M. G. Deev,
Cand. geogr. Sci., Cercetător principal, Departamentul de Oceanologie, Universitatea de Stat din Moscova. MV Lomonosov
Pământul este în multe privințe o planetă unică, dar poate cel mai surprinzător lucru despre el este prezența unei cantități mari de apă lichidă. Vaporii de apă și gheața se găsesc pe alte planete, în asteroizi și meteoriți, dar apa lichidă este numai pe Pământ. Particularitatea fazei lichide a apei constă în faptul că aceasta poate exista doar într-un interval de temperatură foarte îngust - de la 0 la 100 ° C, și astfel de condiții de temperatură rămân pentru o lungă perioadă de timp numai pe Pământ. A fost prezența apei lichide care a făcut posibilă apariția și dezvoltarea vieții pe Pământ în formele sale moderne. Cea mai mare stocare de apă este Oceanul Mondial, care, după cum arată datele paleogeografiei, nu a fost niciodată complet înghețat și evaporat.
Să dăm o definiție a acestui obiect geografic interesant, dat într-una din ultimele lucrări ale faimosului oceanolog Academician A.S. Monina „Oceanele - distribuite continuu pe suprafața pământului (într-o zonă care acoperă aproximativ 71%) și este delimitată sub forma și lateral fanteziste de jos topografie și de coastă continente grosime de apă sărată cu o masă de 1377 10 6 Gt având o adâncime medie de aproximativ 3800 de metri, cu numeroase insule împrăștiate pe suprafața sa și o viață diversă în adâncurile sale. "
După prima cunoaștere a oceanului, există o dorință naturală de a ști când și cum a fost format, întotdeauna așa cum o știm astăzi și cum a evoluat în istoria Pământului? Întrebarea este cu atât mai interesantă pentru că istoria formării și dezvoltării continentelor și a întregii planete poate fi înțeleasă numai dacă istoria originii și evoluția ulterioară a Oceanului Mondial este bine cunoscută. Trebuie remarcat faptul că istoria oceanului este foarte complexă, în multe privințe încă insuficient studiată și încă nu poate fi interpretată fără echivoc. Prin urmare, cele mai răspândite, dar uneori care necesită o confirmare suplimentară, punctele de vedere științifice asupra subiectului de interes pentru noi vor fi date mai jos.
Mai întâi de toate, să ne întrebăm despre timpul apariției apei lichide, cât de rapid sa întâmplat după formarea planetei în sine. În prezent, se crede că formarea Pământului a început cu 4,6 miliarde de ani în urmă. Conform unor ipoteze, intermediar etapa formării planetare de praf interstelar și gazele de formare considerate așa numitele planetezimale - solide și mari (până la câteva sute de kilometri în diametru), corpurile și acumularea ulterioară a unirii care devine un proces de acreție 1 deja planeta în mod direct. Prin standarde geologice, Pământul sa format foarte repede, aproximativ în primii sute de milioane de ani ai istoriei sale, ajungând la 93-95% din masa actuală. Cel mai probabil că a avut inițial nici atmosfera pământului și hidrosferă, iar suprafața sa este variată în mod continuu, ca rezultat al bombardament intensiv.
Formarea planetei însoțită de o compresie gravitațională puternică și eliberarea de o astfel de cantitate mare de căldură că primele câteva sute de milioane de ani de suprafața Pământului era un ocean de magmă, sau astenosferă primar topit. Deoarece în topitură (magma) au existat substanțe diferite în compoziție și densitate, a început diferențierea gravitațională. Astfel, substanța densă (metale grele) au fost imersate pentru a forma un metal (fier) de bază a planetei și mai puțin dense (silicați) a plutit creând treptat manta și litosferă. Diferențierea a fost urmată de Insulele degazare substanță manta, în care fracțiunile ușor de fierbere au fost transferate în stare gazoasă și ies la suprafață, și au format o atmosferă caldă primară densă a Pământului. Cel mai probabil, primul mediu a constat din dioxid de carbon (CO2), amoniac (NH3), eventual și de hidrogen sulfurat (H2S) și acid clorhidric (HCl), dar cel mai important, a apărut cantitatea de abur este crescută treptat, și potrivit unor estimări, ar putea ajunge la valori de ordinul a 10 21 kg, care este de aproximativ 70% în greutate hidrosfera moderne a pământului.
Scăderea treptată a surselor de căldură interioară a Pământului a dus la răcirea și cristalizarea magmei, cu formarea ulterioară a unei cruste primare solide. Răcirea suplimentară a straturilor superioare ale planetei și scăderea temperaturii sub punctul de fierbere a cauzat inevitabil condensarea vaporilor de apă și, prin urmare, apariția unei faze lichide de apă. Se poate presupune că lacurile hidrosferei primare de pe suprafața tânărului planetă s-au evaporat în repetate rânduri și s-au reapărut până la un regim de temperatură stabilit în medie, încât peste tot a permis existența apei lichide. Când s-ar putea întâmpla asta?
Pe lângă dovezile indirecte, există dovezi directe privind existența apei lichide. În epoca de roci vechi de 3,9-3,8 miliarde de ani, găsit în sud-vestul Groenlandei, găsit cuarțite feruginoase de origine apoasă, ceea ce sugerează existența apei în stare lichidă în regiunea de 200-300 de milioane de ani înainte de timpul specificat. Astfel, hidrosfera pământului a început să se formeze nu mai târziu de 4 miliarde de ani în urmă, cu răcirea treptată a suprafeței planetei și condensarea vaporilor de apă în atmosfera primară. Primele, încă foarte superficiale ale oceanului viitor, au umplut golurile reliefului înghețat, lărgite, îmbinate cu bazinele de apă vecine.
Se crede că crusta primară de pământ, care a fost topită din manta, a constat din roci care erau aproape în compoziție față de bazalt. În orice caz, crusta primară a avut o compoziție de bază sau ultrabasică, adică a fost identică cu crusta modernă a pământului de tip oceanic. Crusta protocontinentală a început să se formeze aproape în același timp, dar a ocupat zone mult mai mici. Primele sale insule au dezmembrat oceanul primar superficial pentru a separa bazinele.
Au fost colectate numeroase dovezi ale existenței oceanului în epoca geologică timpurie. Una dintre primele presupuneri rezonabile despre vârsta și evoluția Oceanului Mondial a fost exprimată în 1901 de către geologul austriac Eduard Suess. Baza argumentului său a fost îndrăzneață ipoteza că dispunerea obișnuită a continentelor și a oceanelor de pe suprafața Pământului nu a fost imuabil și constantă în trecutul geologic. La încheierea Suess, în Late paleozoic - mezozoic timpuriu (aproximativ 350 de milioane de ani) nu a fost megacontinent Gondwana, care a fuzionat fragmente din Africa, subcontinentul indian, America de Sud, Australia și Antarctica. Paisprezece ani mai târziu, geofizicianul german Alfred Wegener, dezvoltând ipoteza lui Suess, a propus teoria decalajului continental. El credea că Gondwana Suess face parte dintr-un supercontinent și mai mare din Pangea, înconjurat de un inel continuu de ape oceanice. S-au arătat treptat date că oceanele din Oceanul Atlantic și Indian sunt tineri din punct de vedere geologic, iar Pacificul este mult mai în vârstă. . Conform datelor paleomagnetice, oceanele vechi de o lățime de 3,500 km a existat în paleozoic (acum 400-500 milioane de ani), și chiar mai mare, de până la 5000 km, -. În Proterozoic timpuriu (1.7-2.5 miliarde de ani în urmă).
Relicve ale crustei oceanice sunt considerate ofiolite - un complex special de roci intruzive, vulcanice și sedimentare, care sunt larg răspândite într-o anumită zonă indică existența unui ocean vechi. S-au găsit ophiolite timpuriu Proterozoic și chiar Archean (3-4 miliarde de ani).
Inițial oceanele antice erau puțin adânci, dar cu o creștere treptată a volumului de adâncimea apei lichide a crescut - de 150-700 mV Archaean 2900 m medie Proterozoic (1,2 miliarde de ani). Volumul apei oceanelor a ajuns la aproximativ aproape de curent în sus perioada Cambrian, aproximativ 570 Ma, și ulterior alimentată în timpul degazare manta a durat în timpul erupțiilor-ing vulkaniche (mai ales subacvatice vulcanice) și redistribuite între oceane individuale.
Deci, primele bazine, umplute cu apă lichidă, au apărut pe Pământ nu mai târziu de 4 miliarde de ani în urmă. De atunci, condițiile de temperatură de pe suprafața Pământului au fost în medie întotdeauna în limitele existenței apei lichide, cu alte cuvinte, oceanul nu a dispărut niciodată complet. Acest lucru este important de remarcat, deoarece în continuare pentru a rezolva un paradox curios. Faptul este că în partea de jos a oceanelor de astăzi se găsește nicăieri nu numai roci sedimentare mai vechi de 170 de milioane de ani, dar roca de bază a fundului oceanului au fost uimitor punct de vedere geologic „tânăr“.
Discrepanța dintre vârsta oceanelor, proporțională cu vârsta Pământului, iar tinerii din fundul oceanului este explicat din punctul de vedere al teoriei noilor tectonicii globale. În conformitate cu prevederile sale, crusta nu este o singură firmă și plic neschimbătoare a globului, și este un fel de mozaic a mai multor plăci litosferice rigide în zona de zeci de milioane de kilometri pătrați, care plutesc în astenosferă vâscos și se confruntă în mod continuu mișcări laterale bine ordonate. Să explicăm paradoxul temporal aparent în exemplul Oceanului Atlantic.
Prin partea centrală a oceanului de la nord la sud se extinde creasta medie-oceanică. În partea centrală a crestei este o vale ruptură, care formează granița dintre plăcile litosferice învecinate: americanul - la vest de creasta, Africa și eurasiatică - est. Valea Rift este o zonă de răspândire sau răspândire a plăcilor. Sub ea, substanța topită de manta este ridicată, din aceasta se formează noi secțiuni ale crustei oceanice și se deplasează în ambele părți ale creastei. Rata de expansiune a plăcilor litosferice este o unitate de centimetri pe an. Pe părțile laterale ale văii râului sunt cele mai tinere secțiuni ale podelei oceanului. Cu distanța de la creastă, vârsta sedimentelor de fund crește treptat și atinge cele mai înalte valori din zonele de coastă ale oceanului. Ajungând la mal, partea oceanic a plăcii „“ sub DIVES marginea avântate a continentului, este subductiune său sub o placă adiacentă și se arunca cu capul în manta. Astfel, vârsta fundului oceanului depinde de distanța dintre zona fisurii (axa împrăștiere) și zona de scufundare (numită zonă de subducție) și viteza de deplasare pe orizontală a plăcilor.
Mecanismul care conduce plăcile litosferice este explicat după cum urmează. Convecția, excitată de căldura internă a Pământului, generează celule convective în manta. Sub zonele de împrăștiere există ramuri ascendente, în zonele de subducție, cele aflate în ieșire, în ramificațiile orizontale ale celulelor convective. Dimensiunile orizontale ale celulelor corespund distanțelor dintre zonele de împrăștiere și subducție, cele verticale reprezentând aproximativ 400 km în epoca geologică modernă.
Este interesant faptul că bazalul, cristalizat din topitură în zona de ruptură, este magnetizat simultan în câmpul magnetic al Pământului și, ulterior, își păstrează proprietățile magnetice. Acest lucru face posibilă, prin compararea caracteristicilor magnetice ale unei mostre de bazalt cu caracteristicile corespunzătoare unui câmp magnetic modern, pentru a determina vârsta diferitelor secțiuni ale podelei oceanice.
Se crede că tectonica plăcilor litosferice a început să funcționeze nu mai târziu de 3,5-3,0 miliarde de ani în urmă, dar dimensiunile plăcilor au fost mai mici, iar numărul lor este mai mare. Caracteristicile moderne ale dinamicii acestui mecanism dobândite la începutul târzii Proterozoice (acum un miliard de ani). Acum este posibil să se urmărească, în general, schițează modul în care contururile oceanelor și continentelor s-au schimbat pe suprafața Pământului.
Prima structură de continente a apărut acum aproximativ 3 miliarde de ani. La rândul său, de archean și Proterozoic (acum 2,5 miliarde de ani) deplasări orizontale ale plăcilor litosferice au dus la apropierea și fuzionarea treptată a vechilor continente, având ca rezultat formarea primului Pangea supercontinent, înconjurat de un singur ocean de Panthalassa. Numele sunt date în conformitate cu tradiția academică veche de a folosi limba greacă-cer: pan - globală, geo - pământ, Thalasso - oceanul. După aproximativ 3-500 de ani Pangaea fragmentat în continente separate, între care orice bazinele oceanice. o astfel de grupare compactă a continentului în istorie viitorul Pământului într-un singur continent a apărut, și nu a fost distrus de trei ori, la intervale de aproximativ 800 milioane de ani. Ultima a fost Paleozoice-Mezozoic Pangea, a cărei existență a fost mai întâi fundamentată Wegener. Interesant, aspectul de fiecare dintre Pangaea a fost similar cu „vegenerovskoy“. În orice caz, multe fapte indică faptul că mișcarea plăcilor litosferice poate fi urmărită o anumită ordine. Astfel, configurația actuală a continentelor și oceanelor nu este ceva fix pentru totdeauna. Se schimbă în fața ochilor noștri, dar aceste schimbări au loc foarte lent, cu o viteză medie de 4-6 cm pe an.
Prognoza geologică a mișcărilor plăcilor litosferice în următoarele aproximativ 50 de milioane de ani în principalele caracteristici este după cum urmează. Oceanul Atlantic va deveni mai amplu, iar zona Oceanului Pacific se va micșora. Australia se va deplasa spre nord și va veni mai aproape de placa euroasiană. Asia se va conecta cu America de Nord în Insulele Aleuțiene. Marea Roșie se va extinde - acesta este embrionul oceanului viitor, peninsula California va deveni o insulă. Oceanele Pământului pe parcursul evoluției lor trec succesiv etapele de dezvoltare de la Marea îngustă (Marea Roșie de azi) până la mărimea Oceanului Pacific modern. În același timp, au loc închiderile și divergențele continentului, schimbarea numărului și a orientării lor spațiale.
Oceanul mondial este, mai presus de toate, apa de mare, atrăgând o atenție deosebită a oceanologilor. Una dintre cele mai importante caracteristici ale apelor care umple Oceanul Mondial este salinitatea. Din punct de vedere practic, salinitatea este caracterizată de concentrația soluției, care este măsurată în ppm (‰), adică în mii, iar salinitatea medie a apei de mare este de aproximativ 35 ‰.
Sub salinitate înțeleasă, exprimată în grame masa tuturor solidelor dizolvate în 1000 g de apă de mare, atunci când carbonații sunt transformați în oxizi, brom și iod substituit cu o cantitate echivalentă de clor, substanțe organice și ars la 480 ° C Pe scurt, putem spune că salinitatea apei de mare este raportul dintre solide dizolvate de greutate la greutate de soluție.
Apa este unul dintre cei mai buni solvenți, astfel încât lumea este imposibil de a găsi o substanță chimic pură H2O, întreaga cantitate de apă naturală în grade diferite, mineralizate. apa de ocean primar ca soluție de sare reprezentată la o concentrație mai aproape de salinitate moderne, dar compoziția de sare a soluției a fost diferită de prezent. Soluție Juvenile ajunge la suprafața Pământului cu degazare manta, la început, par a se evapora complet, dar temperatura scade sub punctul de fierbere al apei a început să se dizolve în apă primele mări terestre. În același timp, soluția a fost trecută soluți ușor crusta primară. Mai mult, în primele mări apă dizolvat gaze conținute în atmosfera primară: HCl, HF, HBr, B (OH) 3 și altele. Deci, prima dată existența apei oceanului trebuia să fie acidă, din cauza prezenței în soluție de acizi puternici.
Schimbări semnificative în conținutul de sare de ocean de apă a început cu apariția și dezvoltarea în continuare a vieții. Odată cu apariția biosferă a început să iasă reacția de fotosinteză, în care apa de mare derivată în principal de carbon și azot. In timpul fotosintezei oxigen liber este generat, deschizând posibilitatea formării atmosferei moderne de azot-oxigen. Ca rezultat al fotosintezei din atmosfera a fost aproape complet recuperat de dioxid de carbon, metoda se actualizează sistem de stabilizare carbonat, apariția organismelor scheletice, și mai departe - acumularea de roci sedimentare carbonatice pe fundul oceanului.
Acestea și alte procese naturale modifică treptat compoziția de sare a apei ocean, care a fost predominant clorură și sulfat practic identic cu timp. In prezent, apa de mare este o soluție de echilibru naturală având inerție chimică foarte ridicată, își păstrează concentrația sa compoziție și sare în mod substanțial neschimbată pentru cel puțin ultima epocă geologică.
1 Accreție (creștere accrețio latină, creștere) - captarea gravitațională a materiei și căderea ulterioară a corpului cosmic sub influența gravitației este însoțită de eliberarea energiei gravitaționale.
Următoarea publicație - vezi nr. 20
Trimiteți-le prietenilor: