58. Жер бетінде тіршіліктің пайда болуы туралы көзқарастар

Тіршіліктің пайда болуының алғышарттары

Ғылыми деректер бойынша Күн жүйесіне жататын Жер ғаламшары бұдан 4,5—5 млрд жыл бұрын газды-шаңды тұманнан пайда болған. Мұндай газды- шаңды материя қазіргі кезде жұлдызаралық кеңістікте де кездеседі. Жер бетінде тіршіліктің пайда болуы үшін ғарыштық және ғаламшарлық кейбір алғышарттар қажет. Ол үшін ғаламшардың өзіне тән мөлшері болу шарт. Ғаламшардың мөлшері тым үлкен болса, табиғи радиоактивті заттардың атомдық ыдырауынан бөлінген энергияның әсерінен ғаламшар өте кызып кетуі мүмкін. Ғаламшардың тым қызып кетуі қоршаған ортаның радиоактивті заттармен ластануына жағдай жасайды. Ал ғаламшардың мөлшері тым кіші болса, ол өз айналасындағы атмосфераны ұстап тұра алмайды. Ғаламшарлар жұлдыздарды орбита бойынша айнала қозғалуы аркылы тұрақты түрде және біркелкі мөлшерде өзіне қажетті энергия алып тұруы тиіс. Ғаламшарға энергия ағысы бір калыпты түспесе тіршіліктің пайда болуы мен дамуы мүмкін емес. Өйткені тірі ағзалардың тіршілігі белгілі бір температуралық жағдайда ғана жүріп отырады. Қорыта айтқанда, Жер ғаламшарында тіршіліктің пайда болуының алғышарттарына — ғаламшардың қажетті мөлшері, энергия және белгілі температуралық жағдайлар жатады. бұл айтылған алғышарттар тек Жер ғаламшарында ғана болғандығы ғылыми дәлелденген. Тіршіліктің пайда болуы, адам баласын өте ерте кездерден бастап- ақ толғандырып келе жатқан күрделі мәселенің бірі. Ол жайында көптеген болжамдармен көзқарастар бар.

Аристотель

Ертеде ғылыми деректердің аздығынан тіршіліктің пайда болуы туралы түрлі көзқарастар қалыптасты. Ежелгі грек философы Аристотель (б.з.д. IV ғ.) бит — еттен, қандала — жануар шырынынан, шұбалшаң — балшықтан пайда болады деген көзқарасты ұстанды.

Грек философиясының негізін салушылар Фалес және т.б., органикалық дүниенің негізін қоршаған ортадағы әр түрлі заттардан іздеді. Фалес ондай негізгі зат су деп есептеді және содан өздігінен тіршілік пайда болды деп корытынды жасады. Орта ғасырларда да ғылыми деректердің жинақталуына қарамастан тіршіліктің пайда болуы жайлы түрлі көзқарастар орын алды. XVII ғасырдың орта шеніне дейін тіршілік өздігінен өлі табиғаттан пайда болады деген көзкарасты қолдаушылар көп болды. Кейінгі кездегі микроскоптың ашылуына байланысты ағзалардың құрылысы жайындағы деректер нақтылана түсті. Осыған сәйкес тіршіліктің өлі табиғаттан пайда болуына күмән келтіретін тәжірибелер жасала бастады.

Тіршіліктің құпия сырларын білу үшін ағылшын философы Ф.Бэкон (1561—1626 жж.) міндетті түрде бақылау, эксперимент жасап зерттеуді ұсынды. Осы ұсынысы арқылы түрлі діни сенімдерге батыл қарсы шықты. Ғалымның эксперимент жасап алынған деректерді талдап салыстыру керек деген көзқарасы жаратылыстану ғылымының дамуына ерекше әсер етті.

XVII ғасырдың ортасында италиялық дәрігер Франческо Реди (1626—1698 жж.) тәжірибе жасап, тіршілік өздігінен пайда болады деген теорияға карсы шықты. Ол 1668 жылы, төрт ыдысқа ет салып, оны ашық койды да, келесі төрт ыдыстағы еттің бетін дәкемен жапты. Беті ашық ыдыстарға шыбын жұмыртқа салғандықтан, шыбындар өсіп шықты, ал беті дәкемен жабылған ыдыстардан шыбын шыққан жоқ. Реди осы тәжірибесі арқылы шыбынның өзі салған жұмыртқалардан ғана шығатынын, яғни шыбынның өздігінен пайда болмайтынын дәлелдеп берді.

1775 жылы М.М. Тереховский ішінде сорпасы бар ыдысты қайнатып, оның аузын тығыз етіп жауып тастады. Онда ешқандай өзгеріс байқалмады, ал аузы ашық ыдыстағы сорпаның бірнеше тәуліктен соң ашып кеткендігі байқалды. Ол кезде микроазғалар жөніндегі ғылыми деректер мардымсыз болатын. Виталистік (латынша — vitalis" — тірі, тіршілігі бар деген ұғым) көзқарастағылар: "аузы жабық ыдысқа "тіршілік күші" кіре алмағандықтан тіршілік пайда болмады, сорпаны қайнатқан кезде "тіршілік күші" өледі, — деген қарсы пікірді ұсынды.

Тіршіліктің пайда болуы туралы теореялар

Тіршіліктің пайда болуы жайында, негізінен, бір-біріне қарама- карсы екі көзкарас қалыптасқан. Оның

біріншісі — тіршілік өлі табиғаттан пайда болған деген абиогенездік теорияға келіп тіреледі.

Екінші көзқарас — биогенездік теория. Бұл көзқарас бойынша тіршіліктің өздігінен пайда болуы мүмкін емес. Тіршіліктің пайда болуы жайындағы бұл екі көзқарас арасындағы өзара келіспеушілік пікір осы күнге дейін жалғасып келеді.

Тіршіліктің өздігінен пайда болмайтынын дәлелдеу үшін 1860 жылы француз ғалымы, микробиолог Луи Пастер (1822—1895 жж.) арнайы тәжірибе жасады. Ол ұшы латынның S-әрпі тәрізді шыны түтікті қолданды. Л.Пастер шыны ішіндегі қоректік ортаны кайнатып, оны иір иінді түтікпен жалғастырды да, түтіктің ұшын ашық қалдырды. Түтік ішіне ауаның еркін кіруіне мүмкіндік жасалды. Микроорганизмдердің споралары шыны түтіктің иір иініне жиналып, қоректік ортаға түспегендіктен, шыны ішіндегі ерітінді ұзақ уақыт таза қалпында сақталды. Л.Пастер қарапайым ғана тәжірибесі арқылы ағза тек тірі ағзадан ғана пайда болады деген биогенездік теорияның дұрыстығына көз жеткізді.

Абиогенез теориясын жақтаушылар Л.Пастер тәжірибесінің дәлелділігін мойындамады. Олардың бір тобы жер бетіндегі тіршілік мәңгілік әрі оны жаратушы күш бар деген пікірді ұсынды. Бұл көзкарас креационизм (латынша "creatio" — жаратушы) деп аталады. Осы көзқарасты К.Линней, Ж.Кювье, т.б. колдады. Жер бетіне тіршілік тұқымы басқа ғаламшарлардан метеориттер арқылы үнемі таралып тұрады деген де көзқарастар болды. бұл көзқарас ғылымда панспермия теориясы (грекше "pan" — барлық және "sperma" — тұқым) деген атпен белгілі. "Панспермия теориясын" 1865 жылы алғаш неміс ғалымы Г.Рихтер ұсынған. Оның пікірі бойынша жер бетінде тіршілік бейорганикалық заттардан пайда болмайды, яғни тіршілік басқа ғаламшарлардан таралған. Бұл көзқарасты сол кездегі көрнекті ғалымдар Г.Гельмгольц, Г.Томсон, С.Аррениус, П.Лазарев, т.б. қолдады.

Тіршілік мәңгі, ол ғарыш кеңістігінде кеңінен таралған. XX ғасырдың бас кезінде швед ғалымы С.Аррениус (1859—1927 жж.) панспермия тұжырымын колдады. "Ол тіршілік ғарыш кеңістігінде күн сәулелерінің қысымы арқылы бір аспан денелерінен екіншісіне ауысып отырады,"— деп түсіндірді. бұл тұжырымды қолдаушылар тіршілік Жерге метеориттер арқылы келуі мүмкін деген пікірде болды.

Тіршілік жер бетінде мәңгілік деген теорияны 1880 жылы неміс ғалымы В. Прейер ұсынды. бұл көзқарасты аса көрнекті орыс ғалымы В.И. Вернадский де жақтады. бұл теория: "Тірі организмдер мен өлі табиғаттың арасында ешқандай айырмашылық жоқ",— деген пікірге келіп тіреледі. Тіршіліктің пайда болуы деген ұғым тікелей тірі азғалар туралы деректердің кеңеюімен жене тереңдей түсуімен тығыз байланысты. Бұл салада неміс ғалымы Э. Пфлюгердің (1875 ж.) нәруызды заттардың шығу тегін зерттеуінің маңызы зор. Ол нәруыздың цитоплазма құрамының негізгі бөлігі екендігіне ерекше мән беріп, тіршіліктің пайда болуын материалистік тұрғыдан түсіндіруге тырысты.

Жер бетінде тіршіліктің пайда болуы туралы қазіргі кездегі көзқарас биопоэз теориясы деп аталады (биохимиялық эволюция теориясы деп те атайды). Бұл теорияны 1947 жылы ағылшын ғалымы Дж. Бернал ұсынды. Дж. Бернал биогенездің үш кезеңін ажыратты. Оның

бірінші кезеңі — биологиялық мономерлердің абиогендік жолмен пайда болуы.

Екінші кезеңі — биологиялық полимерлердің түзілуі.

Үшінші кезеңі — менбраналы құрылымдар мен алғашқы ағзалардың (протобионттардьщ) пайда болуы.

Қазіргі кездегі биология ғылымының жетістіктеріне сәйкес тіршілік деген ұғымға көптеген анықтамалар беріліп жүр. Солардың ішінде орыс ғалымы М.В.Волькенштейннің берген анықтамасы ғылыми тұрғыдан дұрыс деп есептеледі. Бұл анықтама бойынша: "Жер бетінде тіршілік ететін тірі организмдер — нәруыздар мен нуклеин қышқылдарының биополимерлерінен тұрады және олар өзін-өзі реттеп отырады. Тірі организмдер артына өзі тектес ұрпақ қалдырып, тіршілік үнемі жалғасып отырады". Бұл анықтама әлем кеңістігіндегі басқа да ғаламшарларда жер бетіндегі тіршіліктен өзгеше тіршіліктің болуын жокка шығармайды.

59. Борпылдақ жыныстардың генетикалық типтері

60. жер қыртысының геологиялық құрылымы

61. Вегенердің литосфералық тақталар туралы тұжырымдамасы

62. Төрттік дәуірдегі Жер табиғатының даму туралы көзқарастар

63. Жер қыртысының қатпарлы-жақпарлы құрылымдары

64. минералдардың таза күйде кездесетін түрлері

65. Метомарфизм және олардың жер қыртысында таралуы

Алғаш рет “метаморфизм” (грекше “метаморфоз"- өзгеріске ұшырау) геологиялық термин ретінде ағылшын

ғалымы Ч. Лайелдің (1825 ж.) ұсынысы бойынша ғылыми әдебиеттерге еніп, сонан бері осы уақытқа дейін

қолданылып келеді.

Тау жыныстары жер қойнауында эндогендік әрекеттерге байланысты әр түрлі термодинамикалық жағдайда (р, Т) азды-көпті өзгерістерге (минералдық құрамы, құрылымдық және текстуралық құрылысы жағынан алғанда) ұшырап, қайта кристалданады, басқаша айтқанда алғашқы түр-сипатын жоғалтады.

Кейде тау жынысының минералдық құрамы аздап өзгергенімен, оның жалпы химиялық құрамы бұрынғыша

сақталуы мүмкін. Ал басқа бір жағдайда кейбір элементтер (оның алғашқы құрамын құрайтын) сыртқы ортадан ауысқан басқа бір элементтермен орын алмастырып, тау жынысының құрамы едәуір өзгереді. Олардың текстуралық және құрылымдық өзгерістері қайта кристалдану әрекеттеріне байланысты байқалады. Бұл әрекеттердің барысында тау жыныстары әдетте қатты күйінде сақталады. Өте сирек жағдайда (тек терең қабаттарда ғана) метаморфизм әрекеттері олардың жартылай

немесе толық балқуымен сипатталады.

Метаморфизм әрекеттерінің дамуына әсерін тигізетін негізгі факторлар — жоғары температура (Т), жоғары қысым (р) және химиялық активті заттар (флюидтер) болып саналады. Флюидтер деп, құрамы натрий, калий, кальций, фтор, бор, күкірт иондарынан және көмір қыш-қылынан тұратын ыстық сулы ерітінділерді айтады. Метаморфизм әрекеттеріне тау жыныстарының барлық турлері де ұшырауы мүмкін. Температураныц жоғарылауына байланысты химиялық реакция жылдамдығының тез артуы байқалады. Мысалы, температура 10°С-қа көтерілсе, химиялық реакция жылдамдығы екі есе артады; ал 100°С-қа көтерілген жағдайда мың есе артады.

Температураның жоғарылауы екі жағдайға байланысты: 1) тау жыныстарының терең қабаттарға қарай шөгіп, алғашқы орындарынан ауысып орналасу жағдайында, геотермиялық градиент (33 м сайын 1°С-қа) бойынша жоғарылайды; 2) жоғары қабаттарға қарай көтерілген ыстык. магманың қызу әсеріне байланысты. Сонымен қатар терең қабаттық ыстық ерітінділер (флюидтердің) де әсерін тигізеді. Көпшілік ғалымдардың пікірі бойынша, метаморфизм әрекеттері 250—800°С аралығында жүріп жатады. Қысым күштері — петростатикалық (жан-жақты), бүйірлік (белгілі бір бағытта) немесе стрестік қысым болып

ажыратылады. Петростатикалық қысым күштерінің ұлғаюы тау жыныстарының жалпы массасына және олардың терең қабаттарға қарай шөгуімен тікелей байланысты. Тереңдік пен қысымның арасындағы қарым-қатынас төмендегі цифрлар арқылы анықталады: әрбір 3 км-ге тереңдеген сайын қысым 100 МПа-ға артып отырады. Егер метаморфизм әрекеттері 10 км-ден 500 км-ге дейінгі аралықта күшті дамиды деп санасақ, бүл жағдайда петростатикалық қысым 400—1500 МПа шамасында болуға тиісті. Петростатикалық қысымның артуы тау жыныстарының жалпы көлемінің өзгеруіне және тығыздығы өте жоғары (меншікті көлемі аз) минералдардың құралуына әкеліп соғады. Сонымен қатар, петростатикалық қысым минералдардың балқу температурасын да жоғарылатады. Соның нәтижесінде, минералдардың қатты күйде қайта түзілу мүмкіндігінің температуралық шекарасы кеңейеді. Мұндай жағдай текстурасы біркелкі болып келетін тау жыныстарының түзілуіне мүмкіндік туғызады.

Бүйірлік қысым (стресс) белгілі бір бағытта байқалатын дислокациялық қозғалыстардың қарқынды түрде дамуы нәтижесінде пайда болады. Мұндай қозғалыстар тау жыныстарын құрайтын минералдардың кеңістікте белгілі бір бағытта созыла орналасуына (белгілі бірі заңдылық бойынша), басқаша айтқанда минералдардың деформациялық өзгерістеріне әкеліп соғады. Осын-дай жағдайда тау жыныстарын кұрайтын минералдар тақталанып (мысалы, тақта тастар) қат-қабат текстура түзіледі. Кейбір жағдайларда тау жыныстары бөлшектеніп, сонын, нәтижесінде олардың сүзгіштік (фильтрациялық) қасиеті артады. Соған байланысты терең қабаттық флюидтер (ыстық су ерітінділері мен ұшпалы компоненттер) циркуляциялық айналымға емін-еркін араласады.

Бағытталған қысым күштері (стресс) жер қыртысының жоғарғы қабаттарында қарқынды түрде дамиды. Жер

қыртысына тереңдеген сайын (петростатикалық қысым күштерінің арта түсуіне байланысты) стрестік қысым күшінің әсері біртіндеп азая береді.

МЕТАМОРФИЗМ ТҮРЛЕРІ

Метаморфизм түрлері локалдық (жергілікті) және регионалдық (аймақтық) болып екіге ажыратылады.

Локалдық түрі контактілік (шекаралас немесе жап-сарлық) және дислокациялық метаморфизм түрлеріне бөлінеді. Контактілік метаморфизм ыстық магманын, суына келе (жер кыртысының жоғарғы суық қабаттарында) шөгінді жыныстар арасында интрузиялық денелер (плутондар) түрінде қалыптасу барысында, олардың шекаралық бөліктерінде немесе жапсарларын-да әр түрлі өзгерістер (ореолдар) түрінде байқалады. Шекаралық өзгерістер плутонды айнала қоршаған шөгінді жыныстардың жапсарларын (экзоконтактілік метаморфизм) және плутонның перифериялық шеткі бөліктерін (эндоконтактілік метаморфизм) бірдей қамтиды. Шекаралық өзгерістердің (контактілік ореолдардың) ені бір см-ден бірнеше км-ге дейін өзгеріп отырады (IX. 1-су-Рет). Контактілік метаморфизмнің дамуына әсерін тигізуші негізгі факторлар магмалық дененің ыстық температурасы және магманың дифференциациялық жіктелуі кезінде бөлініп шығатын ұшпалы компоненттер мен ыстық су ерітінділері. Соңғы айтылған фактормен (ыслық су ерітінділерімен) байланысты байқалатын метасоматоздық әрекеттердің нәтижесінде жаңа минералдар түзіліп (метасоматозға ұшыраған), тау жыныстарының алғашқы құрамы өзгеріп жаңарып отырады. Сонымен контактілік метаморфизм: термоконтактілік және контактілі-метасоматикалық болып екі түрге ажыратылады.

Термоконтактілік метаморфизм ыстық магманың (ин трузиялық плутондар түрінде қалыптасу барысында) өз жолында кездескен және оны айнала қоршаған тау жыныстарына тигізетін температуралық әсерімен сипатталады. Бұл процестердің нәтижесінде (қоршаған ортаны құрайтын) тау жыныстары қайта кристалданып жаңа минералдар түзіледі, бірақ олардың жалпы химиялық құрамы өзгеріссіз сол күйінше сақталады. Мысалы, тер-моконтактілік әрекеттерге ұшыраған құмды-сазды жыныстар тығыздала келе қайта кристалданып мүйізшелерге (роговиктерге), ізбесті тастар — мраморға, кварцты құмтастар — кварциттерге айналады. Термоконтактілік метаморфизмнің ерекше бір түрі- пирометаморфизм деп аталады. Бұл жағдайда ыстық лаваның күйдіру-пісіру әсеріне байланысты, тау жыныстарының азды-көпті өзгерістері (структуралық) байқалады. Мұндай өзгерістердің аумағы әдетте шамалы (бірнеше см-дей) ғана болып келеді.

Контактілік-метасоматикалық метаморфизм кезінде суына бастаған магмалық дененің (интрузиялық

плутонның) қоршаған ортаға тигізетін температуралы” әсеріне минералданған ыстық су ерітінділері мен газдардың (магмадан бөлінген) әсері қосылады. Олардың арасында байқалатын әр түрлі химиялық әрекеттерді (реакцияның) нәтижесінде кейбір элементтер бір-бірімен өзара орын алмастырады. Соған байланысты тау жыныстарының алғашқы химиялық және минералогиялық рамы өзгереді. Осындай жолмен пайда болған тау жыныстары — метасоматиттер деп аталады. Олардың ішін де ең жиі кездесетіндері — скарндар мен грейзендер болып саналады. Скарндар интрузиялық денелердің ізбесті тастармен жапсарлас шекаралық зоналарында пайда болады. Олармен байланысты темір, мыс, қорғасын, мырыш, вольфрам рудалары жиі кездеседі. Ал грейзендер болса, олар гранит, гнейс тәрізді жыныстарға су буы мен әр түрлі газдардың әсер етуі жағдайында пайда болады. Олардың негізгі құрамы — кварц пен слюдалардан тұрады. Грейзендермен байлаиысты сирек кездесетін металдардың рудалары (вольфрамит, молибденит, касситерит, топаз және т. б.) бірге кездеседі. Метаморфтық әрекеттердің ішінде автометаморфизм (пневматолиттік және гидротермалдық) әрекеттерін жеке атап өтуге болады.

Автометаморфизм (грекше “авто” — өзі деген мағынада) әрекеттері магмалық тау жыныстарының қалыптасу барысында, алғашқы магманың өз құрамынан бөлініп шығатын химиялық активті заттардың магмалық жыныстарға тигізетін метасоматикалық әсерімен сипатталады. Мысалы, ультранегізді жыныстардың серпентинитке айналуы, базальттардың хлориттенуі, граниттердің грейзендерге айналуы және т. б.

Динамометаморфизм (катакластикалық, дислокациялық метаморфизм) жер қыртысынын, жоғарғы қабаттарында, тектоникалық қозғалыстарға байланысты дислокациялық зоналарда жиі байқалады. Бұл жағдайда тау жыныстарының құрылымдық-текстуралық ерекшеліктері өзгеріп, кейде уақталып ұсақ бөлшектерге айналады. Олар катаклазиттер (грекше “катаклазо” — уақталу, бөлшектену) деп аталады. Тау жыныстары өте майда бөлшектерге ұнтақталып, сонымен бірге жаншылу немесе тапталу әрекеттеріне ұшыраған жағдайда милониттер

(грекше “милес” — диірмен) деп аталады. Ал жер қыртысының тереңірек қабаттарында (температура жоғары болғандықтан) механикалық жолмен бөлшектену әрекеттері пластикалық деформациямен алмасады. Тау жыныстары өзіндік құрылымдық-текстуралық ерекшеліктерімен ажыратылады: ірілі-ұсақты минерал түйіршіктері ұзарып, бір бағытта созыла орналасады және әр түрлі бояулар түрінде кезек алмасып, жолақ-жолақ болып тақталы текстура құрайды (крнсталлизациялық тақталану).

Регионалдық метаморфизм (латын тілінде “регионалис” — аймақтық деген мағынада) белгілі бір аймақты түгелдей қамтып, кең алқапты (мыңдаған шаршы км) алып жатады. Әдетте бұл процесс жер қыртысының кейбір аудандарының ұзақ уақыт бойы төмен шөгіп иіліп-майысу жағдайында, жер қыртысының жоғары бөліктерін құрайтын тау жыныстарының терең қабаттарға қарай орын ауыстыруымен байланысты байқалады. Регионалдық метаморфизмнің дамуына әсерін тигізетін ең негізгі факторлар — петростатикалық қысым күші мен жоғары температура болып саналады, ал жердің ішкі қойнауына тереңдеген сайын температураның жоғарылауы геотермиялық градиентке байланысты өзгеріп отырады; сонымен бірге бұл процестердің даму барысында бағытталған қысым (бүйірлік) күштерінің және химия-лық активті заттардың атқаратын ролі өте зор.