Из истории изучения недр Земли

В подземном «космосе» рождаются минералы и горные породы, движутся литосферные плиты. Земля вздрагивает от внутренних сотрясений и извержений вулканов.

Еще в глубокой древности, задолго до нашей эры, ученых интересовали недра Земли. Извержения вулканов, гигантские пропасти и провалы, землетрясения свидетельствовали о том, что в глубине Земли происходят какие-то непонятные процессы. Возникали мифы о подземных жителях и зверях, никогда не показывающихся на поверхности, о боге подземного царства Плутоне. Люди наделяли их человеческими качествами и полагали, что неведомые существа тоже могут злиться и бороться между собой, вследствие чего Земля трясется, вулканы извергаются, а море заливает сушу.

Древнегреческий философ и ученый Аристотель (384 — 322 гг. до н. э.), например, объяснял возникновение землетрясений тем, что земная кора имеет отверстия, через которые сильные ветры воздействуют на подземные воды. Эти воды растворяют породы, образуя в них пустоты и провалы. Древнегреческий географ и историк Страбон (64/63 г. до н. э. — 23/24 г. н. э.) объяснял находки морских раковин вдали от моря тем, что поверхность Земли то поднимается, то опускается. Так, по его мнению, возникли острова и даже материки, а вулканы — это клапаны, предохраняющие Землю от накопления газов и взрывов.

Среднеазиатский ученый-энциклопедист Бируни (973 — около 1050) писал, что суша и море всегда перемещаются. Если мы видим гору из слоев окатанных камней, считал Бируни, значит, галька и гравий — это те камни, которые когда-то откололись от гор и затем долго подвергались воздействию водных потоков и ветров, а затем превратились в единую массу — «тесто». Современник Бируни, живший и в Средней Азии, и в Иране, ученый, философ, врач Ибн Сина — Авиценна (около 980 — 1037) полагал, что образование камней происходит или очень быстро под действием сильного жара, или медленно, если жар небольшой. Тогда горы образуются из вязкой глины, которая долго сохнет и постепенно превращается в камень.

Логика этих рассуждений безупречна: сначала накапливается рыхлый осадок, а уж потом этот осадок окаменевает. Теперь мы знаем, что от поверхности Земли до ее центра 6371 км, но только верхние 10 — 12 км подземных недр стали известны нам по результатам бурения геологических скважин. За 2 тыс. лет человек так и не смог проникнуть в глубокие недра Земли.

Изучением строения каменной оболочки нашей планеты занимается наука геология. По словам российского геолога и географа В. А. Обручева, «геология изучает каменную оболочку Земли», но это всего лишь оболочка, как бы скорлупа на поверхности планеты. М. В. Ломоносов называл ее «черепом Земли». Геология — книга для чтения по истории планеты. Знания о строении горных пород, их составе и различиях помогают как при разведывании полезных ископаемых, так и при строительстве городов и сел, заводов и железных дорог. Для этого проводится геологическая съемка местности. Геологи на специальные карты наносят все особенности горных пород, их распространение и возраст.

На Русской равнине хорошо видно, как толщи ледниковых и речных наносов, образовавшихся в последний миллион лет, залегают над слоями пород, сложившихся сотни миллионов лет назад.
Перед геологами издавна стояла трудная задача — определить возраст горных пород. Для этого необходимо было вести исследования по разным направлениям. Так, появились палеонтологические, радиологические и стратиграфические методы.

Палеонтологические методы основаны на изучении древних окаменелых остатков животных, отпечатков листьев растений и раковин моллюсков. Сравнивая их с ныне живущими животными и растениями, можно установить, что изменилось и что совершенно исчезло с поверхности Земли. Изучая историю зарождения жизни на нашей планете, ученые выявили основные этапы развития органического мира.

Радиологические методы дают возможность определить абсолютный возраст породы и минералов по степени распада радиоактивных материалов — урана, тория, калия и др. Наиболее известны калий-аргоновый и радиоуглеродный методы. С их помощью геологи смогли установить возраст пород в интервале от 4,5 млрд. до 1 тыс. лет.

Стратиграфические методы исследований помогают определить последовательное накопление отложений и пород с учетом их происхождения, или, как чаше говорят ученые, их генезиса. Изучение строения глин, песков, галечников и т. д. прежде всего, позволило отделить морские осадки от континентальных, т. е. образовавшихся на суше. Кроме того, удалось более подробно разделить геологические периоды на ряд эпох. Так появилась геохронологическая шкала, в которой выделены геологические эры, периоды и эпохи. Каждому периоду был присвоен собственный индекс, а на геологических картах — свой цвет.

История развития жизни на Земле

История развития жизни на Земле
Эры (млн. лет)	Периоды (млн. лет)	Основные этапы развития органического мира
Кайнозойская 0-70	Четвертичный 0-1.8	Появление и развитие человека. Современна» флора и фауна
	Неогеновый 1.8-25	Флора и фауна, близкая к современной. Появление челове­кообразных обезьян. Развитие копытных, хоботных и хищ­ных млекопитающих
	Палеогеновый 25-70	Распространение в морской фауне моллюсков и фораминифер. Вымирание архаических копытных и хищников. Появле­ние новых млекопитающих — копытных, хоботных, хищни­ков, насекомоядных и грызунов. Широкое распространение покрытосеменных растений — древесных и трав
Мезозойская 70 — 240	Меловой 70 — 137	Вымирание аммонитов, белемнитов, ихтиозавров, плезио­завров, летающих ящеров, динозавров. Появление новых групп динозавров — растительноядных, панцирных. Разви­тие моллюсков
	Юрский 137 — 195	Широкое распространение динозавров, летающих ящеров, ихтиозавров, плезиозавров. Появление первых птиц, млеко­питающих, крокодилов, ящериц. Развитие голосеменных растений
	Триасовый 195 -240	Вымирание древних пресмыкающихся и появление новых групп — черепах, клювоголовых. динозавров
	Пермский 240 — 285	Вымирание трилобитов. Развитие котилозавров и зверооб­разных. Развитие голосемянных растений. Резкое сокраще­ние общего числа видов флоры и фауны
Палеозойская 240 — 600	Каменноугольный 285 — 350	Развитие фораминифер, кораллов, иглокожих. Появление первых пресмыкающихся. Расцвет гигантских хвощей, плау­нов, папоротников
	Девонский 350 — 405	Развитие папоротников, плаунов, хвощей. Появление рыб и первых наземных позвоночных — стегоцефалов
	Силурийский 405 — 455	Развитие псилофитов и папоротникообразных растении. По­явление кораллов, червей, мшанок, морских ежей
	Ордовикский 455 — 500	Широкое распространение губок, иглокожих, моллюсков
	Кембрийский 500 — 600	Распространение трилобитов, моллюсков. Появление мхов, хвощей, папоротников
Протерозойская 600 — 2000		Появление радиолярий, губок, моллюсков. Распро­странение водорослей и бактерий
Архейская 2000 — 4000		Появление бактерий, одноклеточных растений

Названия многих геологических периодов связаны с определенными событиями или местностями, где были найдены породы того или иного возраста. Так, кембрийский период получил свое название по одной из областей в Англии; силурийский — по имени древнего племени силуров; каменноугольный — по накоплению в эту эпоху огромных масс угля; пермский — по названию Пермской губернии в России; юрский — по горам Юра во Франции и Швейцарии (Альпы), а белый мел в обрывах берегов Англии дал название меловому периоду.

Самыми глубокими недрами Земли занимается наука геофизика. Применение в геологии физических методов позволило установить, что каждая порода обладает своими характерными чертами, т. е. плотностью, электрической проводимостью, магнитной напряженностью, температурой и другими свойствами. Изучение пород в верхней каменной оболочке Земли показывает, что с глубиной они могут изменяться. Так возникла необходимость найти способ, позволяющий «просвечивать» недра Земли вплоть до ее центра. На помощь ученым пришла сейсмология — наука о земных колебаниях, возникающих при извержениях вулканов, землетрясениях и пр. Появились специальные приборы — сейсмографы, автоматически записывающие различные колебания вещества Земли.

Свойства и происхождение минералов изучает наука минералогия (от лат. minera — руда). Важную ее часть составляет кристаллография — наука о геометрических, физических и химических свойствах минералов.