Гидрогеология знает все или почти все о подземных водах.
Геофизика изучает строение Земли, физические свойства горных пород, физические поля Земли.
Существует и учение о полезных ископаемых, об образовании и закономерностях их размещения.
Вулканология занимается вулканами, их жизнью, прошлым, настоящим и будущим.
Инженерная геология исследует свойства пород как строительных материалов и тех мест, где будут стоять инженерные сооружения.
Надо сказать, что каждая из перечисленных научных дисциплин имеет свои глобальные проблемы, свои направления, которые начали выделяться и со временем, может быть, окончательно выделятся в самостоятельные геологические науки.
Общее же, что объединяет корни, ветви, листья древа геологии, — наша планета Земля.
Что находится в центре Земли?
Ни один ученый, ни один специальный прибор не может добраться до центра Земли. Но все же люди узнали, что находится в сердце нашей планеты. Как?
Прежде всего человечество стало накапливать знания о строении земного шара, изучая вулканические извержения. Из земных недр вырывается горячий газ, выбрасываются расплавленные камни. Так исследователи догадались, что температура в центре Земли очень высокая. Другой способ узнать, каковы «внутренности» Земли, — изучение землетрясений. Картина сейсмических волн, колеблющих нашу планету, — эдакий гигантский рентгеновский снимок земного шара.
Землетрясение можно сравнить с камнем, брошенным в воду. Круги на воде напоминают сейсмические волны, разбегающиеся от центра во всех направлениях. Но Земля не состоит из одних и тех же веществ, как вода Наталкиваясь на различные по твердости образования, такие волны могут менять направление. С помощью очень чувствительных приборов ученые исследуют сейсмические волны и именно так узнают о строении глубинных недр Земли
Ученые заметили: где-то на глубине 2800 км волны двигаются совсем не так, как на небольшом расстоянии от земной поверхности. Одни сейсмические волны резко меняют направление своего движения, другие — неожиданно исчезают.
Сейсмические волны регистрируются сейсмическими станциями, расположенными вокруг эпицентра (очага) землетрясения. Интересно то, что сейсмические волны отмечаются сотрудниками станций не всегда в одно и то же время. Частично это объясняется тем, что состав породы, который колеблют волны, неодинаков. Вот почему, изучая поведение сейсмических волн, можно познакомиться и со строением земного шара.
Итак, из чего же состоит наша планета? Самый верхний слой, земная Кора (литосфера), образован из твердой породы. Толщина земной коры не везде одинакова. Под континентами она достигает 60-70 км, а под океанами — 5 км.
Под земной корой расположена мантия, она тоже состоит из твердой породы. Толщина мантии примерно 2900 км.
В центре находится ядро Земли. Снаружи оно состоит, вероятно, из расплавленных веществ, в основном железа и никеля, А внутреннее ядро — это затвердевший сплав металлов.
Как создавалась геологическая история Земли?
Ученые-геологи тысячу раз ставили перед собой один из важнейших вопросов. «Где и как рождаются полезные ископаемые?» Оказалось, что ответов на этот вопрос много. Полезные ископаемые зарождались в океанах и морях, в недрах Земли, вулканических очагах, озерах и реках. Даже в толще ледников.
Ученых, и не только геологов, всегда интересовали такие вопросы: «Какой была жизнь на Земле до появления на ней человека? Какие животные и растения населяли нашу планету? Что творилось на суше, в воде, в глубинах Земли?»
Восстанавливая древнюю жизнь Земли, мы не можем быть полностью уверены в том, что картина, которую мы себе представляем, достоверна. Но все же лучше двигаться вперед, изучать и предполагать, выстраивать гипотезы, чем спокойно сидеть сложа руки.
Ученым удалось узнать, что земная кора состоит из множества слоев. Самые глубокие из них образовались в далеком прошлом, затем на них накладывались более поздние наслоения. Этот процесс происходил под влиянием ветра и воды озер, рек, морей, океанов.
Исследователям удалось собрать из различных слоев земной коры многочисленные образцы окаменевших останков живых организмов, классифицировать их и в результате восстановить историю развития животного, растительного мира Земли и конечно же геологическую историю нашей планеты.
Сегодня уже можно дать основательный ответ на вопрос о происхождении и формировании угольных залежей, горючих сланцев, нефтегазоносных бассейнов, меловых отложений и других полезных ископаемых, образование которых происходило при том или ином участии живых организмов.
Перемещения земной коры приводили и приводят к тому, что положения слоев Земли меняются. Часто ученым мешает эрозия, в результате которой ископаемые останки вымываются из земли и разрушаются.
Изучение ископаемых проливает обильный свет на условия образования осадков, в которых погребены эти ископаемые. Например, по присутствию пресноводных моллюсков можно определить, что осадки отложились в пресноводном бассейне; морские виды говорят о солености воды, близкой к океанической. Остатки растений указывают на определенные климатические условия. Так, обнаружив в третичных отложениях Гренландии и севера Якутии некоторые остатки двудольных растений, характерных для теплого климата, ученые узнали, что в этих районах был когда-то сравнительно мягкий климат.
Геологическое прошлое
Каждый геолог и просто любознательный человек, интересующийся происхождением сокровищ Земли, должен стремиться познать геологическое прошлое. Он должен представлять, как перерождался органический мир, как менялась неорганическая природа.
Кто-то скажет: «Чего там изучать? Следи за современными геологическими событиями и сразу поймешь* как жила Земля много-много тысячелетий, миллионов лет назад. Ведь все повторяется».
Оказывается, не все. И будет ошибкой утверждать, что настоящее есть единственный ключ к пониманию прошлого.
Лик Земли постоянно меняется: так было миллиарды, миллионы, тысячелетия и сотни лет назад. Так будет всегда, пока существует планета Земля. Поэтому нельзя утверждать, что геологические процессы прошлого происходили так же, как сегодняшние. Некоторые же процессы вообще не повторяются в истории Земли. К тому же и состав атмосферы и гидросферы в древнейшие геологические эпохи был иным, чем сейчас. Например, количество углекислого газа в атмосфере в отдельные периоды, вероятно, возрастало, а кислорода, напротив, уменьшалось; океан был менее соленым. Все это влияло на геологические процессы далекого прошлого.
Геологические процессы необратимы, и чем древнее эпоха, тем больше она отличается от современной.
Геохронологическая шкала
| Геохронологическая шкала | |
|---|---|
| Длительность (возраст от начала эры), миллионы лет | Название эры |
| Кайнозойская | 67 |
| Мезозойская | 173 |
| Палеозойская | 330 |
| Протерозойская | около 1000 |
| Архейская | около 3000 |
Современная геология исчисляет срок существования нашей планеты 5-6 млрд лет, а срок жизни на ней — более 2 млрд лет. Всю историю Земли ученые поделили на пять больших отрезков времени — эр. Их порядок и длительность можно увидеть в вышеприведенной таблице (геохронологической шкале).
Таким образом, если бы мы захотели оставить послание своим далеким потомкам, то должны были бы сообщить, что живем в кайнозойской эре.
Начало начал
Архейская эра — древнейшая, эра начала (зарождения) жизни. По-гречески слово «начало» переводится как «архе».
Ученые считают, что архейская эра длилась более 2 млрд лет.
Земная кора в ту пору была неустойчивой. Все время по громадным расколам из глубин планеты наружу выливалась расплавленная магматическая масса. Земля представляла собой гигантский кипящий, грохочущий котел. Но постепенно котел этот остывал, неустойчивая, подвижная земная кора твердела.
Древнейшие породы архейской эры, изученные учеными, состоят из различных кристаллических сланцев, гранитов, кварцитов, мраморов. Достоверных останков живых организмов этой эры не найдено. Но в древнейших породах есть мрамор, углерод в виде графита, значит, в самом конце архейской эры уже зародилась жизнь. И на Земле, видимо, существовали бактерии, простейшие растения, морские водоросли.
Первичная, простейшая жизнь
По-гречески «протерос» означает «первый», «зоэ» — «жизнь». Вот почему, судя по названию, мы можем догадаться, что протерозойская эра — это эра первичной, простейшей жизни. Продолжительность ее была около 1 млрд лет.
Если бы мы попали в те времена на Землю, нас поразили бы сотни и тысячи извергающихся вулканов, тучи пепла, заслоняющие солнце, морские волны, проходящие с одного конца света на другой, непрекращающиеся грозы, блеск молний, грохот грома, безжизненная суша без единой травинки.
Планета Земля грохотала, земная кора продолжала двигаться. Но в конце этого древнейшего времени земная кора расчленилась на жесткие, малоподвижные участки. Их называют платформами, или плитами. А те, которые продолжали двигаться, носят название геосинклиналей. Древними платформами в нашей стране являются Восточно-Европейская (Русская) и Сибирская.
В протерозойскую эру земной океан буквально кишел простейшими живыми организмами. В основном это были различные водоросли, бактерии, кремниевые губки, древнейшие ракообразные. Все они не имели твердого скелета.
Обычно архейскую и протерозойскую эры объединяют, называя этот долгий период в истории нашей планеты докембрием. Геологи обнаружили в докембрийских отложениях богатые рудные полезные ископаемые. Это, например, залежи железных руд (Кривой Рог, Курско-Белгородский железорудный пояс); урановые и оловянная руды, золото, серебро, свинец, цинк, никель, медь, платина. Именно в те древнейшие времена родились месторождения слюды (мусковита), полевого шпата, марганца.