Київський національний університет
імені Тараса Шевченка,
геологічний факультет

Національна радіокомпанія України
програма «Школяда»

Вікторина «Геологічна експедиція»


Наприкінці квітня 2013 р. пролунав в ефірі черговий випуск радіопередачі «Школяда», в якій відбулася зустріч з екс-деканом геологічного факультету, проректором КНУ імені Тараса Шевченка Вижвою Сергієм Андрійовичем. Під час передачі були визначені переможці 6–го туру 5-го сезону радіовікторини «Геологічна експедиція», надані правильні відповіді на запитання минулого туру та поставлені нові.

Переможцями 6-го туру 5-го сезону (2012-13 навчального року), що дали найбільш повні та правильні відповіді, стали:

  • Дідух Надія з м. Рівне
  • члени гуртка «Юні географи» з с. Суходіл Тернопільської обл.
  • члени гуртка «Прометей» школи №24 м. Хмельницький

Переможці нагороджуються призами – мінералами з усього світу.

З запізненням надійшов лист від членів гуртка «Юні географи» з с.Суходіл Тернопільської обл. з правильними відповідями на запитання 5-го туру 5-го сезону.


Правильні відповіді на запитання 6-го туру 5-го сезону.

1. Чому на Землі періодично видбуваються заледеніння?

Можливі причини глобальних заледенінь

В геологічної історії Землі неодноразово виникали періоди, коли великі ділянки суходолу були покриті материковими льодовиками значної площі, тобто заледеніння періодично існували на Землі. Найкраще виявлені сліди заледенінь четвертинного періоду, самого молодого етапу історії Землі, тривалістю 1,8 млн. років. Однак нові дослідження показали, що останній льодовиковий етап мав набагато більшу тривалість і почався 10-20 млн років тому. Відповідно пропонується більш широкий термін: пізньокайнозойський льодовиковий етап. Однак наша планета зазнала ще кілька більш давних льодовикових етапів, які повторювались приблизно через 200-250 млн. років. Крім пізнього кайнозою, сліди заледенінь чітко встановлені в карбоні-пермі, ранньому палеозої (ордовіці-сілурі) і докембрії. Тобто, не має сумніву, що наша Земля протягом останніх 3 млрд років неодноразово переживала періоди глобальних покривних заледенінь.

Які ж можливі причини таких глобальних періодичних змін клімату нашої планети?

Кожне з глобальних заледенінь про які говорилося вище, збігається з процесами інтенсивного гороутворення, відступом морських басейнів і значним збільшенням площі суші, що визначається глибинними процесами в надрах планети. Материки у складі літосферних плит протягом геологічної історії неодноразово збиралися разом у великі суперконтиненти, які часто розташовувалися в полярних областях. За палеотектонічними реконструкціями ці явища були періодичними. Приблизно до тих сторінок геологічної історії відносять і часи глобальних заледенінь. Так, передостаннє пізньопалеозойське заледеніння, сліди якого залишилися на теренах Південної Америки, Африки, Індії, Австралії та Антарктиди відбувалося тоді, коли перераховані континенти були поєднані разом та утворювали великий суперконтинент Гондвану, що розташовувався на тій час у південній полярній області.

Тому, ймовірно, поява глобальних заледенінь визначалася виникненням крупних континентальних масивів, причому, в основному у високих широтах, а також утворенням на материках крупних гірських систем.

(Справа в тому, що вода має високу теплоємність і рухливість. Великі водні басейни роблять клімат більш рівномірним і теплим. Збільшення площі суші має зворотний ефект. Охолоджуюча роль суші особливо сильно проявляється у високих широтах, так як там за час короткого літа материки нагріваються повільно та не сильно, набагато більше охолоджуються взимку (порівнюючи з морями). Якщо поверхня суші досягає у високих широтах у поперечнику 500-600 км і більше, над нею утворюється антициклон з його незначною хмарністю, малою швидкістю вітру у внутрішніх частинах і незначною кількістю атмосферних опадів. Все це, як показують розрахунки, додатково знижує температуру на 10°С, а це більш ніж достатньо для зародження заледеніння. Але як тільки з'явиться льодовиковий покрив, він відразу ж починає впливати на клімат. Лід майже повністю відображає сонячну радіацію, а тепло витрачається на танення снігу. Тобто льодовиковий покрив відразу ж викликає додаткове охолодження повітря і льодовик збільшується у розмірах.)

Крім того, наряду з вказаними причинами на похолодання клімату та встановлення заледенінь значно впливає зниження в атмосфері вмісту СО2, що приводить до послаблення парникового ефекту. Велика кількість вуглекислого газу потрапляла в атмосферу в наслідок активної вулканічної діяльності під час епох гороутворення. Але, в тої же час починався процес зниження кількості цього газу в результаті вилучення СО2 з атмосфери вапновиділяючими організмами в морських басейнах та перехід СО2 в осадок у складі вапнякових та доломітових товщ, які періодично (S, D3-C1-P, K2-P1-2) у великих масштабах накопичувалися на Землі як раз у ті періоди, які попереджали глобальним заледенінням.

Деякі вчені висловлюють думку, що перерахованих причин похолодання клімату, ледь в їх сприятливому поєднанні, для виникнення глобального заледеніння може бути недостатньо. Можливо, ключеву роль тут грають позаземні фактори. Це може бути пов’язано з особливостями галактичних сезонів під час обертання Сонячної системи навколо центру Галактики (період цього обертання співпадає з періодизацією заледенінь). До них, наприклад, може належить проходження Сонячної системи через газово-пилові рукави Галактики, які с одного боку послабляють сонячну інсоляцію, а з іншого – своєю гравітацією спричиняють посилення тектонічної активності на Землі.

Наряду з вище зазначеними глобальними заледеніннями, відомі періодичні коливання клімату, як чергування льодовикових та міжльодовикових епох в межах одного, наприклад, четвертинного заледеніння. Це пов’язано з положенням Землі по відношенню до Сонця (так як інтенсивність інсоляції пропорційна косинусу кута падіння сонячних променів на поверхню Землі і обернено пропорційна квадрату відстані Землі від Сонця). Зміни положення поверхні Землі по відношенню до Сонця можуть бути викликані зміною нахилу земної осі, змінами форми орбіти Землі, змінами часу настання рівнодень, залежними від того, що вісь планети описує при обертанні конус, і, нарешті, зміщенням полюсів. Усі ці зміни відбуваються періодично з періодом у десятки тисяч років. Їх результуюча дія призводить до короткотривалих змін клімату, так званих циклів Мілоша Міланковича, який перший висунув цю гіпотезу.

(Зміни нахилу земної осі відбуваються періодично через 40 тис. років у межах 24°36'-21°58'. Зміна нахилу земної осі має велике значення. Ще в 1902 р. А. І. Воєйков розрахував, що 9 тис. років тому, коли нахил земної осі був на 1° більше сучасного, літо у високих широтах було тепліше. Він показав, що збільшення нахилу земної осі тільки на 1° викличе зменшення річної сонячної радіації на екваторі тільки на 0,35%, а на полюсі - на 4,2%.)

Джерело інформації:
Хаин В.Е. Основные проблемы современной геологии. – Научный мир, 2003. – 383 с.

2. Які мінерали найбільш розповсюджені на Землі?

Згідно наукової класифікації, існує майже 5000 офіційно визнаних видів мінералів. У цьому значному списку присутні і надзвичайно рідкісні, і вельми поширені речовини. При цьому тільки 200 з них досить широко поширені.

Земна кора – це самий верхній шар нашої планети, товщиною 10-70 км, на який припадає всього 3% об'єму та 1% маси Землі. Серед елементів земної кори більшу частину складають: кисень (46,6%), кремній (27,7%), алюміній (8,1%), залізо (5%), кальцій (3,6%), натрій (2,8%), калій (2,6%) і магній (2,1%). При цьому три чверті від загального обсягу цих елементів припадає на кисень і кремній. З'єднуючись між собою і з металами, вони утворюють найпоширенішу групу мінералів – силікати, які складають разом з кварцом до 85% земної кори. Це польові шпати (мікроклін, ортоклаз, плагіоклази), масова частка польових шпатів в земній корі - до 50%; кварц (масова частка до 60%, в чистому вигляді – 12%), амфіболи (рогова обманка, актиноліт та ін.), піроксени (діопсид, авгіт тощо) та слюди (біотит, мусковіт та ін.)

Також, групою широко розповсюджених мінералівє карбонати. Це кальцит, доломіт, магнезит, сидерит. Карбонати маютьвелике породоутворювальне значення, входять до складу осадових і метаморфічних порід, складають до 2% маси земної кори.

Під земною корою, на досить великій глибині, розташовується мантія. на яку припадає 82% об’єму і 67% маси Землі. Тут тиск і температура значно зростають, що призводить до утворення мінералів більшої густину, в яких атоми мають щільну упаковку. На 400-кілометровій глибині найбільше поширені мінерали групи олівіну. На глибині від 400 до 670 кілометрів переважають шпінелі і силікати зі структурою шпінелі (існуючі тут тиск та температура змушують силікати міняти свою структуру, роблячи її ще компактнішою). Нарешті, в нижній частині мантії, на глибині від 670 до 2900 кілометрів, атоми групуються ще більш щільно, що призводить до утворення перовскіту. Силікати типу перовскіту є, мабуть, найпоширенішими мінералами нашої планети.

Щільність ядра земної кори настільки висока, що воно не може містити легкі елементи, такі як кисень. Вважається, що при подібних тисках і температурі можуть існувати виключно металеві мінерали (залізо і нікель). Вчені припускають, що ядро на 90% складається з металевого заліза. Зовнішня частина ядра представлена рідким сплавом заліза (90%) і нікелю (10%). а внутрішнє ядро складено практично виключно твердим металевим залізом.


Запитання на наступний тур:

  1. Які найбільш поширені радіоактивні мінерали?
  2. Які мінерали утворюються в морських організмах?

Прослухати ще раз цей випуск радіопередачі «Школяда» можна протягом тижня на сайті Українського радіо http://nrcu.gov.ua/index.php?id=756

Відповіді можна присилати за електронною адресою mkrochak@univ.net.ua