Бесплатный фрагмент - Общая геология или Земля как система

Автор книги

Исаков Иван

Общая геология или Земля как система

Введение

— Что такое геология и зачем она нужна?

— Место общей геологии среди других наук о Земле

— История геологических исследований

Часть I. Строение Земли

Глава 1. Земля — планета в космосе

— Формирование Земли

— Место в Солнечной системе

— Геофизические поля: гравитационное, магнитное, тепловое

Глава 2. Внутреннее строение Земли

— Ядро, мантия, литосфера, астеносфера

— Методы изучения недр (сейсмология, гравиметрия и др.)

Часть II. Динамика литосферы

Глава 3. Теория тектоники плит

— Движение литосферных плит

— Типы границ плит: дивергентные, конвергентные, трансформные

— Геологические последствия (землетрясения, вулканы, горообразование)

Глава 4. Вулканизм и магматизм

— Типы вулканов

— Магматические породы

— Роль вулканизма в эволюции планеты

Глава 5. Землетрясения

— Причины и механизмы

— Сейсмические волны

— Сейсмическое районирование

Часть III. Геологические процессы

Глава 6. Внутренние процессы — Метаморфизм — Магматизм — Тектоника
Глава 7. Внешние процессы

— Выветривание

— Эрозия, перенос, аккумуляция

— Деятельность воды, ветра, льда

Глава 8. Геологический цикл

— Круговорот веществ в литосфере

— Связь процессов: от горообразования до образования осадков

Часть IV. Геологическая история Земли

Глава 9. Геохронология и стратиграфия

— Возраст Земли

— Радиометрическое датирование

— Геохронологическая шкала

Глава 10. История Земли и развитие жизни

— Архей, протерозой, фанерозой

— Массовые вымирания и тектонические события

— Связь геологии и эволюции биосферы

Часть V. Полезные ископаемые и геология человека

Глава 11. Полезные ископаемые

— Образование месторождений

— Рудные и нерудные полезные ископаемые

— Геология и экономика

Глава 12. Геология и человечество

— Геологические риски (оползни, цунами, извержения)

— Инженерная геология

— Охрана геологической среды

Эпилог. Земля как динамическая система

— Земля в прошлом, настоящем и будущем

— Геология и устойчивое развитие

— Перспективы геологических наук

Введение

Что такое геология и зачем она нужна?

Геология — это наука о Земле. Она изучает, из чего состоит наша планета, как она появилась, какие процессы происходят в её недрах и на поверхности. Геологи исследуют горы и вулканы, разломы и землетрясения, реки и пещеры, камни и полезные ископаемые.

Почему это важно?

Понимая, как устроена Земля, мы можем:

— находить полезные ископаемые (уголь, нефть, металлы),

— строить города и дороги в безопасных местах,

— предсказывать извержения вулканов и землетрясения,

— защищать природу и экономить ресурсы.

Геология помогает человеку лучше понять, где он живёт, и научиться заботиться о нашей планете.

Место общей геологии среди других наук о Земле

Геология — часть большой группы наук о Земле. Вместе с географией, метеорологией, океанологией и астрономией она изучает, как устроен мир.

Общая геология — это фундамент. Она объясняет основные процессы, которые происходят с Землёй: движение литосферных плит, образование гор, появление землетрясений и многое другое.

С другими науками геология тесно связана:

— с физикой — через земные волны и гравитацию;

— с химией — в изучении минералов и состава пород;

— с биологией — при исследовании древней жизни (палеонтология);

— с экологией — при защите природы от вредных последствий добычи ресурсов.

История геологических исследований

Тысячи лет назад люди уже замечали, как меняется земля: текут реки, рушатся скалы, извергаются вулканы. Но как наука, геология начала развиваться в XVIII–XIX веках.

Один из первых учёных-геологов — Джеймс Хаттон. Он предположил, что Земля меняется очень медленно, и её возраст — миллионы лет. Позже учёные открыли слоистость земной коры, описали разные типы горных пород и начали составлять геологические карты.

В XX веке появилось множество новых методов: сейсмология, радиодатирование, спутниковые наблюдения. Теперь мы знаем гораздо больше — но загадок у Земли всё ещё много.

Глава 1. Земля — планета в космосе

Формирование Земли

Наша планета появилась более 4,5 миллиарда лет назад. Учёные считают, что Земля образовалась из облака пыли и газа, которое вращалось вокруг молодой Солнца. Частицы пыли сталкивались, слипались и постепенно образовывали всё более крупные тела. Так появилось множество небольших планет, из которых одна стала Землёй.

Сначала Земля была горячим шаром, состоящим из расплавленных горных пород и металлов. Со временем тяжёлые вещества опустились в центр, образовав ядро, а более лёгкие — поднялись вверх. Так возникло внутреннее строение планеты: ядро, мантия и кора.

Позже Земля остыла, появилась твёрдая поверхность, атмосфера и вода — условия, в которых могла возникнуть жизнь.

Место в Солнечной системе

Земля — третья планета от Солнца. Она входит в число внутренних планет, таких как Меркурий, Венера и Марс. Эти планеты твёрдые, в отличие от гигантов, вроде Юпитера и Сатурна, которые состоят в основном из газа.

Земля — единственная известная планета, на которой есть жизнь. Это стало возможным благодаря:

— подходящему расстоянию от Солнца (не слишком жарко и не слишком холодно),

— наличию воды в жидком виде,

— защитной атмосфере, которая удерживает тепло и защищает от радиации.

Вокруг Земли вращается её спутник — Луна. Она влияет на приливы и отливы в океанах и, по мнению учёных, сыграла важную роль в стабилизации климата.

Геофизические поля Земли

У Земли есть три важных «невидимых» поля, которые влияют на всё живое и на процессы внутри планеты:

— Гравитационное поле

— Это сила, с которой Земля притягивает к себе все объекты. Благодаря гравитации мы стоим на земле, Луна вращается вокруг нас, а атмосфера остаётся рядом с планетой.

— Магнитное поле

— Земля работает как огромный магнит. Её жидкое внешнее ядро движется и создаёт магнитное поле. Оно защищает нас от опасных частиц, летящих от Солнца. Именно из-за него стрелка компаса указывает на север.

— Тепловое поле

— Внутри Земли — огромное количество тепла. Оно остаётся от древнего времени, когда планета только образовалась, и продолжается за счёт распада радиоактивных веществ. Это тепло вызывает движение в мантии, из-за чего «плавают» литосферные плиты и происходят извержения вулканов.

Проверь себя

— Как образовалась Земля?

— Почему на Земле возможна жизнь?

— Что такое гравитационное и магнитное поле?

Интересный факт

Если бы Земля была размером с мяч, то ядро было бы примерно как маленький шарик внутри, а атмосфера — тоньше кожуры яблока!

1. Графика

А. Строение Земли (упрощённая схема)

┌──────────────┐

│ Атмосфера │ ← Тонкий внешний слой газов

├──────────────┤

│ Кора │ ← Твёрдая оболочка (континенты и дно океанов)

├──────────────┤

│ Мантия │ ← Горячие, но плотные породы (движутся медленно)

├──────────────┤

│ Внешнее ядро│ ← Жидкий металл, создаёт магнитное поле

├──────────────┤

│ Внутреннее │

│ ядро │ ← Твёрдое, горячее, железо и никель

└──────────────┘

Можно нарисовать в виде круглой «пицы» с подписями и цветами:

— Кора — коричневая

— Мантия — оранжевая

— Внешнее ядро — красное

— Внутреннее — жёлтое

Б. Положение Земли в Солнечной системе

[Солнце] — Меркурий — Венера — Земля — Марс — Юпитер — Сатурн — Уран — Нептун

— Земля — третья по счёту

— Вокруг неё — Луна

— Внутренние планеты — до Марса

— За Марсом — планеты-гиганты

2. Дополнительные вопросы

На повторение:

— Назови внутренние слои Земли.

— Что создаёт магнитное поле Земли?

— Почему Земля — особенная планета?

На размышление:

— Что было бы, если бы у Земли не было магнитного поля?

— Как ты думаешь, почему важно знать, как устроена планета изнутри?

3. Мини-эксперимент: Сделай простой компас

Тебе понадобится:

— Игла (или маленький гвоздик)

— Магнит (можно от холодильника)

— Кусочек пенопласта или листик

— Стакан с водой

Инструкция:

— Проведи магнитом по игле 20–30 раз в одном направлении — ты её намагнитишь.

— Воткни иглу в кусочек пенопласта или положи её на листик.

— Поставь это в стакан с водой — игла свободно повернётся.

— Один её конец будет указывать на север.

Что произошло?

Ты создал компас. Намагниченная игла стала ориентироваться по магнитному полю Земли, как стрелка настоящего компаса.

Глава 2. Внутреннее строение Земли

Из чего состоит Земля внутри?

Хотя мы живём только на поверхности, внутри Земля — как огромный слоёный пирог. Учёные делят её на несколько слоёв:

1. Ядро

— Самый глубокий и горячий слой.

— Состоит из металлов (в основном железо и никель).

— Делится на внешнее ядро (жидкое) и внутреннее ядро (твёрдое).

— Именно движение жидкого ядра создаёт магнитное поле Земли.

2. Мантия

— Толстый слой из твёрдых, но очень горячих пород.

— Верхняя часть мантии медленно движется — это вызывает движение литосферных плит.

— В мантии есть потоки вещества — как кипящая каша.

3. Литосфера

— Это твёрдая оболочка Земли: земная кора + верхняя часть мантии.

— Разбита на плиты, которые «плавают» по подвижному слою.

4. Астеносфера

— Находится под литосферой.

— Горячая и вязкая — как расплавленный пластилин.

— Литосферные плиты двигаются именно по астеносфере.

Как учёные изучают недра Земли?

Мы не можем просто так пробурить Землю до ядра — слишком глубоко и жарко. Поэтому учёные используют непрямые методы:

1. Сейсмология

— Изучает, как проходят сейсмические волны при землетрясениях.

— Волны по-разному движутся через твёрдые и жидкие слои.

— По этим данным «рисуют» карту внутреннего строения Земли.

2. Гравиметрия

— Измеряет силу притяжения в разных точках Земли.

— Если плотность пород меняется — меняется и сила притяжения.

— Помогает находить залежи руд, пустоты и разломы.

3. Магнитные исследования

— Измеряют магнитное поле Земли.

— Показывают, где находятся магнетитовые и железные породы.

4. Радиоактивные измерения

— В породах есть радиоактивные элементы.

— Их излучение помогает узнать возраст горных пород и процессы внутри Земли.

Интересный факт:

Если бы Земля была яблоком, то кора была бы тоньше кожуры!

Проверь себя

— Назови основные слои Земли.

— Что такое литосфера и астеносфера?

— Как учёные узнают, что находится под землёй?

— Почему мантия не считается жидкой, хотя в ней есть движение?

Мини-задание

Нарисуй «слоёный пирог» Земли и подпиши:

— кора

— мантия

— внешнее и внутреннее ядро

— литосферу и астеносферу

(Можно использовать цветные карандаши!)

Глава 3. Теория тектоники плит

Что такое тектоника плит?

Тектоника плит — это теория, объясняющая, почему и как двигается земная кора.

Земная кора и верхняя часть мантии образуют литосферу, которая состоит из огромных плит. Эти плиты медленно движутся — в среднем по несколько сантиметров в год (примерно как растут ногти).

Под плитами находится астеносфера, по которой они словно «плавают».

Какие бывают движения плит?

Всё, что происходит на поверхности Земли — горы, вулканы, землетрясения — связано с тем, как плиты двигаются и сталкиваются.

Существует три типа границ между плитами:

1. Дивергентные границы (расходящиеся)

— Плиты расходятся в разные стороны.

— Магма поднимается и застывает, образуя новую земную кору.

— Пример: Срединно-Атлантический хребет — дно океана «растёт»!