Доброго времени суток, Уважаемые читатели данной статьи. Сегодня я хочу поговорить об актуальной проблеме 21 века – антропогенная деятельность человека. Данные новости освящаются повсюду настолько, что организацию "Greenpeace"* знает практически каждый. Но немногие смотрели данную проблему под другим углом. Сегодня я предлагаю вам сделать это и посмотреть насколько влиятелен человек, но с точки зрения геологии. Деятельность человека добралась даже до туда.
Время в геологии
Время в геологии определяется с помощью геологической временной шкалы истории, которая называется геохронологической шкалой. Данная шкала является своеобразным календарем для промежутков времени в сотни тысяч и миллионы лет.
Время существования Земли
Одним из критериев разделения временных промежутков являются живые организмы. Они помогают геологам разделять по времени одни толщи от других, отнести к определенному временному промежутку слой, в котором оказался то или иное ископаемое. На рис. 1 изображена эволюции жизни живых организмов на Земле.
Исходя из вышеописанного, время существования Земли можно поделить на два временных промежутка: докембрий – время существования скрытой жизни, фанерозой - время "явной" жизни. В докембрии существовали только мягкотелые организмы, не оставляющие следов в осадочных породах. Фанерозой начался с появлением на границе эдиакария (венд) и кембрия множества видов моллюсков и других организмов, сохранившиеся остатки или следы которых позволяют палеонтологии расчленять толщи по находкам ископаемой флоры и фауны.
Наиболее подробно с временными промежутками можно ознакомиться на рис. 2:
На данный момент мы с вами живем в эпохе (см. на подразделения общей стратиграфической шкалы), названной голоценом. Однако сейчас вовсю представляются доказательства наличия уже следующей эпохи –антропоцена.
Эпоха антропоцена будет определяться как начало, когда деятельность человека начала оказывать значительное воздействие на приповерхностную среду Земли на глобальном масштабе, включая атмосферу, океаны и осадочные породы.
Существуют ряд доказательств существования новой эпохи, а именно:
1) Литостратиграфические;
2) Биостратиграфические;
3) Хемостратиграфические.
А теперь остановимся на каждом доказательстве поподробней.
Литостратиграфические относятся к природным отложениям (горным породам). Прежде всего антропоцен характерен повышенной эрозией (совокупность природных процессов разрушения горных пород и почв под воздействием текучих вод и ветра) и разрушении континентов. Стоит понимать, что помимо природных процессов не последнюю роль в данных процессах играет человек. Антропогенные изменения бывают прямые и косвенные. Прямые – карьеры (Рис. 3). Косвенные – сельскохозяйственные угодья, осушения болот, мелиорация территорий. В геологической летописи данный факт будет отражен в образовании новых слоев искусственными отложениями, перенесенными или созданными человеком.
Биостратиграфические – текущие изменения биоразнообразия, включающие вымирания (рис. 4), вторжения видов и изменения биомассы. В окаменелостях это будет выражено в утрате биоразнообразия в ископаемой летописи, преобладание окаменелостей домашних и сельскохозяйственных животных над дикими, обилии пыльцы культурных растений.
Хемостратиграфические – в частности изменения химического состава углерода Земли (выделение большого количества парниковых газов, вследствие антропогенной деятельности человека, вырубка лесов, осушение болот и т.д).
В геологии рассматриваются литостратиграфические доказательства новой эпохи. И помимо описанных выше факторов в антропоцене немаловажную роль играет и изменение состава отложений в ходе производственной деятельности человека, названной техногенезом.
Минералогия техногенеза - занимается изучением свойств и состава минералов, выявлением условий (причин) их образования, вскрытием механизмов зарождения, роста и разрушения минералов.
208 минералов имеют антропогенное происхождение. около 4% от всего количества существующих на Земле минералов. Однако, скорость, с которой эти минералы появились на планете, поражает — все они сформировались в течение последних ста лет. До этого, в период активного образования новых минералов, новые виды формировались на протяжении миллионов лет.
Но что же такое минерал? Минерал – вещество, имеющее природное происхождение, кристаллическую структуру (закономерное взаимное расположение атомов в кристаллической структуре, индивидуальный химический состав), образованное в ходе природных геологических процессов на Земле или сходных процессах на других космических телах.
Антропогенные отложения делятся на две большие группы:
- Перемещенные и отложенные человеком
- Отложения новых антропогенных материалов (некоторые из которых производятся непосредственно для применения (например, кристаллы для лазеров; портландцемент), а другие возникают опосредованно (например, возникают косвенно (например, изменение стен шахтных туннелей; продукты выветривания шахтных отвалов и шлаков).
К первой группе относятся антропогенные минералоподобные фазы, которые используются в строительстве зданий и дорог, например, устойчивые поликристаллические материалы, включая кирпич, фаянс, фарфор и цемент, а также различные виды стекла, служат дополнительными очевидными "литологиями" - маркерами антропоцена. Высокотемпературный обжиг – фарфор –муллит, кристобалит. Фаянс – муллит, полевой шпат, обожженные кирпичи - кварц, муллит и диопсид, а также гематит в красный кирпич (рис. 5):
Еще одно антропогенное воздействие - это транспортировка на большие расстояния строительного камня из его первоначального местоположения, часто разрезанного на прямоугольные блоки и скульптурные формы, на новые объекты, такие как дороги, мосты, памятники– по сути, перераспределение "антропогенных ксенолитов", соперничающее естественному перераспределению ледниками. Примерами сохранения таких материалов в геологических условиях являются римские города Помпеи и Геркуланум, погребенные под вулканическим пеплом в 79 году н.э. (рис. 6). и древний город Александрия, погребенный во время проседания грунта под Средиземным морем.
Ко второй группе относят минералы, созданные человеком. Люди уже давно изменили состав земных минералов, которые они добывали. Один из самых ранних примеров - производство самородных металлов, которые были большой редкостью на Земле до появления человека. В элементарной форме только золото, серебро, медь, элементы платиновой группы и железо встречаются на нашей планете в значительных количествах.
Люди научились отделять металлы, которые либо никогда не существовали в природе в своей естественной форме в любое время в истории Земли, такие как магний, кальций, натрий, калий, ванадий и молибден, либо те, которые встречаются в естественной форме чрезвычайно редко и в ничтожных количествах, такие как алюминий, титан и цинк. Также производится много металлических сплавов, и в большинстве своем они, такие как бронза, латунь и олово - также являются геологическими новинками, как и многие виды стали (дополненные хромом, молибденом и другими металлами) (рис. 7).
Лазеры и искусственные драгоценные камни, другие синтетические кристаллические материалы, используемые в лазерах, бор карбид, используемый в танковой броне, пуленепробиваемых жилетах и ядерной энергетике, карбид вольфрама, используемый в качестве шарики в шариковых ручках (сотни миллиардов которых были произведены с 1950 года н.э.) и в бронебойных снарядах и так далее.
Вероятная геологическая долговечность некоторых современных минералов известна как из археологических, так и из геологических данных. Они варьируются от вероятных коротких (немодифицированное железо) до длительного (муллит). Долговечность других материалов (например, коррозионно-стойкие стальные сплавы и алюминий с его защитным поверхностным оксидным покрытием) остаются непроверенными геологически. Современное распределение минералов является характерным, большое количество отделено в городских районах и сконцентрировано на мусорных свалках, некоторые более широко рассеяны в виде мусора, и еще более глубоко захоронены в фундаментах, туннелях и скважинах (где потенциал сохранности высок, даже если в далеком в будущем связь с поверхностными отложениями может покажется загадочным). Однако, безусловно, для нынешнего и следующих поколений ученых-землеведов, останется достаточно, чтобы быть геологически полезным для характеристики.
На рисунке 8 изображены десять стадий эволюции минералов, которые относятся только к дотехнологическим физическим, химическим и биологическим процессам. Находимся мы сейчас на "стадии 11" - времени, когда разнообразие минералов переживает препинание благодаря всепроникающего приповерхностного воздействия человеческого индустриального общества. На данном рисунке можно заметить насколько сильно увеличилось количество минеральных видов за небольшой промежуток времени. С природным процессом это сопоставимо стадии окисления. А постчеловеческое выравнивание представлено пунктиром, так как еще неизвестна геологическая долговечность минеральных видов. Данный факт человечество узнает только с течением времени. Сейчас же нам остается только догадываться об этом.
Возникает ряд несостыковок. Почему? Я вам рассказала, что 208 минералов имеют антропогенную природу. А на рисунке их несколько тысяч. Почему же так? Существует ряд сложностей в выделении антропогенных фаз в качестве минералов. И сложность состоит в том, какой процесс считать природным? Ведь деятельность человека не считается природным процессом. Поэтому в минералогии техногенеза существует ряд неопределенностей. На рис. 9 отражены примеры минеральных фаз, чтобы понимать, что не все так однозначно.
Например, хальконатронит образовался в результате перемещения человеком содалитовых валунов на месторождении в Канаде, но сам минерал образовался в результате дальнейших природных процессов. Симколлеит – минерал отвалов. Породу отработали и отправили в отвалы. А уже под действием природных процессов произошло его образование. Данный факт доказывает, что на сегодняшний день определение минерала несовершенно и требует его дополнения.
Я вам рассказала лишь небольшую часть исследований в данной сфере, чтобы у вас появилось представление о геологии антропоцена.
*"Greenpeace" - нежелательная организация на территории Российской Федерации.
