Размещено на http://www.allbest.ru

Концепции современной геологии

Геология - комплекс наук о Земле.

Методы изучения Земли

· До глубины 12-15 км - непосредственное изучение (Кольская скважина).

· До глубины ? 200 км - вещество недр Земли выносится на ее поверхность и становится доступным для изучения.

На глубине ? 200 км создается настолько высокое давление, что обычный каменный уголь превращается в алмазы (у этих веществ - одинаковый хим. состав - С), которые вместе с другими веществами мантии иногда выносятся на поверхность Земли вулканическими магмами (образуются т.н. «кимберлитовые трубки»).

· Более глубокие слои:

ь Регистрация характера прохождения сейсмических (звуковых) волн, возникающих при землетрясениях и атомных взрывах (основная информация).

На сейсмических станциях регистрируется средняя скорость прохождения сейсмических волн через различные части Земли. Т.к. скорость звука зависит от плотности среды, геофизики рассчитали плотность различных частей Земли и сделали вывод о минеральном составе этих частей.

ь Анализ вещества метеоритов, которое периодически выпадает из космоса и становится доступным прямому изучению (исходя из допущения, что метеориты - остатки протопланетного облака, из которого образовалась и Земля, отражающие его состав и структуру). К этим данным надо относиться с осторожностью, т.к. еще нет общепризнанной модели эволюции СС.

геология земля время эволюция

Общие сведения о Земле

Ш Форма - геоид: R_экв. > R_{полярн.} (6378?6357);

Ш Длина экватора ? 40 000 км;

Ш S_{поверхности} ? 510 млн. км² (суша - 29%, моря и океаны - 71%);

Ш Масса = 6·10²¹ т.

Строение Земли

Сейсмические исследования показали, что Земля имеет сложное строение и слагается из нескольких геосферных оболочек различной плотности и хим. состава.

Размещено на http://www.allbest.ru

Геосферные оболочки:

1. Ядро

Внутреннее ядро -

І шар d = 2 500 км с кристаллической структурой;

І 90% Fe, t > 4 000єC.

Внешнее ядро -

І Жидкое, содержит Fe, его оксиды, примеси Si, S.

Fe ядра обеспечивает земной магнетизм (за счет конвекции внешнего ядра).

Палеомагнитные данные: в древних породах зафиксировано направление магнитного поля > свидетельство неоднократной смены магнитных полюсов Земли.

2. Мантия -

І жидкая, но очень вязкая; состоит из оксидов Si, Mg, Fe; наружный слой - астеносфера (astenes - слабый);

І очень плохо проводит тепло > Земля остывает очень медленно;

І вещество мантии постоянно перемешивается (конвективное движение), в результате этого:

ь происходит перемещение литосферных плит;

ь на поверхность извергаются высокотемпературные лавы (~ 1300єС).

3. Кора (литосфера) (litos - камень) -

І внешняя оболочка Земли, толщина: под океанами 5-10 км, под материками до 70 км (океаническая кора двухслойна, континентальная - трехслойна).

Если бы Землю можно было сжать до размеров яблока, то самые толстые части земной коры были бы толщиной с кожицу.

І состоит из холодных и жестких плит, которые перемещаются друг относительно друга благодаря податливости астеносферы.

Вся поверхность Земли (включая океаны!) представляет собой как бы гигантскую мозаику, собранную из литосферных плит (Евразийская, Африканская, Североамериканская, Южноамериканская, Тихоокеанская, Индо-Австралийская, Антарктическая).

І образовалась в результате плавления внутренних частей Земли, переноса кипящих жидкостей к поверхности и выветривания горных пород.

Кора - наиболее известная нам часть планеты. Массы, из которых состоит земная кора - горные породы.

Основные типы горных пород:

q Магматические (изверженные) - гранит, базальт, пемза - около 60% коры.

q Осадочные (образуются при осаждении и отложении обломочного материала и живых организмов) - щебень, пески, глины, известняки, уголь, нефть, янтарь.

q Метаморфические (магматические или осадочные породы, претерпевшие изменения в недрах Земли) - мрамор, алмазы, слюда, кварциты.

4. Гидросфера -

І состоит из воды океанов, морей, рек, озер, подземных источников, материковых льдов.

І большая часть воды сосредоточена в Мировом океане (~63%);

І пресные воды суши - не > 0,05% всех вод.

І глубина океана: средняя ~ 3700 м, наибольшая - 11022 м (Марианский желоб).

5. Атмосфера -

І газовая оболочка; состав у поверхности: 78% N₂, 21% O_2, <1% Ar, 0,03% CO₂;

І на высоте 20-25 км - слой О₃ (предохраняет живые организмы от УФ-излучения).

І Слои атмосферы (половина воздуха сосредоточена на высотах ниже 6 км!):

· Тропосфера (до 18 км);

· Стратосфера (до 55 км);

· Мезосфера (до 88 км);

· Ионосфера (до 800 км);

· Экзосфера (до 2000-3000 км).

6. Магнитосфера - магнитное поле Земли.

С дневной стороны магнитосфера находится примерно на расстоянии, равном 10 R_Земли, а с ночной она расположена гораздо дальше (десятки и сотни тысяч км) и имеет вытянутую форму.

Магнитосфера защищает живые организмы от ионов солнечного ветра (поток заряженных частиц, испускаемых Солнцем), и только в полярных областях заряженные частицы проникают вглубь атмосферы, вызывая полярные сияния.

Эволюция Земли

Вопрос занимает центральное место в геологии. Для его решения очень важно определение времени событий.

Методы измерения геологического времени:

I. Литологическое измерение времени (Стенон, 1669) - относительный метод («старше-моложе»):

В серии нормально залегающих пластов вышележащий пласт моложе нижележащих, а секущие их трещины еще моложе > слоистая структура пород поверхности Земли представляет собой пространственное отображение геологического времени.

II. Биостратиграфическое определение времени (Смит, 1813) - относительный метод; в основе - изучение остатков древних организмов:

В связи с тем, что жизнь эволюционирует, организмы с течением времени изменяются. По видовому составу организмов в слое можно определить его относительный возраст.

III. Радиологическое определение времени - изотопная хронология (П. Кюри, Резерфорд, начало 20 в.) - абсолютный метод.

Возраст геологических объектов определяется по соотношению в них материнского и дочернего изотопов радиоактивного элемента (U > Pb).

Скорость распада радиоактивных элементов оценивается по периоду полураспада - промежутку времени, в течение которого число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое.

Основные методы изотопной хронологии:

q Ураново-свинцовый: ²³⁸U > Pb (T Ѕ = 4,5 млрд. лет)

q Рубидий-стронциевый: ⁸⁷Rb > Sr (T Ѕ = 47 млрд. лет)

Оба метода используются для определения возраста древних пород.

q Калий-аргоновый: ⁴⁰К > Ar (T Ѕ = 1,3 млрд. лет)

Метод используется для датировки молодых геологических эпох (< 1 млн. лет); разработаны точные способы определения количества К и Ar.

q Радиоуглеродный: ¹⁴С > ¹²С (T Ѕ = 5750 лет)

Метод удобен для определения возраста органических остатков.

Благодаря изотопной хронологии определен возраст Земли ~ 4,6 млрд. лет.

Такой временной промежуток можно представить себе только по аналогии: если историю Земли представить в виде 3-часового фильма, то человечество как вид появилось бы в кадре в последнюю секунду.

За долгую историю своего существования Земля претерпела много изменений (изменялись очертания океанов и континентов, появлялись и исчезали горы, виды животных и растений). Геологи составили шкалу геологического времени, отражающую историю Земли. Шкала разделена на отрезки (эоны, эры, периоды, эпохи), границы между которыми проведены там, где резко менялся характер ископаемых остатков.

Шкала геологического времени

(начала периодов и эпох, млн. л. н.)

Эон	Эра	Период	Эпоха	Время
Фанерозойский	Кайнозойская	Четвертичный	Голоцен	0,01
			Плейстоцен	1,6
		Третичный	Плиоцен	5,3
			Миоцен	23.7
			Олигоцен	36,6
			Эоцен	57,8
			Палеоцен	66,4
	Мезозойская	Меловой		140
		Юрский		210
		Триасовый		245
	Палеозойская	Пермский		290
		Каменноугольный		360
		Девонский		410
		Силурийский		440
		Ордовикский		505
		Кембрийский		570
Протерозойский				2500
Архейский				4600

Некоторые латинские слова в названиях означают:

Корень «зой» - от греч. zoe - жизнь;

Приставки: фанеро- явный, протеро- более ранний, кайно- новый, мезо- средний, палео- древний.

Суффикс -цен означает долю в фауне современных организмов: голоцен - все новые, миоцен - среднее кол-во и т. д.

Названия периодов: третичный, четвертичный - сохранились от старой классификации; другие - обозначают местности (Девон, Пермь), характер отложений (Мел).

Воссоздание истории Земли ученые проводят с учетом 2-х принципов (в середине 19 в. сформулировал Ч. Ляйель,- шотландский естествоиспытатель, юрист):

Принцип актуализма:

Все процессы на Земле протекают единообразно как в настоящем, так и в прошлом, поэтому, изучая современные геологические процессы, можно понять явления, происходившие в глубоком прошлом («настоящее есть ключ к прошлому»).

Принцип униформизма:

Природные процессы протекают непрерывно и неизменно во времени, без катастрофических изменений. Незначительные природные процессы за огромное время приводят к сильному изменению облика планеты.

Принятие на веру учеными этих принципов позволяет реконструировать не только прошлую геологическую историю Земли, но и биологическую эволюцию, начальные этапы эволюции Вселенной.

Теория тектоники литосферных плит - (греч «тектон» - строитель) - объясняет процессы, протекавшие и протекающие на Земле.

В 1912 г, А. Вегнер (нем. метеоролог) - выдвинул идею о перемещении материков.

Сходство очертаний западного берега Южной Америки и восточного берега Африки издавна считали свидетельством разделения единого материка (Ф. Бэкон, 1620 г.). Сходство не только очертаний, но ископаемых растений, месторождений угля и др. факты дали основание для гипотезы образования Атлантики вследствие раскола проматерика и раздвижения осколков.

В 1915 г. Вегнер создал теорию «континентального дрейфа» - современники отвергали, т.к. слои Земли под континентами считали плотными > «дрейф» материков невозможен.

50-60 гг - усиленные исследования океанического дна Морским флотом США (+ геологи и геофизики).

Топография дна изучалась с помощью эхолотов, сейчас - спутники.

Выяснено, что дно океанов не плоское и не «засыпано» слоем осадков, а покрыто вулканами, огромными хребтами, обрывами.

Океанические хребты:

Крупные хребты есть в середине почти всех океанов (общая длина всех хребтов > 60 000 км); они «рассекают» океан на 2 половины, повторяя рисунок береговых линий. Вдоль середины хребта тянется отвесное ущелье (разлом), не покрытое осадками (!).

Самый крупный - Срединно-Атлантический хребет (h ? 2,5 км), в северной части поднимается над уровнем океана - о. Исландия.

Размещено на http://www.allbest.ru

Исследования горных пород, слагающих хребты (намагниченности) показали: морское дно раздвигается в стороны от разломов, т.к. из них выходит лава > при ее застывании образуется новая океаническая кора.

Скорость образования морского дна ? 2-20 см/год (? скорости роста ногтей - если не стричь - заметно);

За 100 млн. л. при такой скорости может образоваться океанический бассейн шириной в 1000 км (> возраст Атлантического океана ? 180-200 млн. л.).

Вывод: океаническое дно очень молодо по сравнению с континентами, поэтому и не заполнено осадками.

Континенты - прикреплены к океаническому дну по обе стороны океана > расходятся в стороны с такой же скоростью, с какой образуется новое дно > континенты и океаническая кора, являясь частями одной литосферной плиты, движутся как одно целое.

В 60-е гг. термин «континентальный дрейф» заменили на «раздвиг морского дна» - открытие, сравнимое с революцией в физике (квантовая механика, теория относительности).

Напомню, что плиты - это жесткие куски литосферы (15 крупных и средних, много микроплит), которые движутся по поверхности Земли за счет вязкости астеносферы. Континенты и океаны - «попутные пассажиры» на плитах.

Плиты движутся за счет конвективных потоков в мантии (точно не установлено!). Большая часть геологических событий (вулканизм, землетрясения, горообразование, образование полезных ископаемых) происходит у границ между плитами.

Внутренние части плит обычно геологически инертны, но есть исключения:

Например, в центре Тихоокеанской плиты есть множество вулканических островов (многие неактивны). Объяснение - теория мантийных столбов - это неподвижные источники вулканического материала (между ядром и мантией!) пробивают плиту. Т.к. плита движется относительно поверхности Земли, а столб - нет, получается цепочка вулканов, маркирующих путь плиты (как карандаш по бумаге). Гавайские о-ва - самые «свежие» в цепи.

Типы движения литосферных плит:

1. Расхождение в стороны.

Континентальная кора раскалывается на 2 части > между ними вторгается океан > образуется зародыш нового океанического бассейна. Большинство океанических хребтов зародились как разломы внутри континентов:

Так 180-200 млн. л.н. зародился Атлантический океан, отделив Европу и Африку от Америки.

В наше время такой процесс идет в Красном море: Африка отделяется от Аравийского полуострова (Саудовская Аравия) со скоростью 1 см в год.

2. Столкновение плит.

Т.к. новое морское дно возникает постоянно, а Земля не расширяется > что-то должно разрушаться для компенсации. Это и происходит на окраинах большей части Тихого океана.

Механизм столкновения: 2 плиты сближаются, одна (более плотная) погружается под другую и уходит вглубь Земли.

Размещено на http://www.allbest.ru

Участок столкновения плит (зона субдукции) на поверхности Земли сопровождается глубокими океаническими желобами (Марианский, 11 км) и активным вулканизмом («огненное кольцо» вдоль берегов Тихого океана: Анды, Алеутские о-ва, Камчатка, Япония, Марианские о-ва).

Т.к. морское дно более плотное, чем континентальная кора, оно всегда погружается под более легкие континенты > морское дно всегда молодое (возникает в разломах океанических хребтов и уничтожается в зонах субдукции):

Самые древние части морского дна не старше 200 млн. лет, тогда как отдельные части континентов имеют возраст почти 4 млрд. лет.

Причина землетрясений в зонах субдукции: погружающаяся плита холодная по сравнению с окружающей мантией + внутри мантии высокое давление > плита трескается > …

Причина вулканизма: вода, содержащаяся в составе минералов погружающейся плиты, изгоняется под действием высоких температуры и давления. Свободная вода понижает t_пл. окружающих пород (как соль, добавленная в лед) > образуется магма, которая расширяется по мере поднятия к поверхности Земли (т.к. уменьшается давление) - часто со взрывом.

Например, гибель Помпеи под слоем пепла при извержении Везувия; 1883 г,

Индонезия - взрыв вулкана Кракатау.

При столкновении 2-х кусков континентальной коры зона субдукции закрывается, т. к. континентальная кора относительно легкая (> всплывает) и толстая (> не лезет).

Размещено на http://www.allbest.ru

Столкновение континентов вызывает мощный вулканизм и горообразование.

Например, в результате столкновения Индии и Азии 50-60 млн. л.н. образовалась система параллельных складов - Гималаи (Индия раньше находилась намного южнее и отделялась от Азии океаном). Движение плит продолжается до сих пор > в Гималаях часты землетрясения. В дальнейшем движение прекратится, и Гималаи станут неактивной шовной зоной, как Урал.

3. Скольжение плит друг мимо друга - может сопровождаться разломами литосферы (Лос-Анджелес находится в основании «пальца» - результата такого разлома).

Т.о., движение плит - очень сложная «мозаика».

Ученые получили неопровержимые данные горизонтального движения литосферных плит, используя лазеры, расположенные на Луне и космических спутниках.

Теория глобальной эволюции Земли

I. Архейский эон (4,6 - 2,5 млрд. л. н) - 44% времени существования Земли!

І 4,6 - 4,2 млрд. л. н. - образование Земли и дальнейшая мощная бомбардировка из космоса. Полное время формирования Земли до уровня ее современной массы ? 100 млн. л.

І ? 4,2 млрд. л.н. - образование Луны.

Гипотезы образования Луны:

ь Из того же газо-пылевого облака, что и Земля;

ь Оторвалась от Земли на ранних стадиях формирования;

ь Захвачена Землей как постороннее тело (за счет гравитационного взаимодействия);

ь Образовалась в результате скользящего удара о Землю космического тела размером с Ѕ Земли > произошел выброс вещества мантии Земли в околоземное пространство с последующим формированием Луны из этого вещества - наиболее популярная гипотеза.

По составу Луна ? соответствует земной мантии; но не имеет Fe ядра и магнитного поля.

Первоначально Луна располагалась очень близко к Земле: ее орбита проходила в ? 20 000 км (сейчас - 384 000 км); диск Луны превышал ныне видимый в 300-350 раз. Из-за близости Луны приливные деформации Земли (не воды - ее еще не было!) происходили каждые 18-20 ч, высота приливов превышала 1, 5 км (сейчас - 18 см) + очень сильные землетрясения.

Изучение Луны, особенно ее ранних этапов, очень важно для понимания геологической истории Земли, т.к. геологические процессы на Земле и атмосфера «стирают» следы воздействия из космоса. Луна же, образовавшись, быстро стала геологически инертной, т.к. на ней нет геологических процессов, подобных земным, и нет атмосферы. Поэтому Луна как бы является «записной книжкой», фиксирующей космические воздействия на Землю («получали» вместе, но Земля - больше, т.к. сильнее гравитация). Луна вся «избита» астероидами; кратеры - их следы, а не результат вулканизма. Подобный вид имела и Земля в молодости.

В течение ? 600 млн. л. после образования Земля была холодной.

В это время рельеф напоминал поверхность Луны, Солнце светило слабо (? на 30% ниже современного), земные сутки составляли 6 часов (по 3 ч. день и ночь).

Постепенно под действием ударов космических тел и энергии радиоактивного распада внутри Земли началась химическая дифференцировка Земли (плавление и перераспределение веществ: тяжелые (Fe)v, легкие^).

Процесс произошел очень быстро (за несколько десятков млн. лет), в результате выделилось очень много энергии > дальнейший разогрев, активный вулканизм («Fe катастрофа»).

Концентрация жидкого Fe в ядре возросла > магнитное поле > магнитосфера и магнитные ловушки > предпосылка появления жизни!

После этого стали возможны следующие процессы:

Образование атмосферы и гидросферы:

Н₂О, Н₂СО₃, принесенные на Землю в составе метеоритов, погрузились вглубь.

В результате вулканизма свободные СО₂, Н₂О выделились на поверхность в виде газов > атмосфера. При частичной конденсации газов > гидросфера.

Образование коры - в результате расплавления пород в глубинах Земли и переноса легких пород на поверхность. Поверхность Земли в это время - «лунный пейзаж»

І Далее Земля начала постепенно остывать, т.к. космическая бомбардировка уменьшилась благодаря магнитосфере и атмосфере, а внутренние химические процессы в Земле утихли.

І 4,2 - 4,3 млрд. л. н. - существовали небольшие материки (размеры << современных) - незначительно возвышались над очень мелководным океаном.

Материки - это, по-видимому, уникальная особенность Земли, хотя на других планетах тоже есть кора. Причина - наличие на Земле жидкой воды: вода в составе горных пород понижает t их плавления (как NaCl при добавлении в лед) > расплавленные породы всплывают > S материков увеличивается.

І 2,6 млрд. л.н. в районе Северного полюса Земли образовался первый суперконтинент - Моногея.

II. Протерозойский эон (2,5 млрд. - 550 млн. л. н.)

І 2,3 млрд. л. н. - глобальное оледенение (найдены следы в породах в Канаде, Африке, Индии, Европе).

III. Фанерозойский эон (550 млн. л. н. - 0).

1. Палеозойская эра (550-250 млн. л. н.)

І 320-250 млн. л. н. - Лавразия и Гондвана столкнулись, образовался четвёртый суперконтинент - Пангея, он простирался от полюса до полюса; вокруг - океан Тэтис. В результате столкновения образовались горные цепи - Аппалачи, Урал (сейчас почти разрушились).

2. Мезозойская эра (250-66 млн. л. н.)

Уровень океана очень низкий, климат сухой, резкие перепады t (т.к. большой массив суши).

І Раскол Пангеи (230 млн. лет):

1) Разделение Евразии и Африки с востока на Запад (в р-не Средиземного моря) > образовалось 2 материковые плиты - Лавразийская и Гондванская.

2) Раскрытие Атлантического океана между Сев. Америкой и Европой, Юж. Америкой и Африкой.

Западное побережье Сев. Америки - зона субдукции > часть материка состоит из обломков коры, «прибившихся» к берегу - «соединенные плиты Америки».

І 66 млн. л. н. - вероятно, падение на Землю огромного астероида (d ? 10 км), вызвавшее массовое вымирание видов на Земле (наиболее заметное - динозавры).

Место падения - п-ов Юкатан в Мексике; кратер покрыт осадками, плохо заметен, d ? 300 км.

3. Кайнозойская эра (66 млн. л. н. - 0)

Это 1,5% истории Земли, но изучена больше всего, т.к. лучшая сохранность пород + исследования океанического дна (дно такого возраста еще не ушло в зоны субдукции).

Движения материков:

І ~ 40 млн. л. н.:

ь Австралия отделилась от Антарктиды и начала перемещаться на север, к Азии.

ь Южная Америка тоже отделилась от Антарктиды.

ь В результате Антарктида оказалась изолированной от других континентов и стала омываться только холодными водами (пока была связана с Австралией и Юж. Америкой - воды поднимались к экватору, нагревались > в Антарктиде было тепло) > начало образования ледяной полярной шапки (37 млн. л. н.)

І 3-4 млн. л. н. - Северная и Южная Америки воссоединились через Панамский перешеек > перекрыл путь теплой воде из Атлантического океана в Тихий > усиление Гольфстрима > поступление влажного воздуха к сев. полюсу > образование второй ледяной полярной шапки.

Наступило глобальное похолодание (т.о., тектоника плит сильно повлияла на эволюцию жизни!).

Горообразование:

За счет раздвига дна в Атлантическом океане и вокруг Антарктиды южные континенты (Африка и Индия) столкнулись с Европой и Азией > образовался непрерывный горный пояс в восточном полушарии: Пиренеи - Альпы - Карпаты - Кавказ - Памир - Гималаи.

На юге Европы субдукция продолжается: часть дна Средиземного моря затягивается под Европу (> вулканизм!). В конце концов Средиземное море закроется.

І 55 млн. л. н. - начало образования Гималаев и Тибетского плоскогорья;

І 20 млн. л. н. - в этих хребтах появились высокие горы - здесь самая толстая континентальная кора на Земле: Индия давит на Азию:

Сейчас движение Индии продолжается > землетрясения не только в зоне субдукции (Гуджарат), но и далеко от нее (Китай).

Результат неравномерного нажима Индии - трещина в Азиатской плите > оз. Байкал.

Горы, как и движение континентов, влияют на климат, т.к. создают барьеры для потоков воздуха и влияют на распределение осадков.

По одну сторону от Гималаев (Индия) - муссонный климат (самое «мокрое» место на Земле - Черапунджи), по другую сторону (Вост. Сибирь) - резко континентальный климат (самое холодное место - Оймякон).

Ледниковая теория

Существование ледников на территории Европы и Америки впервые предположили в конце 18 в. при исследовании валунов непонятного происхождения в р-не Женевы.

Ледниковая эпоха на земле началась ~ 40 млн. л. н. с образования ледяных полярных шапок.

В Северном полушарии было несколько центров накопления льда (Гренландия, Скандинавия и т.д.), откуда лед «расползался» во всех направлениях.

Северная Европа, большая часть Великобритании, Канада, северная половина США относительно недавно были погребены под слоем льда толщиной в несколько км (!).

Самое дальнее наступление ледника на современной территории России - «днепровское оледенение» - доходило до Пензы.

Наступления ледников чередовались с отступлениями (насчитали 20 циклов) с периодичностью ~ 100 000 лет.

Причины цикличности - не выяснены, возможно, связаны с периодическими изменениями в орбите Земли.

Сейчас живем в эпоху межледниковья (подходит к концу!), однако эпоха в целом ледниковая: 2 полярные шапки размером с континент, постоянный ледник шириной 5 км в 300-х км от экватора (Африка, г. Килиманджаро) - доказательства.

Воздействие ледников:

Ш На своем пути сдирали почву и часть коренных пород (как наждак) > уносили валуны, отложения песка, гравия.

Ш После отступления - по южному краю ледника образовались озера талой воды; резко увеличился уровень моря (за последние 2000 лет > чем на 110 м!).

Ш В живом мире - изменение ареалов видов растений и животных, а также сильно повлияло на эволюцию человека (об этом - позже).

Геологические ресурсы Земли

Геологические ресурсы образовывались в течение долгой истории Земли, процесс их концентрации занял много млн. лет, поэтому в масштабах человеческой истории они невосполнимы.

Нефть. По химической природе это С + 15-20% Н. Образуется только в особых геологических условиях - в илистых осадках на теплом морском мелководье (из мелких плавающих организмов, которые быстро погребены неорганическими осадками).

Главные факторы образования нефти - t и время. Наиболее благоприятная t = 65 - 150єС (такая - на глубине несколько км).

Извлечь нефть можно не всегда - только когда она образовалась в крупнозернистых осадках типа песчаника. Со временем сама всплывает в вышележащие слои, если они пористые > искать надо вдоль побережий современных континентов и во внутренних морях (Каспий).

О существовании сырой нефти люди знали тысячи лет назад, но I буровая скважина была открыта только в 1859 г. в Пенсильвании.

При нынешнем уровне потребления нефти и газа их запасов хватит всего на несколько десятков лет.

Каменный уголь - измененные остатки огромных масс растительного материала древних тропических лесов (росли на побережьях, периодически затапливались).

Некоторые минералы. Al в большом кол-ве содержится в коренных породах материков, но концентрируется только в условиях тропиков при наличии сильных и частых дождей (растворяют породу, но не растворяют бокситы, содержащие Al).

Оптимисты считают, что добывать полезные ископаемые можно на Луне, но это невозможно, т.к. на Луне нет воды > все хим. элементы рассеяны, извлечь нельзя.

Реальная возможность экономии ресурсов (уже используется) - разработка методов эффективного извлечения материалов из менее богатых руд, повторное извлечение из отходов и т.д.

Будущее Земли

Отдаленное. Солнце расширится, превратится в красного гиганта и сожжет Землю через 5 млрд. лет (человечество вымрет как вид 8 раз до этого).

Близкое. Геологические процессы (движение плит), вероятно, продолжатся, будут возникать и исчезать океанические бассейны, сталкиваться материки, образовываться горы, которые затем будут выветриваться; снова будут оледенения, и т.д. и т.п.

Есть вероятность столкновения Земли с космическим телом.

Ближайшее (время жизни нескольких поколений людей). Повышение концентрации СО₂ > парниковый эффект > рост среднегодовой t > изменение географии с/х регионов (^ в России, в Канаде);

> подъем уровня океанов (т.к. таяние ледяных шапок; расширение воды при нагревании) > затопление прибрежных районов.

Когда человечество сожжет все ископаемое топливо, концентрация СО₂ увеличится в 3 раза по сравнению с доиндустриальной эпохой, затем постепенно начнет снижаться (за счет поглощения растениями) > начнется очередной ледниковый период, которому «по графику» уже пора начинаться.

Опасность столкновения Земли с небесными телами

Вероятность - довольно велика (об этом свидетельствует предыдущая история): имеются сотни астероидов с d > 100 м (могут нанести Земле существенный ущерб при столкновении). Сейчас известно около 600 астероидов, которые приближаются к Земле или орбиты которых пересекают орбиту Земли. Согласно оценкам, таких тел массой более 100 кг может быть около 100 000. По расчетам, астероид диаметром 1 км может столкнуться с Землей 1 раз за 1 млн. лет. В результате столкновения произойдет взрыв силой в несколько водородных бомб, образуется кратер диаметром около 13 км.

Институт планетарных исследований (США) опубликовал прогноз: есть 1 шанс из 1000 в пользу того, что в 21 веке Земля столкнется с астероидом, достаточно большим, чтобы разрушить нашу среду обитания и истребить значительную часть населения Земли.

В 1989 г. астероид d ? несколько сот м (энергия ? 1000 т. тринитротолуола) прошел от Земли на расстоянии чуть большем, чем расстояние от Земли до Луны (слегка промахнулся). Если бы он столкнулся с Землей, то нанес бы разрушений >, чем Тунгусский метеорит (Сибирь, 1908 г) - лес повален на площади > 2 000 км² (предполагается - взорвался в атмосфере на высоте 10 км).

В настоящее время возможно заблаговременное обнаружение (за несколько лет) потенциально опасных объектов и подготовка мероприятий по защите от столкновения (дороговато, но овчинка стоит выделки).

Размещено на Allbest.ru