1
CZAS GEOLOGICZNY
Powstanie Ziemi
Mechanizm powstania układu słonecznego nie jest wyjaśniony i wiąże się z teoriami
dotyczącymi powstania wszechświata. „Wielki wybuch” uznawany przez współczesną
kosmologię za najbardziej prawdopodobny model powstania Wszechświata. 13,7
mld lat temu
z gęstej i gorącej osobliwości początkowej wyłonił się Wszechświat. Od
tamtej pory sama przestrzeń rozszerzała się z biegiem czasu "unosząc" ze sobą
galaktyki. Termin Wielki Wybuch
określa moment, rozpoczęcia rozszerzania się
Wszech
świata. Wielki wybuch nie był eksplozją, gdyż proces ten, nie polegał na
ekspansji w pustej przestrzeni lecz dotyczy
ł "rozdymania" przestrzeni jako takiej.
Prawdopodobnie
Układ Słoneczny jest względnie młody, bowiem kształtował się
o
koło 5 mld lat temu, gdy Wszechświat osiągnął już dwie trzecie obecnej wielkości.
Obecnie powszechnie przyjęta jest hipoteza Harolda C. Ureya z 1952 roku, która
przyjmuje:
Słońce powstało z zagęszczonej kosmicznej chmury gazowo-pyłowo-
meteorytowej
z pozostałości tej chmury powstały planety w wyniku koncentracji materii pod
wpływem grawitacji
kondensacja materii spowodowała rozgrzanie planet i ich częściowe lub
całkowite upłynnienie
2
W stadium upłynnienia doszło do grawitacyjnego rozdzielenia materiału planetarnego
w ten
sposób, że składniki najlżejsze znajdowały się na zewnątrz a cięższe we
wnętrzu planety.
Ziemia podobnie jak układ słoneczny powstała przed około 4,5 (4,6 –4,8) mld lat.
Obecnie przypuszcza się, że dużo wcześniej.
(W XVII wieku arcybiskup James Usher na
podstawie biblii ustalił datę powstania
Ziemi południe 23 październik 4004 B.C.)
Skorupa ziemska była początkowo niestabilna, cienka i składała się ze skał typu
bazaltów. Nie było hydrosfery a atmosferę stworzyły tlenek i dwutlenek węgla,
siarkowodór, dwutlenek siarki, amoniak, chlorowodór, para wodna i inne gazy.
Gdy temperatura powierzchni obniżyła się poniżej 100
C mogła kondensować się
para wodna. Powstały pierwsze zbiorniki wód – zaczął działać pra hydrologiczny
cykl.
O istnieniu hydrosfery już ok. 0,5 mld lat od powstania Ziemi świadczą pierwsze
skały osadowe wieku ok. 3,8 mld lat.
Czas geologiczny
W okresie 4,5 mld skorupa ziemska ulegała daleko idącym przeobrażeniom. W
miejscu oceanów powstawały wysokie góry. Te z kolei były niszczone zrównane
(peneplenizacja) i w ich miejsce powstawały kolejne morza i oceany. Mimo, że
przebieg procesów geologicznych jest bardzo powolny, rozpatrywane w długim
okresie czasu są w pełni zrozumiałe.
Przykłady:
-
jeśli w zbiorniku morskim lub oceanicznym odkłada się 1 mm osadu rocznie, to
przez milion lat mamy 1000000 mm czyli 1 km.
obserwowane obecnie procesy biegną dużo szybciej:
-
próg wodospadu Niagara cofa się rocznie o 0,5 m. Podobnie nasze wybrzeża
klifowe.
-
Płyty litosfery przemieszczają się z prędkością do 10 cm rocznie.
-
W delcie Wisły osadziło się w czasie 10 000 lat do 30 m aluwiów.
3
Geologiczna skala czasu
http://www.ruf.rice.edu/~leeman/GeoTimeSpiral.gif
Podział dziejów Ziemi na ery, okresy i epoki oparty jest na ewolucji świata
organicznego i
przebiegu zjawisk górotwórczych.
Definiowanie okresów geologicznych oparte było przede wszystkim na
skamieniałościach. Główne epizody wymierania spowodowały zasadnicze różnice
w składzie skamieniałości poszczególnych okresów. Inną cechą wykorzystaną do
wyznaczenia systemów geologicznych była litologia skał. Obecnie najważniejszym
źródłem wiedzy o historii życia są badania genetyczne współcześnie żyjących
organizmów. Porównując sekwencje genetyczne potrafimy ustalać drzewa
ewolucyjne. Na podstawie drzew genetycznych potrafimy wyznaczać momenty
powstania poszczególnych grup organizmów i poszczególnych cech.
Badania genetyczne nie maja jednak zastosowania do gatunków już wymarłych.
Podzi
ał dziejów Ziemi
Ponieważ najstarsze ze skał zawierające skamieniałości wydzielono pod nazwą
kambru
, wszystkie starsze skały zostały określone jako prekambryjskie.
Prekambr jest nieformalnie stosowanym wydzieleniem, dzielony jest formalnie na
dwie jednos
tki geochronologiczne najwyższej rangi
- eon archaiczny
- eon proterozioczny,
4
granica pomiędzy nimi została określona wiekiem 2,5 mld lat.
Czas od kambru po dzień dzisiejszy reprezentuje eon fanerozoiczny – co oznacza
eon jawnego
życia.
Eon fan
erozoiczny dzielony jest na 3 ery definiowane historią życia na Ziemi:
• „okres starego życia” - era paleozoiczna,
• „okres średniego życia” - era mezozoiczna, era dinozaurów
• „okres współczesnego życia”, - era kenozoiczna, zwana nieformalnie erą ssaków.
Główne epizody wymierania spowodowały zasadnicze różnice w składzie
skamieniałości poszczególnych okresów.
Początek i koniec poszczególnych okresów szacowane są przy pomocy pierwiastków
promieniotwórczych pochodzących ze skał, znajdujących się w pobliżu granic
okresów
.
5
Określenie wieku Ziemi – metody:
-
wieku bezwzględnego – polega na wykorzystaniu zjawiska połowicznego rozpadu
pierwiastków promieniotwórczych (jest to czas, w którym połowa atomów danego
pierwiastka zawartego w skale ulega rozpadowi), np.:
40K 1,3 mld lat
238U 4,5 mld lat
14C 5570 lat
-
wieku względnego – polega na określeniu wieku skały względem innej (skała
młodsza - starsza); wykorzystuje się tu skamieniałości.
Jak pokazują datowania metodą rozpadu promieniotwórczego, najstarsze
skały na Ziemi mają ponad 3,8 mld lat. Himalaje tworzyły się przez ostatnie 15 mln lat
co stanowi zaledwie 0,3% historii Ziemi.
4,6 mld lat = 1 rok
.
January
February
March
28 march
—first one celled
organisms
April
May
First marine organisms
June
July
August
September
October
November
18. 11.
— Cambrian
expansion of life
29.11
— first land plant
and animals
December
11-25 .12
— age of
dinosaurs
31.12 23.37
— first Homo
species
