Троицкий. общая геология. лекция.тема 1

Рис.1.18. Разрез Венеры

На Венере самая плотная атмосфера среди планет. Давление атмосферы у поверхности Венеры около 93 атм., а температура достигает +470 °С, причем ее суточные колебания незначительны.. Масса атмосферы Венеры примерно в 100 раз превышает массу атмосферы Земли. Преобладающую долю атмосферы составляет углекислый газ (-97 %); азота — около 3 %; водяного пара — менее десятой доли процента, кислорода — тысячные доли процента. В очень малых количествах имеются также примеси SO2, H2S, CO, НСL, HF. Облака Венеры состоят в основном из 75-80%-ной серной кислоты.

Рис.1.18.Газовый состав атмосферы Венеры

21

Рис.1.19.Конвективные течения и температура в атмосфере Венеры.German Aerospace Center (Lena Noack)

Возможно, как на Земле и Марсе, жидкая вода в существенных количествах была и на Венере на ранних стадиях ее развития, но потом она испарилась при установлении современного термического режима атмосферы. Зондирование поверхности Венеры обнаружило следы древних речных систем. На снимках обнаружены следы русел длиной 500-6800 км и шириной от 2-3 до 10 км. Они имеют типичные признаки речных долин и , возможно, дельт. Несомненно, русла были проложены тогда, когда поверхность Венеры была холоднее.

Рельеф планеты состоит из обширных равнин, пересеченных горными цепями

ивозвышенностями типа плато. 20% территории занято поднятиями, нередко поднятых над равнинами ло 5 км. Сами равнины покрыты лавами базальтов. Особое место занимают системы линейно вытянутых рифтоподобных впадин глубиной 2-4 км

ишириной 180 км, ограниченных тектоническими разломами. Установлены следы проявлений складчатости.

Поверхность Венеры покрыта сотнями тысяч вулканов. Крупнейшим из них является гора Маат. Вулкан возвышается на 11 км над средним уровнем планеты. Диаметр основания около 600 км. Радиолокационная съемка показала, что многие горные вершины имеют на склонах явные следы потоков лавы.

22

Рис.1.20.Рельеф Венеры. Снимки получены на основе радиолокационных изображений с "Магеллана".

Рис.1.20. Самый высокий на Венере щитовой вулкан Маат (слева) и щитовой вулкан (справа). Снимки получены на основе радиолокационных изображений с "Магеллана".

На Венере, как и на Земле, выделяются поднятые участки с древней сравнительно легкой корой континентального (?) типа. Им противопоставляются области более поздних, залитых базальтами равнин. В настоящее время тектономагматическая активность на Венере не установлена. Однако наличие складчатых поясов и следов активного вулканизма делает весьма вероятным влияние здесь в прошлом процессов плюм- и плейт-тектоники.Горные породы Венеры по своему составу схожи с земными базальтовыми породами. Морфология ландшафта, наблюдаемая на планете, кратеры, образовавшиеся в результате извержения вулканов и метеоритной бомбардировки, различные тектонические феномены свидетельствуют об очень сложном и активном геологическом прошлом.

23

Рис.1.21.Следов импактных событий на Венере намного меньше, чем на Меркурии или Марсе, что указывает на более молодой возраст устройства поверхности планеты, врял ли превышающий 1 млрд. лет. Современный вулканизм на Венере отсутствует. Exploring the Planets

Рис.1.22.Кольцевые и линейные разломы, подчеркиваемые светлыми линиями на Венере(слева). Полученная с "Магеллана" радиолокационная мозаика, дающая изображение вулканических структур, известных под названием "паутина". Такие образования до сих пор найдены только на Венере. Размеры видимых на изображении структур колеблются от 50 до 230 км.

Земля и Луна - двойная планета. Земля и ее ближайший спутник Луна представляют собой систему двойной планеты. Благодаря их равитационному взаимодействию, в телах обеих планет возникают приливные деформации – вздутия или горбы. Они своим дополнительным притяжением оказывают влияние на движение центральной планеты (Земли) и ее спутника (Луны).

Поэтому в последние годы все более пристальное внимание обращается еще на один источник энергии Земли, связанный уже с внешним по отношению к ней фактором – твердыми приливами, обусловленными гравитационным воздействием на Землю Луны и в значительно меньшей степени Солнца.Как известно, на современной Земле основная часть приливной энергии выделяется в гидросфере: именно

24

взаимодействием Земли с Луной объясняются такие хорошо известные явления, как приливы и отливы.

Земля - третья от Солнца планета Солнечной системы. Благодаря своим уникальным, быть может, единственным во Вселенной природным условиям стала местом, где возникла и получила развитие органическая жизнь. Площадь поверхности Земли 510,2 млн км2, из которых примерно 70,8 % приходится на Мировой океан.

Рис.1.23. Разрез Земли (слева) и воздушные течения в ее атмосфере (справа)

Рис.1.24.Магнитосфера Земли

Луна пока единственное планетное тело, на котором побывал человек и откуда были доставлены образцы горных пород. Наряду с дистанционным изучением спутника появилась уникальная возможность сравнительного анализа вещественного состава различных по возрасту и строению объектов Земли и Луны. Справедливы слова первого геолога-астронавта

25

Джек (Харрисон) Шмитт: "Луна - это окно в прошлое Земли». Если раньше основное внимание ученые уделяли строению рельефа Луны,связывая его с падением метеоритов. Однако изучение лунных образцов и новые материалы дистанционного зондирования (проекты С1етепtiпе, Lипаг Ргозресtor, SМАRТ-1 и др.) позволили

образованиями Земли. Не случайно,Землю и Луну сейчас рассматривают как двойную планету.

Существует несколько гипотез происхождения Луны: сгущение планетезималей на лунной орбите, захват Землей вещества Луны при прохождении ею газо-пылевого облака, и, наконец, отрыв части вещества Земли при прохождении вблизи нее крупной звезды. Однако наиболее обоснованной является гипотеза, согласно которой Луна возникла благодаря падению по касательной на Землю крупного тела, подобного Марсу. Из выброшенного на лунную орбиту вещества сформировался спутник Земли. Возникновение Луны, видимо, сыграло большую роль в развитии Земли. Благодаря их гравитационному взаимодействию происходили замедление осевого вращения Земли и ускорение орбитальной скорости Луны, за счет чего Луна стала отдаляться от Земли. Этим объясняется изменение продолжительности суток Земли. 4,5 млрд. лет назад она совершала оборот вокруг своей оси за 2, в протерозое - за 17, девоне - за 22 и сейчас - за 24 часа. Подсчитано, что замедление вращения Земли происходило примерно на 24 сек. в 1 млн. лет. Первоначально Луна находилась на низкой орбите, благодаря чему на поверхности Земли возникали волны приливного торможения. Их кинетическая энергия являлась существенным вкладом в общую энергетику ранней Земли.

Приливные воздействия современной Луны на Землю крайне незначительны и не вносят сколько-нибудь существенного вклада в глобальную энергетику нашей планеты. Однако в те далекие геологические времена, когда более массивная Протолуна располагалась гораздо ближе к Земле, ее приливные воздействия на нашу планету были значительно более сильными. Более того, можно ожидать, что на самых ранних этапах развития Земли приливная энергия превалировала над всеми остальными источниками энергии. Таким образом, именно Протолуна, как спутник нашей молодой планеты, послужила тем “спусковым механизмом”, который запустил и существенно активизировал тектоническое развитие Земли в катархее.Наибольшей интенсивностью приливная энергия выделялась в Земле в самом начале ее геологического развития. В те далекие времена, сразу же после захвата Протолуны около 4,6 млрд лет назад, скорость выделения приливной энергии, согласно расчетам, достигала гигантской величины.

26

Рис.1.25.Сценарий возникновения Луны:1-Падение на Землю крупного космического тела,2-выброс на орбиту Земли части ее вещества (возможно

мантии),3-5-конденсация выброшенного вещества на орбите Луны,6- возникновение Луны

Крупные детали на поверхности Луны образовались в основном вследствие метеоритной бомбардировки. Только темные моря, скорее всего, связаны с вулканической деятельностью, извержением базальтовой лавы. Определение возраста лунных пород показало, что некоторые образцы имеют возраст сопоставимый с возрастом самой Луны. Однако большая часть материковых пород моложе примерно на 700 млн лет. Это указывает на то, что активная бомбардировка Луны закончилась позднее.

Средняя плотность Луны -3.34 (в отличие от Земли, где она 5.5), что очень близко к плотности верхней мантии Земли. Средний состав лунной коры и мантии, согласно А. Рингвуду [1982], довольно близок к породам верхней мантии Земли. Тем самым было впервые показано, что Луна не уникальна и во многом ее развитие подчинялось тем же закономерностям, что и Земля.

27

Рис.1.26. На видимой стороне Луны четко выделяются светлые «континенты» и

темные «моря». На Луне наблюдается два главных типа морфоструктур - древние континенты и более молодые моря.На долю последних приходится около 16% ее поверхности. Материковые области слагают большую часть поверхности на видимой стороне Луны и

практически всю на невидимой. Full Moon Luc Viatour

Рис.1.27.Этот большой кратер, расположенный на обратной стороне Луны, в 1970 г. назван в честь американского физика Ван де Граафа его именем. Фотография сделана «Аполлоном-17». Ширина этого кратера — 243 км.

28

Рис.1.28. Внутреннее строение Луны (слева) и положение очагов лунотрясений (справа). Изображение Википедии.

Граница между верхней и нижней мантиями расположена на глубине около 500 км. Радиус лунного ядра от 290-350 км до 460-530 км [КопорНу е! а1., 1998; Кусков, Кронрод, 1999]. Таким образом, главным различием внутренних строений Луны и Земли является резко подчиненная роль ядра на Луне - на его долю приходится не более 1-2% общей массы, тогда как на Земле - около 32%.Толщина лунной коры от 2035 км в морях до 90-120 км в материковых областях обратной стороны Луны при средней мощности 60-70 км. Плотность Луны близка и к плотности земной мантии. Значительно более высокая средняя плотность Земли (5,52 г/см3) в основном обусловлена плотным железным ядром. Низкая плотность Луны означает отсутствие у нее заметного железного ядра.

Поскольку лунные детали не сильно изменились за время существования Солнечной системы, по ним можно судить о самых ранних эпизодах в истории системы Земля - Луна.

Основными лунными породами являются: морские базальты, более или менее богатые железом и титаном,и материковые базальты, богатые калием, редкоземельными элементами и фосфором.Реголит, покрывающий поверхность Луны, состоит из фрагментов основной породы, стекла и брекчии (порода,

29

состоящая из сцементированных угловатых обломков), образовавшихся из основных пород.

Более поздними образованиями являются округлые моря, или бассейны, расположеные в основном на видимой стороне Луны. Суммарная мощность выполняющих их базальтовых покровов составляет обычно несколько километров. Извержение главной массы морских базальтов происходило в основном между 3.9- 3.8 млрд лет назад. Моря представляют собой крупные депрессии рельефа, опущенные на несколько километров по отношению к примыкающим континентам. В целом эти области имеют равнинный рельеф с гораздо более простой структурой.

Рис1.29. Кратеры на Луне (слева) и кратер Аристарх (справа)

Марс. Четвертая от Солнца планета Солнечной системы.Экваториальный радиус планеты равен 3394 км, полярный — 3376,4 км.

30