История Земли: геологическая шкала времени
| Вид материала | Документы |
- История земли и жизни на ней, 3414.97kb.
- Инструкция : "Вам предлагаются утверждения и вопросы, касающиеся Вашего характера., 103.45kb.
- Программа для поступающих. История росии форма проведения, 416.59kb.
- Вернадский: жизнь, мысль, бессмертие, 2560.3kb.
- С. Н. Всеобщая история: История нового времени. 7 класс. Учебник, 105.12kb.
- Соотношения между числами твердости hrc, hra,, 108.24kb.
- Доклад по теме «Эволюция», 54.08kb.
- В. Е., Бражко Є. Л. Визначення коефіцієнта компетентності студентів, 49.38kb.
- Оглавление, 3061.91kb.
- Г. Южно-Сахалинск, 2133.81kb.
История Земли: геологическая шкала времени
Ученые, собиравшие историю Земли из отдельных фрагментов, в начале своей деятельности не имели какого-либо геологического «календаря» или «часов». Они словно бы составляли фамильное генеалогическое древо на основе безымянных фотографий: по чертам семейного сходства, по модам и прическам можно приблизительно определить время и степень родства, но и эти немногочисленные намеки могут ввести в заблуждение. Осознать, насколько далеко в прошлое простирается история Земли и установить приблизительную хронологию событий удалось лишь в последние 200 лет. Уже в наши дни был разработан метод радиометрического датирования, позволяющий определять точное время образования некоторых горных пород. Теперь мы с большой долей уверенности можем сказать, что возраст Земли составляет 4,6 млрд. лет.
ВОЗРАСТ ЗЕМЛИ - 6000 ЛЕТ
В XVII и XVIII веках все попытки определить возраст Земли опирались на единственные известные в то время способы датировки — исторические документы, календарные системы и астрономию. Даже величайшие естествоиспытатели и математики того времени, например, Исаак Ньютон, полагали, что человеческая история длилась столько же, сколько вся история Земли. В 1650 году Джеймс Асшер, архиепископ города Арма в Ирландии, основываясь на библейской хронологии, определил, что Земля была сотворена в 4004 году до н.э. Этот результат признавался официальной наукой на протяжении почти 200 лет.
ЧЕРЕДОВАНИЕ ПЛАСТОВ
Почти все ранние работы по созданию геологической шкалы времени основывались на изучении осадочных пластов — слоев горных пород, образовавшихся при осаждении (седиментации) минеральных частиц из воздуха или воды. Еще в 1669 году датский физик и естествоиспытатель Нильс Стено сформулировал «закон перекрывания». Он гласит, что в последовательности осадочных пластов слой, лежащий выше, образовался позже слоя, лежащего ниже. Иными словами, самые древние слои располагаются внизу, а чем выше вверх, тем они становятся моложе и моложе. Первые стратиграфические исследования проводились между 1780 и 1830 годами. Изучая перекрывающиеся слои горных пород, ученые пришли к выводу, что наземные геологические процессы, такие, как выветривание, эрозия и перенос осадочных частиц, происходят очень медленно. Следовательно, для того, чтобы образовались толстые пласты горных пород, требуется очень много времени — гораздо больше, чем 6000 лет, отведенных истории Земли христианскими теологами.
ПРИНЦИПЫ СТРАТИГРАФИИ
Стратиграфия (от латинского stratum — слой и греческого «графо» — пишу) — это метод, который помогает истолковать историю Земли, отраженную в ее изменчивых ландшафтах. Изучая последовательность слоев, ученые определяют, каков был климат на планете в соответствующую эпоху, какие обитали животные и растения. Стратиграфические пласты отражают историю осаждения и эрозии горных пород на суше и на морском дне. Чтобы определить последовательность слоев, подразделить их на более мелкие и установить эпоху образования каждого слоя, ученым понадобилось более 200 лет. В наши дни мы довольно хорошо знаем, как выглядела наша Земля на протяжении последних 600 млн. лет, однако первые 4 млрд. лет земной истории окутаны тайной.
ПРОБЛЕМЫ СТРАТИГРАФИИ
Однако, оказывается, стратиграфические слои не всегда встречаются в строгом хронологическом порядке. Существует множество причин, по которым более древние слои могут лежать поверх более молодых. Например, движение литосферных плит и процессы горообразования могут перевернуть пласты горных пород вверх тормашками (инверсия). Кроме того, жидкие вулканические породы могут вторгаться в древние слои осадочных и других пород. При этом вулканические породы образуют молодой слой, лежащий между двумя более старыми. Такое явление называется перекрестной слоистостью.
Английский естествоиспытатель Чарльз Дарвин (1809—1882) разработал теорию эволюции. Однако, из-за отсутствия тогда достоверной шкалы времени ученый почти не принимал во внимание хронологию ископаемых остатков. Так, продолжительность третичного периода, рассчитанная Дарвином, составляла 300 млн. лет, тогда как на самом деле этот период был намного короче - 65 млн. лет.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ СЛОИСТОСТЬ
Особым видом перекрестной слоистости является угловая неоднородность. Такое явление возникает в периоды, когда в данной области не образуется никаких осадков. Процессы складкообразования, разломы и эрозия разрывают образовавшиеся пласты и перемещают поверхность области, где перестали образовываться осадки. Когда осаждение возобновляется, новые слои перекрывают более древнюю поверхность под определенным углом. Этот процесс длится много миллионов лет, поэтому угловая неоднородность образуется там, где имели место значительные паузы в стратиграфической летописи. Самая известная угловая неоднородность расположена на мысе Сиккар-Пойнт в Бервикшире, Шотландия, ее называют неоднородностью Геттона. Здесь вертикально наклоненные слои серого песчаника перекрываются наклоненными под меньшим углом слоями красного песчаника.
ЛЕТОПИСЬ ОКАМЕНЕЛОСТЕЙ
К концу XVIII века ученые в основном признали, что окаменелости представляют собой остатки древних, нередко исчезнувших, форм жизни. В начале XIX века трое ученых — Уильям Смит из Англии, Жорж Кювье и Александр Броньяр из Франции — обнаружили, что последовательные слои осадочных пород содержат ископаемые, характерные для определенных геологических периодов.
ОКАМЕНЕЛОСТИ И СТРАТИГРАФИЯ
Тот факт, что окаменелости строго соответствуют определенным геологическим периодам, был очень важным открытием. Он дал возможность на основании ископаемых находок устанавливать порядок чередования осадочных слоев. Кроме того, окаменелости, найденные внутри осадочных пластов в разных местах земного шара, помогают устанавливать соответствие между горными породами разных регионов. При сравнении отдельных последовательностей стратиграфических слоев постепенно начала вырисовываться геологическая история Земли.
ПЕРВЫЕ РАБОТЫ ПО БИОСТРАТИГРАФИИ
Основателем биостратиграфии считается Уильям Смит — английский инженер начала XIX века, сооружавший каналы в Южной и Центральной Англии. Для строительства каналов требуется в точности предугадывать характер нижележащих горных пород. Из своего практического опыта Уильям Смит обнаружил, что способен идентифицировать отдельные слои на основании того, какие окаменелости были в них найдены. Измеряя угол наклона слоев, он также научился предсказывать, какие породы будут лежать под ними. Он делал вертикальные разрезы чередующихся пластов, изучал обнажения горных пород на поверхности и, сопоставив эти данные с их географическим распределением, смог составить первую трехмерную геологическую карту распределения пластов на обширных участках местности.
ПЕРВЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ
Смит продолжил свою работу по составлению геологических карт на территории всей Южной Англии, где вторичные пласты (ныне их называют мезозойскими) располагаются под небольшим наклоном. Подобно более молодым третичным пластам Парижского бассейна (их нанесли на карту Жорж Кювье и Александр Броньяр в 1811 году), эти породы имеют сравнительно простую геологическую структуру, состоящую из складок и разломов.
СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ КОЛОНКА
В 1815 году Уильям Смит опубликовал свою знаменитую геологическую карту Англии и Уэльса — первую столь крупномасштабную карту в мире. Он также создал обобщенную стратиграфическую колонку; она начиналась с самых молодых делювиальных пластов (ныне называются голоценовыми и плейстоценовыми), располагавшихся вверху, и простиралась вниз вплоть до самых древних недифференцированных граувакских пластов в Уэльсе. Геологическое строение этих древних слоев, практически неизвестное во времена Смита, было определено Родериком Мурчисоном и Адамом Седжвиком в 1820-х годах. По признанию Мурчисона, они сумели проделать это только при помощи принципов Смита — идентифицируя последовательные слои по найденным в них окаменелостям.
Слева направо: Жорж Кювье, Родерик Мурчисон и Адам Седжвик, ученые начала XIX века, основоположники биостратиграфии — метода идентификации последовательных пластов горных пород на основе найденных в них окаменелостей.
ОЦЕНКА ВОЗРАСТА ЗЕМЛИ
В середине XIX века были сделаны попытки определить возраст Земли на основании скорости процессов осаждения и эрозии. Британский геолог Чарльз Лайель оценил возраст Земли приблизительно в 100 млн. лет. Чарльз Дарвин с помощью сходного метода пришел к выводу, что после окончания мелового периода прошло около 300 млн. лет — сильно завышенная оценка.
РАДИОАКТИВНАЯ ДАТИРОВКА
К 1890-м годам уже были выделены, получили свое название и были признаны учеными всего мира основные подразделения геологической истории, такие, как кембрийский и каменноугольный периоды. Однако у ученых все еще не было способа проставить точные даты в геологическом календаре Земли. Но в начале XX века была открыта радиоактивность — естественный распад некоторых химических элементов, непрерывный процесс, происходящий во всех минералах на Земле. Радиоактивный распад позволяет вычислить точный возраст горных пород и минералов, а следовательно, и всей нашей Земли.
Строение Земли
Одной из основ геологического познания является метод актуализма - сравнение геологического прошлого с тем, что происходит на Земле сейчас. Для того чтобы понять механизм магматических явлений, обратимся к глубинному строению современной Земли. Даже относительно небольшие глубины, измеряемые первыми километрами, как правило, недоступны для прямого наблюдения, и о строении глубоких частей Земли судят главным образом по характеру физических полей - гравитационного, магнитного, электрического. Весьма эффективными являются также сейсмические методы, которые изучают распространение упругих волн в глубинах Земли. Такие волны возникают как при землетрясениях, так и при искусственных взрывах. Специальные приборы, установленные по определенной сети, фиксируют время прохождения упругих волн сквозь горные породы, а также эффекты преломления и отражения волн на границах слоев с разными физическими свойствами. Результаты измерений обрабатываются с помощью мощных компьютеров и интерпретируются с учетом физических свойств горных пород. Современная сейсмическая томография выявляет неоднородности глубинного строения Земли до глубины нескольких сотен километров. Единственным источником прямой информации о составе горных пород, залегающих на глубине десятков и сотен километров, служат их обломки, выносимые магматическими расплавами при извержениях вулканов и формировании интрузивных тел.
Геофизические данные и результаты изучения глубинных включений свидетельствуют о том, что наша планета состоит из нескольких оболочек с различными физическими свойствами, изменение которых отражает как смену химического состава вещества с глубиной, так и изменение его агрегатного состояния как функции давления. Самая верхняя оболочка Земли - земная кора - под континентами имеет среднюю толщину около 40 км (25-70 км), а под океанами - всего 5-10 км (без слоя воды, составляющего в среднем 4,5 км). За нижнюю кромку земной коры принимается поверхность Мохоровичича - сейсмический раздел, на котором скачкообразно увеличивается скорость распространения продольных упругих волн с глубиной от 6,5-7,5 до 8-9 км/с, что соответствует увеличению плотности вещества от 2,8-3,0 до 3,3 г/см3. От поверхности Мохоровичича до глубины 2900 км простирается мантия Земли; верхняя наименее плотная зона толщиной 400 км выделяется как верхняя мантия. Интервал от 2900 до 5150 км занят внешним ядром, а от этого уровня до центра Земли, т.е. от 5150 до 6371 км, находится внутреннее ядро. Как полагают, внутреннее ядро образовано твердым никелистым железом и содержит до 15% более легкого материала, который отождествляют с серой, кремнием или кислородом. Внешнее ядро также является металлическим (существенно железным), но в отличие от внутреннего ядра металл находится здесь в жидком состоянии и не пропускает поперечные упругие волны. Конвективные течения в металлическом внешнем ядре являются причиной формирования магнитного поля Земли.
Мантия Земли состоит из силикатов: соединений кремния и кислорода с Mg, Fe, Ca. В верхней мантии преобладают перидотиты - горные породы, состоящие преимущественно из двух минералов: оливина (Fe,Mg)2SiO4 и пироксена (Ca, Na)(Fe,Mg,Al)(Si,Al)2O6. Эти породы содержат относительно мало (< 45 мас.%) кремнезема (SiO2) и обогащены магнием и железом. Поэтому их называют ультраосновными и ультрамафическими. Выше поверхности Мохоровичича в пределах континентальной земной коры преобладают силикатные магматические породы основного и кислого составов. Основные породы содержат 45-53 мас.% SiO2. Кроме оливина и пироксена в состав основных пород входит Ca-Na полевой шпат - плагиоклаз CaAl2Si2O8 - NaAlSi3O8. Кислые магматические породы предельно обогащены кремнеземом, содержание которого возрастает до 65-75 мас.%. Они состоят из кварца SiO2, плагиоклаза и K-Na полевого шпата (K,Na)AlSi3O8. Наиболее распространенной интрузивной породой основного состава является габбро, а вулканической породой - базальт. Среди кислых интрузивных пород чаще всего встречается гранит, a вулканическим аналогом гранита является риолит. Таким образом, верхняя мантия состоит из ультраосновных и ультрамафических пород, а земная кора образована главным образом основными и кислыми магматическими породами: габбро, гранитами и их вулканическими аналогами, которые по сравнению с перидотитами верхней мантии содержат меньше магния и железа и вместе с тем обогащены кремнеземом, алюминием и щелочными металлами. Под континентами основные породы сосредоточены в нижней части коры, а кислые породы - в верхней ее части. Под океанами тонкая земная кора почти целиком состоит из габбро и базальтов. Твердо установлено, что основные породы, которые по разным оценкам составляют от 75 до 25% массы континентальной коры и почти всю океаническую кору, были выплавлены из верхней мантии в процессе магматической деятельности. Кислые породы обычно рассматривают как продукт повторного частичного плавления основных пород в пределах континентальной земной коры. Перидотиты из самой верхней части мантии обеднены легкоплавкими компонентами, перемещенными в ходе магматических процессов в земную кору. Особенно "истощена" верхняя мантия под континентами, где возникла наиболее толстая земная кора.
Самый верхний покров Земли - земная кора. Если сравнить Землю с яблоком, то земная кора будет только его тонкой кожицей. Но именно эта «кожица» интенсивно используется человеком. На ее поверхности построены города, заводы и фабрики, из ее недр добывают различные полезные ископаемые, она дает человеку воду, энергию, одежду и многое-многое другое. Поскольку земная кора самый верхний слой Земли, то и изучена лучше всех. В её недрах залегают очень ценные для человека горные породы и минералы, который он научился использовать в хозяйстве.
Верхний слой земной коры состоит из достаточно мягких горных пород. Они образованы в результате разрушения твёрдых пород (например, песок), отложения остатков животных (мел) или растений (уголь), осаждения на дно морей и океанов разных веществ (поваренная соль).
Следующий слой земной коры – гранитный. Гранит называют магматической породой. Он образовался из магмы в толще земной коры в условиях высоких температур и давления. «Магма» в переводе с греческого означает «густая мазь». Она представляет собой расплавленное вещество земных недр, которое заполняет трещины в земной коре. При ее застывании образуется гранит. Химический анализ гранита показывает, что он содержит большое количество самых разных минералов - кремнезема, алюминия, кальция, калия, натрия.
После «гранитного» слоя, находится слой, сложенный преимущественно из базальта — горной породы глубинного происхождения. Базальт тяжелее гранита, он содержит больше железа, магния и кальция. Эти три слоя земной коры — осадочный, «гранитный» и «базальтовый» — хранят все полезные ископаемые, используемые человеком. Толщина земной коры не везде одинакова: от 5 км под океанами до 75 км под материками. Под океанами, как правило, отсутствует «гранитный» слой.
Далеко не везде, углубляясь в Землю, мы будем наблюдать строгую последовательность, при которой за более молодым слоем располагается более древний. Пласты горных пород по праву называют страницами истории Земли, но они могут быть перепутаны, измяты, изорваны. В основном это происходит в результате горизонтальных сдвигов происходящих в земной коре.
За земной корой, если двигаться к центру Земли следует, самый толстый слой Земли – мантия (учёные говорят «самый мощный»). Никто никогда не видел ее. Ученые предполагают, что состоит она из магния, железа и свинца. Температура здесь около +2000° С!
Ученые установили, что температура горных пород с глубиной возрастает: в среднем на каждые 30 м глубины Земли становится теплее на 1 С. Мантия получает огромное количество тепла от ядра Земли, которое ещё горячее.
При огромной температуре породы мантии должны быть в жидком, расплавленном виде. Но этого не происходит, потому что вышележащие горные породы давят на мантию, и давление на такой глубине в 13 тысяч раз больше, чем на поверхности. Иначе говоря, на каждый 1 см2 горной породы давят 13т. Столько весит КАМАЗ, груженый асфальтом. Поэтому, по-видимому, породы мантии и ядра находятся в твердом состоянии. Выделяют нижнюю и верхнюю мантию.
Ядро Земли — пока загадка для науки. С определенной достоверностью можно говорить лишь о его радиусе — примерно 3500 км и температуре — около 4000 °С. Это пока все, что известно науке о строении глубин Земли. Некоторые учёные придерживаются мнения о том, что наше ядро состоит из железа, другие допускают возможным существования огромной пустоты в центре нашей планеты. Выделяют внешнее и внутреннее ядро. Но каково ядро Земли на самом деле пока не знает никто.
Оболочки Земли
Жизнь на нашей планете зародилась благодаря сочетанию многих факторов. Земля находится на благоприятном расстоянии от Солнца - не слишком сильно нагревается днём и не переохлаждается в ночное время. Земля имеет твёрдую поверхность, и на ней существует вода в жидком состоянии. Воздушная оболочка, окружающая Землю, предохраняет её от жёсткого космического излучения и «бомбардировки» метеоритами. Наша планета обладает уникальными особенностями — её поверхность опоясывают, взаимодействуя между собой, несколько оболочек: твёрдая, воздушная и водная.
Воздушная оболочка - атмосфера простирается над Землёй до высоты 2-3 тыс. км, но большая часть её массы сосредоточена у поверхности планеты. Атмосфера удерживается силой притяжения Земли, поэтому с высотой её плотность уменьшается. Атмосфера содержит кислород, необходимый для дыхания живых организмов. В атмосфере находится слой озона, так называемый защитный экран, который поглощает часть ультрафиолетовой радиации Солнца и защищает Землю от избыточных ультрафиолетовых лучей. Далеко не у всех планет Солнечной системы есть твёрдая оболочка: например, поверхности планет-гигантов - Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна состоят из газов, находящихся в жидком или твёрдом состоянии из-за высокого давления и низких температур. Твёрдая оболочка Земли, или литосфера, — это огромные массы горных пород на суше и на дне океана. Под океанами и материками она имеет разную толщину — от 70 до 250 км. Литосфера разделена на крупные блоки — литосферные плиты.
Водная оболочка нашей планеты - гидросфера включает в себя всю воду планеты — в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. Гидросфера - это моря и океаны, реки и озёра, подземные воды, болота, ледники, водяной пар в воздухе и вода в живых организмах. Водная оболочка перераспределяет тепло, поступающее от Солнца. Медленно нагреваясь, водные толщи Мирового океана накапливают тепло, а потом передают его атмосфере, что смягчает климат на материках в холодные периоды. Вовлечённая в мировой круговорот, вода постоянно перемещается: испаряясь с поверхностей морей, океанов, озёр или рек, она облаками переносится на сушу и выпадает в виде дождя или снега.
Оболочка Земли, в которой существует жизнь во всех её проявлениях, называется биосфера. Она включает самую верхнюю часть литосферы, гидросферу и приземную часть атмосферы. Нижняя граница биосферы располагается в земной коре материков на глубине 4-5 км, а в воздушной оболочке сфера жизни простирается до озонового слоя.
Все оболочки Земли влияют друг на друга. Основным объектом изучения географии является географическая оболочка - планетарная сфера, где переплетаются и тесно взаимодействуют нижняя часть атмосферы, гидросфера, биосфера и верхняя часть литосферы. Географическая оболочка развивается согласно суточным и годовым ритмам, на неё оказывают влияние одиннадцатилетние циклы солнечной активности, поэтому характерной особенностью географической оболочки является ритмичность происходящих процессов.
Географическая оболочка изменяется от экватора к полюсам и от подножий к вершинам гор, ей присущи основные закономерности: целостность, единство всех компонентов, непрерывность и неоднородность.
Бурное развитие человеческой цивилизации привело к появлению оболочки, в которой человек активно воздействует на природу. Эта оболочка называется ноосфера, или сфера разума. Порой люди изменяют поверхность планеты даже активнее, чем некоторые естественные природные процессы. Грубое вмешательство в природу, пренебрежение её законами может привести к тому, что со временем условия на нашей планете станут неприемлемыми для жизни.
Земна́я кора́ — внешняя твёрдая оболочка Земли (геосфера). Ниже коры находится мантия, отличющаяся составом и физическими свойствами. Она более плотная, содержит главным образом тугоплавкие элементы. Разделяет кору и мантию граница Мохоровичича, сокращённо Мохо, на которой происходит резкое увеличение скоростей сейсмических волн. С внешней стороны бо́льшая часть коры покрыта гидросферой, а меньшая — находится под воздействием атмосферы.
Кора имеется на большинстве планет земной группы, Луне и многих спутниках планет-гигантов. В большинстве случаев она состоит из базальтов. Земля уникальна тем, что обладает корой двух типов: континентальной и океанической.
Масса земной коры равна 2,8×1019 тонн (из них 21 % — океаническая кора и 79% — континентальная). Кора составляет 0,473 % общей массы Земли.
Океаническая кора состоит в основном из базальтов. Согласно теории тектоники плит она непрерывно образуется в срединно-океанических хребтах, расходится от них и поглощается в мантию в зонах субдукции. Поэтому океаническая кора относительно молодая, и самые древние её участки датируются поздней юрой.
Толщина океанической коры практически не меняется со временем поскольку в основном она определяется количеством расплава выделившегося из материала мантии в зонах срединно-океанических хребтов. До некоторой степени влияние оказывает толщина осадочного слоя на дне океанов. В разных географических областях толщина океанической коры колеблется в пределах 5-7 километров.
В рамках стратификации Земли по механическим свойствам, океаническая кора относится к океанической литосфере. Толщина океанической литосферы, в отличие от коры, зависит в основном от её возраста. В зонах срединно-океанических хребтов астеносфера подходит очень близко к поверхности и литосферный слой практически полностью отсутствует. По мере удаления от зон срединно-океанических хребтов толщина литосферы сначала растет пропорционально её возрасту, затем скорость роста снижается. В зонах субдукции толщина океанической литосферы достигает наибольших значений, составляя 120-130 километров.
Континентальная кора имеет трёхслойное строение. Верхний слой представлен прерывистым покровом осадочных пород, который развит широко, но редко имеет большую мощность. Большая часть коры сложена верхней корой — слоем, состоящим главным образом из гранитов и гнейсов, обладающим низкой плотностью и древней историей. Исследования показывают, что большая часть этих пород образовались очень давно, около 3 миллиардов лет назад. Ниже находится нижняя кора, состоящая из мафических пород — гранулитов и им подобных.
Определение состава верхней континентальной коры стало одной из первых задач, которую взялась решать молодая наука геохимия. Собственно из попыток решения этой задачи и появилась геохимия. Эта задача весьма сложна, поскольку земная кора состоит из множества пород разнообразного состава. Даже в пределах одного геологического тела состав пород может сильно варьировать. В разных районах могут быть распространены совершенно разные типы пород. В свете всего этого и возникла задача определения общего, среднего состава той части земной коры, что выходит на поверхность на континентах. С другой стороны, сразу же возник вопрос о содержательности этого термина.
Первая оценка состава верхней земной коры была сделана Кларком. Кларк был сотрудником геологической службы США и занимался химическим анализом горных пород. Поле многих лет аналитических работ, он обобщил результаты анализов и рассчитал средний состав пород. Он предположил, что многие тысячи образцов, по сути, случайно отобранных, отражают средний состав земной коры (см. Кларки элементов). Эта работа Кларка вызвала фурор в научном сообществе. Она подверглась жёсткой критике, так как многие исследователи сравнивали такой способ с получением «средней температуры по больнице, включая морг». Другие исследователи считали, что этот метод подходит для такого разнородного объекта, каким является земная кора. Полученный Кларком состав земной коры был близок к граниту.
Следующую попытку определить средний состав земной коры предпринял Виктор Гольдшмидт. Он сделал предположение, что ледник, двигающийся по континентальной коре, соскребает все выходящие на поверхность породы, смешивает их. В результате породы, отлагающиеся в результате ледниковой эрозии, отражают состав средней континентальной коры. Гольдшмидт проанализировал состав ленточных глин, отлагавшихся в Балтийском море во время последнего оледенения. Их состав оказался удивительно близок к среднему составу, полученному Кларком. Совпадение оценок, полученных столь разными методами, стало сильным подтверждением геохимических методов.
Впоследствии определением состава континентальной коры занимались многие исследователи. Широкое научное признание получили оценки Виноградова, Ведеполя, Ронова и Ярошевского.
Некоторые новые попытки определения состава континентальной коры строятся на разделении её на части, сформированные в различных геодинамических обстановках.
Для изучения строения земной коры применяются косвенные геохимические и геофизические методы, но непосредственные данные можно получить в результате глубинного бурения. При проведении научного глубинного бурения часто ставится вопрос о природе границы между верхней (гранитной) и нижней (базальтовой) континентальной корой. Для изучения этого вопроса в СССР была пробурена Саатлинская скважина. В районе бурения наблюдалась гравитационная аномалия, которую связывали с выступом фундамента. Но бурение показало, что под скважиной находится интрузивный массив. При бурении Кольской сверхглубокой скважины граница Конрада также не была достигнута. Недавно в печати обсуждалась возможность проникновения к границе Мохоровичича и в верхнюю мантию с помощью самопогружающихся вольфрамовых капсул, обогреваемых теплом распадающихся радионуклидов.
Гидросфера (в перев. с греч. hydro — вода и sphaira — шар) — водная оболочка Земли. Свыше 96% гидросферы составляют моря и океаны; около 2% — подземные воды, около 2% — ледники, 0,02% — воды суши (реки, озера, болота). Общий объем гидросферы Земли — свыше 1 миллиарда 500 миллионов км3. Из них в океанах и морях — 1370 миллионов км3, в подземных водах — около 60 миллионов км3 в виде льда и снега — около 30 миллионов км3, во внутренних водах — 0,75 миллиона км3, а в атмосфере — 0,015 миллиона км3.
Объем гидросферы постоянно меняется. По расчетам ученых, 4 миллиарда лет назад ее объем составлял всего 20 миллионов км3, то есть был почти в 7 тысяч раз меньше современного. В будущем количество воды на Земле, по-видимому, также будет возрастать, если учесть, что объем воды в мантии Земли оценивается в 20 миллиардов км3 — это в 15 раз больше современного объема гидросферы. Полагают, что поступление воды в гидросферу будет осуществляться из глубинных слоев Земли и при вулканических издержениях.
По данным, учитывающим только разведанные запасы подземной воды, на пресную воду на всей планете приходится только 2,8%; из них 2,15% находится в ледниках и только 0,65% в реках, озерах, подземных водах. Главная масса воды (97,2%) — соленая.Гидросфера — единая оболочка, так как все воды взаимосвязаны и находятся в постоянных больших или малых круговоротах. Полное обновление вод происходит по-разному. Воды в полярных ледниках возобновляются за 8 тысяч лет, подземные воды — за 5 тысяч лет, озера — за 300 дней, реки — за 12 дней, водяной пар в атмосфере — за 9 дней, а воды Мирового океана — за 3 тысячи лет.
Гидросфера играет очень большую роль в жизни планеты: она накапливает солнечное тепло и перераспределяет его на Земле; с Мирового океана на сушу поступают атмосферные осадки.
За геологическую историю в гидросфере происходили значительные изменения, однако известно о них мало. Подсчитано, что в ледниковые периоды резко возрастало количество льда, и за счет этого происходило уменьшение объема и понижение уровня Мирового океана на десятки метров. В настоящее время гидросфера охвачена невиданными по скорости и размерам преобразованиями, связанными с технической деятельностью человека. Ежегодно используется около 5 тысяч км3 воды, а загрязняется в 10 раз больше. Некоторые страны начали испытывать нехватку пресной воды. Это не означает, что ее на Земле мало: просто человек еще не научился ее рационально использовать.Гидросфера взаимодействует с литосферой. Об этом свидетельствуют эрозионные и аккумулятивные процессы, связанные с работой воды. Взаимодействует гидросфера и с атмосферой: облака состоят из паров воды, испарившихся с поверхности морей и океанов. Гидросфера также взаимодействует и с биосферой, так как живые существа, населяющие биосферу, не могут жить без воды. Взаимодействуя с различными оболочками планеты, гидросфера выступает, в свою очередь, как часть целостной природы земной поверхности.