История Земли - Ричард Флинт

История Земли

Предлагаемая вниманию советского читателя книга 'История Земли' принадлежит перу известного американского ученого Ричарда Фостера Флинта. Труд этот, написанный живо и интересно на основе богатого фактического материала, посвящен не только истории геологического развития нашей планеты, но и развитию эволюционных процессов жизни на Земле во всем ее многообразии, от простейших одноклеточных организмов до человека.

Р. Ф. Флинт

Перевод с английского И. И. СПАССКОЙ

Редакция А. К. АГАДЖАНЯНА и К. К. МАРКОВА

Предисловие академика К. К. МАРКОВА

Москва "Прогресс" 1978

Редакция литературы по географии

Перевод на русский язык, примечания, "Прогресс", 1978

R.F.Flint

THE EARTH AND ITS HISTORY

New York 1973

От редактора

(Издательство "Прогресс", 1978 )

Ричард Фостер Флинт - крупнейший знаток новейшей истории Земли, профессор Йельского Университета в США. Его книга "Ледники и палеогеография плейстоцена" была переведена на русский язык. Настоящий труд Р. Ф. Флинта по содержанию шире его предыдущих работ, о чем свидетельствует само название книги: "История Земли". В данной работе автор излагает всю историю Земли, а не только ее новейшую геологическую историю. В ней уделено большое внимание развитию органической жизни Земли, включая историю и развитие человека. Книга написана интересно и оригинально.

Как и предыдущие книги того же автора, "История Земли" должна привлечь внимание советского читателя благодаря ее достоинствам. В ней отражена цельная концепция автора, обобщающая обширный опыт мировой палеогеографической и геологической наук.

Ценной особенностью книги Р. Флинта является мастерство изложения, отражающее не только стилистическое дарование Флинта, но и ясность его мысли. Книга легко воспринимается читателем.

Имея в виду, что Р. Ф. Флинт уже известен советскому читателю, я счел возможным ограничить свои пояснения этим кратким предисловием.

Ричард Фостер Флинт скончался в июне 1976 г. Предлагаемая читателю книга является последним трудом талантливого ученого.

Академик К. К. Марков

Глава первая. Земля как планета

Планета Земля

Фотография, которую вы видите на противоположной странице, была сделана 18 ноября 1967 г. с космического корабля, который находился на расстоянии около 35 тысяч километров от Земли. Всю Землю (Точнее, всю поверхность Земли, обращенную к зрителю. - Прим. ред) - наш дом - можно охватить на этой фотографии одним взглядом. Такое изображение земного шара, на котором мы живем, было получено только после того, как космические корабли впервые покинули нашу планету и началась космическая эра.

Земля из космоса не похожа на Луну с Земли. Формы поверхности Земли не так резки, ясны и хорошо различимы, как формы лунной поверхности. Они расплывчаты, многие из них скрыты облаками, что указывает на существование у Земли атмосферы. Наличие атмосферы делает возможной жизнь на Земле, а также, что менее заметно, но не менее важно, делает возможным разрушение горных пород, слагающих твердую поверхность Земли. На поверхности Луны, не имеющей атмосферы, такого рода разрушения не происходит.

Фото 1. Вид из космоса на планету Земля. Черными линиями показано приблизительное положение берегов континентов. (Фотография сделана со спутника ATS - III, NASA)

Другой отличительной особенностью Земли является, как видно на снимке, наличие воды, образующей океаны. На Луне такое вещество, как вода, не обнаружено. Хорошо известно, что вода, как и воздух, необходима для жизни. В то же время, находясь в движении, вода в реках, озерах и морях переносит частицы горных пород с одного места на другое и отлагает их в виде осадков. Со временем эти осадки становятся слоями осадочных пород.

Наблюдатель, находящийся в космосе, обнаружил бы, что наличие облачности в атмосфере не позволяет ему сразу же получить представление об основных чертах земной поверхности. Для того чтобы получить представление об очертании океанов и континентов, ему пришлось бы сопоставить множество снимков, сделанных в различное время и охватывающих значительную площадь суши. На нашем снимке виден участок береговой линии, достаточно большой, чтобы понять, какая часть поверхности Земли находилась в поле зрения космической фотокамеры. Слева от центра снимка расположена южная часть Южной Америки, а справа находится отделенная от нее Атлантическим океаном огромная глыба западной Африки - ближайшей части Африканского континента. Побережья этих двух континентов, разделенных сейчас обширными пространствами воды, обнаруживают сходство очертаний, подобно двум частям головоломки, подходящим друг к другу. И в самом деле, есть серьезные основания полагать, что на более ранних стадиях истории Земли эти два континента были единым целым. Позднее они разделились и медленно движутся в разные стороны, каждый на своем основании, образуя непрерывно расширяющийся Атлантический океан.

Однако представление о том, что земные материки плавают и находятся в движении, подобно плавучим льдинам, сложилось практически вне зависимости от завоевания космического пространства. Оно явилось плодом упорного труда многих ученых, работавших на поверхности самой Земли и по времени было одним из последних в длинном ряду открытий и исследований, касающихся динамики Земли и создавших основу теоретического учения о Земле. Эта теория формулирует законы, управляющие всеми процессами - физическими, химическими и биологическими, которые вызывают постоянные изменения облика Земли. Теория Земли охватывает не только движение плавающих континентов, но также и все другие процессы, происходящие на нашей планете. К этим процессам относится и перенос воды из океана на сушу через атмосферу, и обратное перемещение воды в океан реками, постепенное разрушение горных пород и перенос их частиц реками, волнами, течениями, ледниками и ветрами, которые постоянно "подметают" поверхность Земли. Энергия этих природных сил есть энергия, излучаемая Солнцем. Эта же энергия в виде отраженного от земной поверхности света дала возможность получить космическую фотографию.

Внутреннее строение Земли

Центр нашей планеты находится всего лишь на глубине 6370 километров, что составляет менее двух процентов расстояния до Луны, однако наибольшая глубина, на которую человек проникал в недра Земли (в золотых копях Южной Африки), составляет 3,6 километра. При разведке нефти в западном Техасе твердые породы были пробурены до глубины более 9 километров и подняты образцы пород.

Хотя, строго говоря, мы исследовали лишь самую поверхностную часть планеты, мы все же имеем грубую модель ее внутреннего строения. Эта модель, которая год от года уточняется, явилась главным образом результатом обширных и координированных между собой исследований, проводящихся во всем мире, - исследований путей и скорости перемещения сейсмических волн, этих надежных посланцев, которые проникают дальше и быстрее в земные недра, чем буровые скважины. Данные сейсмических исследований дополняются другими, как, например, изучение свойств пород на поверхности Земли и в условиях больших температур и давлений. Конечно, в деталях наша модель неточна, но вероятность того, что она правильна в общих чертах, достаточно велика. Рисунок (рис. 1), представляющий модель в упрощенной форме, изображает планету как бы состоящей из концентрических оболочек-слоев, подобно луковице, причем каждый нижележащий слой тяжелее, чем вышележащий.

Рис. 1. Если бы Землю разрезать, как яблоко, то обнаружилось бы состоящее из двух частей металлическое ядро, окруженное слоями каменного материала. Земная кора имеет очень небольшую толщину. В верхней части рисунка изображен в увеличенном вертикальном масштабе фрагмент земной коры, включающий и океаническую и континентальную часть

На поверхности находится кора, состоящая из различных пород. Толщина коры по отношению к диаметру земного шара меньше, чем толщина яичной скорлупы по отношению к яйцу. Кроме того, в отличие от яичной скорлупы толщина ее не везде одинакова. Под океанами она всего лишь около 5 километров, а в пределах континентов - от 40 до 60 километров. Мантия("белок" яйца) состоит из материала более тяжелого, чем породы коры. По объему она составляет около 80% всей Земли. Книзу она резко переходит в ядро ("яичный желток") - металлическое, очень тяжелое и, вероятно, представляющее собой сплав железа, никеля и, возможно, серы или кремния. Очень вероятно, что богатое железом земное ядро является источником магнитного поля Земли, управляющего стрелками наших компасов.

По сравнению с температурой земной поверхности внутренняя часть Земли очень горяча. Даже в глубокой шахте, хотя она составляет лишь крошечную долю расстояния до центра Земли, очень жарко. Некоторые шахты должны вентилироваться охлажденным воздухом. Это иллюстрирует тот общеизвестный факт, что температура повышается с глубиной, по крайней мере в пределах коры и несколько глубже (насколько - точно неизвестно). Величина этого повышения температуры, называемая геотермическим градиентом, изменяется от места к месту, однако в среднем в пределах коры она составляет от 10 до 50° С на километр. Если принять средний градиент равным 30°, то основание коры должно иметь температуру около 1800°, то есть буквально быть раскаленным докрасна. Считается, однако, что внутри ядра градиент снижается в связи с тем, что металлические породы хорошо проводят тепло. Если это так, то возможно, что температура в центре Земли не превышает нескольких тысяч градусов. Почти половина этих огромных запасов тепла имеет своим источником радиоактивность. Радиоактивные химические элементы, находящиеся в теле Земли, распадаются, и при их распаде выделяется тепловая энергия. Считают, что другая половина запасов тепла сохранилась от тех времен, когда Земля только возникла (Проблему теплового состояния Земли Р. Ф. Флинт изложил очень кратко. Укажем хотя бы на то, что содержание радиоактивных элементов и выделение радиоактивного тепла в Земле уменьшается с глубиной. Выделение радиоактивного тепла уменьшалось и с течением времени, так как радиоактивные элементы постепенно распадались. Сжатие Земли также повышало ее температуру. - Прим. ред).