Что изучает геология
Геология — наука о строении, составе, истории и динамике Земли. Она «читает» историю планеты в горных породах, как человек читает книгу. Слои осадочных пород — это страницы, записанные за миллионы лет. Каждый слой содержит информацию о климате, жизни и катастрофах своего времени.
Возраст Земли — 4,54 миллиарда лет (определён радиометрически в 1956 году Клэром Паттерсоном по свинцово-уран соотношению в метеоритах). За это время поверхность планеты полностью изменилась несколько раз — исчезали и появлялись океаны, континенты сталкивались и раскалывались.
Строение Земли
Земля состоит из нескольких концентрических оболочек. Кора — тонкая внешняя оболочка: океаническая (5–10 км, базальт, плотная) и континентальная (30–50 км, гранит, более лёгкая). Мантия — 2900 км от основания коры; горные породы пластичны, но твёрдые. Внешнее жидкое ядро (железо-никель, 2900–5100 км) — его конвекция создаёт магнитное поле Земли. Внутреннее твёрдое ядро (до 6370 км) — железо под огромным давлением.
Температура в центре Земли — около 5100–6000°C, сравнимая с поверхностью Солнца. Давление — 3,6 миллиона атмосфер.
Тектоника плит: двигатель геологии
Теория тектоники плит сформировалась в 1960-х годах и объединила разрозненные наблюдения геологов. Литосфера (кора + верхняя мантия) разбита на 8 крупных плит и несколько малых. Они движутся со скоростью 2–15 см/год — примерно со скоростью роста ногтей.
Там, где плиты расходятся (спрединг), поднимается магма и образуется новое океаническое дно — Срединно-Атлантический хребет. Там, где сталкиваются континентальные плиты, вздымаются горы: Гималаи — результат столкновения Индийской и Евразийской плит, которое началось ~50 миллионов лет назад и продолжается. Там, где океаническая плита уходит под континентальную (субдукция) — образуются глубоководные желоба и вулканические дуги.
Около 300 миллионов лет назад все континенты были объединены в Пангею. Примерно 175–200 миллионов лет назад она начала раскалываться. Атлантический океан открылся около 100 миллионов лет назад — и продолжает расширяться на ~2,5 см в год.
Горные породы и их цикл
Все горные породы по происхождению делятся на три группы. Магматические возникают при остывании магмы: гранит (медленное остывание в глубине, крупные кристаллы) и базальт (быстрое — мелкозернистый). Осадочные образуются из обломков других пород или отложений организмов: известняк (морские ракушки), уголь (растения), песчаник. Осадочные породы содержат большинство ископаемых остатков. Метаморфические возникают при преобразовании других пород под действием высокого давления и температуры: мрамор (из известняка), сланец (из глины), гнейс (из гранита).
Землетрясения и вулканизм
Землетрясения происходят при резком смещении горных блоков по разломам. Шкала магнитуд Рихтера (до 1935) заменена шкалой моментной магнитуды. Каждое целое число = увеличение энергии в 32 раза. Землетрясение M9.5 (Чили, 1960) — крупнейшее зарегистрированное — освободило энергию, эквивалентную 2 700 атомным бомбам, сброшенным на Хиросиму.
Около 1500 действующих вулканов на Земле. Суперпукавшие — извержения масштаба VEI-8 — случаются каждые ~100 тысяч лет. Йеллоустон (суперпуккавший) последний раз «взрывался» 640 тысяч лет назад. Извержение Тамбора в 1815 году (Индонезия) вызвало «год без лета» — 1816 год отличился неурожаем и голодом по всей Европе и Северной Америке.