Литосфера и человек - изучение оболочки Земли

История формирования представлений о литосфере

Литосферой (от греч. «камень» или «горная порода» и «сфера, шар») называют твердую земную кору и верхнюю часть мантии. Покрывающие полностью планету толщины оболочки не однородны (от 2-3 до 70 км и 250 км на материках).

Сложное и противоречивое развитие взглядов на глубинное строение Земли показывает и путь представлений о земной коре. Эпизодов в ней и теорий – море, вот только некоторые.

В трудах Аристотеля (IV век до н.э.) впервые звучат идеи о шарообразной Земле, роли воды, воздуха, огня в извержении вулканов, о преобразованиях рельефа. Идеи учения Аристотеля поддерживались английским философом Роджером Бэконом (1210 - 1290гг.). Намного позднее оформились теории (диаметрально противоположные) о главной роли в рельефе планеты воды или же огня: вернеровский нептунизм и геттоновский плутонизм.

В XVI в. появилось полное доказательство, что Земля – шар. Магеллан географически это подтвердил, совершил кругосветку, что соотношение суши намного меньше чем моря. Астрономия осведомляла о размерах и форме Земли, а географические открытия проверяли и подтверждали данные.

Техническая мысль была направлена на создание и развитие машин, орудий труда для практической деятельности, в большей своей части, не зависела от научной мысли и теорий, но использовала отдельные элементы открытий и достижений.

Известны труды врача и металлурга (обобщения из векового горнорудного опыта) немца Георга Агриколы (Бауэра) (1494-1555) в горном деле и металлургии. Он заинтересовался происхождением тепла при опускании в глубокие шахты, впервые систематизировал минералы.

Над «Книгой о металлах» работал больше 20 лет. Химической науки и анализа еще не было, но через этот труд считается отцом геологии. Факты из книг Агриколы использовал через 2 века в научных работах Михаил Ломоносов. Существовали и развивались практика и теория почти независимо, каждая со своим опытом и знаниями.

Огромный прогресс в естествознании начался с открытием в 1680г законов Ньютона.

С середины XVIII века начинается период становления геологии как науки с теоретическими и практическими знаниями, где применяется шире математическое моделирование. Для формирования научной геологии была необходима длительная эволюция и глубокие преобразования в принципах, взглядах, убеждениях на происхождение и развитие Земли. Требовалось не только изучать процессы пространственного облика планеты, но и исследовать геологические процессы во времени, произошедшие миллионы, миллиарды лет назад; научиться измерять количественно их продолжительность.

Основоположник современной науки Чарльз Лайель разработал метод определения продолжительности геологических процессов. Предложена количественная хронологическая система, установлено соответствие биологической и геологической эволюций в границах общей шкалы упорядоченных периодов.

В работе «Основы геологии» (1830) расшифровал и датировал геологическую историю Земли, как накопление изменений под влиянием естественных факторов. Его идея актуализма в геологии раздвигает временные границы истории. Период истории с середины XIX века относят к распространению эволюционной идеи, отцами которой стали Лайель и Дарвин.

На переходе XIX-XX столетий возникает революция в физике, и наполняет первую половину ХХ века. В геологии разработано учение о континентальных платформах.

В 1912 Альфред Вегенер изложил гипотезу дрейфа материков, считал, что в конце палеозоя существовал единый суперматерик Пангея, предлагал доказательства.

(Еще в 1620-х годах похожее в очертаниях побережий южных материков заметил Фрэнсис Бэкон). Вторая половина века – дискуссия фиксистов с мобилистами.

Благодаря общему прогрессу гипотеза Вегенера обосновывается, доказывается теоретически в 80-х гг. ХХ в. время Пангеи 2/10 млрд. лет. Значительный результат этого этапа разработка теории тектоники литосферных плит.

Во всей истории развития представлений о строении Земли и литосферы периодически одна из теорий лидирует, а другая ждет своего часа. Но история познания учит, что никогда нельзя лидирующую установку считать победительницей, а конкурирующую – целиком поверженной.

Исследование литосферы человеком

Невозможно существование человечества на Земле без природы. Целостное представление о литосфере позволяет понять формирование и развитие планеты. Здесь полезные ископаемые, живут и хозяйствуют люди. Но и созидательные и разрушительные взаимоотношения человеческого общества с природой оставляют след на окружающей среде. Основным влиянием воздействия человека на литосферу является хозяйственная или иная деятельность.

Результаты работ истощают природные ресурсы, дают толчок опасным геологическим процессам, загрязняют биосферу. Неблагоприятные изменения в природе остаются после разведки, добычи, транспортировки, использования полезных ископаемых.

Различают четыре экологические функции литосферы:

• ресурсную;

• физическую;

• геодинамическую;

• химическую.

Прикладные и теоретические вопросы геологии связаны с верхней частью земной коры, где доступно исследование состава, строения, происходящих изменений. Изучать литосферу необходимо ради разведки и добычи полезных ископаемых, анализа и прогнозов сейсмической активности, получения сведений истории возникновения планеты, зарождения и развитии жизни; чтобы строить города и дома, дороги, мосты и тоннели, заниматься сельским хозяйством.

Для исследований требуются знания основных химических и физических свойств веществ.

Исследовательские методы бывают прямые (непосредственное изучение) и косвенные (с помощью приборов). Все они родом из наук: геологии, астрономии, минералогии, почвоведения, геоморфологии, археологии, гляциологии.

В ряду основных методов есть:

• полевой геологической съемки (материалы керновый при бурении скважин, из шахт, вулканических продуктов, на поверхности…);

• геофизические (элeктpoмaгнeтизм и paдиoaктивнocть, тeплoвoй пoтoк, упpугиe или aкуcтичecкиe вoлны, гpaвитaция, oтpaжaтeльная cпocoбнocть…)

• астрономические и космические (снимки, карты, paдиoлoкaтopы; приливы и отливы, метеориты…);

• моделирования;

• актуализма и идентификации;

• минералогические и петрографические.

Прямыми способами изучают верхнюю часть (до 13 км), а глубинную структуру – геофизическими методами (косвенными).

Открытия в геологии и прогресс в технике, новые идеи тесно взаимосвязаны. С появлением мощных компьютеров, рабочих станций вовлекается в анализ проблем больше информации, обработка идет качественно и быстро. Из общего развития науки геологии видно, что чем больше информации включалось в обработку, тем более правильными и точными становились теории.