рис. 6.6. Палеонтологическая летопись Земли

В архейскую эру (около 2 млрд лет назад) древние платформы образовывали единый монолитный материк Пангею. Основную массу его составляли только что возникшие древние платформы, по окраинам которых располагались геосинклинальные пояса. Пангея была окружена древними океанами. Возможно, что уже существовал Тихий океан, являющийся основным водным бассейном Земли. Клином между континентами Северного и Южного полушарий вдавался гипотетический океан — Тетис, получивший свое название в честь греческой богини моря. В дальнейшем этот океан разделил Пангею на континенты Северного и Южного полушарий (рис. 6.7). Первый представлял суперконтинент Лавразию, а второй — суперконтинент Гондвану. Это были голые, гористые пустыни с довольно разветвленными речными артериями. Северный Ледовитый океан выглядел небольшим внутриконтинентальным морем; Атлантический и Индийский океаны еще тогда не зародились.

Рис. 6.7. Разделение древней Пангеи Стрелками обозначено движение материков: а — конец Перми, около 230 млн лет; б — конец Триаса, около 195 млн лет; в — конец Юры, около 140 млн лет; г — конец Мела, около 70 млн лет

В протерозойскую эру развитие геосинклиналий и платформ шло различными путями. Происходило регрессивное разрастание платформ за счет сокращения территорий геосинклиналий. Лавразия и Гондвана представляли собой ассоциации платформ. Их типичным ландшафтом являлись пустынные континентальные равнины, обрамленные горными массивами. Океаны и моря были относительно мелководными, с большим числом архипелагов. Важным событием позднепротерозойской эры явилось появление в атмосфере Земли свободного кислорода и сокращение содержания углекислоты. Наличие свободного кислорода послужило началом формирования озона (О₃).

Постепенно возникает озоновый “экран”, задерживающий до 97% коротковолновой ультрафиолетовой радиации. Повышается соленость океанических вод, достигая современных значений. Все это предопределило бурное развитие органической жизни в последующие этапы геологической истории Земли.

В палеозойскую эру происходит значительное увеличение территории платформ. Во многих местах геосинклиналий (особенно в девоне и карбоне) интенсивно проявляется вулканизм. На месте многих геосинклиналий возникают горы, поднятия испытывают и платформы.

В позднем палеозое наряду с областями теплового тропического климата существовали полярные зоны. Развитие материковых ледников установлено на месте юга Африки, в Австралии, Индии, Южной Америке, Антарктиде, т. е. центральные области Гондваны (особенно в карбоне) были покрыты ледяным панцирем.

В мезозойскую эру произошло изменение очертания материков. Единые супергигантские континенты — Лавразия и Гондвана распадаются. Между отдельными блоками литосферы Гондваны намечается отделение Африки, Индии, Австратии и Антарктиды. Между ними закладывается морской бассейн, превратившийся в дальнейшем в Индийский океан. Возникает узкая коленообразная лента Атлантики при отделении от Лавразии Северной Америки.

В кайнозойскую эру продолжается “расползание” материков. Интенсивно формируется Атлантика. Произошло разделение Индии, Австралии и Антарктиды. Менее подвижной оказалась Африка.

В антропогене мощное обледенение охватывает континенты Северного полушария. В Европе центром оледенения являлись Скандинавский полуостров и Альпы. Обширные оледенения захватили также азиатскую часть бывшего СССР и Северную Америку. Последние примерно 10 тыс. лет приходятся на межледниковую эпоху. Границы ледников в Северном полушарии резко сократились. Материковые льды остались в Гренландии и на некоторых островах Ледовитого океана.

Па современных материках выделяют от 10 до 16 древних платформ (наиболее крупными являются: Восточно-Европейская, Сибирская, Североамериканская, Африкано-Аравийская, Индостанская, Австралийская и Антарктическая), а также 7 геосинклинальных поясов (Среднеземноморский, Тихоокеанский, Атлантический, Урало-Монгольский, Арктический, Бразильский и Внутриафриканский) (рис. 6.8).

Рис. 6.8. Схема расположения древних платформ и геосинклинальных поясов: I — древние платформы (цифры на карте): 1 — Восточно-Европейская; 2 — Сибирская; 3 — Таримская; 4 — Китайско-Корейская; 5— Южно-Китайская; 6— Североамериканская; 7 — Африкано-Аравийская; 8— Индостанская; 9 — Австралийская; 10 — Южноамериканская; 11 — Восточно-Бразильская; 12 — Антарктическая; II — малые геосинклинальные складчатые пояса (буквы на карте): Б — Бразильский; ВА —Внутриафриканский