b>2.2 Геологическая историяГеологическое время -- это принципиально новый период развития Земли как планеты в целом, так и особенно ее коры и природной среды.Как только температура опустилась ниже 100°С, состояние воды 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, в том числе и океаны. Начал функционировать круговорот воды в природе.Конечно, судить о масштабах скопления на поверхности Земли первичных вод трудно, хотя и существуют некоторые признаки, по которым можно ориентировочно оценить глубину бассейна седиментации и химический состав вод. Важен сам факт обнаружения осадочных пород такого древнего возраста. 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.И все же представить объем воды на Земле в начале ее геологической истории хотя бы приблизительно мы можем. Не в меньшей степени, чем объем воды в первичных океанах, интерес представляет и ее химический состав. Г. Д. Холланд, изучавший состав вод древних океанов, пришел к выводу о сходстве их химического состава водам современного океана. 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), океаническое. Значение круговорота воды в природе велико. В процессе его функционирования 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.2.3 Эволюция атмосферыЕще в догеологическое время, в фазу расплавления внешней сферы земного шара (а возможно, и более глубоких его горизонтов), огромные массы выделявшихся газов образовали первичную атмосферу Земли. Основными компонентами выделявшихся из недр Земли газов, как и у других планет -- Марса и Венеры, -- были углекислый газ и водяной пар; другие компоненты присутствовали только в виде следов. Так что состав первичной атмосферы Земли, образовавшейся за счет выделения газов и воды при расплавлении планетного вещества, был аналогичен составу летучих компонентов при современных вулканических извержениях. По данным А.С. Монина, газы, выделяющиеся из современных вулканов, содержат преимущественно водяной пар. В составе газов базальтовых лав гавайских вулканов с температурами до 1200° С водяной пар составляет 70--80% по объему. В фумарольных газах Курильских островов с температурами около 100° С содержится 79,7% водяного пара. Вторым по значению компонентом, составляющим атмосферу, является углекислый газ. В газах из лав его находится от 6 до 15%. При температурах 800--1000°С из лав отгоняются кроме водяного пара преимущественно «кислые дымы» -- НСl и HF, при температуре 500° С -- сера и ее соединения -- H2S, SO2 и др., а при более низких температурах -- борная кислота и соли аммония. Представляется, что парциальное давление водяного пара ранней атмосферы Земли в несколько раз превышало парциальное давление углекислого газа. Другими словами, атмосфера состояла главным образом из водяного пара с существенной примесью углекислого газа.Таким образом, в фазу расплавления внешней сферы земного шара практически вся гидросфера находилась в составе атмосферы. Такую своеобразную атмосферу, состоящую в основном из пара воды, Дж. Уолкер назвал «примитивной паровой атмосферой».Имеются все основания полагать, что в фазу расплавления внешней сферы земного шара выделившийся водяной пар, охлаждаясь на большой высоте, образовывал густой облачный покров и интенсивные дождевые осадки. Однако падающие из облаков капли воды на некоторой высоте над поверхностью планеты, где температура воздуха была выше 100°С, превращались в пар, который снова поднимался вверх. Над раскаленной поверхностью Земли функционировал своеобразный круговорот воды: пар -- дождевые осадки -- пар и т. д.Этот круговорот воды в природе, локализованный в пер-вичной атмосфере Земли вблизи температурного уровня 100° С, практически не оказывал влияния на общий ход эволюции планеты и на развитие ее поверхности. Но он был зародышем того могучего круговорота воды на Земле, который сформировался позже и имел огромное влияние на развитие планеты в целом, а особенно ее природной среды.После охлаждения земной поверхности до температуры ниже 100° С произошел переход атмосферного водяного пара в жидкую воду. На сухой и очень горячей тогда земной поверхности образовался сток, заложилась речная сеть и возникли водоемы. Земная поверхность стала сильно обводненной и начала подвергаться интенсивному воздействию водных потоков. С этого рубежа и начинается геологическая история.Изменения температурных условий на Земле, а вслед за этим и всей природной обстановки не могли не отразиться и на атмосфере. Изъятие из атмосферы огромного количества воды и образование поверхностного стока и водоемов оказали огромное влияние на состав и эволюцию воздушной среды. Из водной атмосферы она превратилась в основном в углекислую, в которой водяной пар из господствующего компонента превратился во второстепенный, хотя и важный.Образование на земной поверхности крупных водоемов оказало воздействие на дальнейшую эволюцию атмосферы. В ней началось быстрое уменьшение содержания углекислого газа. СО2 легко растворяется в воде, и преобладающая его часть была поглощена ею. Об этом мы можем с достаточным основанием судить по современным условиям. В настоящее время между атмосферным углекислым газом и растворенным в океанах в условиях равновесного состояния их между собой в океанических водах находится в 60 раз больше углекислого газа, чем его имеется в атмосфере. Если же учесть способность углекислого газа легко переходить из водной среды в формирующиеся толщи осадков, то его содержание в водах океана будет все время уменьшаться, а соответственно будет падать величина парциаль-ного давления растворенного газа. Результатом возрастающего неравновесия между парциальным давлением углекислого газа в водной среде и в атмосфере должен явиться переход СО2 из воздушной среды в водную. Это уменьшение содержания углекислого газа в атмосфере должно было продолжаться до тех пор, пока вновь не восстанавливалось равновесие газа в обеих средах. Из только что сказанного следует, что к началу геологической истории состав атмосферы и ее другие параметры сильно изменились. Воздушная среда не только утратила почти всю воду, находившуюся в ней в виде пара, но в ней осталось мало и СО2. Во много раз уменьшилось и ее давление.К этому времени и природные условия на Земле резко изменились. Природная среда на нашей планете стала непохожей на ту, что была на других планетах и что была у нее в ранние фазы истории.Дальнейшая эволюция атмосферы связана главным образом с появлением и развитием органического мира, прежде всего растительности.2.4 Эволюция биосферыДо начала геологической истории, т. е. до того времени, когда температура земной поверхности и приземного слоя воздуха оставалась выше 100° С, жизнь на Земле зародиться и существовать не могла. Но когда температура стала ниже 100° С, произошло сильное обводнение поверхности и тем самым создалась обстановка, благоприятная для зарождения жизни. Воду в космосе всегда считали и продолжают считать необходимым условием зарождения жизни. С наличием воды на Марсе, установленным на основе наземного телескопического спектрального анализа, связывалась вера в существование жизни на этой планете.Процесс зарождения живого вещества из неживой материи чрезвычайно сложен, и мы не ставим перед собой задачу рассмотреть его. О нем говорится в основополагающем труде А.И. Опарина о зарождении жизни. Для нас важен сам факт зарождения жизни, время, когда это произошло, условия и роль биосферы в формировании глобального природного комплекса -- географической оболочки.Органический мир получает солнечную энергию не только в процессе фотосинтеза. Как показал А. Л. Чижевский, любые бактерии, даже любая клетка живого организма поглощают солнечную радиацию и трансформи-уют ее в другие виды биохимической энергии, на основе которой они и развиваются. Этот процесс до сих пор изучается, хотя достоверность факта непосредственного поглощения клетками живого организма солнечной энергии не вызывает сомнения.Эволюция химических соединений, приведшая к зарожде-нию жизни, началась тоже с появления на Земле масс жидкой воды, т. е. с ранней геологической истории. Эта начальная фаза датируется разными исследователями неодинаково, расхождения составляют сотни миллионов лет. Точно так же по-разному оценивается продолжительность действия направленного процесса образования организмов.На основании фактов, изложенных выше, можно предположить, что время образования предбиологических систем (коацерватов) продолжалось около 1 млрд. лет. Самые ранние остатки живых организмов возрастом 3,1 млрд. лет обнаружены в сланцах Трансвааля в Южной Африке. Это бактериоподобные образования размером 0,56х0,24 мкм. В более поздних отложениях (1,9 млрд. лет) в районе озера Онтарио, где залегают черные сланцы, были найдены остатки многих видов ископаемых растений: от разнообразных одноклеточных до нитчатых форм. Многие из них напоминали современные сине-зеленые водоросли.Обнаруженные в Южной Австралии ископаемые остатки, датируемые 0,9--1,0 млрд. лет назад, т. е. -- приблизительно конец среднего протерозоя, -- относятся к весьма разнообразным организмам. Среди них отпечатки 13 видов медузообразных кишечнополостных, несколько видов организмов, близких восьмилучевым кораллам, некоторые виды червей и животных, не похожих на формы более позднего времени. Можно сказать, что еще задолго до кембрия жизнь на Земле была весьма многообразной. Уже существовал биотический круговорот вещества и энергии. В результате активного синтеза образовалось много кислорода, за счет которого в верхней атмосфере появился озон -- защитный экран от проникновения на земную поверхность волн ультрафиолетовой радиации короче 2900 А. При фотосинтезе из атмосферы было извлечено много углекислого газа.Палеозойская эра -- это время древней жизни. Суша в начале палеозоя представляла собой голую пустыню, лишенную как растительных, так и животных организмов. Лишь на прибрежных камнях встречались пленки водорослей и подушки растений, похожих на мох. В море же обильно развивались сине-зеленые и красные водоросли, а также представители почти всех типов животных. Среди них господствующее положение занимали первые членистоногие -- трилобиты.В силуре наряду с обогащением моря организмами происходит массовое заселение суши растениями. В развитии биосферы выход растений на сушу -- настоящая революция!В девоне продолжалось распространение растений на суше; население моря в общем сохранило свои особенности от прежнего времени.Карбон известен как период необычайного развития наземной растительности в условиях жаркого влажного климата, трансгрессий и регрессий эпиконтинентальных морей. Такие условия способствовали произрастанию огромных древовидных плаунов, хвощей, папоротников и отложению их в прибрежных осадках.В карбоне и перми южные материки -- Африка, Южная Америка, часть Азии с полуостровом Индостан -- на значительной площади испытали покровное оледенение.Мезозойская эра, время «средней» жизни, характеризуется дальнейшим развитием растительного и животного мира как на суше, так и на море.В триасе произошло взрывное развитие пресмыкающихся и началось массовое распространение рептилий -- динозавров, черепах, древних крокодилов, ихтиозавров. В конце периода появились первые млекопитающие.Итак, начиная с древнейших времен до современной эпохи шло непрерывное развитие биосферы -- увеличение разнообразия живых форм и усложнение их организации. Жизнь, зародившись в море, захватила и сушу. В результате жизнедеятельности организмов происходило существенное преобразование и среды, что в свою очередь влияло на развитие живого вещества. Как указывалось М. М. Камшиловым, жизнь возникла в форме биотического круговорота, основанного на взаимодействии синтетиков и деструкторов. Извлекая из окружения средства существова-ния, жизнь изменяет среду своего существования, а следовательно, должна изменяться и сама. Некоторые вещества на длительное время исключались из биотического круговорота. Это -- огромные залежи известняков, каменного угля, нефти, железных, марганцевых и медных руд и другие скопления. Биотический круговорот определяется как составная часть климатического круговорота вещества и энергии планеты. Живое вещество воздействует на все другие компоненты природной среды.Зеленые растения (высшие зеленые растения, водоросли) и фотосинтезирующие бактерии путем фотосинтеза поглощали из воздушной среды углекислый газ и воду, а выделяли из нее кислород.Таким образом, в процессе фотосинтеза атмосфера обогащается кислородом и теряет углекислый газ. В современную эпоху сильное влияние на состав, а следовательно, и свойства атмосферы оказывает хозяйственная деятельность человека.2.5 Развитие литосферы и рельефаУже в начале геологической истории (с появлением на земной поверхности огромных масс воды и с началом действия глобального климатического круговорота воды) экзогенные геологические и геоморфологические процессы стали весьма схожими с современными. Это наложило отпечаток и на тектонические процессы, в которых стали принимать участие осадочные породы, отсутствовавшие до того времени на поверхности Земли.По мнению В. Е. Хаина, в начале геологического времени еще весьма активно протекали процессы вулканизма, регионального метаморфизма и гранитизации. Наряду с магматическими процессами и метаморфизмом широкое распространение получило осадкообразование, мощное накопление осадочных и вулканогенных толщ, а в фазы кульминации тектонических напряжений -- и складкообразование.Уже в архее начинает проявляться геосинклинальный процесс. Архейские области прогибания обладают многими чертами сходства с геосинклиналями более позднего времени. Это относится как к набору формаций, так и к мощности накопленных в прогибах толщ осадков, которая может достигать 10--12 км и более. Многие авторы признают тектонический режим в архее как геосинклинальный, хотя его определяют и как протогеосинклинальный, т. е. продгеосинклинальный.В результате действия геосинклинального процесса, включающего в себя складчатость, метаморфизм и гранитизацию, происходила консолидация обширных областей земной коры. Она сопровождалась увеличением масс горных пород гранитного слоя материковой коры, возрастанием ее мощности и поднятием поверхности над уровнем моря.Геосинклинальный процесс -- это сложный многофазо-вый цикличный тектонический процесс, дифференцированный на две основные стадии: собственно геосинклинальную и орогенную. Первая стадия -- это интенсивное прогибание поверхности и накопление мощных осадочных и вулканогенных пород. Образование на месте прогиба горных вовышенностей, нередко высокогорного облика, дало основание назвать вторую стадию геосинклинального процесса орогенной стадией. Соответственно и геосинклинальный пояс получает «переименование»: во второй стадии своей эволюции он называется орогенным поясом (т. е. горным поясом). Одновременно к нему применим и термин «складчатый пояс». Это название сохраняется за ним и для последующей фазы разрушения гор, поскольку основная масса слагающих пояс пород представлена складчатыми комплексами. В эту фазу развития геосинклинальной структуры рельеф представляет собой денудационную равнину, или пенеплен, нередко с причудливыми останцовыми формами.Таким образом, развитие геосинклинали, т. е. формирование геосинклинальной тектонической структуры -- основного элемента материковой коры, находится в неразрывной связи с эволюцией рельефа. Каждой стадии и фазе развития геосинклинальной структуры соответствует определенная выраженность рельефа поверхности.Тектонический процесс неразрывно связан с геоморфологическим. Нередко их рассматривают как единый процесс -- морфотектогенез, имеющий два результата действия -- тектоническую структуру земной коры и макрорельеф земной поверхности.В течение геологической истории основным тектоническим процессом формирования земной коры материков был геосинклинальный. Он развивался циклично. В каждом последующем тектоническом цикле геосинклинальные прогибы обычно мигрировали на другие, менее консолидированные участки материковой коры. Происходило также заложение новых геосинклинальных прогибов на океанической коре переходных областей от материка к океану.Современное состояние Земли характеризуется высокой тектонической активностью. Правда, по сравнению с ранней историей и археем, когда в огромных масштабах происходило расплавление вещества недр, современный вулканизм имеет меньший масштаб. Тем не менее он активно проявляется во всех действующих геосинклиналях, а отчасти и на платформах. Весьма интенсивный вулканизм и магматизм в целом присущи и срединно-океаническим хребтам -- их осевой, рифтовой зоне. Примером может служить вулканический район острова Исландия.В отличие от вулканизма тектонические движения земной коры в новейшее время достигли своего апогея. Созданные неотектоническими движениями горные цепи -- Гималаи, Каракорум, Анды, Кордильеры и другие -- представляют собой наиболее мощные сооружения за всю геологическую историю.Начиная с мезозоя большая тектоническая активность захватила и океаническую кору. В осевых зонах океанов образовались глубинные разломы типа рифтов, имеющих тенденцию к расширению. Возникли срединно-океанические хребты, образовавшие глобальную систему общей протяженностью более 60 тыс. км.В настоящее время современную структуру земной коры материков рассматривают как результат действия геосинклинального процесса. Различие отдельных частей материковой коры определяется возрастом их консолидации, т. е. проявлением заключительной фазы геосинклинального развития. В таком аспекте построены все тектонические карты материков или их отдельных частей.Последний из семи основных тектонических этапов раз-вития земной коры называют мезо-кайнозойским, континентально-океаническим этапом, он охватывает 250 млн. лет. Это небольшой отрезок истории Земли, и особенность его в том, что наряду с продолжающимся геосинклинальным развитием материков, а отчасти и океана в движение пришла и литосфера океанических впадин. 3. Влияние солнечной активности на земные процессыУровень солнечной активности (число активных областей и солнечных пятен, количество и мощность солнечных вспышек и т.д.) изменяется с периодом около 11 лет. Существуют также слабые колебания величины максимумов 11-летнего цикла с периодом около 90 лет. На Земле 11-летний цикл прослеживается на целом ряде явлений органической и неорганической природы (возмущения магнитного поля, полярные сияния, возмущения ионосферы, изменение скорости роста деревьев с периодом около 11 лет, установленным по чередованиям толщины годовых колец, и т.д.). На земные процессы оказывают также воздействие отдельные активные области на Солнце и происходящие в них кратковременные, но иногда очень мощные вспышки. Время существования отдельной магнитной области на Солнце может достигать одного года. Вызываемые этой областью возмущения в магнитосфере и верхней атмосфере Земли повторяются через 27 суток (с наблюдаемым с Земли периодом вращения Солнца). Наиболее мощные проявления солнечной активности - солнечный (хромосферные) вспышки происходят нерегулярно (чаще вблизи периодов максимальной активности), длительность их составляет 5-40 минут, редко несколько часов. Энергия хромосферной вспышки может достигать 1025 джоулей, из выделяющейся при вспышке энергии лишь 1-10% приходится на электромагнитное излучение в оптическом диапазоне. Постоянство энергии, получаемой Землёй от Солнца, обеспечивает стационарность теплового баланса Земли. Солнечная активность существенно не сказывается не энергетике Земли как планеты, но отдельные компоненты излучения хромосферных вспышек могут оказывать значительное влияние на многие физические, биофизические и биохимические процессы на Земле.Коротковолновое излучение и солнечные космические лучи (в высоких широтах) ионизируют земную атмосферу, что приводит к колебаниям её прозрачности в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах, а также к изменениям условий распространения коротких радиоволн (в ряде случаев наблюдаются нарушения коротковолновой радиосвязи).Усиление солнечного ветра, вызванное вспышкой, приводит к сжатию магнитосферы Земли с солнечной стороны, усилению токов на её внешней границе, частичному проникновению частиц солнечного ветра в глубь магнитосферы, пополнению частицами высоких энергий радиационных поясов Земли и т.д. Эти процессы сопровождаются колебаниями напряжённости геомагнитного поля (магнитной бурей), полярными сияниями и другими геофизическими явлениями, отражающими общее возмущение магнитного поля Земли. Так, была установлена корреляция между 11-летним циклом солнечной активности и землетрясениями, урожаями сельхозкультур, числом сердечно-сосудистых заболеваний и т.д. Эти данные указывают на постоянное действие солнечно-земных связей. ЗаключениеСравнение физических характеристик планет внутренней (земной) группы Солнечной системы позволило выявить ряд общих закономерностей их происхождения и последующей эволюции. В раннюю историю своего существования все планеты пережили три общие для них фазы развития: 1 -- фазу аккреции; 2 -- фазу расплавления внешней сферы (а возможно, и недр) и 3 -- «лунную фазу» (стадию первичной коры). Совокупность этих фаз составляет раннюю историю планет. В раннюю историю Земля в своем развитии не отличалась от других планет.К числу общих закономерностей развития планет земной группы относятся следующие.1. Все планеты произошли из единого протопланетного газопылевого облака (туманности) в результате его конденсации и аккреции образовывающихся сгустков материала и рассеянного вещества. Более крупные скопления росли быстрее за счет присоединения к себе меньших агрегатов и рассеянного материала и превращались в зародыши планет -- планетезимали.2. В конце стадии аккреции, т. е. приблизительно 4,5 млрд. лет назад, под влиянием быстрого накопления тепловой энергии за счет трансформированной метеоритной кинетической энергии внешняя оболочка планет претерпела полное расплавление.3. В результате последующего остывания внешних слоев литосферы образовалась кора. В ее состав вошли более легкие компоненты основной магмы. Более тяжелые благодаря гравитационной дифференциации сконцентрировались ниже коры, образовав мантию планет. На этот же период приходится расплавление и центральной области планет за счет накопления радиогенной и гравитационной энергии. Таким образом, на раннем этапе существования планет произошла дифференциация их вещества на ядро, мантию и кору.4. В отличие от «сухих» планет -- Луны, Меркурия, Марса и Венеры (на Земле в обилии имеется жидкая вода) Землю вполне можно назвать океанической планетой. Важно, что вся ее масса находится в активном глобальном круговороте.5. С циркуляцией воды во внешней области Земли связано функционирование на нашей планете мощного комплекса экзогенных процессов, оказывающих огромное влияние на другие компоненты -- литосферу, органический мир, вовлечение их в глобальные круговороты.6. В своей совокупности частные компонентные круговороты образуют на Земле общий, глобальный климатический круговорот вещества и энергии, который формирует природную среду или географическую оболочку и обеспечивает ее функционирование.7. Благодаря стечению ряда благоприятных обстоятельств (наличию жидкой воды, умеренному стабильному тепловому режиму) на Земле возникла и развилась жизнь, появился и быстро эволюционировал человек. Он является не только компонентом природы, но и могучим фактором ее преобразования. Список литературы
1. Камшилов М.М. Эволюция биосферы. - М., 1999.
2. Криволуцкий А.В. Голубая планета: (Земля среди планет. Географический аспект). - М., 1998.
3. Монин А.С. Популярная история Земли. - М., 1997.
4. Ранняя история Земли. - М., 1998.
5. Солнечная система. - М., 2000.
6. Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум. - М., 1980.
Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое.
