Общая геология. Новое о Земле

ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ

НОВОЕ О ЗЕМЛЕ

Н.В. КОРОНОВСКИЙ
Г.В. БРЯНЦЕВА

Москва 
ИНФРА-М 

2023

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 551.1/.4(075.8)
ББК 26.3я73
 
К68

Короновский Н.В.

К68  
Общая геология. Новое о Земле : учебное пособие / Н.В. Коронов
ский, Г.В. Брянцева. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 182 с. — (Высшее 
образование). — DOI 10.12737/1816822.

ISBN 978-5-16-017164-7 (print)
ISBN 978-5-16-109717-5 (online)
В учебном пособии подробно рассматриваются некоторые специально ото
бранные, представляющиеся наиболее важными разделы дисциплины «Общая 
геология». Раскрываются особенности образования Вселенной, нашей Галактики; строение, возникновение и развитие Земли и те важнейшие процессы, 
которые на ней происходят и которые в стандартных учебных пособиях излагаются кратко или вообще не обсуждаются. Особое внимание уделено глубокому рассмотрению основных, наиболее интересных и важных геологических 
проблем, поскольку нерешенных и спорных вопросов в геологии остается еще 
очень много. По многим проблемам отсутствует какая-либо одна доказанная 
идея, появляется много частных результатов, а общий «шум» от большого числа 
публикаций приводит к их «перепроизводству», что заглушает один истинный 
результат.

Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных 

стандартов высшего образования последнего поколения. 

Для студентов, обучающихся на естественных факультетах университетов, 

в горно-геологических вузах и техникумах, аспирантов, слушателей программ 
профессиональной переподготовки и повышения квалификации, а также всех 
тех, кто заинтересован в повышении своей личной эффективности и хочет пополнить свои знания о наиболее важных проблемах геологии. 

УДК 551.1/.4(075.8)

ББК 26.3я73

Р е ц е н з е н т ы:

Дубинин Е.П., доктор геолого-минералогических наук, профессор, 

заведующий сектором геодинамики, заместитель директора по науке 
Музея землеведения Московского государственного университета 
имени М.В. Ломоносова;

Захаров В.С., доктор геолого-минералогических наук, профессор гео
логического факультета Московского государственного университета 
имени М.В. Ломоносова

ISBN 978-5-16-017164-7 (print)
ISBN 978-5-16-109717-5 (online)

© Короновский Н.В.,

Брянцева Г.В., 2023

Данная книга доступна в цветном  исполнении 

в электронно-библиотечной системе Znanium

Введение

Мы много знаем о нашей маленькой планете, на которой живем, 

еще больше только предполагаем, но точно не представляем. Всего 
лишь примерно 300 лет назад ученые были уверены в том, что 
Земля возникла в 4004 г. до н.э., да еще спорили о днях и часах, 
когда это произошло, в результате договорившись на 23 октября, 
9 часов утра. По опросам 2013 г. Всероссийского центра изучения 
общественного мнения (ВЦИОМ) и Фонда «Общественное мнение» (ФОМ), россияне верили, что человека создал Бог, — 48%, 
что Солнце вращается вокруг Земли и первые люди жили одновременно с динозаврами — 32% и т.д. За последние несколько десятков 
лет человечество приобрело больше научных знаний, чем за всю 
предыдущую историю.

Учитывая, что образование — это понимание, хотелось бы, чтобы 

в предлагаемой работе читатель мог почерпнуть некоторые сведения о Земле, ее месте в Солнечной системе и разных процессах, 
происходящих на ней как на поверхности, так и в разных глубинах. 
Данное учебное пособие предназначено не только для студентов 
геологических специальностей, но и для будущих географов, биологов, а также всех тех, кто интересуется нашей планетой, у кого 
сохранился импульс к познанию чего-то нового, притом что это 
новое появляется все чаще и чаще.

Несмотря на большие успехи в геологических и других науках, 

имеющих отношение к Земле, вопросов не становится меньше, 
они возникают вновь и вновь, но решаются уже на другом уровне. 
Поэтому хотелось бы изложить некоторые современные проблемы 
геологии в понятной и доступной форме для широкого круга читателей, а не только геологов.

Мы живем на очень маленькой планете в огромном мире, но эта 

планета — единственная в обозримом пространстве, где есть жизнь. 
Человеку свойственно думать обо всем, что происходит на Земле, 
он живет на ней. Его волнует погода, глобальное потепление, 
подъем уровня океанов, падение метеоритов, извержения вулканов, 
землетрясения, цунами, таяние «вечной мерзлоты» и льдов в Арктике. А что будет с нашей растительностью и животным миром? 
И наконец, что мы знаем о происхождении нашей планеты, ее строении и возможном будущем? И сможет ли человек когда-нибудь 
проникнуть глубоко в Землю? Ведь интересно, что там внутри. 
Что снаружи, мы уже знаем — конечно, не все, но многое. Полагаем, 

из предлагаемого учебного пособия читатель сможет почерпнуть 
некоторые новые сведения о Земле, ее месте в Солнечной системе 
и происходящих процессах. 

В результате изучения дисциплины «Общая геология» студенты 

будут:

знать

 
• теорию происхождения, особенности внутреннего строения 

Земли и методы ее изучения; 

 
• основные структурные элементы земной коры; 

 
• основные положения теории тектоники литосферных плит; 

 
• виды воздействия человека на геологическую среду; 

 
• характеристику всех главных геосфер;

 
• особенности образования Вселенной, нашей Галактики;

уметь

 
• использовать навыки работы с геологической информацией 

из различных источников для решения профессиональных и социальных задач; 
владеть

 
• способностью к передаче, восприятию и анализу геологической 

информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, 
в том числе с использованием геологической информации и геоинформационных технологий;

 
• навыками распознавания различных геологических процессов, 

происходящих как на поверхности, так и в глубинах нашей планеты и преобразующих ее лик.
Предлагаемый материал предназначен для студентов высших 

учебных заведений, а также может быть использован всеми, кто 
хочет пополнить свои знания о наиболее важных проблемах 
именно «Общей геологии», этого основного фундаментального 
курса для учащихся на естественных факультетах университетов, 
горно-геологических вузов и техникумов. Сведения, изложенные 
в пособии, отвечают последним достижениям наук о Земле. Учебное пособие отличается от обычных учебных изданий по дисциплине «Общая геология» более глубоким рассмотрением основных 
наиболее интересных и важных геологических проблем, по которым с целью закрепления знаний предлагается комплекс контрольных вопро сов и заданий и список рекомендуемой литературы.

Авторы признательны за конструктивные замечания по всем 

обсуждаемым в учебном пособии вопросам.

Глава 1 

ВСЕЛЕННАЯ: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА

1.1. ВСЕЛЕННАЯ, ИЛИ УНИВЕРСУМ

Когда мы глядим в ясную лунную ночь на небо, нас завора
живает бесконечное количество звезд, часть из которых сливается в светлую полосу — Млечный Путь, состоящую не менее 
чем из 100 млрд звезд галактики Млечный Путь (ГМП) — очень 
небольшой по меркам всей Вселенной, так как ее диаметр всего 
около 100 тыс. световых лет (световой год — это расстояние, которое свет пробегает за один год, и равно оно 9,6 ∙ 1012 км) при толщине в 20 тыс. световых лет и некотором утолщении в центре, так 
называемом балдже, состоящем из старых звезд и плотного ядра. 
Возможно, в центре есть черная дыра и молодые звезды. В одном 
спиральном рукаве нашей Галактики, в рукаве Ориона, находится 
маленькая звездочка — желтый карлик. Это и есть Солнце, вокруг 
которого вращается восемь планет, и на одной из них мы и живем. 

Во всей этой невообразимо огромной Вселенной нас, конечно, 

интересует Земля, в частности ее рождение. Когда возникла пер вая кора на планете и как образовались континенты? На каком 
этапе развития Земли возникла вода и когда появились первые 
Пангея и Панталасса, т.е. первые суперконтиненты и океаны? Когда 
и почему на Земле появилась жизнь, как развивалась биосфера, 
когда наблюдалось вымирание органического мира и какие причины его вызывали? Не меньший интерес вызывают тектоника 
литосферных плит и появление суперконтинентов. Когда и почему 
возникли первые ледниковые покровы и как развивались оледенения и криолитозона на поверхности Земли? На все эти и многие 
другие вопросы хотелось бы иметь ответы, но до этого еще далеко. 
Авторы надеются, что некоторые из перечисленных и другие проблемы будут описаны в этом учебном пособии. 

После того, как астроном Эдвин Хаббл в 1925 г. установил, что 

существуют очень далекие галактики, которые удаляются, вернее 
разбегаются, с огромной скоростью во все стороны, стало очевидным, что вся наша Вселенная, или Универсум, расширяется, 
но не от нас, так как мы — не ее центр, а все от всех. А галактик 
во всей Вселенной — миллиарды, и в каждой — сотни миллиардов 
звезд. И во всем этом невообразимом пространстве где-то находится крохотная точка — наша Земля. Казалось бы, какое нам дело 
до всей этой невообразимой по размерам Вселенной? Однако дело 

есть, и весьма важное. Во-первых, мы должны знать, как, когда 
и почему это все образовалось; когда возникли галактики, что будет 
с ГМП, а главное, что будет с Солнцем, вокруг которого вращаются знакомые нам планеты, в том числе та, на которой мы живем? 
И самое интересное, что может ожидать Землю в будущем и что 
на нее влияет хотя бы из ближнего космоса?

 
•
Теория относительности объясняет, как взаимодействуют время, 
материя, энергия и пространство.

 
•
Теория хаоса утверждает, что любые мельчайшие изменения способны порождать серьезные последствия. Так, порыв ветра на одной 
стороне планеты может привести к урагану на другой. Это и называется эффектом бабочки.

 
•
Луч света, проходящий вблизи массивного тела, например Солнца, 
будет искривляться. Это общая теория относительности А. Эйнштейна. При очень высоких скоростях, например, близких к скорости 
света, физическое тело становится тяжелее, сжимается и стареет 
намного медленнее, так как приближение к скорости света искажает 
само пространство и время — общая теория относительности.

 
•
Квантовая теория поля доказывает, что у каждой частицы должен 
быть двойник — античастица (термин Поля Дирака), которая представляет собой ту же частицу, но с противоположным знаком.

 
•
Движение быстрее скорости света невозможно, и поэтому приближение к пределу скорости света искажает само пространство и время. 
Это специальная теория относительности А. Эйнштейна.

 
•
Волнам, распространяющимся от удаляющегося источника, нужно 
больше времени, чтобы добраться до наблюдателя; свет, поступающий от приближающейся планеты или звезды, смещается в синюю 
линию спектра, а удаляющийся — в красную (эффект Доплера (Кристиан Доплер, 1803–1853, Австрия)).

 
•
Увеличение энтропии (меры беспорядка) — это основной закон Вселенной, а в изолированной системе энтропия всегда возрастает.

 
•
Млечный Путь — это часть массивного сверхскопления галактик, 
которые образуют одну из самых больших известных структур 
во Вселенной.

 
•
Всю Вселенную можно представить себе как лист резины. И каждая 
из планет, звезд и галактик образует в ней вмятины, способные притягивать или отталкивать пролетающие мимо тела меньших размеров.

1.2. НАЧАЛО

Не вдаваясь в подробности, все-таки интересно представить, 

как все это, т.е. Вселенная, могло образоваться. Что же было вначале? Ничего или нечто? И может ли все возникнуть из ничего? 
В принципе, на последний вопрос можно ответить положительно, 
если еще изменить ничего на нечто. Но что такое нечто? Есть пред

ставление о том, что только Божественная воля может создать 
нечто из ничего.

Однако теперь мы знаем, что Вселенная не статична, она расши
ряется, и ГМП — лишь одна из 400 млрд галактик, и это только 
в наблюдаемой части Вселенной, а следовательно, у Вселенной было 
начало, которое сейчас оценивается в 13,72 млрд лет или просто 
14,0 млрд лет (рис. 1.1). Все, что сейчас известно о Вселенной того 
времени, — вся энергия, все вещество и все пространство находились в немыслимо малом объеме, как говорят, в сингулярном состоянии, которое трудно себе представить.

Настоящее

время

Замедляющееся
расширение
Расширение
заканчивается

сжатием

Равномерное
расширение
Нарастающее
(инфляционное)

расширение

Рис. 1.1. Гипотезы развития Вселенной1

Однако в 1927 г. священник из Бельгии Жорж Леметр показал, 

что Вселенная расширяется, и к такому же выводу пришел русский физик Александр Фридман. В 1925 г. Эдвин Хаббл, работая 
на крупнейшем тогда в мире 2,54-метровом телескопе, подтвердил 
разбегание галактик, а русский физик Георгий Гамов высказал 
идею о первоначальной и очень горячей Вселенной. 

Много веков продолжаются споры о том, как могло образоваться 

все то, что мы сейчас наблюдаем во Вселенной, а до этого не существовало ничего. Это очень интересный и во многом принципиальный вопрос, так как время и пространство никуда не исчезали, 
но как они возникли — вопрос во многом нерешаемый в наши дни. 
А. Эйнштейн в своей общей теории относительности показал общность гравитации, пространства и времени и предположил, как 
могло развиваться само пространство. Темная материя и темная 

1 
Короновский Н.В., Брянцева Г.В. Общая геология в рисунках и фотографиях: учеб.-метод. пособие. М.: Геос-Геокарт, 2019. С. 8.

энергия занимают почти 96% всего пространства, а все остальное — 
это галактики и то, что с ними связано. Но что было до Большого 
взрыва (Big Bang) — остается в области предположений. Еще 
в 1948 г. было предсказано реликтовое изотропное излучение в ранней Вселенной, и оно было обнаружено А. Пензиасом и Р. Вилсоном на длине волны 7,35 см с интенсивностью, равной излучению 
абсолютного черного тела при температуре около 3 К. Это реликтовое излучение равномерно заполняет всю Вселенную, и оно, как 
мыс лится, осталось от Большого взрыва.

Предполагается, что вся Вселенная, которую мы сейчас наблю
даем, содержит не более 1/9 массы вещества, из которого она первоначально должна была бы состоять, а 8/9 ее массы от нас скрыты, 
но что было до начала катастрофического расширения — неизвестно. 
Именно такое состояние вещества, если оно и было, было названо 
сингулярным. Из этого состояния, т.е. с начала Взрыва, температура 
в 1032 К была достигнута через 10-43 с, в так называемое планковское 
время, которое выделил известный физик Макс Планк, а 102 К — 
через 1 млн лет, когда расширяющаяся Вселенная уже остыла. 

Таким образом, все, что было в невообразимо малом объеме, 

вдруг, по неизвестным причинам, начало расширяться с огромной 
скоростью, и мы знаем, что и как происходило, но только после 
10-43 с. Температура в расширяющейся Вселенной падала, и в ней 
было 90% водорода, 10% гелия и ничтожное количество тяжелого 
водорода — дейтерия. Но по мере того, как температура становилась еще ниже, стали образовываться ядра атомов, протоны, нейтроны. Вселенная продолжала расширяться, одновременно остывая 
и образуя из вещества скопления, называемые галактиками, которых сформировалось больше 100 млрд и которые то зажигались, 
используя термоядерный синтез, то, исчерпав горючее, т.е. водород, гасли. Именно в звездах, при огромной температуре и немыслимом давлении, вырабатывались все химические элементы тяжелее во дорода. Примерно через 9 млрд лет после Большого взрыва, 
когда Вселенная достигла уже неимоверных размеров, в галактике Млеч ный Путь, в одном из ее спиральных рукавов — рукаве 
Ориона, возникла крохотная звездочка — желтый карлик (рис. 1.2). 
Это и было наше Солнце, а вокруг него роилась звездная пыль, 
из которой образовались планеты.

Таким образом, у Вселенной все-таки было начало, и почти 

14 млрд лет она все расширяется и растет. Сейчас во Вселенной 
действуют четыре главные силы:

 
• слабое ядерное взаимодействие, ответственное за радиоак
тивный распад;

• сильное ядерное взаимодействие, связывающее атомное ядро;

 
• электромагнитная сила, связывающая атомы и молекулы;

 
• силы гравитации. 

Шаровые звездные скопления

Солнце

100 000 световых лет

Темная зона

Балдж

Гало

Рис. 1.2. Строение галактики Млечный Путь  

и положение в ней Солнечной системы1

Современная наука, конечно, отвечает на многие вопросы, 

но еще больше возникает догадок, предположений. Да, мы сейчас 
знаем, что возраст Вселенной 13,7 млрд лет, ее размеры — около 
45 млрд световых лет. При этом мы не знаем, что находится за так 
называемым «краем Вселенной». Может быть, там есть другие вселенные со своими законами, нам неизвестными. Идея о том, что 
наша наблюдаемая Вселенная — не единственная, находит поддержку в предположении о мультиверсуме, т.е. о других вселенных, но вряд ли мы когда-нибудь сможем об этом узнать.

Наша маленькая планета Земля принадлежит Солнечной 

системе, которая включена в небольшую ГМП. Все галактики разбегаются друг от друга: чем галактика находится дальше, тем скорость ее удаления больше. Вселенная не статична, она расширяется, 
и неизвестно, сколько еще этот процесс будет продолжаться.

Не вдаваясь в подробности жизни галактик, можно сказать, что 

между ними действует некая темная энергия, или, как говорят, 

1 
Романовская М.В., Брянцева Г.В., Гущин А.И. Геология: учебник / под ред. 
Н.В. Короновского. М.: Издательский центр «Академия», 2013. С. 8.

энергия вакуума. Но есть еще и темное вещество, которое никак 
не поддается регистрации. Хотя оно реально, оно оказывает воздействие на весь наш мир, всю Вселенную, но что это такое, мы 
пока не знаем.

Природа темной материи, или, как ее еще называют, скрытой 

массы, которая составляет большую часть вещества Вселенной, 
в настоящее время не до конца понятна и до сих пор не подтверждена экспериментально. Известно, что она не поглощает свет, 
не испускает его и не отражает. Поэтому и наличие темной материи 
можно определить только по наблюдаемому гравитационному 
взаимодействию, которое невозможно объяснить только видимой 
материей. Существует две теории темной материи: холодная 
(CDM — Cold dark matter) и самовзаимодействующая (SIDM — 
Self-interaсting dark matter), которые по-разному объясняют возникновение общей структуры Вселенной. Согласно первой теории, 
частицы вещества темной материи не сталкиваются друг с другом 
и с частицами другого вещества. Согласно второй теории, частицы 
темной материи взаимодействуют посредством темного вещества. 
Но пока нет ответа на вопросы, что же представляет собой темная 
материя и какова ее роль во Вселенной, работы по ее изучению 
продолжаются. 

 
•
Самая крупномасштабная структура Вселенной представляет 
собой ячейки различного размера, составленные из галактик и их 
систем, которые группируются в изогнутых «стенках» толщиной 
10 млн световых лет, что похоже на пену из мыльных пузырей.

 
•
Черные дыры — это уникальные природные объекты в нашей Вселенной, превращающие материю в энергию и способные захватывать в ловушку вещество, находящееся рядом, которое падает 
в «дыру» постепенно.

 
•
Мир состоит из 4–5,6% обычного вещества; 0,3–3% нейтрино; 
22–27% темной энергии; 65–75% темной материи.

 
•
Фотон — элементарная частица, квант света или другого электромагнитного излучения, частица и волна одновременно, у нее нет 
массы и заряда, зато есть энергия.

 
•
На фоне случайного равномерного распределения галактик во Вселенной американские астронавты обнаружили огромное их скопление, тянущееся на 500 световых лет, при ширине в 200 и толщине 
в 50 световых лет, но как оно возникло — неизвестно.

 
•
Диаметр ГМП от 170 до 200 тыс. световых лет, и наша Галактика 
входит в структуру, в тысячи раз большую, — в систему галактик 
Ла ниа кею диаметром более 500 млрд световых лет.

 
•
В ГМП до 400 млрд звезд, и наше Солнце — одна из звезд, 
а в центре ГМП находится массивная черная дыра Стрелец А, и че