О. Г. Сорохтин: «Развитие Земли»

От научного редактора
В науках о Земле за последние 30 лет утвердилась новая геологическая теория тектоники литосферных плит, коренным образом изменившая существовавшие ранее представления о процессах формирования земной коры ...

Предисловие
В книге описывается физическая теория планетарного развития Земли, построенная на базе анализа её энергетического баланса. В основе теории лежат два исходных предположения. Во-первых, принимается, что Земля, ...

Введение
Роль теории, как системы руководящих идей и принципов, в любой естественно-исторической науке, прежде всего, состоит в том, что она позволяет правильно понимать сущность наблюдаемых природных явлений, отвечает ...

Ранние научные гипотезы развития Земли
Обычно появлению новых идей в науке предшествуют длительные периоды накопления фактических данных, большинство из которых не укладывается в рамки старых концепций о физической сущности тех или иных природных ...

Разработка современной теории формирования литосферной оболочки Земли
Большую роль в возрождении идей мобилизма и создания на их базе современной геологической теории сыграли палеомагнитные исследования на континентах. Изучение магнитных свойств горных пород показало, что породы, ...

Вклад российских учёных в развитие теории тектоники литосферных плит и глобальной геодинамики
В СССР восприятие новых идей в геологии происходило с большими трудностями. Объясняется это несколькими причинами. Во-первых, возможно, тем, что Советский Союз с его необъятными просторами почти целиком расположен ...

Методология построения общей теории глобальной эволюции Земли
Оглядываясь на историю развития геологии, можно утверждать, что до появления теории тектоники литосферных плит в науке не существовало общей и строго научной геологической теории, удовлетворяющей всем требованиям ...

Общие сведения о Земле
Геологические методы позволяют изучать только несколько первых километров верхних слоев Земли. Основную же часть информации о внутреннем строении Земли дают геофизические методы, включающие: 1) сейсмологические ...

Атмосфера и гидросфера Земли
Плотные газовые и жидко-водяные внешние оболочки могут существовать только у сравнительно массивных планет, гравитационное поле которых способно удерживать газовые молекулы со средними молекулярными весами, ...

Атмосфера Земли
Масса земной атмосферы равна примерно 5,15×10²¹ г. Среднее давление воздуха на уровне моря равняется ро = 1,0132 бар = 1013,2 мб (760 мм ртутного столба), а плотность р = 1,27×10^-3 г/см³. С высотой давление ...

Гидросфера Земли
Земля — единственная планета Солнечной системы, на поверхности которой вода может находиться в жидком состоянии. Масса воды в современной гидросфере достигает 1,46×10²⁴ г. Большая её часть сосредоточена ...

Земная кора
Земная кора представляет собой верхний слой жёсткой оболочки Земли — её литосферы и отличается от подкоровых частей литосферы строением и химическим составом. Земная кора отделяется от подстилающей ...

Океаническая кора
Океаническая кора примитивна по своему составу и, по существу, представляет собой верхний дифференцированный слой мантии, перекрытый сверху тонким слоем пелагических осадков. В океанической коре обычно выделяют ...

Континентальная кора
Континентальная кора как по составу, так и по строению резко отличается от океанической. Её мощность меняется от 20-25 км под островными дугами и участками с переходным типом коры до 80 км под молодыми складчатыми ...

Мантия Земли
Силикатная оболочка Земли, её мантия, расположена между подошвой земной коры и поверхностью земного ядра на глубинах около 2 900 км. Обычно по сейсмическим данным мантию делят на верхнюю (слой В), до глубины 400 км, ...

Земное ядро
Земное ядро надёжно выделяется по сейсмическим данным, и прежде всего по чёткой тени на годографах рефрагированных в мантии сейсмических волн, по отражённым от его поверхности продольным и поперечным волнам ...

Состав земного ядра
Прямых данных о составе земного ядра нет. Тем не менее современные эксперименты с ударным сжатием металлов и их соединений, а в последние годы и данные статического сжатия этих веществ в сверхпрочных алмазных ...

Плотность земных ядер
Несмотря на недоступность недр Земли для непосредственных исследований, распределение плотности вещества в мантии и земном ядре удаётся определить достаточно надёжно по данным о скоростях распространения в этих ...

Распределение температуры в Земле
Бесспорные факты существования дрейфа континентов, раздвижения океанического дна и его поддвига под островные дуги и активные окраины континентов андийского типа можно рассматривать как убедительные ...

Вязкость Земли
Помимо знания состава и плотности мантии, для правильного понимания происходящих в ней процессов важны также и её реологические (вязкопластические) свойства. Тот факт, что форма Земли (земной геоид) с хорошей ...

Происхождение Солнечной системы
Важным вопросом происхождения звёзд и окружающих их планетных систем является источник вещества, из которого эти системы формировались. В настоящее время эта проблема рассмотрена обстоятельно и подробно ...

Образование двойной планеты Земля-Луна
Земля и Луна фактически представляют собой систему двойной планеты. Их влияние друг на друга сейчас невелико, хотя и вполне заметно, но на ранних этапах развития этой системы оно было исключительно сильным, ...

Приливное взаимодействие планет
Прежде чем рассматривать процесс образования Луны, напомним в общих чертах механизм приливного взаимодействия. Это интересное явление природы изучалось многими исследователями, начиная с И. Ньютона, впервые ...

Гипотетическая планета Протолуна
Вернёмся теперь вновь к ранней истории системы Земля-Луна на той её стадии, когда входящие в неё планеты правильнее ещё называть Протоземлёй и Протолуной. Предполагаемые события совпадают по времени с эпохой ...

Катастрофа Протолуны и рождение Луны
С приближением массивного спутника к центральной планете его тело все более деформируется приливными силами и вытягивается вдоль продольной оси, соединяющей центры тяжести планет. Начиная с некоторого расстояния ...

Природа осевого вращения планет и происхождение метеоритов
Рассмотрим теперь, насколько уникальна судьба системы Земля-Луна по сравнению с другими планетами. Не является ли механизм возникновения этой пары планета — спутник более универсальным, приемлемым для всех планет, ...

Эволюция системы Земля-Луна
Энергия приливных взаимодействий планет сильно зависит от расстояния между их центрами тяжести и возрастает обратно пропорционально шестой степени этого расстояния! Это означает, что любое сближение планет ...

Эволюция расстояния между Луной и Землёй
Существенное влияние на приливное взаимодействие планет оказывает эффективная механическая добротность Q центральной планеты. Напомним, что под фактором добротности понимается степень приближения реологических ...

Эволюция положения лунной орбиты
Из рассмотренного выше механизма образования Луны следует, что плоскость её орбиты вначале должна была лежать строго в плоскости экватора Земли и составлять с эклиптикой угол около 23°. При малых расстояниях между ...

Геохимия Луны
Рассмотренная модель образования Луны объясняет главную геохимическую особенность спутника нашей планеты — резкое обеднение лунного вещества железом. После полного расплавления, дифференциации и разрушения ...

Эволюция лунного магматизма
Одновременно с Протолуной и до этого в околоземное пространство должно было быть захвачено множество более мелких планетезималей и космических тел, сформировавших вокруг Земли рой более мелких спутников, также ...

Состав и строение первичной Земли
Как уже отмечалось, Земля формировалась благодаря гомогенной и холодной аккреции протопланетного газопылевого облака, предварительно прошедшего под влиянием солнечного ветра, светового давления, кратковременного ...

Состав первичной Земли
Расчёт среднего состава земного вещества по главным петрогенным окислам и элементам можно выполнить, мысленно смешав вещество основных геосфер Земли: мантии, ядра и земной коры. Такой расчёт приведён в табл. 2.1. Как ...

Строение первичной Земли
Зная состав первичного вещества и с большим основанием предполагая, химическую однородность молодой Земли, уже можно рассчитать распределение плотности в её недрах, например, по данным ударного сжатия силикатов ...

Энергетика и тепловой режим молодой Земли
Распределение температуры в первичной Земле по понятным причинам можно оценить лишь теоретически, исходя из имеющихся представлений о формировании планет Солнечной системы. Такую наиболее вероятную оценку для ...

Догеологическое развитие Земли в катархее
На ранних этапах планетарной эволюции Земли ее строение, состав, тепловое состояние и «приливная» тектоника настолько резко отличались от всех последующих режимов геологического развития Земли, что эту уникальную ...

Процесс выделения земного ядра
После проблемы происхождения Земли вопрос о времени и режиме выделения земного ядра занимает важнейшее положение в планетарной геофизике. При изучении же механизмов и путей планетарной эволюции Земли, ...

Время выделения земного ядра
Согласно рассмотренной выше и наиболее вероятной модели образования Земли по гипотезе О. Ю. Шмидта (1948), Земля, как и другие планеты Солнечной системы, образовалась за счёт гомогенной аккреции холодного вещества ...

Механизм зонной дифференциации земного вещества
Распад радиоактивных элементов в катархее согревал Землю более или менее равномерно по всему её объёму. Зато разогрев земного вещества приливными деформациями был неравномерным и в основном происходил в верхних ...

Бародиффузионный механизм дифференциации земного вещества
Разработка теоретической модели действующего в настоящее время процесса дифференциации земного вещества, приводящего к увеличению в центре Земли массы плотного ядра, сопряжена с решением ряда труднейших задач. ...

Процесс формирования земного ядра
Количественную сторону процесса выделения земного ядра, как и процесс дифференциации Земли, удобнее рассматривать начиная с современной ситуации, при которой рост ядра происходит благодаря действию ...

Эволюция химического состава мантии
Рассматривая эволюцию химического состава мантии Земли, мы, прежде всего, будем интересоваться составом конвектирующей мантии. В протерозое и фанерозое после окончания процесса формирования молодого земного ядра ...

Энергетика Земли
Вопрос об источниках энергии, определяющей тепловой режим и тектоническую активность Земли, является одним из главных и фундаментальных в планетарной геофизике, и решаться он должен только в теснейшей связи ...

Энергия аккреции и гравитационной дифференциации Земли
К основным первичным источникам энергии Земли, запасённой ею ещё в процессе образования, можно отнести часть энергии гравитационной аккреции земного вещества (энергии выпадения на Землю планетезималей) и энергию ...

Содержание радиоактивных элементов в Земле и энергия их распада
История становления идеи о радиогенных источниках тепла в Земле показательна и поучительна. Во-первых, она сыграла важную роль в критике и отходе геологов от бывшей когда-то очень популярной контракционной ...

Энергия приливного торможения Земли
Как известно, в системе планеты со спутником, объединённых между собой гравитационно-приливными связями, суммарный момент количества движения остаётся неизменным, хотя при этом и происходят перераспределения ...

Теплопотери Земли
За время жизни Земли в её недрах выделилось 16,85×10³⁷ эрг тепловой энергии гравитационной дифференциации земного вещества, около 4,33×10³⁷ эрг радиогенной энергии и приблизительно 2,24×10³⁷ эрг приливной ...

Энергетический баланс Земли
Тектоническая активность Земли полностью определяется только развивающимися в её мантии энергетическими процессами. Влиянием же на тектоническую активность солнечной радиации или распада радиоактивных ...

Тектоническая активность Земли
Тектономагматическая активность Земли, как известно, связана с движениями земных масс и плавлением земного вещества. Проявляется эта активность в магматических внедрениях глубинного вещества в земную кору ...

Возможные причины тектонической активности Земли
Общие тектонические гипотезы развития Земли всегда играли важную роль в формировании естественнонаучного мировоззрения геологов. Это и понятно, поскольку роль теории как системы руководящих идей и принципов ...

Возможные механизмы движения литосферных плит
Рассмотрим теперь движущие силы, возникающие в самой литосферной оболочке. Если не считать боковых давлений, действующих со стороны смежных литосферных плит, то обычно выделяют две основные причины, способные ...

Природа крупномасштабной конвекции
Рассмотрим теперь физические механизмы, способные возбудить конвективные движения мантийного вещества. Большинство геофизиков, особенно на западе, традиционно предпочитают рассматривать только тепловую конвекцию ...

Конвекция в мантии Земли
В мантии, безусловно, существует интенсивная и крупномасштабная конвекция, возбуждаемая эндогенными энергетическими источниками, прежде всего энергией гравитационной дифференциации мантийного вещества ...

Результаты численного моделирования химико-плотностной конвекции в мантии
Приведённое выше описание мантийной конвекции носило качественный характер. Теперь желательно проверить сделанные выводы и постараться получить новые результаты путём проведения более строгого моделирования ...

Так называемые «горячие точки» в мантии и мембранная тектоника
Рассматривая проблему конвективного массооборота в мантии, нельзя не коснуться критики понятия так называемых «горячих точек». Впервые высказанная Т. Вильсоном (1963) идея существования в мантии «горячих пятен», над ...

Общие закономерности тектонической активности Земли
Под тектонической активностью Земли будем понимать интенсивность протекания всей совокупности геологических процессов, приводящих к деформациям её литосферной оболочки (включая земную кору) и проявлениям любых ...

Общие закономерности формирования континентальной коры
Рассмотрим теперь вкратце тектономагматические процессы формирования континентальной коры в архее. Из теории тектоники литосферных плит следует, что континентальная кора сейчас формируется только над зонами ...

Специфика тектонических режимов формирования континентальной коры
Рассмотрим теперь специфику тектонических режимов формирования континентальной коры в архее. В связи с тем что тектоническая активность Земли впервые должна была проявиться только в её приэкваториальной зоне, ...

Тектоника литосферных плит протерозоя и фанерозоя
В результате проведения в 50-60-е годы ХХ в. геолого-геофизических исследований и объединения усилий международного сообщества геологов и геофизиков в середине 60-х — начале 70-х годов была создана новая геологическая ...

Основные положения теории
Слово «тектоника» в буквальном переводе с древнегреческого значит строительное искусство, строение. В науках о Земле под этим термином обычно понимают геологическое строение и закономерности развития земной коры, ...

Образование литосферных плит и происхождение срединно-океанических хребтов
Литосферная оболочка Земли представляет собой охлаждённую и полностью раскристаллизованную часть верхней мантии, подстилаемую снизу горячим, а под океанами и частично расплавленным веществом астеносферы. В этом ...

Строение и функционирование зон подвига литосферных плит
Высказанная О. Фишером идея о возможности пододвигания океанского дна под островные дуги была подкреплена примерно через 50 лет после проведения в середине 30-х годов ХХ в. Ф. Венинг-Мейнесом измерений ...

Происхождение земной коры
При раздвижении литосферных плит в океанических рифтовых зонах возникают открытые трещины растяжения, через которые из астеносферы поднимаются базальтовые расплавы. Изливаясь на поверхность океанического дна ...

Образование гор и горных поясов
Горные сооружения и хребты обычно образуют узкие, линейные или дугообразные складчатые структуры, расположенные, как правило, по периферии стабильных континентальных платформ. Обычно горные сооружения сложены ...

Проверка теории
Таким образом, за время существования (с конца 60-х годов ХХ в.) теория тектоники литосферных плит сумела объяснить природу практически всех главных эндогенных процессов, развивающихся в Земле, включая образование ...

Дрейф континентов в геологической истории Земли
Как мы старались показать выше, геологические данные убедительно свидетельствуют о том, что формирование континентальной коры началось около 4,0-3,8 млрд лет назад, т. е. с задержкой приблизительно на 600-800 млн лет ...

Развитие континентальных щитов в архее
В архее континентальная кора формировалась за счёт вторичного переплавления частично гидратированных базальтовых пластин (океанической коры) в местах их торошения и скучивания над нисходящими конвективными ...

Формирование Моногеи в конце архея
Тот факт, что первое в истории Земли Гуронское почти глобальное оледенение охватило большинство щитов древних континентальных платформ и наблюдалось в раннем протерозое около 2,5-2,3 млрд лет назад, можно истолковать ...

Распад Моногеи и формирование Мегагеи в конце раннего протерозоя
Возникшее после сформирования земного ядра на рубеже архея и протерозоя асимметричное распределение плотности вещества в мантии (см. рис. 32, г) должно было привести к столь же сильной асимметрии действия процесса ...

Распад Мегагеи и формирование Мезогеи в среднем рифее
Как и Моногея, Мегагея просуществовала недолго — не более 100-150 млн лет, так как уже около 1,7 млрд лет назад проявились первые признаки раскола раннепротерозойского суперконтинента. Например, на месте складчатых ...

Распад Мезогеи в позднем рифее и формирование Пангеи в конце палеозоя
Как и предыдущие суперконтиненты, Мезогея просуществовала недолго (не более 100-150 млн лет), и уже где-то около 900 млн лет назад начался её распад на две части: северную — Лавразию и южную — Гондвану. Приблизительно 850 ...

История дрейфа континентов в мезозое и кайнозое, прогноз на будущее
История раскола Пангеи и последующего центробежного дрейфа входивших в неё континентов в мезозое и кайнозое вплоть до современного их положения на земном шаре изучена достаточно полно (Зоненшайн и др., 1976, 1977; Smith, ...

Происхождение гидросферы и океанов
Молодая Земля в катархее была лишена как гидросферы, так и плотной атмосферы. Поэтому естественно предположить, что эти внешние и весьма подвижные геосферы возникли на Земле только благодаря её дегазации, которая ...

Формирование гидросферы на Земле
Во второй половине ХХ в., особенно после опубликования известной работы В. Руби (Rubey, 1951) о геологической истории морской воды, стало почти общепризнанным представление о том, что происхождение гидросферы ...

Накопление воды в Мировом океане и влияние этого процесса на развитие земной коры
Как видно из приведённого на рис. 113 графика, скорость дегазации воды из мантии в архее действительно была относительно умеренной, даже несмотря на высокую тектоническую активность Земли в ту далёкую эпоху. ...

Природы глобальных трансгрессий моря на континенты
В приведённых выше построениях использовались лишь осреднённые характеристики тектонической активности Земли и не учитывались её периодические колебания. Такие колебания интенсивности конвективного массообмена ...

Гидротермальные процессы на океанском дне
Оценивая интенсивность первичной дегазации Земли, мы отмечали, что она происходила только с излияниями на земную поверхность ювенильных базальтовых магм, в основном поступающих через рифтовые зоны ...

Происхождение земной атмосферы
Из всех планет Солнечной системы только Земля обладает уникальной атмосферой, благоприятной для развития и процветания высших форм жизни. Такой оптимальный для жизни состав земной атмосферы постепенно возник ...

Накопление азота в атмосфере Земли
Азот относится к умеренно активным элементам, слабо вступающим в реакции с природными неорганическими соединениями. Поэтому существует большая вероятность того, что и в первичной атмосфере содержалось заметное ...

Дегазация углекислого газа
В отличие от воды теплота образования углекислого газа 94,05 ккал/моль значительно выше, чем у окиси железа 63,05 ккал/моль. Поэтому показатель подвижности углекислого газа χCO₂), как и у азота, не должен зависеть ...

Накопление кислорода в земной атмосфере
Количественно оценить эволюцию содержания кислорода в земной атмосфере ещё значительно сложнее, поскольку оно сильно зависело от таких трудно учитываемых факторов, как характер и уровень метаболизма древних ...

Эволюция химического состава и давления земной атмосферы
Определив отдельно основные закономерности накопления в атмосфере главных составляющих, легко рассчитать суммарную картину эволюции состава земной атмосферы и её давление. Следует добавить ещё накопление ...

Адиабатическая теория парникового эффекта
Считается, что атмосфера слабо поглощает солнечную коротковолновую радиацию, которая в большей части достигает земной поверхности, но задерживает длинноволновое (тепловое) излучение этой поверхности, тем самым ...

Основные характеристики современной атмосферы
Напомним вначале основные характеристики земной атмосферы: масса атмосферы равна примерно 5,15×10²¹ г, среднее давление воздуха на уровне моря р0 равняется одной физической атмосфере, или 1,0132 бар = 1013,2 мбар (760 мм ...

Основы адиабатической теории парникового эффекта
По определению парниковым эффектом называется разность между средней температурой поверхности планеты и её радиационной (эффективной) температурой, под которой эта планета видна из космоса. Средняя температура ...

Некоторые прогнозные оценки
Убедившись в справедливости адиабатической теории парникового эффекта на примерах сравнения теоретических распределений температуры с реальными осреднёнными распределениями температуры в тропосферах Земли ...

Аргументы сторонников классического подхода к проблеме парникового эффекта
Рассматривая проблемы парникового эффекта, нельзя обойти молчанием и аргументы последователей идеи С. Аррениуса о прямом воздействии концентрации углекислого газа на температуру тропосферы. Так, сторонники этих ...

Естественное происхождение так называемых озоновых «дыр»
Хотелось бы отметить близкую по ситуации к парниковому эффекту проблему происхождения озоновых «дыр» в полярных и умеренных широтах. Известно, что в стратосфере под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца ...

Климатические эпохи геологического прошлого
Убедившись в работоспособности адиабатической теории парникового эффекта, теперь на её основе можно рассмотреть и эволюцию глобального климата Земли. Для определения климатических изменений на Земле нам, ...

Апокалипсис далёкого будущего
Рассмотрим здесь ещё один вывод, важный для понимания путей дальнейшего развития жизни на Земле. В настоящее время, как уже неоднократно отмечалось, рост земного ядра происходит за счёт выделения из мантийного ...

Происхождение полезных ископаемых
Основные закономерности концентрации рудного вещества в земной коре и само происхождение полезных ископаемых тесно связаны с процессом глобальной эволюции Земли. С другой стороны, эти же закономерности ...

Тектоника плит и происхождение эндогенных полезных ископаемых
Главная сложность с объяснением причин формирования крупных локальных скоплений в земной коре рудных и некоторых других рассеянных элементов заключается в том, что их концентрация в мантии ничтожно мала, тогда ...

Выделение земного ядра — главных процесс, определяющий эволюцию геологических обстановок на Земле
Вместе с геологической эволюцией Земли, естественно, менялись условия и режимы формирования земной коры и сосредоточенных в ней полезных ископаемых. Как уже отмечалось, эволюционные процессы на Земле необратимы. ...

Влияние океана и климатов Земли на формирование осадочных полезных ископаемых раннего протерозоя
О большом влиянии атмосферы и гидросферы на развитие металлогенических обстановок на поверхности Земли, в том числе и в раннем докембрии, было известно давно (Виноградов, 1964; Войткевич, Лебедько, 1975; Страхов, 1963; ...

Происхождение алмазоносных кимберлитов и родственных им пород
Отметим здесь ещё один специфический тип глубинных формаций, теснейше связанный с процессами океанического седиментогенеза, происходившими в раннем протерозое. Мы имеем в виду происхождение алмазоносных ...

Происхождение экзогенных полезных ископаемых
Новая теория открывает и новые возможности при поисках экзогенных полезных ископаемых, например бокситов, фосфоритов, углей, солей, в том числе и калийных, гипсов и т.д. Месторождения этих полезных ископаемых сейчас ...

Тектоника литосферных плит и нефтегазоносность Земли
Тектоника литосферных плит внесла исключительно весомый вклад и в нефтяную геологию. В этой важной области прикладной геологии состоялось и первое широкомасштабное и успешное практическое внедрение новой теории ...

Уникальность Земли
Когда рассматриваешь главные особенности развития Земли, становится ясным, что путь её эволюции в решающей мере был предопределён как местом Земли в Солнечной системе, светимостью Солнца, так её массой и химическим ...

Происхождение жизни на Земле
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 ...

Влияние глобальных геологических процессов на развитие жизни и главные геолого-биологические рубежи в истории Земли
Уровень наших знаний геологической летописи Земли и теоретических представлений о природе и развитии планетарных геодинамических процессов таковы, что позволяют уже сегодня построить адекватную физическую модель ...

Влияние дрейфа континентов и морских трансгрессий на экологические обстановки фанерозоя
Перестройки биоты происходили и в последующие геологические эпохи, но все они уже носили характер дифференциации и эволюционного развития организмов в рамках сформированных в начале фанерозоя крупных таксонов. ...

Грядущее развитие и гибель биосферы
Начавшееся в кайнозое похолодание климата, вызванное поглощением атмосферного азота почвенными бактериями, продолжится и далее. Поэтому существенных потеплений климата в будущие 100-200 млн лет ожидать трудно ...

Заключение
В этой книге мы постарались показать, что адекватное описание геологического развития Земли можно выполнить, пользуясь сравнительно простой физической (энергетической) моделью глобальных процессов и основываясь ...