- •Издательство московского университета
- •Часть I основные принципы и методы исторической геологии
- •Глава 1. Предмет и задачи исторической
- •Геологии
- •Глава 2. Стратиграфия и геохронология
- •2.1. Типы стратиграфических единиц и критерии их выделения
- •2.2. Относительная геохронология
- •2.3. Абсолютная геохронология
- •2.4. Международная геохронологическая шкала
- •2.5. Эталоны стратиграфических подразделений
- •Глава 3. Основные методы историко-геологического анализа
- •3.1. Фациальный метод
- •3.2. Анализ палеонтологического материала (биофациальныи и палеоэкологический анализы)
- •3.3. Палеогеографические методы
- •3.4. Формационный анализ
- •3.5. Палеогеографические карты
- •Часть II.
- •Глава 4. Возникновение земли и доархейская история
- •4.1. Образование солнечной системы
- •4.2. Образование планет, конденсация и аккумуляция межзвездного вещества
- •4.3. Доархейский (гадейский) этап развития земли
- •Глава 5. Архейская история
- •5.1. Общее расчленение докембрия
- •5.2. Ранний археи (4,0-3,5 млрд лет)
- •2500 — Верхний _3000 —
- •5.3. Средний и поздний архей (3,5-2,5 млрд лет)
- •5.4. Геологические обстановки в архее
- •5.5. Зарождение жизни
- •5.6. Полезные ископаемые
- •Глава 6. Ранний протерозой
- •6.1. Глобальная и региональная характеристика
- •6.2. Среда осадконакопления
- •6.3. Полезные ископаемые
- •Глава 7. Поздний протерозой
- •7.1. Стратиграфическое расчленение и стратотипы
- •7.2. Органический мир
- •7.3. Палеотектонические и палеогеографические условия
- •7.4. Климатическая зональность
- •7.5. Полезные ископаемые
- •Часть III
- •Глава 8. Вендский период
- •8.1. О положении вендской системы в общей хроностратиграфической шкале
- •8.2. Стратотипы вендской системы
- •Северный Урал
- •Алла л л л
- •ЬиАьчанскда сєри. 550
- •8.3. Органический мир
- •8.4. Палеотектонические и палеогеографические условия
- •8.5. Климатическая зональность
- •Глава 9. Кембрийский период
- •9.1. Стратиграфическое расчленение и стратотипы
- •Общие стратиграфические подразделения кембрийской системы
- •9.2. Органический мир
- •Условия
- •9.5. Полезные ископаемые
- •Глава 10. Ордовикский период
- •10.1. Стратиграфическое расчленение и стратотипы
- •10.2. Органический мир
- •10.3. Палеотектонические и палеогеографические условия
- •10.4. Климатическая и биогеографическая зональность
- •10.5. Полезные ископаемые
- •Глава 11. Силурийский период
- •11.1. Стратиграфическое расчленение и стратотипы
- •11.2. Органический мир
- •П.З. Палеотектонические и палеогеографические условия
- •11.4. Климатическая и биогеографическая зональность
- •11.5. Полезные ископаемые
- •Глава 12. Девонский период
- •12.1. Стратиграфическое расчленение и стратотипы
- •12.2. Органический мир
- •12.3. Палеотектонические и палеогеографические условия
- •12.4. Климатическая и биогеографическая зональность
- •12.5. Полезные ископаемые
- •Глава 13. Каменноугольный период
- •13.1. Стратиграфическое расчленение и стратотипы
- •Общие стратиграфические подразделения каменноугольной системы
- •Северный урал
- •13.2. Органический мир
- •13.3. Палеотектонические и палеогеографические условия
- •13 5. Полезные ископаемые
- •Глава 14. Пермский период
- •14.1. Стратиграфическое расчленение и стратотипы
- •14.2. Органический мир
- •14.3. Палеотектонические и палеогеографические условия
- •34.4. Климатическая и биогеографическая зональность
- •14.5. Полезные ископаемые
- •Глава 15. Триасовый период
- •15.1. Стратиграфическое расчленение и стратотипы
- •15.2. Органический мир
- •15.3. Палеотек.Тонические и палеогеографические условия
- •15.5. Полезные ископаемые
- •Глава 16. Юрский период
- •16.1. Стратиграфическое расчленение и стратотипы
- •16.2. Органический мир
- •16.3. Палеотектонические и палеогеографические условия
- •16.4. Климатическая и биогеографическая зональность
- •16.5. Полезные ископаемые
- •Глава 17. Меловой период
- •17.1. Стратиграфическое расчленение и стратотипы
- •17.2. Органический мир
- •17.4. Эволюция и вымирание фауны в меловом периоде
- •17.5. Климатическая и биогеографическая зональность
- •17.6. Полезные ископаемые
- •Глава 18. Палеогеновый период
- •18.1. Стратиграфическое расчленение и стратотипы
- •18.2. Органический мир
- •18.3. Палеотектоничег.Кие и палеогеографические условия
- •Северо-восток россии
- •18.4. Климатическая и биогеографическая зональность
- •18.5. Полезные ископаемые
- •Глава 19. Неогеновый период 19.1 стратиграфическое расчленение и стратотипы
- •19.2. Органический мир
- •Условия
- •19.4. Климатическая и биогеографическая зональность
- •19.5. Полезные ископаемые
- •Глава 20. Четвертичный (антропогеновый)
- •20.1. Стратиграфическое расчленение
- •20.2. Органический мир
- •20.4. Полезные ископаемые
- •К главам 5, 6 и 7
- •К главе 8
- •Глава 16. Юрский период .. 307
- •Глава 18. Палеогеновый период 364
- •Глава 19. Неогеновый период 389
- •Глава 20. Четвертичный (антропогеновый) период 412
- •Хаин Виктор Ефимович, Короновский Николай Владимирович, Ясаманов Николай Александрович историческая геология
4.2. Образование планет, конденсация и аккумуляция межзвездного вещества
Как сказано выше, конденсация межзвездной пыли привела к формированию гигантских колец вокруг Солнца, из которых и возникли планеты. Мы можем лишь строить догадки о том времени, когда, вскоре после своего рождения, Солнце было особенно активным и его масса очень быстро уменьшалась за счет разноса вещества солнечным ветром. Эта аномальная активность, по данным астрофизиков, длилась всего около 1 млн лет. Быстрый вынос летучих элементов из внутренних частей Солнечной системы был следствием мощных вспышек на Солнце и солнечного ветра. Несмотря на этот процесс, в околосолнечных сферах осталось достаточное количество летучих, позволившее сформироваться Земле. Естественно, что планеты, находившиеся вблизи Солнца, ныне относимые к земной группе, т. е. Меркурий, Венера, Земля и Марс, сформировались в более горячих условиях, нежели внешние планеты.
Существует довольно много моделей, рассматривающих превращение колец диска из межзвездного вещества в планеты. Однако все их разнообразие может быть сведено к двум основным моделям. По одной из них, кольца, окружающие Солнце, распадаются на крупные части, которые, сжимаясь, превращаются в планеты. Согласно другой модели, в кольцах межзвездной пыли происходит слипание, «склеивание» частиц, образующих подобие снежного кома — прообраза будущих планет, которые впоследствии сжимаются. Под действием центробежной силы легкие частицы с внешней стороны диска уносятся в пространство, тогда в плоскости колец диска частицы также будут перемещаться наружу, а самые внутренние части колец, притягиваясь к Солнцу, падают на него, после чего диск приобретает массу, близкую к массе реальных планет.
Таким образом, различие двух моделей состоит в том, что в одной из них огромные шары протопланет коллапсируют до размеров современных планет, а в другой — слипание планетезима-лей приводит к формированию таких же по- массе планет. В последнее время наметилась тенденция объединения этих моделей в одну, способную удовлетворительно объяснить особенности планет Внутренней и внешней групп. Для первой группы планет предпочтительнее выглядит модель слипания планетезималей, тогда как образование внешних планет-гигантов лучше объясняется прото-планетной моделью. Различие в составе внешних планет, которые состоят преимущественно из водорода, кислорода, углерода и в меньшей степени из силикатов, тогда как во внутренних планетах последние преобладают, хорошо согласуется с их большей удаленностью от Солнца, очень низкой температурой и меньшей силой притяжения. Именно вследствие низкой температуры происходит конденсация в виде твердого вещества метана, аммиака и воды. Так как льды из этих веществ обладают меньшей плотностью, чем силикаты, внешние планеты характеризуются малой плотностью и огромными размерами.
По мнению некоторых исследователей, начиная с В. С. Сафро-нова (1969), процесс превращения диска межзвездной пыли в сгустки планет произошел очень быстро и занял около 100 млн лет. Поскольку объектом изучения для нас является Земля, то нам далеко не безразлично, каким путем и в какой интервал времени произошло ее разделение на оболочки-геосферы.
В настоящее время существуют две основные теории, которые все больше сближаются, дополняя друг друга. Модель гомогенной аккреции предполагает, что из межзвездного, хорошо перемешанного вещества образовались первично гомогенные планеты Солнечной системы и лишь впоследствии, эволюционируя, они приобрели структуру, состоящую из ряда оболочек, которые мы и наблюдаем, например, на Земле (ядро, мантия, кора). Однако этой моделью не так просто объяснить наличие метеоритов разного состава — каменных, железных и железокаменных. Весьма проблематичной с точки зрения первоначально гомогенной Земли остается формирование ее геосфер в процессе дифференциации, когда изначально холодная Земля начала разогреваться, в результате чего выделилось железное ядро и силикатная мантия. Определенные ограничения на эту концепцию накладывает слишком маленький промежуток времени между образованием Солнечной системы (4,6—4,7 млрд лет), возрастом наиболее древних лунных пород (4,5—4,6 млрд лет), а также метеоритов и древнейших гра-нитоидов на Земле (около 4 млрд лет), что практически не оставляет времени для дифференциации.
Модель гетерогенной аккреции, впервые предложенная в 1967 г. Э. В. Соботовичем, А. П. Виноградовым, а также А. Ринг-вудом из Австралии и К. Турекяном и С. Кларком из США, объясняет указанные выше трудности, и суть ее заключается в том, что геосферы Земли формировались одновременно с ее образованием и аккреция планетезималей проходила вместе с конденсацией газово-пылевой туманности, сопровождавшейся понижением температуры. В результате процесса фракционирования наиболее высокотемпературная фаза, состоящая из железных планетезималей, практически не содержащих радиоактивных элементов, образовала ядро Земли. И только после того, как железные планетезимали почти исчерпались, начали слипаться планетези-мали типа каменных метеоритов, состоящих из различных алюмосиликатов. Чем больше внешние оболочки Земли «нарастали» на внутренних сферах, тем больше в них содержалось радиоактивных элементов, так же как и у Луны.
Одновременно с образованием оболочек Земли происходила их дифференциация, имевшая экзотермический характер, а так как мантия, по мере ее нарастания, служила все более эффективным теплоизолирующим экраном, то вследствие перегрева внешнее ядро приобрело пластичное состояние. По мнению Э. В. Соботови-ча (1979), расплавление внешней оболочки ядра началось еще тогда, когда планетезимали соударялись с орбитальной скоростью, достаточной для плавления их приповерхностного слоя. Иными словами, причиной плавления была кинетическая энергия сталкивающихся и слипающихся железных планетезималей. По-видимому, и после образования ядра процесс дифференциации продолжался, вызывая перераспределение металлической и алюмосили-катной фаз, в результате которого и сформировалась расслоенная структура Земли. Важно подчеркнуть, что, согласно изложенным выше моделям аккреции, время образования ядра не должно превышать первые сотни миллионов лет.
В этот же временной интервал сформировались протомантия и протокора. Возникшая на основе последней земная кора является уже продуктом достаточно длительной дифференциации первичных верхов мантии и коры, которые, будучи наиболее обогащенными радиоактивными элементами, могли подвергаться процессам многократного переплавления и метаморфизма. Важную роль в разогреве коры играла метеоритная бомбардировка Земли, особенно сильная в период 4,3—3,8 млрд лет назад, но с кульминацией около 4,0 млрд лет, которая и способствовала ее усиленной дегазации.
С Землей неразрывно связан ее спутник — Луна, происхождение которой объясняется несколькими гипотезами, но важно помнить, что Луна сформировалась не позднее 4,2 млрд лет назад, что состав ее пород очень похож на состав земной мантии и что у Луны нет магнитного поля и железного ядра. Существующие гипотезы предполагают: 1) образование Луны из того же газово-пылевого облака одновременно с Землей; 2) отрыв Луны от Земли на ранней стадии формирования последней; 3) захват Луны как постороннего тела Землей; 4) скользящий удар о Землю космического тела размером с половину Земли и выброс вещества мантии Земли в околоземное пространство с последующим формированием Луны из этого вещества. Последняя гипотеза пользуется сейчас большой популярностью.
Таким образом, Земля как планета сформировалась около 4,6 млрд лет назад. С момента начала сжатия облака межзвездного вещества газово-пылевой туманности под воздействием вспышки сверхновой звезды прошло около 0,5 млрд лет, а может быть, и меньше. За этот временной интервал сформировались основные земные протосферы и началась та часть истории Земли, длительностью 0,5—0,6 млрд лет, которая скрыта от исследователей, так как возраст древнейших пород не превышает 4,0 млрд лет.