учебники / Гаврилов В.П. «Путешествия в прошлое Земли»
.pdfw
н
и
•..
к
1:
и
т
к
т
ВИ811ИDПНА В.П. ГАВРИЛОВ
ПУТЕШЕСТВИЯ В ПРОШЛОЕ ЗЕМЛИ
ИЗДАНИЕ ТрЕТЬЕ, ПЕрЕрАООТI\ННОЕ и Допо.\Нf:ННОЕ
-~~ Издательство
~'-- •НЕФТЬ И ГАЗ•
Р!'Унet1!l МIDI* М.М.Г\'5К111А
Москм200~
УДК551.1
ББК26.3
г 12
Гаврилов В.П. Пуrешествия в прошлое Земли. - 3-е
г 12 изд., перераб. и доп.. - М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ»
РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005.- 184 стр.
ISBN 5-7246-0355-1
В популярной форме изложена история развития Земли с момен та возникновения ее как IVIанеты. Солнечной системы. Описаны гео логические процессы, обусловившие изменение ее внешнего обJШКа. Кратко освещена эволюция животного и растительного мира. В тре тьем издании (1-е изд. - 1976 r., 2-е изд. - 1987 r.) в значительной степени обновлены и допоJШены все главы с учетом последних дос тижений науки и техники, приведен допоJШительный иллюстратив ный материал. Рассмmрены современные представления о причинах
и механизме тектонических движений, меняющих лик Земли.
Дтiя широкого круга читателей, интересуюш.ихся новейшими иде ями о геологическом развитии Земли.
ISBN 5-7246-0355-1
Гаврилов Виктор Петрович
ПУI'ЕШЕСI'ВИЯ В ПРОШЛОЕ ЗЕМЛИ
Научно-популярное издание
Книга подrотомена к печати в Компьютерном центре
издательства «Нефrъ и газ» РГУ нефги и газа им. И.М. Губкина
Подписано в печать 09.08.05. Формат 60x90ji6. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Тайме. Уел. печ. л. 11, 5. Тир. - 2500 Зак. N1 93
Федеральное государственное унитарное предпрятие
Издательство «Нефrъ и газ» РГУ нефrи и газа им. И.М. Губкина Лицензия ИД N1 06329 от 26 ноября 2001 г.
119991, Москва, Ленинский проспект, 65
Тел.: (095) 135-84-06, 930-98-79. Факс: (095) 135-74-16.
Налоговая льгота - общероссийсmй классификатор ПродуiЩИИ
ОК-005-93, том 2: 953000.
© В.П.Гаврилов, 2005
©РГУ нефrи и газа им. И.М.Губкина, 2005
©ФГУП Издательство •Нефrь и газ•
РГУ нефrи и газа им. И.М.Губкина, 2005
ПРЕДИСЛОВИЕ К ТРЕТЪЕМУ ИЗДАНИЮ
Вашему вниманию предлагается третье издание научно-попу
,1ЯJ>ной :книm «Пуrешествия в проuuюе Земли» (1-е издание - 1976 г., 2-е издание - 1987 г.). За прошедшие почти 20 лет в геологической области знаний произошли существенные изме-
"
нения: утвердилась плитотектоническая концепция, как основа
геологического мировоззрения, все меньше остается сторонни
ков классической геосинклинальной парадигмы (т.е. руководя
щей идеи в rеолоmи), все более детализируется внугреннее стро
ение земного шара, появляются новые предстаменяя о ранних
этапах развития нашей планеты. Однако общий ход геологичес
кой истории Земли, основные вехи ее развития не претерпели существенных изменений.
Готовя третье издание настоящей книги, автор сохранил классическую (геосинклинальную) интерпретацию геологических со бьпий, можив несколько иное, более совремеlПfое содержание в
традиционное учение о геосинклиналях.
Автор надеется, что читателя заинтересуют собьrrия геолоm
ческой жизни Земли, а, может быть, и повлияют на выбор про
фессии. Если же возникнут замечания или пожелания, то просьба
присылать их в издательство, чтобы автор смог учесть их в своей
дальнейшей деятельности.
~
:::;;:
r!;IJ
LJ.J
§
о
а. с:
CD
•
«Только тогда можно понять сущность вещей,
когда знаешь их происхождение и развитие». Аристотель (384-322 гг. до н.э.)
Путешествовать тобяr все. Одни, собираясь в доршу,
снаряжают лодки, rшоть1 и даже яхты, другие с рюкзака
ми за rшечами идуr в таежные дебри или в пустыни Сред
ней Азии, третьи просто выезжают за город на суб601у и
воскресенье. Отправимся пуrешествовать и мы. Но наш
маршрут пройдет не по горам и низменностям современ
ной Земли, не по нынешним ее морям и океанам. Наше
путешествие - во времени; путь его - сначала в про
шлое, а затем - в будущее. Мы посетим Землю в период
ее таинственного рождения, проникнем в раннюю ста дию ее геолоrического развития, перенесемся в эпохи воз
никновения и расцвета органической жизни и заrлянем в
будущее rшанеть1. Пуrешествие это крайне необычное, нео
бычными будут и средства передвижения. Воспользуемся для этого воJШiебной <(машиной времени)>, изобретенной
английским писателем-фантастом Г. Уэллсом.
Несмотря на то что предлагаемое путешествие носит
~аллегорический характер, а средство его осуществления
::'"~ - фантастическое, при восстановлении картины прошлой
~жизни Земли мы будем придерживаться научных фак
стов. В основе наших реконструкций будут лежать геоло
сd гические знания, данные сравнительной планетологии и
8 космических исследований. При этом как бы мы ни были
4
строги в отношении фактов, все же вряд ли нам удастся избежать в ряде случаев гшютетичности в повествова нии. Еще мало у нас данн:ых, да и они зачастую проти
воречивы. В особенности это касается проблемы проис хождения Земли, ее ранней истории, причин геологи
ческш-о развития. Гипотезы в науке неизбежны, они сви
детельствуют не о слабости ее, а о сложности решаемых проблем.
Какую же цель ставим мы перед собой, пуrешествуя в
прошлое Земли? Человек - часть природы, Земля - его
дом. Надо знать дом, в котором мы живем. Не просто знать, но и беречь то, что создавалось в течение мно
гих сотен миллионов лет, разумно использовать мине
ральные ресурсы недр, обереrать природу от rpyбoro и не рачительного вмешательства, приводящего к необратимым процессам. Знание основ геологии становится сейчас та
ким же обязательным для любого образованного челове ка, как знание литературы и искусства. В одной из своих статей академик: АВ. Сидоренко еще в прошлом веке пи сал, что в жизни общества роль геологии, создающей ма
териальную основу для развития промьШJЛенности, вели
ка и ответственна. Поэтому в будущем геологические зна
ния стануг достоянием самых широких кругов населе-
ния.
Человек, вооруженный основами геологических знаний, по-иному воспринимает окружающий мир, ему ста-
новится понятен язык застывших камней и геологичес ких процессов. Итак, чтобы знать свою планету, исто
рию ее возникновения и развития, отравимся в нео
бычное путешествие в далекое прошлое, отдаленное от
нас сотнями миллионов и миллиардами лет.
~
~
м
a:l
LLJ
s
....a:l
u
ш
3
ш
>-
r::
•
Рис. 1. Внутреннее строение Земли.
ность изучить верхние слои земной коры. Однако глу
бина горных выработок пока еще слишком мала. Самая
глубокая скважина в мире пробурепа в России на Коль
ском полуострове, ее глубина составляет 12262 м (буре ние прекращено в 1992 г. из-за аварий и по техническим
~
~
ш
("1'")
ш
~
о
Q..
t::
со
ш
s
,со_
u
ш
3
ш
>-
с:
•
7
причинам пока не может быть продолжено). Шахты про никают в недра на гораздо меньiiiИе глубины. Рекорд
ная глубина их 3428 м (шахта «Ист Рэнд>> в Южной Аф
рике). Сравните эти цифры со средней величиной ради уса Земли 6371 км, и окажется, что даже самая глубокая современная скважина проникает в тело планеты не глуб
же, чем булавочн:ы:й укол в толстую кожу слона, поэто
му-то и загадочно во многом внутреннее строение на
шей планеты.
Изучение внутреннего С'IJ)ОеНИЯ Земли производится
геофизическими методами и, прежде всего, сейсмораз
ведкой.
Суrь этого метода в том, что на поверхности искусст
венно (например, пуrем взрыва) создают упругие коле бания - сейсмические волнь1, которые со скоростью не
скольких километров в секунду распространяются в глубь
Земли. Приблизительно за 20 мин они мoryr пройти зем ной шар насквозь. В более rтотной среде скорость воJШ
возрастает, в рыхлой - резко снижается, а в жидкостях
некоторые из них не распространяются. Проходя грани
цу раздела двух сред с различной плотностью, упругие
колебания частично отражаются, возвращаясь на повер хность Земли, а частично проникают далее в недра до следующей границы раздела. Колебания, возвратившие
ся на дневную поверхность, реmстрируют, изучают и по
ним восстанавливаюr глубину залегания поверхности раз
дела и даже получают сведения о физических свойствах тех сред, сквозь которые прошли сейсмические волны. С
тэтой же целью сейсмолоm изучают землетрясения, ко
~торые вызывают упругие колебания естественным пу
g. тем.
~
С ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ ЗЕМНАЯ КОРА
сО
Самая верхняя оболочка нашей планеты - земная кора
8 представляет собой весьма тонкое «покрывало», под ко-
8
зенна!l кора
океаническtuо frlflhtl
Рис. 2. Схема строения земной коры и верхней мантии Земли.
1 - осадочный слой; 2 - «гранитный• слой; 3 - «базальтовый• слой;
4- мантия.
торым скрыты неспокойные земные недра. Мощность
коры в океанах составляет около 5 км, на материках она достигает 70 км. Однако даже самая моiЩiая кора по срав неюnо с другими геосферами Земли кажется тонкой rтен кой, в которую обернуr земной шар. В среднем толщина
коры составляет всего 0,6 % от длины земного радиуса.
Резкое колебание мощности земной коры объясняет
ся особенностями ее геологического строения. На кон
тинентах она состоит из трех слоев: осадочного, <<rра
нитноrо» и <<базальтового)> (рис. 2).
Осадочный слой по:крьmает rтанету с поверхности. Он
сложен хорошо известными нам осадочными породами:
песками, песчаниками, глинами, известняками, камен
ной солью и т.д. Мощность слоя меняется от нуля до 10 15 км, в редких случаях до 20 км.
s
~
ш
("()
ш
о
3
о
а. t::
00
ш
s
00
1-
u
ш
3
ш
>-
с
•
9
<<Гранитный>>, или граниrо-гнейсовый, слой залегает под осадочным. Он назван так потому, что состоиr из
пород, близких по химическому составу и физическим свойствам к граниту. Эrо граниты, граiюдиориrы, гней
сы, слюдистые сланцы и др. В ряде мест слой выходит на дневную поверхность (Кольский и Скандинавский по
луострова, некоторые районы Америки, Африки, Индии,
Австралии, Азии). Мощность этого слоя 30-40 км. <<Базальтовый>>, или гранулиго~базитовый, слой зале
гает в основании земной коры. На дневной поверхности
достоверно он нигде не обнаружен, не вскрыт он и сква
жинами. О его свойствах можно судить лишь по геофи
зическим данным. Считается, что этот слой состоиr из
магматических пород типа базальта и габбро. Мощность слоя колеблется от 1О до 35-40 км.
В рельефе материков районам с более тонкой корой
соответствуют низменности, тогда как областям с уве
личенной мощностью - обычно горные страны.
Иное строение имеет кора под океанами: здесь отсуr ствует <<гранитный>> слой, а мощность коры существенно
сокращена, колеблясь от 5 до 10-15 км. Как ни парадок
сально, но океаническая кора изучена лучше континен
тальной. Из глубоких врезов океанического дна ученым
удалось с помощью драг поднять образцы пород, слага ющих кору океанов. Оказалось, что нижняя ее часть со
стоит из серпентинитов и габбро-магматических пород, обедненных окисью кремния; средняя - из базальтов с
прослоями осадочных пород кремнистого состава; верх-
са няя часть - из осадочных пород. Оrсюда названия ело
~ев: габбро-серпентиниrовый, базальтовый и осадочный.
g. Кислых пород типа гранита в составе океанической коры
~не обнаружено. Мощность первых двух слоев состааляет
~около 5 км, а осадочного 0,5-1 ,5 км. Резкое уменьше-
ние толщины океанической коры фиксируется уступом
8 в рельефе дна океанов, прослеживающимся по перифе-
10