Тема 9. История гидросферы Земли

Водная оболочка Земли развивалась вместе с литосферой, атмосферой и живой природой. В архее в жарком климате интенсивно протекал круговорот воды по сокращенной схеме океан - атмосфера – океан. Не было зеленых растений, вода не разлагалась фотосинтезом, поступала интенсивно ювенальная вода. Объем гидросферы увеличивался.

С протерозоя начинается рост массы живого вещества, в развитии гидросферы начинает активно участвовать фотосинтез, изымающей значительное количество воды.

В гидросфере появилось два противоположно направленных процесса: поступление воды в результате дегазации мантии и изъятие ее в процессе фотосинтеза. Интенсивность второго процесса измеряется количеством свободного кислорода в атмосфере.

Одновременно шло развитие материков, рост геосинклиналей, горообразование, формирование мощной коры выветривание.

В Палеозое земная кора Лавразии и Гондваны переживала бурное геологическое развитие, моря заливали геосинклинали и трансгрессировали на платформы, которые неоднократно то поднимались, то погружались. В каледонскую и герцинскую эпохи горообразования на месте геосинклиналей возникали горные страны.

Земная поверхность резко дифференцировалась на материковую и океанскую. Неуклонно росла континентальная часть гидросферы: реки, озера и, особенно, подземные воды. Неоднократно значительные массы воды связывались материковыми ледниками. Это вызывало уменьшение объема океанов и поверхностных вод суши.

Одновременно увеличивалась масса зеленых растений, достигнувшая апогея в карбоне. Дифференцировались климаты.

В мезозое и палеогене в результате расколов Лавразии и Гондваны и дрейфа блоков литосферы сформировались современные океаны.

Возраст океанов различный. Впадина Тихого океана древнейшая, ее дно образованно архейской земной корой. Индийский океан возник в палеозое, южная часть Атлантического в мелу, а северная в палеогене.

Существует три мнения относительного объема гидросферы за время, начиная с протерозоя: а) он оставался постоянным, б) увеличивался и в) уменьшался.

Согласно гипотезе стабильности гидросферы (В.И.Вернадский) количество атомов водорода и кислорода, из которых образуется вода, в течение геологического времени величина постоянная, хотя соотношение между жидкой и химически связанной водой может меняться. Это положение противоречит общеизвестным фактам:

1) улетучиванию в космос водорода, образовавшегося в результате разложения воды фотосинтезом, и поступлению воды из недр Земли, то есть в целом обмену веществ между Землей и космосом и между геосферами,

2) развитию природы.

Концепция непрерывного увеличения объема гидросферы разделяется многими учеными (А.П. Виноградов, К.К. Марков и другие). По ориентировочным подсчетам наращивание в среднем равно 1 миллиметр за 1000 лет. От девона до четвертичного периода оно составило слой около 350 метра. Общей гуманизации географической оболочки противостоят криодизация и аридизация некоторых территорий за счет увеличение площади континентов.

Идея направленного наращивания массы гидросферы обязательно взаимодействие противоположных процессов: связывающих (кора выветривания и биомасса) или даже разлагающих воду (фотосинтез), освобождающих ее (разложение биомассы, поступление из коры выветривания) и поступления новых масс воды из недр Земли, Последний процесс, естественно, конечный.

Гипотеза убывание гидросферы основано на том, что поступление воды из недр Земли закончено, а переход ее в связанное состояние в результате физических и химических процессов литосферы непрерывен и бесконечен. Мрачные выводы о постепенном иссушении Земли подтверждаются аридизацией Сахары и Центральной Азии.

Гидросфера развивается направленно. При этом отчетливо выступают следующие главные процессы:

1. поступление воды в географическую оболочку в результате дегазации мантии; что от середины палеозоя оно дало слой в 350 метра;

2. изъятие воды растениями в процессе фотосинтеза4 за 600 миллиона лет (с нижнего палеозоя) был связан объем воды, равный слою 330 метра;

3. изъятие воды корой выветривания в связанном виде в слое 4,7 километра на суше и 1,2 километра на дне океана, в среднем для планеты 2,6 километра;

4. высвобождение захороненных вод и возвращение их во влагообороты;

5. пространственная дифференциация гидросферы, непрерывно усложняющаяся с развитием гидросферы.

Особого внимания заслуживает роль фотосинтеза в развитии гидросферы. Фотосинтез изымает и захороняет на некоторое время часть воды. В этом смысле фотосинтез выступает в качестве регулятора объема гидросферы. Без него географической оболочке угрожало бы «затопление». С другой стороны, фотосинтез доставляет в атмосферу свободный кислород.