Федеральное агентство по образованию

государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет

Естественно-географический факультет

Специальность «География» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 

ПО ГЕОЛОГИИ 
 

тема: История Земли 
 
 

 
 
 
 
 

Казань 2009

 

СОДЕРЖАНИЕ:

 

Введение

     Геология (греч. «гео» - земля, «логос» - учение) –  наука о Земле. Она – одна из важнейших естественных наук, занимающейся изучением состояния, вещественного состава, происхождения и состава Земли, исследует явления и процессы, протекающие на ее поверхности и внутри.

     Современная геология, опирающаяся на многовековой опыт познания Земли, представляет огромный практический и теоретический интерес для человека.

     Геология, как самостоятельная наука, возникла и сформировалась в результате дифференциации естествознания в конце XVIII начале XIX вв. Она объединяет большое число самостоятельных геологических дисциплин: геохимия, минералогия, петрография, полезные ископаемые, палеонтология, историческая геология, стратиграфия, палеогеография, морская геология, тектоника, геофизика, космическая геология, палеонтология.

     Одно  из ветвей геологии – минералогия – наука о свойствах минералов, об условиях их образования и распространения в земной коре.

     Вещественный  состав горных пород изучает –  петрография, в вещественный состав земных недр, распределение, взаимодействие и перемещение химических элементов раскрывает геохимия.

     Изучением истории и закономерности развития земной коры занимается историческая геология. Тесно с ней связаны палеонтология, стратиграфия и палеогеография. Так, палеонтология – наука, рассматривающая последовательность напластования горных пород вместе с содержащимися в них остатками различных животных и растительных организмов, а палеогеография – это наука, изучающая климат и ландшафты прошлых эпох.

     Очень плотно с геологией связана наука  тектоника. Она изучает строение и историю развития какого-либо участка земной коры. С ее помощью можно проследить характер залегания горных пород.

     Обширную  информацию о физических явлениях и  процессах, протекающих в оболочках Земли и ее ядре, несет геофизика. Чрезвычайно важные данные о внутреннем строении Земли дает геологам сейсмология – раздел геофизики, изучающий глубинные сейсмические волны.

     Важной  и новой наукой можно назвать космическую геологию. По снимкам поверхности Земли, выполненным из космоса, геологи составляют карты, прогнозируют месторождения полезных ископаемых и решают вопросы охраны окружающей среды.

     На  наших глазах рождается наука  планетология, базирующая на исследовании планет и спутников Солнечной системы с помощью космических аппаратов.

     В работе мы рассмотрим историю Земли  от ее начала и до настоящего времени.¹

 

1. ИСТОРИЯ ЗЕМЛИ

1.1. Происхождение Земли

 

     Первичная Земля, сформировавшаяся за счёт аккреции исходного протопланетного вещества, должна была быть полностью безжизненной планетой. Связано это с тем, что само вещество протопланетного газопылевого облака образовалось благодаря взрывам сверхновых звёзд и было полностью стерилизовано жёстким космическим излучением ещё задолго до начала аккреции планет Солнечной системы. Кроме того, на Земле в те далёкие времена ещё не существовало ни плотной атмосферы, ни гидросферы, т.е. наиболее благоприятных сред для возникновения, обитания и защиты от разрушения жизни. Это объясняется тем, что земное вещество с самого начала было резко обеднено летучими соединениями, а та их ничтожная часть, которая всё-таки освобождалась при ударах и тепловых взрывах планетезималей, тут же сорбировалась очень пористым грунтом и быстро выводилась с поверхности Земли, захораниваясь постепенно в её недрах при выпадении всё новых и новых порций протопланетного вещества. К тому же в первое время после образования Земли её поверхность подвергалась исключительно интенсивному воздействию мощного потока корпускулярного излучения молодого Солнца, находившегося тогда, подобно звёздам Т–Тельца, в самом начале главной последовательности своего развития. Этот интенсивный поток корпускул, в основном протонов и ядер гелия, должен был буквально сдувать с поверхности Земли все остатки газовых составляющих.

     После первой активной стадии развития молодого Солнца его светимость около 4,6 млрд лет назад примерно на 30–25% была ниже современного уровня. Поэтому условия существования на молодой и лишённой плотной атмосферы Земле были исключительно суровыми. С одной стороны, её поверхность представляла собой холодную пустыню, а с другой — она подвергалась постоянному и интенсивному облучению потоками жёстких космических лучей.

     Неблагоприятные условия для возникновения и  развития жизни на Земле продолжались до тех пор, пока не начал действовать процесс дегазации земного вещества. Однако это могло произойти только после подъёма температуры в недрах молодой Земли до уровня появления у неё астеносферы и возникновения конвективных движений в мантии, т. е. после начала действия наиболее мощного процесса гравитационной дифференциации земного вещества. При этом образование астеносферы и процесс зонного плавления земного вещества привели к резкому усилению приливного взаимодействия Земли с Луной и к существенному перегреву верхней мантии в экваториальном поясе Земли. Произошли эти события примерно 4,0–3,9 млрд лет назад.

     Обезгаживание и вулканическая активность привели  к образованию первичной атмосферы. Конденсация водяного пара, усиленная льдом, занесённым кометами, привела к образованию океанов. Предположительно 4 млрд лет назад, интенсивные химические реакции привели к возникновению самовоспроизводящихся молекул, и в течение полумиллиарда лет появился «последний универсальный общий предок».

     Развитие  фотосинтеза позволило живым  организмам напрямую накапливать солнечную энергию. В результате в атмосфере стал накапливаться кислород, а в верхних слоях — формироваться озоновый слой. Слияние мелких клеток с более крупными привело к развитию сложных клеток — эукариотов. Настоящие многоклеточные организмы, состоящие из группы клеток, стали всё больше приспосабливаться к окружающим условиям. Благодаря поглощению губительного ультрафиолетового излучения озоновым слоем, жизнь смогла начать освоение поверхности Земли.

1.2. Развитие планеты

     Первый  этап развития земной жизни пока полностью не ясен. Однако, начиная со времени 3,6–3,5 млрд лет назад уже известны строматолитовые отложения. Так, в серии Онвервахт Южной Африки (3,5–3,3 млрд лет) строматолиты имеют кремневый состав и слагают небольшие по мощности и протяжённости слои, залегающие среди пластов кремней в вулканогенных породах зеленокаменного пояса. В середине архея земная жизнь уже характеризовалась несколько бoльшим разнообразием и, вероятно, полным господством термофильных прокариотных форм, в основном архиабактерий с халькофильной и сидерофильной специализацией. Вероятнее всего источниками энергии этим примитивным формам жизни тогда служили хемогенные реакции типа тех, которые в настоящее время используются термофильными бактериями в горячих гидротермах („чёрных курильщиках“) срединно-океанических хребтов, а также другие анаэробные хемогенные реакции.

     В связи с тем, что в архейской  конвектирующей мантии над зонами дифференциации земного вещества концентрация свободного железа была пониженной, в архейской атмосфере в небольших количествах мог присутствовать и кислород. Кислород тогда освобождался благодаря фотодиссоциации паров воды жёстким излучением Солнца и жизнедеятельности цианобактерий, которые в то время уже появились, поскольку в архее встречаются строматолиты.

     В середине архея, около 3,1 млрд лет назад, масса воды в гидросфере Земли увеличилась так, что отдельные морские бассейны стали сливаться друг с другом в единый Мировой океан и его поверхность тогда же перекрыла гребни срединно-океанических хребтов. В результате несколько активизировались процессы гидратации океанической коры и увеличилась поставка в океаническую кору карбонатов кальция. В свою очередь, это должно было привести в конце архея к заметному увеличению отложений карбонатных осадков (например, мраморов и кальцифиров), а также строматолитовых отложений в зеленокаменных поясах того времени, хотя их доля в вулканогенных образованиях таких поясов по-прежнему оставалась незначительной.

     Второй  радикальный геолого-биологический  рубеж был связан с выделением земного ядра и резким снижением тектонической активности Земли на рубеже архея и протерозоя (около 2,6 млрд лет назад). Именно тогда в океанической коре впервые возник серпентинитовый слой — главный и постоянно обновляемый резервуар связанной воды в земной коре. Известно, что гидратация ультраосновных пород сопровождается поглощением углекислого газа и связыванием его по реакциям в карбонатах. Этим следует объяснять сравнительно быстрое удаление из атмосферы углекислого газа и падение общего атмосферного давления с 6 атм и температур с +50…+60°С в архее приблизительно до 1 атм и +6… +7°С в начале раннего протерозоя, что привело к резкому похолоданию климата и возникновению (около 2,5 млрд лет назад) первого в истории Земли ледникового периода.

     Однако  надо учитывать, что в конце архея  и начале протерозоя в мантию Земли из центральных областей поднялось много первичного вещества с высокой концентрацией в нём металлического железа. Поэтому масса железа, поступавшего в раннем протерозое через рифтовые зоны Земли в океаны, значительно превосходила возможную генерацию кислорода в биосфере раннего протерозоя. Отсюда следует, что в атмосфере раннего протерозоя было исключительно мало кислорода, скорее всего не выше 10 ^–6 атм, а во время массового отложения джеспилитов, около 2,2–2,0 млрд лет назад, и того ниже (вероятно, около 10 ^–8—10 ^–9 атм), но в отличие от архейской атмосферы в ней уже было не более нескольких мбар углекислого газа. Это позволяет предположить, что именно в эпохи массового отложения железорудных формаций, вероятно, появились и железобактерии, потребляющие кислород благодаря восстановлению трёхвалентного железа до фазы магнетита. Существование таких архиобактерий было доказано экспериментально. Не исключено, что дефицит кислорода мог активизировать и симбиотические процессы в жизни простейших бактерий, образование в них митохондрий и клеточных ядер, послуживших позже основой появления эукариотных форм жизни.

     Таким образом, атмосфера Земли в раннем протерозое, около 2,5–2,0 млрд лет назад, в основном состояла только из азота, лишь с небольшими добавками водяного пара, аргона и углекислого газа.

     Рассматривая  развитие жизни в истории Земли, важно обратить внимание специалистов на ранее не учитывавшееся обстоятельство — на присутствие в докембрийской мантии свободного (металлического) железа. Вместе с мантийным веществом это железо попадало в рифтовые зоны срединно-океанических хребтов, где оно на контакте с водой окислялось до растворимой двухвалентной гидроокиси (вероятно, в форме бикарбоната), разносившейся далее по всему океану. Но, как известно, двухвалентная гидроокись железа является активным поглотителем кислорода. Поэтому есть все основания полагать, что большая часть кислорода, продуцировавшегося фитопланктоном докембрия, тогда быстро расходовалась на окисление двухвалентной гидроокиси железа до трёхвалентного состояния (например, в форме гётита). Этим следует объяснять не только формирование мощнейших залежей железных руд докембрия, но и очень низкое парциальное давление кислорода в атмосфере докембрия. В процессе химико-плотностной дифференциации железо вместе с его окислами постепенно переходило из мантии в земное ядро, однако полностью оно исчезло из мантии только на рубеже протерозоя и фанерозоя. После же полного перехода металлического железа из мантии в ядро около 600 млн лет назад, исчез главный „потребитель“ кислорода на Земле, и этот живительный газ начал быстро накапливаться в атмосфере.²

 

2. СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ

2.1. Начало образования  планеты Земля

     Вселенная – мир безграничный во времени  и пространстве. Во Вселенной можно  встретить множество различных космических тел. Это раскаленные звезды, подобно Солнцу, планеты, астероиды, метеориты, кометы, скопления космической пыли и газов. Космические тела расположены во Вселенной неравномерно, чаще они представлены скоплениями звезд и планет, метеоритов и космических газов. Такие скопления звезд называют Галактиками.

     По  своей форме наша Галактика напоминает в разрезе форму двояковыпуклой линзы, на краю которой расположена Солнечная система. В нее входят: Солнце, 9 крупных планет со своими спутниками, астероиды, метеориты, кометы, а так же бесчисленное количество метеоритных тел размером от десятков метров и до пылинок, которые вращаются по эллиптическим орбитам, близким к окружностям. Остановим свое внимание на третьей по счету планете от Солнца – Земле.