Таинственные явления природы и Вселенной - Сергей Минаков

Образование и эволюция Земли

Как мы уже знаем, согласно современной теории происхождения планет, Земля образовалась таким же способом, каким наши дети лепят из пластилина лошадок и клоунов. Да, похоже, есть что-то верное в распространенном мифе о том, как Бог лепит вещи мирские из глины. Частицы космической пыли слепливались друг с другом, пока ком не вырастал настолько, что начинал притягивать более мелкие «лепешки» по пути своего следования.

Массы наибольших тел, падавших на Землю, оцениваются по наблюдаемому сейчас наклону оси вращения Земли. Как известно, вращение планет состоит из двух компонентов разной природы: регулярного прямого вращения, связанного с вращением всей системы, и нерегулярного, случайного. Вот это-то, последнее вращение и возникает в результате падения на планету крупных тел: падение определяет наклон оси ее вращения. Если угол наклона земной оси равняется 23,5°, то масса самых крупных космических камней, падавших на Землю при ее образовании, должна была достигать 0,001 массы Земли! Следовательно, поперечник их мог быть порядка 1000 км и даже более. Вот на вас летит каменюка размером с Украину. Вы находитесь во Франции или даже в другом полушарии, в Нью-Йорке — безразлично: вас это не спасет! Трудно вообразить катастрофические масштабы происшествия, если тело весом 1018 т (один квинтильон тонн) падает со скоростью 11 км/с и сталкивается с твердью земной. Как бы нам это представить? Если в планету попадает камень в несколько десятков километров в диаметре, получается нечто вроде лунных морей. Выделившейся при ударе энергии достаточно, чтобы нагреть на несколько сотен градусов слой толщиной раза в полтора больше поперечника упавшего тела. Считаем: при диаметре астероида 1000 км глубина разогрева могла достигать 1500 км. Если часть энергии падения уходит внутрь планеты, поверхностные слои могли нагреться до более чем на 1000 °C. Такая глобальная банька. Или печка.

Самый редкий на Земле химический элемент — радиоактивное вещество астат. Его содержание во всей земной коре составляет менее 1 грамма.

Формирование Земли как планеты, сопровождавшееся падением астероидов и метеоритов, продолжалось около 100 млн лет. Довольно долго, не правда ли? Но если мы вспомним, что возраст Земли равен 4,5–5 млрд лет, то получается, что образование ее из астероидов и метеоритов заняло лишь 2 % времени всей жизни нашей планеты. Если смотреть на дело «биографически», это время вполне можно назвать «ранним детством» Земли.

И вот рой астероидов, окружавших Землю, за 100 млн лет рассеялся. Падения метеоритов стали реже. Масса планеты сделалась примерно такой, какой она есть сейчас. Детство Земли прошло, наступила ранняя юность, о которой, кстати, мы знаем еще очень мало.

Как и все юные создания, Земля была горячей. Это подтверждают исследования древнейших пород возрастом 4–3 млрд лет, обнажающихся на земной поверхности в ряде мест, например в Гренландии. Оказывается, первоначально это были вулканические породы, возникшие в результате излияния на земную поверхность базальтовых лав.

Сейчас все больше специалистов склоняются к мнению, что первоначально недра Земли были разогреты. На глубине нескольких десятков километров существовал слой, где породы были в расплавленном состоянии. Эти расплавы изливались на поверхность. Юность Земли продолжалась дольше, чем детство. И это была пора почти сплошных вулканических излияний. Планета оставалась юной, по-видимому, много сотен миллионов лет, и ее поверхность была почти сплошь усеяна активными вулканами. Излившаяся лава застывала, согревая окружающее пространство. Так образовалась первичная земная кора. Температура на поверхности Земли снижалась, и наступил момент, когда выделявшиеся из недр Земли водяные пары конденсировались в жидкую воду. С этого времени начинается так называемое геологическое время, геологическая стадия развития Земли.

Эры, этапы, платформы, плиты и пояса

Геологические процессы можно разделить на два типа. С одной стороны, это излияние лав и подъем или опускание земной коры под действием подземных вулканических и иных сил. С другой — процессы разрушения, эрозия горных пород, перенос их водами и ветром по земной поверхности. Пока на Земле вода была только в парообразном состоянии, переноса горных пород практически не происходило. Вулканические горы еще не размывались, а пониженные места между вулканами не заполнялись осадками. С появлением на Земле жидкой воды впервые возникли осадочные породы, отлагавшиеся в неглубоких еще тогда морских водоемах. В результате поверхность планеты стала более ровной, поскольку высокие вулканы разрушались и постепенно исчезали, если подземный очаг переставал работать. Хотя поверхность планеты уже остыла, на небольшой глубине земные породы были по-прежнему разогреты и потому достаточно пластичны.

Алмазы образуются в земной коре на глубине более 200 км. Только благодаря извержениям вулканов алмазы переносятся на глубины, досягаемые для человека. Средний возраст любого бриллианта — около полутора миллиардов лет. Поэтому эти камни так дороги. И, вероятно, поэтому они — «лучшие друзья девушек»!

Следующая стадия эволюции коры начинается 3–2 млрд лет назад. К этому времени земная кора уже остыла на всю глубину (20–40 км) и приобрела необходимую хрупкость. В местах максимальных напряжений земная кора стала трескаться. Возникли глубинные разломы. Вдоль них образовались прогибы, где накапливались многокилометровые толщи осадков.

По сохранившимся в породах остаткам существовавших ранее животных и растений (с «архебиологической», так сказать, точки зрения) историю Земли обычно делят на несколько эр: архейскую, протерозойскую, палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую. Последние три эры, в свою очередь, делятся на геологические периоды. Разработанные в XX веке методы определения абсолютного возраста горных пород по скорости радиоактивного распада показали, что длительность эр неодинакова.

А теперь о том, из чего Земля состоит геологически. Платформой геологи именуют область с двухъярусным строением: внизу — смятый в складки плотный фундамент, выше — полого лежащий рыхлый осадочный чехол.

Различают Североамериканскую, Восточно-Европейскую, Сибирскую, Южноамериканскую, Африканскую, Индийскую, Китайскую и Австралийскую платформы. В пределах платформ выделяют два вида структур — щиты и плиты. Первые вплоть до настоящего времени испытывали поднятия; в их пределах осадочный чехол отсутствует. На щитах длительно (до миллиарда лет) идет размыв кристаллических пород фундамента, благодаря чему на дневную поверхность выходят породы с возрастом 2–4 млрд лет.

Плитами называются пространства платформ, фундамент которых перекрыт осадочным слоем. Крупные отрицательные структуры (прогибы) в пределах плит именуются синеклизами. По форме синеклиза напоминает пологое блюдце.

Еще один класс структур земной коры — геосинклинали. Это длинные, протягивающиеся на многие сотни километров, относительно узкие и глубокие прогибы земной коры, обычно ограниченные разломами и заполненные мощными толщами осадочных и вулканических горных пород, которые в результате длительных и интенсивных тектонических деформаций превращаются в сложную складчатую структуру — часть горных сооружений. Важнейшая отличительная их черта — много бóльшая контрастность движений по сравнению с платформами.

Образованию геосинклинального пояса предшествовало заложение системы разломов большой протяженности (тысячи километров) и глубокого залегания. В результате поверхность земного шара оказалась состоящей из «обломков» древних платформ, разделенных геосинклинальными поясами. Наиболее протяженным является Тихоокеанский пояс, обрамляющий с востока, севера и запада впадину Тихого океана. Следующий по величине — Средиземноморский пояс. Он начинается в районе Гибралтарского прогиба и протягивается через Средиземное море, Кавказ, Памир и Гималаи в Зондский архипелаг, где сливается с Тихоокеанским поясом. Кроме того, выделяют Урало-Монгольский, Атлантический и Арктический геосинклинальные пояса. Последние два из них в значительной степени перекрыты океанами и на поверхность выходят лишь их краевые части.

Бриллианты горят. Сжечь бриллиант легче, чем его золотую или платиновую оправу. При температуре выше 900 °C алмазы сгорают дотла.

Платформы по традиции объединяют в две группы: северную и южную. Северная именуется Лавразиатской. В нее входят три платформы: Североамериканская (бóльшая часть Северной Америки и Гренландии), Восточно-Европейская (практически вся Европа) и Сибирская (Россия между реками Енисей и Лена). Южная группа платформ именуется Гондванской. Ученые говорят, что 200–300 млн лет назад все платформы южного полушария (Бразильская, Африканская, Индийская и Австралийская) составляли единый гигантский материк — Гондвану.