Еволюція географічної оболонки

айважливішим показником внутрішньої активності планети й еволюції географічної оболонки є земна гідросфера. Тривалий час існували подання про сталість її обсягу або невеликих і рівномірних надходженнях за геологічний час. Однак кількісні оцінки ендогенних надходжень і фотолітичних втрат земної гідросфери показали, що до рубежу мезозою й кайнозою швидкість виносу вільної води на поверхню Землі була на порядок нижче, ніж в останні 70 млн. років.

До юри вона становила порядку 0,01 мм/1000 років і в кайнозої більше 0,1 мм/1000 років, причому в останні 5 млн. років досягла найвищого значення - 0,6 мм/1000 років (Орля, 1985). Знаючи загальну масу вулканічного матеріалу, можна визначити кількість води принесене вулканами на земну поверхню за 4109 років геологічної активності. Оскільки переробці піддавалося проторечовина, у якому втримується в середньому 5% води, від загальної маси вулканічного матеріалу 3,61025 г - це складе 1,81024 р. Втрати на фотоліз за цей час при середній швидкості 7,01015 г/рік склали б 2,81024 р. Але це за умови, що площа дзеркала морів і праокеана була порівнянна із сучасної. Однак це більш ніж в 20 разів перевищує загальну масу води перекиненої на поверхню Землі за час її геологічної активності. Звідси ми одержуємо ще одне незалежне свідчення, що в до кайнозойський час Світового океану сучасних розмірів не існувало на поверхні планети, а загальна площа морських басейнів була більш ніж на порядок менше сучасної загальної площі дзеркала вод морів і океану. Тільки при такому співвідношенні суши й моря наведене значення фотолітичних втрат, які залежать у першу чергу від площі, поверхня випару повинна бути зменшена на порядок і більше 1,41023 р. Сучасний Світовий океан містить 1,61024 р. Загальна маса винесеної на земну поверхню води оцінюється величиною 4,01024 р. Частина води надійшла невулканічним шляхом (по глибинних розламах, сольфатарам, фумаролам, ювенільні води). За останні 70 млн. років темпи виносу води зросли більш ніж на порядок і склали 2,21024 р. Таким чином, майже половина виробленої планетної води надійшла за період океанізації.

Отже, Світовий океан - молоде геологічне утворення переважно кайнозойського віку. Ніколи раніше на Землі не було подібного глибоководного й великого резервуара вільної води. Марне шукати сліди древніх океанів на сучасній суші - їх там ніколи не було. Про це свідчить і переважно мілководний вигляд опадів палеозою й мезозою континентальних платформ і океанічних улоговин.

Розрахунки показують, що Земля ще в стані зробити біля півтора обсягів вод Світового океану. При збереженні сучасних темпів дегідратації це займе ще приблизно 80 млн. років, після чого ресурси проторечовини будуть вироблені й надходження води на поверхню повністю припиниться. При негативному балансі водних надходжень і сучасних темпів фотолізу планета може повністю втратити водну оболонку через 20-30 млн. років.

Які прогнози еволюції географічної оболонки на більше близьку перспективу? При спостережуваних темпах надходження ендогенної води - 0,6 мм в 1000 років - через 10 тис. років рівень океану підніметься на 6 м. Це неминуче буде супроводжуватися прискоренням танення полярних льодовиків Гренландії й Антарктиди. Їхнє зникнення підвищить рівень у найближчі тисячоріччя ще на 63 м, що приведе до затоплення всієї низинної суши, третина якої лежить на оцінці нижче 100 м. Через 100 тис. років рівень моря підніметься ще на 60 м і досягне +120-130 м. Під водою виявляться всі рівнини Землі. Надалі підйом рівня води сповільниться, поки темпи фотолітичних втрат не перевищать темпи ендогенних надходжень. Відповідно до наших розрахунків, максимум океанізації досягне в найближчі сотні тисяч років, а потім почнеться падіння рівня океану. Таким чином, океанізація - це фінал новітньої еволюції планетарної речовини, а тривалість його в умовах Землі становить 140-160 млн. років.

Аналіз еволюції географічної оболонки буде неповним, якщо не розглянути ще один її компонент - атмосферу. Як і гідросфера, газова оболонка Землі формувалася за рахунок дегазації й вулканізму із зони астеносфери. У зв'язку із цим варто було б очікувати, що її склад буде близький складу глибинних газів, тобто вона повинна містити Н2, СН2, NН3, Н2S, З2 і ін. Імовірно, таким склад атмосфери був би в глибокому докембрії. З початком фотолізу пар що, в атмосфері виноситься, утворилися атоми водню й вільний молекулярний кисень. Вільні атоми водню піднімалися у верхні зони атмосфери й діссипували в космос. Молекула кисню досить велика, щоб діссипувати, тому опускаючись у нижні зони атмосфери, вона стає її найважливішим компонентом. Поступово накопичуючись, кисень поклав початок хімічним процесам у земній атмосфері. Завдяки хімічній активності кисню в первинній атмосфері почалися процеси окислювання глибинних газів. окисли, Що Утворилися при цьому, випадали в осад. Частина газів, у тому числі й метану, залишилася в колекторах земної кори, давши початок глибинним покладам нафти й газу.

Фотолітичне утворення кисню атмосфери було основним процесом на початку еволюції Землі. У міру очищення від глибинних газів формувалася вторинна атмосфера на основі вуглекислоти й двоокису азоту, створювалися умови для появи фотосинтезуючих синьо-зелених водоростей і бактерій. З їхньою появою процес насичення атмосфери киснем значно прискорився. При асиміляції вуглекислоти зеленими рослинами утворювався кисень, а ґрунтовими бактеріями - азот. У міру нагромадження вільної води на поверхні Землі й появи численних морських басейнів відбувається зв'язування З2 атмосфери й хімічне осадження доломітів. Повсюдне інтенсивне хімічне доломитоутворення, по Н.М. Страхову (1962), завершується в палеозої й заміщається біогенним. Отже, у палеозої відбувається поступове зменшення змісту З2 в атмосфері й лужному резерві в морських водах.

Нестійка вторинна атмосфера наприкінці палеозою переходить у третинну, що складається із суміші вільного азоту й кисню, причому кількість кисню продовжувало накопичуватися й у наступний час. Ступінь стійкості цієї сучасної атмосфери визначається масою планети й характером її взаємодії із твердим сонячним випромінюванням.

Земля безупинно втрачає гази з молекулярною вагою менш 4, тобто водень і гелій. Час повної диссіпації атмосферного водню при температурі газової оболонки 1600 До становить усього 4 роки, гелію - 1,8 млн. років, кисню - 1029 років. Отже, постійна присутність в атмосфері водню й гелію свідчить про безперервне поповнення ними за рахунок глибинних газів. Диссіпація починається з висоти найбільшого розрідження атмосфери, тобто приблизно 500 км. Цей факт підтверджує дієвість механізму фотолізу й ефективну втрату маси Землею (Єрмолаєв, 1975).

Таким чином, еволюція хімічного складу атмосфери відбувалася в тісному взаємозв'язку з темпами нагромадження вільної води на поверхні Землі й формуванням морських седиментаційних басейнів. Аж до середини палеозою (карбону), коли наземна рослинність поширилася повсюдно, атмосферний кисень накопичувався переважно фотолітичним шляхом. Починаючи з карбону, цей процес підсилився за рахунок фотосинтезу. Зміна органічного миру мезозою й кайнозою, очевидно, обумовлено в чималому ступені кисень атмосфери.

Добове обертання Землі забезпечує також нагрівання й охолодження її поверхні. Це сприяє розвитку водної й повітряної циркуляції, прискоренню динаміки всіх процесів життєдіяльності біосфери, перетворенню речовини земної кори.

Нахил осі обертання до площини орбіти (23°27) приводить до періодичного (сезонному) зміні кількості сонячного тепла, одержуваного різними ділянками земної поверхні при русі планети по геліоцентричній орбіті. Повний обіг навколо Сонця Земля робить за 365,2564 зоряної доби (сидеричний рік), або 365,2422 сонячної доби (тропічний рік).

У ході еволюції географічна оболонка освоювалася й насичувалася органічною речовиною. Адаптуючись до умов, що змінюються, біосфера пройшла довгий шлях від найпростіших одноклітинних до складних багатофункціональних органічних систем, вінцем яких близько 50 тис. років став хомо сапієнс. “Людина, як усяка жива речовина, є функція біосфери, - писав В.И. Вернадський, - а вибух наукової думки в XX сторіччі був підготовлений всім минулим земної біосфери". Поступова цивілізація людства з'явилася не чим іншим, як формою організації цієї нової геологічної сили на поверхні Землі. Хомо сапієнс як активний фактор географічної оболонки, на відміну від іншої співіснуючої з ним біосфери, характеризується наявністю розуму, а з погляду екології розум - це вища здатність доцільно реагувати на зміну зовнішніх умов.

Із проведеного аналізу також видно, що сучасний баланс суши й моря виявляється величиною непостійної. Стає також зрозумілим, що зародження й розвиток земної цивілізації довелося на кращу пору еволюції географічної оболонки в змісті збалансованості суши й моря, кліматичних умов, органічного миру й т.д. Однак уже найближчим часом цивілізації прийде вести важку боротьбу з настанням океану, пристосовуватися до нових умов існування. Багато країн Середземномор'я і Європи починаючи з XII століття вже ведуть цю боротьбу, зводячи дамби й греблі на морських узбережжях і в устях рік. Майбутнє Землі ще значною мірою залежить від її внутрішніх ресурсів. А ці ресурси, як ми бачимо, ще досить великі.

Література

1. Орльонок В.В. Історія води на Землі й інших планетах // Географія в школі. 1990. №5. С.9-15.

2. Друянов В.А. Загадкова біографія Землі. - К., 2001

3. Келдер Н. Неспокійна Земля. - К., 1995

4. Монин А.С. Популярная история Земли. - М., 1980

Страницы: 1, 2