Лекция: "Общие сведения о Земле" по ОП.05 ОСНОВЫ ГЕОЛОГИИ, ГЕОМОРФОЛОГИИ, ПОЧВОВЕДЕНИЯ

ОП.05 ОСНОВЫ ГЕОЛОГИИ, ГЕОМОРФОЛОГИИ, ПОЧВОВЕДЕНИЯ лекция: общие сведения о земле

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Краснодарского края
Пашковский сельскохозяйственный колледж

СОДЕРЖАНИЕ

1.Происхождение и строение Земли
2.Солнечная система и ее основные особенности
3.Космические исследования Земли
4.Внутреннее строение, геофизические особенности и вещественный состав Земли
5.Геологическая хронология
6.Периодизация геологической истории
7.Геохронологическая шкала
8.Список литературы

Земля образовалась около 4,54 млрд лет назад путём аккреции из протопланетного диска — дискообразной массы газа и пыли, оставшихся от образования Солнца, которая и дала начало Солнечной системе. Изначально планета была раскалена благодаря остаточному теплу и частым ударам астероидов. Но в конце концов её внешний слой остыл и превратился в земную кору.
Строение Земли. Выделяют 3 оболочки Земли: ядро, мантию и земную кору. Ядро– наиболее плотная оболочка Земли. Полагают, что внешнее ядро находится в состоянии, приближающемся к жидкому. Температура вещества достигает 2500 – 3000 С, а давление ~ 300Гпа. Внутреннее ядро, предположительно находится в твердом состоянии. Состав внешнего и внутреннего ~ одинаков – Fe – Ni, близкий к составу метеоритов. Мантия– самая крупная оболочка Земли.

Солнечная система — планетная система, включающая в себя центральную звезду Солнце и все естественные космические объекты на гелиоцентрических орбитах. Она сформировалась путём гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд лет назад.
Общая масса Солнечной системы составляет около 1,0014 M. Большая часть её приходится на Солнце; оставшаяся часть практически полностью содержится в восьми отдалённых друг от друга планетах, имеющих близкие к круговым орбиты, лежащие почти в одной плоскости — плоскости эклиптики. Из-за этого наблюдается противоречащее ожидаемому распределение момента импульса между Солнцем и планетами (так называемая «проблема моментов»): всего 2 % общего момента системы приходится на долю Солнца, масса которого в ~740 раз больше общей массы планет, а остальные 98 % — на ~0,001 общей массы Солнечной системы.

Основные особенности Солнечной системы:
1.Планетное движение происходит по круговым (или почти круговым) траекториям.
2.Орбиты планет расположены в экваториальной плоскости главной звезды.
3.Обращение имеет направление, как у Солнца.
4.Практически вся системная масса приходится на центральное светило, которое своей силой притяжения удерживает все тела возле себя.

Одним из важнейших направлений применения космической техники для решения социально-экономических и научных задач является в настоящее время создание и развитие космических средств и технологий наблюдения Земли. По результатам таких наблюдений обнаруживаются, отождествляются и классифицируются физические объекты, фиксируется состояние и осуществляется мониторинг природохозяйственных объектов и процессов, связанных с природоохранной деятельностью, прогнозированием погоды, неблагоприятных и опасных гидрометеорологических явлений. Спутниковые наблюдения необходимы для оценки масштабов чрезвычайных ситуаций и принятия адекватных мер по минимизации причиняемого при их возникновении ущерба и уменьшению их последствий, для контроля за эффективностью производственных процессов, связанных с природопользованием, для изучения эволюции Земли и изменений окружающей среды и климата.

Исследование Земли из космоса с МКС осуществляется по следующим основным направлениям:
• исследование атмосферы и подстилающей поверхности;
• экологические исследования;
• изучение и диагностирование природных и техногенных катастроф;
• развитие новых методов и методик дистанционного зондирования;
• калибровка и интеркалибровка измерительной аппаратуры, валидация результатов обработки экспериментальных данных;
• развитие новых технологий обработки и хранения информации, обмена данными.

Важной составляющей программы являются исследования по геофизике и изучению ОКП в том числе - изучение космической погоды, влияющей на торможение МКС, на функционирование наземных и космических технических систем, радиационную обстановку в ОКП и т.д. В рамках этого направления предполагаются наблюдения Солнца и солнечной активности, как основного источника формирования космической погоды в ОКП.

Во внутреннем строении Земли учёные выделяют три основные части:
Земная кора — это верхняя твёрдая оболочка Земли. Она покрывает всю поверхность и состоит из горных пород и минералов.
Мантия — занимает большую часть земного шара внутри. Температура мантии достигает 2 000 °C. В состав мантии входят кальций, железо, магний, кремний и другие вещества.
Ядро — находится на огромной глубине в самом центре планеты. Учёным не удавалось до него добраться, но они предполагают, что в основном ядро состоит из железа и никеля. Температура ядра достигает 6 000 °C.

Земля имеет шарообразную форму, слегка приплюснутую у полюсов.
Большая часть поверхности Земли покрыта водой.
Мировой океан, окружающий сушу, делится на 4 океана: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый.
Воды Мирового океана распределены неравномерно.
На Земле выделяют два полушария — материковое (Северное) и океаническое (Южное).
Над водой выступают 6 материков: Евразия, Африка, Северная Америка, Южная Америка, Антарктида и Австралия.
Сушу делят не только на материки, но и на части света, их также 6: Америка, Африка, Азия, Антарктида, Европа, Австралия и Океания.
Земля — единственная планета Солнечной системы, на которой существует жизнь.

Химический состав земной коры отличается от более глубоких геосфер в первую очередь обогащённостью относительно лёгкими элементами – кремнием и алюминием.
Достоверные сведения имеются только о химическом составе самой верхней части земной коры. Первые данные о её составе были опубликованы в 1889 году американским ученым Ф. Кларком, как среднеарифметические из 6000 химических анализов горных пород. Позже, на основании многочисленных анализов минералов и горных пород, эти данные многократно уточнялись, но и сейчас процентное содержание химического элемента в земной коре называется кларком. Около 99 % в составе земной коры занимают всего 8 элементов, то есть они имеют наибольшие кларки (данные об их содержании приведены в таблице). Кроме того, могут быть названы ещё несколько элементов, имеющих относительно высокие кларки: водород (0,15%), титан (0,45%), углерод (0,02%), хлор (0,02%), которые в сумме составляют 0,64%. На все остальные элементы, содержащиеся в земной коре в тысячных и миллионных долях, остаётся 0,33%. Таким образом, в пересчёте на окислы, земная кора в основном состоит из SiO2 и Al2O3 (имеет «сиалический» состав, SIAL), что существенно отличает её от мантии, обогащённой магнием и железом.
Вместе с тем, нужно иметь в виду, что приведённые выше данные о среднем составе земной коры отражают лишь общую геохимическую специфику этой геосферы. В пределах земной коры по составу существенно различается океанический и континентальный типы коры. Океаническая кора образуется за счёт поступающих из мантии магматических расплавов, поэтому в значительно большей степени обогащена железом, магнием и кальцием, чем континентальная.

Учёные разделили геологическую историю Земли на пять геологических эр: архейская (архей), протерозойская (протерозой), палеозойская (палеозой), мезозойская (мезозой) и кайнозойская (кайнозой).
Названия всех геологических эр, кроме архейской, имеют одинаковый корень «зой», что в переводе с греческого означает «жизнь». Таким образом, в названии геологических эр отражены этапы развития жизни на Земле.

На протяжении каждой эры происходило изменение площади материков и океанов, условий существования организмов, сменялись господствующие виды растений и животных, происходило образование новых форм рельефа и изменение уже существовавших.

Методы относительной геохронологии - методы определения относительного возраста горных пород, которые лишь фиксируют последовательность образования горных пород относительно друг друга.
Эти методы базируются на нескольких простых принципах. В 1669 г. Николо Стено сформулировал принцип суперпозиции, гласящий, что в ненарушенном залегании каждый вышележащий слой моложе нижележащего. Обратим внимание, что в определении подчёркивается применимость принципа только в условиях ненарушенного залегания.
Метод определения последовательности образования слоёв, базирующийся на принципе Стено, часто называют стратиграфическим. Стратиграфия - раздел геологии, занимающийся изучением последовательности образования и расчленением толщ осадочных, вулканогенно-осадочных и метаморфических пород, слагающих земную кору.
Следующий важнейший принцип, известный как принцип пересечений, сформулирован Джеймсом Хаттоном. Этот принцип гласит, что любое тело, пересекающее толщу слоев, моложе этих слоев.
Нужно отметить и ещё один важный принцип, гласящий, что время преобразования или деформации пород моложе, чем возраст образования этих пород.

Геологическая история Земли подразделяется на геологические эры и периоды.
Геологическая эра — длительный отрезок времени геологической истории (от сотен миллионов до нескольких миллиардов лет), границами которой являются масштабные изменения в биосфере и условиях её формирования.
Геологический период — меньший по продолжительности отрезок геологической истории, являющийся подразделением геологической эры, в течение которого происходило образование горных пород определённого состава.

Учёные разделили геологическую историю Земли на пять геологических эр:
архейская,
протерозойская,
палеозойская,
мезозойская,
кайнозойская.

Геологическая история Земли разделяется по довольно сложной шкале. Все время, сколько существует наша планета, делится на четыре огромных отрезка времени - эона, три из четырех эонов - на несколько эр, большинство эр - на периоды. В эти сложности вдаваться не будем, а рассмотрим лишь геологические эры земли - длившиеся очень долго - сотни миллионов лет, временные промежутки, в течение каждой из которых облик земли отчетливо отличался от него в других эрах. Часть эр делится на геологические периоды, но отличия одного периода от другого в течение одной эры не специалист сразу не заметит.

Когда примерно 4,6 млрд. лет назад в Солнечной системе образовалась планета Земля, на ней примерно в течение 600 млн. лет длился эон, называемые катархеем - от греческого слова κατἀρχαῖος, что значит «ниже древнейшего». Он еще не делился на эры. В это время планета еще продолжала формироваться. У нее не было ни коры, ни ядра, она выглядела как темно-серый шар с однообразной поверхностью, покрытой следами от ударов метеоритов - как у Луны или Меркурия.

Геохронологическая шкала — это последовательность соподчинённых геохронологических подразделений различных рангов, расположенных в хронологическом порядке и охватывающих всю геологическую историю Земли.
Основой геохронологической шкалы послужила общая стратиграфическая шкала, выработанная многолетней практикой европейских геологов в XIX веке.

Первоначально геохронологическая шкала, совмещённая со стратиграфической шкалой, была составлена и утверждена на 2-й сессии Международного геологического конгресса в Болонье (Италия) в 1881 г. как последовательность периодов, разделённых на эпохи; с тех пор постоянно совершенствуется. В этой шкале история Земли делилась на 4 эры, обоснованные глобальными этапами развития органического мира, в связи с чем были предложены их названия: архейская, или археозойская, – эра древнейшей жизни; палеозойская – эра древней жизни; мезозойская – эра средней жизни; кайнозойская – эра новой жизни. В 1887 г. из состава архейской эры выделили протерозойскую – эру первичной жизни. Позднее появилась необходимость выделять более крупные, чем эры, подразделения – эоны, к которым отнесли архей, протерозой и фанерозой (объединил палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры).

В России в докембрийской части геохронологической шкалы, учитывая огромную длительность докембрия (86 % всей геологической истории), выделили (1992) подразделения ещё более крупного уровня – акроны, в ранг которых были возведены архей и протерозой. В 2020-х гг. геохронологическая шкала имеет вид, представленный в таблицах. В фанерозойском эоне насчитывается 12 периодов: кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный, пермский (составляют палеозойскую эру); триасовый, юрский, меловой (мезозойскую эру); палеогеновый, неогеновый и четвертичный (кайнозойскую эру). Названия периодов соответствуют названиям систем, которые в основном даны по наименованию местности, где системы были впервые выделены и наиболее полно описаны. Более мелкими подразделениями, чем периоды, в геохронологической шкале являются эпохи, которых бывает две (ранняя и поздняя), три (ранняя, средняя и поздняя) или четыре (в силурийском периоде). В некоторых случаях эпохи имеют собственные названия (эпохи силурийского, пермского, палеогенового, неогенового и четвертичного периодов). Следующие, более дробные подразделения геохронологической шкалы – века и подчинённые им фазы. Все границы периодов и бо́льшая часть эпох датированы изотопными методами.

1 - Садохин А.П. КСЕ Москва ЭКСМО 2007г.
2 - Афонькин С.Ю. Загадки планеты Земля. 2010г.
3 - Найдыш В.М КСЕ 2004г.
4 - Войткевич В.Г Строение и состав Земли. 1973г.
5 - Большая советская энциклопедия 1981г.
6 - Энциклопедия Кольера.
7 - Юшков Б.Ю. Проникновение космических лучей в магнитосферу Земли.

Интернет ресурсы:
1 - http://ru.wikipedia.org
2 - http://www.grndars.ru
3 - http://ecos.org.ua/?p=120