Реферат: Возникновение Земли

РЕФЕРАТ

на тему:

“Теория происхождения Земли”.

1.Содержание:

2.Введение

3.Образование мантии и ядра Земли

4. Дифференциация мантии и образование коры,гидросферы и атмосферы

5.Вывод

6.Список использованной литературы

2.Введение.

В настоящее время в науке создалось такое положение,что разработка космогонической теории и реставрация ранней истории Солнечнойсистемы могут осуществляться преимущественно ин­дуктивным путем, основанным насравнении и обобщении получен­ных совершенно недавно эмпирических данных поматериалу ме­теоритов, планет и Луны. Поскольку о строении атомов и поведе­нииих соединений при различных термодинамических условиях нам стало известно оченьмногое, а о составе космических тел были получены совершенно достоверные иточные данные, то решение проблемы происхождения нашей планеты поставлено напрочную химическую основу, которой были лишены прежние космогониче­скиепостроения. Следует в ближайшее время ожидать, что реше­ние проблем космогонииСолнечной системы вообще и проблемы происхождения нашей Земли в частностидостигнет больших успе­хов на атомно-молекулярном уровне, подобно тому, как наэтом же уровне генетические проблемы современной биологии блестяще решаются нанаших глазах.

Изотопные соотношения элементов в метеоритном и земномве­ществе, данные о химическом составе и структуре метеоритов представляютсянам все более отчетливо как исторические доку­менты, по которым может бытьпрочитана ранняя история Солнеч­ной системы и восстановлены условия рождениянашей планеты — Земли. В свете современных данных космохимии и геохимии,астрофизики и геофизики уже сейчас можно заключить, что вещество Земли впрошлом, относительно незадолго до образования планет, находилось в состоянииплазмы и путь становления нашей планеты был связан с эволюцией вещества отплазменного состояния до состояния образования химических соединений,металлических фаз и других форм существования твердых жидких и газообразных тел(при относительно невысоких температурах). При современном со­стоянии наукифизико-химический подход к решению проблем космогонии Солнечной системыявляется совершенно неизбежным. Поэтому давно известные механическиеособенности Солнечной системы, которым классические космогонические гипотезыуделяли главное внимание, должны быть истолкованы в тесной связи с фи­зико-химическимипроцессами в ранней истории Солнечной системы. Последние достижения в областихимического изучения отдельных тел этой системы позволяют нам совершеннопо-новому подходить к реставрации истории вещества Земли и на этой основевосстановить рамки тех условий, в которых происходило рождение нашей планеты –становление её химического состава и формирование оболочечной структуры.

3.Образование мантии и ядра Земли.

Образование Земли связано с аккумуляцией вещества,представленного преимущественно высокотемпературными конденсатами  солнечногогаза. Однако относительно способа аккумуляции существуют различные мнения. Впроцессе формирования Земли можно допустить три варианта аккумуляции.

1. Гомогеннаяаккумуляция, нашедшая наиболее полную раз­работку в гипотезе О. Ю. Шмидта и егосторонников. Она привела к образованию квазиоднородной первичной Земли. Модельпер­воначально гомогенной по составу и строению Земли пользова­лась наиболеешироким признанием. Согласно этой модели, со­временное зональное строение Земливозникло лишь в ходе эво­люции, что выразилось в разогревании, частичном плавлениии дифференциации земного вещества под воздействием радиоактив­ных источниковтепла.

2. Гетерогеннаяаккумуляция, определившая с самого начала главные черты строения земного шара —наличие в первичной Земле металлического ядра и мантии. При аккумуляции метал­лическихчастиц сначала возникло ядро, затем на него осели бо­лее поздние конденсаты ввиде силикатов, образовав мощную ман­тию первичной планеты.

Идею о том, что Земля начала аккумулироватьсяпервоначаль­но из металлических частиц, высказали В. Латимер, Э. В. Соботович,П. Гаррис и Д. Тозер, а позднее Э. Орован. В дальнейшем она была поддержана К.Таркяном и С. Кларком, Дж. Джекобсом, А. П. Виноградовым. По К. Таркяну и С.Кларку, первичная Земля аккумулировалась в той последо­вательности, в которой происходилаконденсация веществ из пер­вичной солнечной туманности. Крайний вариантгетерогенной ак­кумуляции Земли был недавно предложен Д. Л. Андерсоном и Т.Ханксом, которые полагают, что внутреннее ядро Земли приобрело свой состав засчет самых ранних дометаллических конденсатов, внешнее ядро возникло изметаллической фракции и серы, а мантия—за счет аккумуляции силикатной фракции.На заключительных стадиях аккумуляции произошло осаждение ма­териала типауглистых хондритов (С1), включая гидратированные силикаты, летучие иорганические соединения.

3. Частичногетерогенная аккумуляция без резких перерывов в составе материалов, строящихземной шар. В этом случае наи­более резкая разница в составе имела место лишьмежду цент­ральными частями Земли и поверхностными слоями первичной мантии. Притаком способе аккумуляции первоначально не было pезких границ между ядром имантией, подобно современному состоянию. Границы эти установились позже в ходедальнейшей химической дифференциации, связанной с нагревом. Ядро Земли возниклов результате комбинации процессов гетерогенной аккреции и последующейхимической дифференциации. Выплавление железо-сернистых масс и удаление их изразных горизонтов первич­ной Земли путем стекания в центральные области былопроцессом, протекавшим асимметрично и в дальнейшем определившим асим­метрическийхарактер коры и верхней мантии.

В настоящее время нам довольно обоснованнойпредставляется идея о том, что происхождение земного ядра связано с проис­хождением(способом формирования) самой Земли и Солнечной системы. Химическая эволюцияпротопланетной туманности, рас­смотренная нами выше, при остывании газасолнечного состава определила то обстоятельство, что в районе аккумуляции веще­стваЗемли возникли химические соединения, которые определили химический составнашей планеты в целом. Начало формирования Земли по всей вероятности, былосвязано с первичной аккумуля­цией  именно металлических частиц. В пользу этогомы можем привести следующую аргументацию.

В процессе аккумуляции планет железоникелевые частицыимели явное преимущество в отношении объединения перед ча­стицами другогосостава. Если аккумуляция первоначально про­исходила при высоких температурах,то капли железа при со­прикосновении друг с другом легко сливались в телакомпактной массы, образуя зародыши планет. Если агломерация имела место принизких температурах, то металлические частицы ввиду своей пластичности ихорошей теплопроводности объединялись при столкновении. В этом случаепроисходило поглощение кинетиче­ской энергии. Таким образом могли происходитьпроцессы как “горячей сварки”, так и “холодной сварки” в зависимости от тем­пературычастиц. Заметим, что в некоторых железных метеоритах обнаружены признакиобъединения металла в результате соуда­рений.

Наконец при температурах ниже точки Кюри (1043 К для Fe, 598К для FeS) частицы железа и троилита могли легко намаг­ничиватьсяв сильном магнитном поле первичного Солнца ив дальнейшем объединялись силамимагнитного притяжения. По­скольку силы магнитного притяжения для мелких металлическихчастиц на много порядков превосходят гравитационные силы, за­висящие от масс,аккумуляция частиц никелистого железа из охлаждающейся солнечной туманностимогла начаться при тем­пературах ниже 1000 К в виде крупных сгущений и во многораз была более эффективной, чем аккумуляция силикатных частиц при прочих равныхусловиях. По Ф. Хойлу и Н. Викрамасингу, когда происходило непрерывное сжатиеСолнца, напряженность магнитного поля могла достигать высоких значений, на двапоряд­ка превышающих современную. В этих условиях аккумуляция ферромагнитныхматериалов типа железоникелевых частиц и трои­лита должна протекать наиболееэффективно, образуя зародыши планет земного типа. Поскольку точка Кюри дляжелеза и же­лезоникелевых сплавов находится вблизи 1000 К, магнитные силы какфактор аккумуляции могут вступить во взаимодействие за­долго до началаокисления железа. П. Гаррис и Д. Тозер  вычислили поперечное сечение захватавзаимно намагниченных частиц, которое оказалось в 2-104 раз выше ихреального попереч­ного сечения. В то же время они показали, что магнитное взаи­модействиезависит от размеров частиц. Оно весьма незначитель­ное для частиц с диаметромменее 10--5 см, но при размерах частиц 10-4 см агрегациянаступает довольно быстро. При высоких температурах (свыше 1273 К) вгазопылевом облаке все частицы могли сосуществовать независимо до падениятемпературы ниже точки Кюри. Но при падении температуры ниже точки Кюри маг­нитноевзаимодействие железоникелевых частиц становилось ре­шающим факторомаккумуляции в процессе рождения планет.

Из сказанного совершенно естественно вытекает вывод,что при самых разнообразных условиях в первичной туманности железоникелевыесплавы должны аккумулироваться первыми. При дости­жении достаточно крупных массзародыши планет в дальнейшем могли захватывать более поздние конденсатысолнечного газа пу­тем непосредственного гравитационного захвата.

Совершенно очевидно, что описанные выше процессывполне относят к нашей планете, для которой гетерогенная аккумуляцияпредставляется совершенно неизбежной. Эта аккумуляция определила первоначальнуюхимическую неоднородность Земли, ее термодинамическую неустойчивость, которая вдальнейшем предопределила ход развития Земли—дифференциацию ее мате­риала, чтопривело к четкому обособлению границы между ман­тией и ядром, между внутренними внешним ядром...

В свете изложенного выясняется общая картина рожденияЗем­ли. Рост Земли начался с объединения металлических частиц при температурахниже точки Кюри. Однако нагрев первоначального металлического тела вследствиеударов частиц при аккумуляции привела повышению температур и, возможно,устранил взаимо­действие магнитных сил, которое было основным. Достигнув зна­чительноймассы, первичное металлическое ядро—зародыш про­должало гравитационный захватболее поздних конденсатов из окружающей среды. На этом этапе аккумуляция сталаболее го­могенной, и первичная мантия накапливалась как мощная оболоч­ка в видесмеси металлических, силикатных частиц и троилита. При этом весьма вероятно,что в нижних горизонтах первичной мантии содержание металлических частиц былоповышенным, а в верхних горизонтах они отсутствовали. Таким образом, первона­чальнаямантия по радиусу представляла собой неоднородную смесь металлического исиликатного материала.  На поздних стадиях аккумуляции оседали гидратированныесиликаты и органические вещества. На завершающих эта­пах аккумуляции Земляпутем прямого гравитационного захвата приобрела также часть (вероятно,небольшую) газов, в том числе Н2О, СО2, СО, NНз, Hg, из первичной туманности в силу соб­ственногопритяжения.

Исходя из длительности процессов аккумуляции вСолнечной системе порядка п-108 лет, что вытекает из l29I--129Xeи 244Pu--132-136Xe  датирования метеоритныхобразцов, мы можем предположить, что в большей части объема планеты температурыне превышали точки плавления ее материала. Однако в связи с адиабатическим сжа­тием,радиоактивным нагревом от ныне сохранившихся и быстро вымерших радиоактивныхизотопов (244Pu,  247Cm и 129I) иостаточной тепловой энергии от про­цесса аккумуляции в ранние эпо­хисуществования Земли происхо­дило повышение температур и материал планетыместами начал плавиться. Максимальная темпе­ратура была приурочена к центру споследующим ее понижением к периферии. Плавление в результате радиоактивногонагрева и других факторов началось на определенных глубинах, где темпе­ратурапревысила точку плавле­ния наиболее легкоплавких ком­понентов при данныхусловиях давления. Если состав первичной мантии представлял собой смесьсиликатной,  металлической и сульфидной фаз, то температура плавления эвтектикиFe—FeS была  самой    минимальной (1260 К) и в то же время она в меньшей степени зависела отуве­личения давления. Первым и принципиально нового веществ могло происходить вбольшей ча­сти объема первичной мантии. Совершенно очевидно, что жидкаярасплавленная фаза металла с примесью серы возникала в глубоких недрах планетылегче, чем жидкие расплавленные силикатные массы.

Дифференциация гомогенной модели Земли с плавлением ипогружением жидкого железа, сформировавшего ядро Земли, должна была существенноподнять температуру планеты. При полном погружении железа температура должнабыла повысить­ся на 2270 К, при этом в масштабе всей Земли выделилась быэнергия, равная 15*1030 Дж, по расчетам Г. Юри—4,78*1030Дж, а Е. Люстиха—16,7*1030 Дж. Это громадное количество тепла должнобыло расплавить всю нашу планету или же ее большую часть. Однако никакихпризнаков такого события мы не находим. По гетерогенной модели аккумуляцииЗемли этого не происходи­ло. Стекание железосернистых масс, охватившее лишьнижние горизонты мантии, привело к сравнительно небольшому выделе­нию общеготепла. В отношении оценки времени не будет большой ошибкой допустить, чтообразование современного ядра Земли (внешнего железосернистого) произошло в интервале4,6-4 млрд. лет назад.

Таким образом, по предложенной модели основная массаядра  образовалась в период формирования Земли за счет аккумуляцииметаллических частиц, а последующее выплавление железосернистых масс в нижнихчастях первичной мантии завершило формирование всего ядра Земли в целом.

 4.Дифференциация мантиии образование коры, гидросферы и атмосферы.

В свете современных геохимических и космохимическихдан­ных дифференциация первичной мантии имела двухстороннюю направленность. Содной стороны, происходило выплавление наи­более легкоплавких, но тяжелыхкомпонентов—железосернистых масс с опусканием их к центру ввиду высокойплотности и низ­кой вязкости, что привело к формированию внешнего ядра. С дру­гойстороны, выплавлялись менее легкоплавкие, но обогащенные летучими силикатныефракции, что привело к образованию ба­зальтовой магмы и впоследствии кформированию базальтовой коры океанического типа. Если первый (первый также и вхроно­логическом отношении) процесс приводил к извлечению из пер­вичной мантиипреимущественно сидерофильных и халькофильных химических элементов и ихсосредоточению в центральном ядре, то второй—к центробежной миграциипреимущественно литофильных и атмофильных элементов.

Однако геохимические свойства элементов в зависимостиот конкретных физико-химических условий могут меняться. О сте­пени химическойдифференциации мантии в какой-то мере мож­но судить, сравнивая относительнуюраспространенность некото­рых элементов верхней мантии и различного типахондритов. Так, например, отношение Ni: Fe в современноймантии составляет около 0,03, т. е. оно значительно ниже, чем в хондритовыхметео­ритах, но выше, чем в метеоритных силикатах. Это можно объ­яснить тем,что на ранней стадии развития Земли большая часть никеля была удалена из мантиипутем сегрегации сульфида и  металла в ядро. Сравнение относительногораспространения шес­ти типичных литофильных элементов верхней мантии Земли с ихметеоритным распространением, согласно расчетам Р. Хатчисона, представлено втабл. 1.

Из табл. 1 видно, что фракционирование литофильных эле­ментовв мантии Земли отличается от такого в хондритовых ме­теоритах. Наблюдаетсяобщая тенденция убывания концентрации первых пяти элементов от углистыххондритов до энстатитовых. Верхняя мантия Земли обогащена Al, Mg иСа и обеднена Ti и Сг относительно углистых хондритов. Обеднение верхней мантииTi и Сг можно объяснить их удалением в былые времена в ядро в виде сульфидов. Всвязи с этим следует отметить, что в сильно восста­новленных энстатитовыххондритах весь Сг находится в добреелите, а 75% Ti—в троилите.

                                                                                                                           Таблица1.

Фракционированиелитофильных элементов относительно углистых хондритов

Элемент

Верхняя                        мантия,

свободная от

Современная                     верхняя

мантия

Хондриты углистые обычные энстатитовые Si 1,00 1,00 1,00 1,06 1,00 Ti 0,46 0,65 1,00 0,74 0,55 Al 1,06 1,05 1,00 0,71 0,55 Сг 0,47 0,58 1,00 0,82 0,77 Mg 1,29 1,23 1,00 0,90 0,74 Са 1,13 1,10 1,00 0,67 0,53

Условия верхней мантии были не та­кимивосстановительными, как это имело место в случае форми­рования энстатитовыххондритов, поэтому более высокое содер­жание Ti и Сг находилось в окислах, что,естественно, связано с формой нахождения Fe в верхней мантии. Известно, что Feв эн­статитовых хондритах не окислено и в их металлической фазе присутствует Si.

Из изложенного вытекает очень малая вероятность того,чтобы легким элементом в ядре Земли был Si, как этодопускается не­которыми исследователями. Удаление свыше половины Ti и Сг изначительной доли Ni из верхней мантии в ядро, вероятно, име­ло место во времяранней дифференциации земного шара. Распро­страненность главных литофильныхэлементов в верхней мантии сходна с моделью формирования Земли, в которойаккумуляция началась с ядра, где сконцентрировался металл, а затем оседалматериал, близкий по составу к обычным и углистым хондритам, несколькообогащенным железом. Затем парциальное плавление вызвало определенную потерюсидерофильных и халькофильных (и некоторых литофильных) элементов в первичнойсиликатной мантии и поступление их в ядро.

Парциальное плавление силикатного материала мантии,обо­гащенного летучими, происходило в пределах верхних горизонтов первичноймантии. Оно началось позже плавления сульфидного эвтектического материала(сульфид + металл). Поскольку увели­чение давления препятствовало плавлениюсиликатного материа­ла на больших глубинах значительно в большей мере, чем плав­лениюметаллических и сульфидных веществ, то оптимальные условия для плавлениясиликатных веществ существовали на определенных критических глубинах. Каквытекает из расчетов Ф. Берча для хондритовой модели Земли, плавление моглопроисходить в интервале глубин 100—600 км. Возможное при­сутствие летучихнесколько уменьшало эти глубины. В связи с этим следует отметить, что плавлениеначалось в пределах того слоя первичной верхней мантии, в котором в процессеаккумуля­ции появился материал, близкий к углистым хондритам (С1), т.е. Земляприобрела гидратированные силикаты, летучие компоненты и первые органическиесоединения в виде сложных углеводоро­дов, аминокислот и др.

В легкоплавких силикатных фракциях материалапервичной, мантии накапливались наиболее типичные литофильные элемен­ты,поступившие вместе с газами и парами воды на поверхность первичной Земли.Большая часть силикатов, преимущественно железомагнезиальных, при относительномзавершении планетар­ной дифференциации образовала мощную мантию планеты, а про­дуктыее выплавления дали начало развитию алюмосиликатной коры, первичных океана иатмосферы, насыщенной СОз.

Процесс плавления мантии, определивший центробежнуюмиг­рацию расплавов и растворов, был гетерогенным. Он отмечается изотопнымсоставом элементов из пород мантийного происхож­дения. Обнаружено, что в мантиисохраняются участки с разным соотношением стабильных изотопов, что было быневозможным при общем плавлении и гомогенизации мантии большого масшта­ба.Данные измерений изотопного состава углерода из образцов мантийногопроисхождения привели Э. Галимова к выводу о существовании двух направленийизотопных измерений углеро­да. Углерод в мантии находится в двух различныхформах, или фазах. Изотопный состав углерода этих фаз различен, как и раз­личнахимическая форма нахождения, подобно тому, что обна­ружено в метеоритах. Так,углерод, рассеянный в каменных ме­теоритах, более обогащен легким изотопом (12С),в то время как углерод, находящийся в графите и органическом веществе, болеетяжелый (13С). При образовании Земли эти две формы углерода былиунаследованы планетой на последних стадиях ее аккумуля­ции.

Э. Галимов отмечает, что изотопный состав не толькоуглеро­да, но и некоторых других элементов земной коры обнаруживаетпоразительное сходство с изотопным составом тех же элементов углистых хондритовпри весьма отдаленном сходстве с другими каменными метеоритами. Эти данные,во-первых, подтверждают гетерогенную аккумуляцию и тот факт, что в завершающихее этапах участвовало вещество, аналогичное составу углистых хонд­ритов.Во-вторых, образование зон и очагов плавления в мантии было таким, что оно несмогло гомогенизировать изотопный со­став ряда химических элементов.

Дополнительные свидетельства в пользу гетерогеннойаккуму­ляции мантии и ее последующей гетерогенной дифференциации мы находим вданных по изотопному составу Sr и РЬ в вулканиче­ских породах, материал которыхвозник на разных горизонтах в самой мантии. Для исследования ранних процессовдифференциа­ции мантии мы можем использовать изотопные пары: 238U--206Pb, 87Rb—87Sr, поскольку все четыре элемента геохимически ведутсебя по-разному в обстановке парциального плавления материала мантии. В рядуэлементов летучесть возрастает в такой последо­вательности: U, Sr<Rb<Pb.Отсюда в паре U—Pb мы имеем тугоплавкий родоначальный элемент и летучийдочерний. Для пары Rb—Sr имеет местообратное соотношение. В процессе ге­терогенной аккумуляции первичной мантии вее глубоких гори­зонтах содержалось повышенное количество U и Sr, но она былаобеднена РЬ и Rb. Первичная мантия, сложенная в верхних горизонтах материалом,близким к углистым хондритам С1, была относительно обогащена РЬ и Rb и обедненаU и Sr. Поэтому в породах, впоследствии возникших на разных глубинах мантии,должна наблюдаться антикорреляция между изотопными отно­шениями 204Рb: 204Rb и 87Sr: 86Sr.Возможность такой антикорре­ляции недавно отметил Р. Хатчисон. Так, высокоезначение отношения 204Рb: 204Rb и  низкое 87Sr: 86Sr. отмечено для вулкани­ческих пород Канарских островов, островов Вознесения ибазальтов. о. Св. Елены. Обратное соотношение антикорреляции (низкое отношение 204Рb: 204Rb и высокое 87Sr: 86Sr.)характерно для вул­канических пород островов Тристан-да-Кунья и др. Этипримеры, по-видимому, указывают на неполное смешивание материала ман­тии, алавы с островов Тристан-да-Кунья возникли из мантии, обогащенной С1компонентом, в то время как источник других вулканических образований былобеднен этим компонентом.

Для юных лав Исландии разных этапов изверженияизотопные измерения обнаружили антикорреляцию, возрастающую в ходе времени:увеличение отношения204Рb: 204Rb  сопровождается уменьшениемотношения  87Sr: 86Sr. Это можнорассматривать как результат того, что лавы могут возникать от прогрессивноуглуб­ляющегося источника, в котором содержание С1 компонента мед­ленноуменьшается с глубиной. Таким образом, изотопные отношения РЬ и Sr ввулканических породах как продуктах вы­плавления мантийного материалаопределенно указывают на ге­терогенность мантии; что является отдаленнымотражением ее ге­терогенной аккумуляции в начале образования нашей планеты. Дляболее полного обоснования этих представлений необходимы дополнительныеизмерения изотопного состава РЬ и Sr из много­численных вулканогенных пород,включая наиболее древних пред­ставителей из земной коры разных структурныхтипов.

Основываясь на данных об изотопных отношениях РЬ и Sr ввулканических породах, Р. Хатчисон  предложил модель формирования первичноймантии как результат двухстадийного процесса. На первой стадии материал обычныххондритов обра­зовал Землю, что сопровождалось нагревом, парциальным плав­лением,и в конце концов верхняя часть примитивной Земли суще­ственно лишилась натрия идругих более летучих элементов. Вто­рая стадия ознаменовалась периодомдлительного охлаждения, когда материал типа С1 добавился к тугоплавкойпримитивной верхней мантии.

В результате плавления и дегазации верхней мантии напо­верхность Земли могли поступать в основном три фракции ман­тийногоматериала: базальтовая магма, а также растворенные в ней вода и газы. Каждоеизлияние базальтов сопровождалось выносом определенного количества воды,поскольку в самой базаль­товой (габброидной) магме могло содержаться до 7 вес.% рас­творенной воды. А. П. Виноградов высказал мысль о взаимосвязи междуколичеством излившихся базальтов и поступившей на по­верхность Земли ювенильнойводы. На поверхность первичной планеты поступали Н2О, С02, СО, СН4, S, NaS,НзВОз, НС1, HP, a такжеНе, Ne, Ar, Кг, Хе. Эти газы составляли первичную атмо­сферуЗемли, хотя их количественные соотношения вряд ли удаст­ся выяснить достаточноточно. Однако на первом месте стояли  Н2О   и СО2. Если температура поверхностимолодой планеты пре­вышала 370 К, то основная часть атмосферы состояла из паровводы и углекислого газа. Но такая горячая атмосфера вряд ли могла существоватьдолгое время в связи с явлениями конвекции и быстрым охлаждением поверхностисамой Земли.

Гидросфера, включающая Мировой океан, возникла изпаров мантийного материала, и первые порции конденсированной воды на Земле быликислыми. Они представляли собой раствор с при­сутствием анионов F, C1,Вг, I, которые и сейчас характерны для морской воды. Отсюда неизбежно следует,что первые ювенильные воды поверхности Земли были минерализованными, а прес­ныеводы появились позже в результате испарения с поверхности первичных океанов,что было процессом естественной дистилля­ции. Выпадение атмосферных осадков наповерхность суши могло привести к образованию в пониженных участках рельефапервых пресноводных водоемов. В первичном океане сульфаты присут­ствовали вничтожных количествах, так как было очень мало сво­бодного кислорода дляокисления HgS и образования сульфатов.

Первичная атмосфера Земли была восстановительной и вней не было свободного кислорода. Только незначительные его коли­честваформировались от воздействия солнечной радиации на мо­лекулы водяных паров иуглекислоты, которые разлагались путём фотодиссоциации.

Нам сейчас трудно восстановить химический обликпервичной атмосферы Земли. Возможно, значительные количества водорода и гелиядиссипировали в космическое пространство, хотя коли­чественную оценку этойпотери дать трудно.

Решающее значение в изменении химического составапервич­ной атмосферы имело появление фотосинтезирующих организмов, потребляющихН2Ои СОз из внешней среды, что вызвало также химические изменения в Мировом океане.Первыми фотосинтезирующими организмами были, вероятно, синезеленые водорослиили их предки, возникшие в верхних зонах океана на определен­ных глубинах. Этиглубины определялись слоем воды около 10 м, который поглощал ультрафиолетовуюрадиацию Солнца, предо­храняя организмы от ее губительного действия. Изучениеизотоп­ной истории кислорода в биосфере показало, что свободный кис­лород какактивный геохимический фактор образовался преиму­щественно за счетфотосинтетического разложения Н2О организ­мами фитопланктона. С появлением свободногокислорода первичная атмосфера нашей планеты изменилась до неузнаваемости.Количество свободного кислорода прогрессивно возрастало, актив­но окисляямногие вещества окружающей среды. Так, свободный кислород быстро окислил NНз,СН4,СО, а сернистые газы S и H2S былипревращены в сульфаты океанической воды. Со времени дей­ствия процессафотосинтеза СО2 быстро потреблялась фитопланк­тоном, а такжесвязывалась в карбонатных осадках. Вся дальней­шая деятельность фотосинтезирующихорганизмов стала направ­ленной на интенсивное извлечение СОз из атмосферы.

Таким образом, верхние легкие оболочки Земли—атмосфера,гидросфера и отчасти определенные части коры возникли глав­ным образом за счетдегазации мантии. Естественно, что дегазания мантии Земли и связанная с неймиграция литофильных эле­ментов в силикатных расплавах происходила наиболееинтенсивно на наиболее ранних периодах развития Земли, учитывая ра­диоактивныйнагрев и нагрев от экзотермического эффекта завер­шения формирования земногоядра. В последующую геологиче­скую историю дегазация затухала, периодическивозобновлялась в подвижных зонах земной коры и верхней мантии при рождениивулканов в горных поясах и в виде островных дуг в периоды горо­образования.

Дифференциация вещества Земли с начала ее образованияимела различную скорость. Так, завершение формирования внеш­него ядра Земли врезультате центростремительной миграции сидерофильных и халькофильных элементовпроизошло относитель­но быстро и в современную эпоху едва ли продолжается взначи­тельных масштабах. Однако что касается центробежной мигра­ции, то онаимела место во всей истории Земли и продолжается в современную эпоху.

5.Вывод.

 Несмотря на многочисленные усилия исследователейразных стран и огромному эмпирическому материалу по составу отдель­ных членовСолнечной системы, мы находимся только на первом этапе понимания истории ипроисхождения Солнечной системы вообще и нашей Земли в частности. Однако сейчасстановится все более очевидным, что возникновение Земли было результа­томсложных явлений в исходном веществе, охвативших ядерные, а впоследствии ихимические процессы. В связи с непосредствен­ным исследованием материала планети метеоритов у нас все бо­лее укрепляются основы для построения естественнойтеории про­исхождения Земли. B настоящее время нам представляется, что фундаментомтеории происхождения Земли являются следующие положения.

1. ПроисхождениеСолнечной системы связано с происхожде­нием химических элементов: веществоЗемли вместе с веществом Солнца и других планет в далеком прошлом находилось вусло­виях ядерного синтеза.

2. Последнимэтапом ядерного синтеза было образование тя­желых химических элементов, включаяуран и трансурановые элементы. Об этом свидетельствуют следы вымершихрадиоактив­ных изотопов, обнаруженные в древнем материале Луны и метео­ритов.Эти следы в виде трэков осколочного деления и ксеноновых изотопных аномалийможно рассматривать как прямые отголоски некогда мощных космических процессовсозидания атомных ядер в обстановке нейтронного захвата.

3. Естественно,что Земля и планеты возникли из того же ве­щества, что и Солнце. Исходныйматериал для построения планет был первоначально представлен разобщеннымиионизированны­ми атомами. Это был в основном звездный газ, из которого приохлаждении возникли молекулы, жидкие капли, твердые тела — частицы.

4. Конденсациясолнечного газа в зависимости от гелиоцент­рического расстояния привела кфракционированию химических элементов и дала химически различные продукты, чтоотразилось на составе планет и метеоритов. Ближайшие к Солнцу планеты получилиповышенную долю тугоплавкой высокотемпературной  фракции по сравнению спланетами более отдаленными.

5. Землявозникла преимущественно за счёт тугоплавкой фрак­ции солнечного вещества, чтоотразилось на составе ядра и сили­катной мантии. Процесс аккумуляции нашейпланеты происходил под влиянием различных факторов. При этом металлическое же­лезои близкие к нему элементу имели явное преимущество перед другими веществамиобъединяться первыми в компактные массы.

6. Основныепредпосылки появления жизни на Земле были созданы в конце остывания первичнойгазовой туманности. На последнем этапе остывания в результате каталитическихреакции биофильных элементов образовались многочисленные органиче­скиесоединения, обусловившие возможность появления генетиче­ского кода исаморазвивающихся молекулярных систем. Возник­новение Земли и жизнипредставляло собой единый взаимосвязан­ный процесс—результат химическойэволюции вещества Солнеч­ной системы.

6. Список использованной литературы.

6.1. Войткевич  Г.В. Основы теориипроисхождения Земли. М., “Недра”, 1979, 135с.

6.2. Рингвуд А.Е. Состав ипроисхождение Земли. М., “Наука”, 1981, 112с.

еще рефераты
Еще работы по геологии