Лекция 1. Общие сведения
Землеустройство Чтобы «устраивать» нужно фундаментально знать Науки о Земле: геология, география, почвоведение и междисциплинарные (метадисциплинарные ) (геоморфология, палеогеография, геофизика, геохимия и т. д. ) НЗ относятся к естественным наукам: НЗ, НЖ, НЧ и междисциплинарные (палеонтология, палеоэкология, экологическая история, …. ) Основу современных НЗ составляют представления об оболочечном (геосферном) строении Земли
Геосферы Geospheres Геосфера (дословно – «оболочка Земли» ) – элемент Земли, охватывающий часть пространства, имеющий в общем модельном виде форму оболочки ( «сферы» ) и определяющий системное, структурно-функциональное единство планеты. Часто термин употребляется применительно к единственному элементу планеты: геосфера геологическая сфера (каменная оболочка, синоним литосферы), географическая сфера (географическая оболочка, ландшафтная оболочка) 3
Структура геосфер Structure of Geospheres Общая структура геосфер. Каждая геосфера имеет в своей структуре: А) основную область; Б) область перекрытия – выделяются как сферы переходного, «пленочного» типа; В) область рассеяния (элементы гидросферы в литосфере с живым веществом, т. е. элементами биосферы; выведенные за пределы Земли элементы гео, био, ноо и др. ). Не просто геометрически – сфера, а сетевая фрактальная структура Антиподальность: пары «Сфераантисфера» 4
История изучения History Представления о геосферах как ключевых элементах строения, функционирования и развития Земли известны издавна идеи Аристотеля, представления Моро, система оболочек Р. Декарта, оболочки Э. Зюсса, термин «геосферы» и идеи В. И. Вернадского. Изучению конкретных геосферных процессов посвящена обширная литература. Есть работы по взаимодействию и совместному развитию (коэволюции) геосфер. Концепция коэволюции природы и общества Н. Н. Моисеева. Концепция сингенеза, взаимодействия и коэволюции минерального и живого миров Н. П. Юшкина (1993). Концепция Е. Н. Князевой и С. П. Курдюмова соучастия человека в коэволюционных процессах (2002). Концепция ноосферных структур Г. И. Худякова (1991). Последняя тесно перекликается с работами А. Н. Чумакова о геобиосоциосистемах и триосфере (совокупности трех сфер: геологической, биологической и социальной). При этом модельная схема А. Н. Чумакова (2005, стр. 409) может быть усовершенствована с учетом идеи коэволюции геосфер. 5
Представления Моро 6
Представления Декарта 7
Представления Бюффона 8
Представления И. В. Мушкетова (1924) 9
Представления А. Н. Чумакова 10
Классификация геосфер Classifikation of Geospheres 1. Физические оболочки а) литосфера б) мантия (верхняя, средняя, нижняя) в) ядро (внешнее внутреннее) г) гидросфера д) атмосфера промежуточные: а-б – астеносфера, а-г – криосфера 2. Биосфера – живая оболочка Промежуточные: 1 -2 – система биокосных тел, педосфера 3. ноосфера – разумная оболочка промежуточные: 1 -3 – антропосфера (техносфера) с системой антропогенных (техногенных) отложений 2 -3 – элементы будущих промежуточных сфер – измененное живое вещество, организмы с заданными свойствами 4. Виртосфера – виртуальная оболочка. Оказывает влияние на наше мышление (ноо), на наше здоровье и состояние биоты (био). Начало с наскальных изображений, научное начало – с учения Пифагора. Направление - виртуалистика 2 -4 – «искусственная жизнь» 3 -4 – искусственный разум Иногда выделяют также в качестве отдельных сфер (подсфер) зоны перектытия оболочек. Например «аэробиосфера» , «гидробиосфера» , «геобиосфера» (см например Гольдфейн и др. , 2006). Оболочечное строение характерно для планет вообще. На других планетах известны физические оболочки в том числе «необычные» (метановая жидкая, мощная криосфера и др. ) 11
Строение Земли. Самая внешняя геосфера – магнитосфера Magnitosphere 12
Строение Земли – внешние геосферы Geospheres 13
Строение Земли. Внутренние геосферы Geospheres 14
Происхождение и развитие оболочки Зарождение на контактах (в экотонных зонах) – появление новой оболочки можно рассматривать как экотонный синергетический эффект Точки роста (зоны роста) – линейные (струновидные, полосовидные) образования – пленочные образования – заполнение пространства В результате – фрактально-ячеистая структура, определяющая особенности функционирования: распределение и перемещение вещества оболочки по каркасу, точки роста работают как зоны концентрации, преобразования и дальнейшей эволюции 15
Первоначальное формирование геосфер Известны разные концепции (по В. Е. Хаину, 1995) Концепция гомогенной аккреции (доминирует в настоящее время) – предусматривается ранняя дифференциация Земли на оболочки (геосферы) и, прежде всего, на силикатную мантию и железное ядро. 16
Первоначальное формирование геосфер Концепция гетерогенной аккреции (выдвинута К. Турекьяном в США, поддержана А. П. Виноградовым в России) – предусматривает возникновение ядра за счет падения железных метеоритов. Которое затем нарастилось мантией за счет падения каменных метеоритов и далее, возможно, земной корой, отвечающей по составу углистым хондритам 17
Первоначальное формирование геосфер Компромиссная концепция О. Л. Кускова и Н. И. Хитарова – в ходе аккреции сначала образовалось внутренне ядро Земли, а остальные оболочки (включая внешнее ядро) являются продуктами дифференциации. Вместе с формированием ядра сформировались протомантия и протокора 18
Формирование геосфер Биосфера и ноосфера могут сформироваться на планете при выполнении определенных закономерностей космоглобалистики Biosphere and Noosphere of the Kosmoglobalistics 19
Взаимодействие геосфер 20
Результаты взаимодействия биосферы и литосферы. Биогенные породы 21
Положения ФЯМ. 1. Каждая геосфера потенциально может быть расслоена на подсферы практически бесконечно. Хорошим примером служит стратисфера (слоистая оболочка планеты – осадочный чехол), в составе которой возможно выделить сколь угодно малые прослои, условно считая их отдельными подоболочками. 22
При этом налицо подобие форм геологических тел разных размеров (слоев, линз, террас, форм прилегания и т. п. ). 23
Фрактальные свойства систем слоев известны и изучаются, в частности, по данным каротажа. Изучена также фрактальность палеомагнитной шкалы 24
Положения ФЯМ. 2. Фрактальность границ геосфер. Ярким примером является граница литосферы, гидросферы и атмосферы. В геоморфологическом выражении - это система береговых линий в совокупности с эрозионной сетью планеты. Береговая линия известна как фрактальная природная структура. Самоподобию эрозионной сети также (причем не только в плановом рисунке, но и в разрезе - прослеживаются качественные аналогии с кривой Коха) посвящена обширная литература. При анализе глобальной эрозионной структуры в плане выделяются разноранговые отдельности (ячейки). С названными особенностями геологогеоморфологического субстрата тесно связано глобальное распределение живого вещества биосферы, что позволяет говорить о ее фрактальноячеистых свойствах. 25
Положения ФЯМ. 3. Все геосферы пронизаны фрактальными структурами. Литосфера и ее подсферы разбиты фрактальной глобальной системой трещиноватости (самоподобной не только в плане, но и в разрезе) на многогранные блоки (ячейки) разного ранга (Кэрри, 1991 и др. ). Система «литосфера-мантия» пронизана системой плюмов и структурами геосолитонной природы (Бембель и др. , 2003) и т. д. Более того посредством развития подобных структур осуществляется взаимодействие геосфер. Так Ф. А. Летников выделяет ряд проявляющих синергетические эффекты систем ( «разлом - ионосфера» , «разлом электрическая коммуникация» , «разлом - техногенное сооружение» ), что находит отражение при решении эколого-геологических задач (Трофимов, Зилинг, 2002). 26
Положения ФЯМ. 4. Особый интерес представляет собой вопрос динамики и развития фрактальноячеистой структуры геосфер в свете глобальной эволюции Земли и коэволюции ее оболочек. Закономерности таких изменений во времени на сегодняшний день не вполне ясны, но отдельные аспекты четко просматриваются. Так, по палеогеографическим данным, можно судить об изменениях в геологическом времени особенностей границы литосферы, гидросферы и атмосферы (как системы береговых линий, так и эрозионной сети). Отдельным направлением исследований, имеющим очевидное практическое значение, является изучение взаимосвязи фрактально-ячеистой структуры геосфер с ноосферными процессами, с антропогенной деятельностью и преобразованием человечеством природной среды, глобальному взаимодействию человека с природой. Здесь можно обозначить множество конкретных вопросов, требующих специального изучения. В частности, автором с коллегами исследуются изменения овражно-балочной сети и ее фрактальных свойств в зонах урбанизации (Иванов и др. , 2006). Известно также, что механизм передвижения вещества геосфер предусматривает функционирование ячеек, что позволяет говорить о сходной глобальной ячеистости основных физических оболочек планеты: конвективные ячейки мантии и литосферы (с позиций глобальной тектоники литосферных плит), ячейки глобальной атмосферной циркуляции, ячейки гидросферы 27
Строение и динамика геосфер Ячеистость, система каналов, внутренняя хаотичность, фрактальность границ, конвективная динамики 28
Изложенные воззрения детально разрабатываются нами применительно к верхней части геологогеоморфологического субстрата, что особенно актуально при оценке развития урбосферы (Иванов, Яшков, 2007). Главным фактором, определяющим экологогеологические опасности является разломно-трещинная сеть геологогеоморфологического субстрата, обуславливающая своим строением, функционированием и развитием проявление опасных процессов, что позволяет говорить о роли геодинамической сети в эволюции городов. Анализ ряда модельных участков показывает массовое проявление элементов разломнотрещинной сети, разнообразных по направлению, рангу и генезису, причем увязанных в систему решетчатого облика. Основным геодинамическим элементом геолого-геоморфологического субстрата являются многоугольные в плане, субпризматические геологогеоморфологические блоки (ячейки), контролируемые элементами разломнотрещинной сети. 29
Они ранжируются и проявляют свойство самоподобия. Имеет место эндогенно-экзогенный дуализм: тектонические разломы контролируют крупные ячеи, экзогенные трещины – более мелкие. Исходя из такой модели дуговые (кольцевые) структуры можно рассматривать как участки многоугольников, имеющие дуговидные (кольцевидные) очертания за счет соответствующих длин сторон и углов. В определенной степени углы округляются, как бы «дорабатываются» текучими по овражно-балочной сети (связанной с разломно-трещинной сетью) водами, что 30
Ячеистость – универсальное свойство Может рассматриваться с позиций глобального эволюционизма и космоглобалистики Расположение галактик В последние годы обнаружено, что все галактики распределены не равномерно, а сосредоточены по контуру ячеек, внутри которых галактик практически нет. 31
Некоторые основные положения концепции КГ Геосферное (оболочечное строение) характерно для Земли как сложной системы и аналогичных планетарных систем. Конкретные оболочки могут рассматриваться различно: как основные, или промежуточные, сплошные или линзовидные, сферы «вещество в пространстве» , сферы «зоны влияния» . Геосферы в своем историческом развитии не сменяют друга (биосфера переходит в ноосферу – высший этап ее эволюции), а порождают друга в определенной последовательности: гео-био-ноо-вирто-… (своеобразная сукцессия) Целесообразно рассматривать коэволюцию не двух составляющих ( «природы и общества» по Н. Н. Моисееву; «живого и косного» по Н. П. Юшкину), а более сложный процесс, в котором участвуют в качестве коэволюционирующих единиц в масштабах планетарной системы по крайней мере три составляющих: геологический субстрат (физических оболочек планеты), живое вещество (биосфера) и разумная мысль (ноосфера). Кроме того, можно говорить о зарождении и развитии системы виртуального мира, порожденного человеком, - своеобразной виртосферы. Геосферы обнаруживают аналогии в строении (сферичность, ячеистость, фрактальность, двойственность), функционировании (конвективность) и эволюции (согласованная этапность, событийность, цикличность, направленность и др. ) Особенности строения, функционирования, коэволюции геосфер во многом определяют характеристики глобальных систем, процессов и проблем в истории Земли и сегодня. 32
КГ и глобалистика. Новые взгляды на некоторые глобальные процессы в науках о Земле Co-evolution of Geosheres and Globalistics. Global geology 1. Затухающая цикличность осадконакопления как результат коэволюции бассейна и тектонической системы 2. Новые взгляды на происхождение нефти. Статья Д. Л. Федорова Нефть как продукт взаимодействия геосфер 3. Новые взгляды на происхождение серы. Работы В. М. Никольского по сере – см, например, сборник симпозиума «Проблемы синергетики и коэволюции геосфер» 4. Новые взгляды на происхождение алмазов. См книгу Сорохтин О. Г. , Ушаков С. А. Глобальная эволюция Земли и происхождение алмазов 33
КГ и глобалистика. Новые взгляды на некоторые процессы в глобальной экологии Co-evolution of Geosheres and Globalistics. Global ecology 1. Формирование новых оболочек вследствие развития глобальных процессов. Пример: урбанизация – глобальный природно-антропогенный процесс; урбосфера - продукт коэволюции антропосферы (ноосферы), биосферы и физических оболочек. Одно из следствий - глобальная система спелестологических объектов. Зарождается новое направление – глобальная спелестология. При рассмотрении истории ноосферных структур хорошо видно, что на модельном уровне четко выдерживаются основные закономерности и стадии развития планетарной оболочки – возникновение системы точек роста, развитие соединяющих их элементов, заполнение внутриоболочечного пространства. С этой точки зрения глобализация представляет собой логичный этап общей коэволюции геосфер, новый этап развития ноосферных (антропосферных) структур. Глобальные процессы можно интерпретировать как механизмы глобальной КГ. Города же можно рассматривать как точки роста – ноосферные структуры, в которых происходит аккумуляция и реализация созидательной и разрушительной мысли. Урбосфера - наиболее осязаемый элемент ноосферы, переходная оболочка на стыке ноосферы, биосферы и физических оболочек. Урбосфера, развиваясь, со временем способна поглотить все элементы антропосферы (техносферы). Пример - эколого-геологический аспект глобализации, реализуемый через восприятие и поиск путей решения стремительно обостряющихся общепланетарных экологогеологических проблем, особо актуальных для крупных городов. Глобальные опасные геопроцессы: оползневая опасность – эффект коэволюции литосферы, гидросферы (морские трансгрессивные оползни) и антропосферы (ноосферы) Имеет место антиурбосфера 34
Антиурбосфера Antiurbosphere 35
КГ и глобалистика. Новые взгляды на некоторые процессы в глобальной экологии Co-evolution of Geosheres and Globalistics. Global ecology 2. Некорректная интерпретация свойств глобальной природной системы. Пример. Литосфера – всегда интерпретировалась как «твердая, каменная, неизменная» оболочка. «Глобальная» система в интерпретации «крупная, крепкая» - монотонная, нединамичная, неэволюционирующая, все способная выдержать. С позиций КГ такой подход не корректен. 3. Глобальная проблема отходов. Один из аспектов - выбор полигонов захоронения требует учета взаимодействия геологического субстрата с антропосферой 4. Коэволюционный подход к уникальным природным объектам 36
Глобальная система литосферных плит 37
Глобальная система сейсмических зон Global systems seismic zone 38
КГ – в космоглобалистике Co-evolution of Geosheres and Globalistics. Kosmoglobalistics формирование планет Модель А. Макалкина: планеты Солнечной системы возникли в результате распада протопланетного диска на отдельные планеты внутренней и внешней групп с поясом астероидов между ними. Промежуточной фазой было образование роя планетезималей (твердых и довольно крупных (до сотен км) тел). Их последующее скопление и соударение запустило процесс аккреции и, таким образом, рост планеты. Эволюция протопланетного диска – теоретическая модель (Макалкин, 1993; их Хаин, 1995 с изменениями): а-г – оседание пыли, уплощение пылевого субдиска и образование роя планетезималей; д-з – объединение планетезималей в планеты 39
Система «планета-спутники» на примере Юпитера Co-evolution of Geosheres and Globalistics. Kosmoglobalistics К началу третьего тысячелетия у Юпитера известно 28 спутников. Четыре из них отличаются большими размерами и массой. Они движутся почти по круговым орбитам в плоскости экватора планеты. 20 внешних спутников настолько далеки от планеты, что невидимы с ее поверхности невооруженным глазом, а Юпитер в небе самого дальнего из них выглядит меньше Луны. Ряд малых спутников движутся по почти одинаковым орбитам. Предполагается, что все они – остатки более крупных спутников Юпитера, разрушенных его тяготением. Внешние же спутники Юпитера вполне могли быть захвачены гравитационным полем планеты: все они обращаются вокруг Юпитера в обратную сторону. 40
Спутники планет Солнечной системы в сравнении с Землей Co-evolution of Geosheres and Globalistics. Kosmoglobalistics and planetology 41
КГ – в космоглобалистике Co-evolution of Geosheres and Globalistics. Kosmoglobalistics and planetology Оболочечное строение спутников планет Солнечной системы Отдельно - показательный пример Европы 42
КГ и глобалистика. Глобально-экософские воззрения Co-evolution of Geosheres and Globalistics. Global ecosophy 1. Сегодня налицо новый виток в понимании масштабности Вселенной, ее пространственно -временной сложности и, следовательно, хрупкости отдельно взятой планеты. Как следствие приходит понимание крайней сложности обеспечения существования человека за пределами Земли, крушение романтических взглядов (доминировавших относительно недавно) предполагавших, что человечество без проблем расселится по Космосу, когда сделает Землю непригодной для жизни. Можно говорить, наверное, об эффекте осязания Земли как «глобальной родины» , оберегать и защищать которую необходимо как каждому человеку, так и всему человечеству. Речь должна идти уже о принципиально новом глобально-экологическом сознании и мышлении человека в будущем. 2. В наиболее общем толковании глобализм можно прослеживать во взаимосвязи с идеями русских космистов (К. Э. Циолковского, В. И. Вернадского, А. Л. Чижевского и их последователей). Эти идеи тесно связаны с осознанием глобального планетарного единства, а, следовательно, соотносятся с идеей коэволюции геосфер (физических оболочек, живого вещества и человека). Человечество должно быть самоорганизованным не только в общепланетарном, но и в «сверхпланетном, еще более глобализированном» , общекосмическом масштабе, «представлять Землю» в Космосе единым сообществом. При инопланетных контактах с иными цивилизациями наверняка не будут иметь значение национальные, этнические и иные различия землян. С нами будут общаться как с представителями единой глобальной системы человечества. 43
Геодинамика и геополитика Co-evolution of Geosheres and Globalistics. Global Geodynamics and Geopolitics 1. Распределение континентов и океанов 2. Особенности распределения природных ресурсов: земельных, полезных ископаемых (нефть, подземные воды, металлы, руды (стратегическое сырье – урановые) и др. ) 3. С геодинамикой связаны особенности возникновения городов и государств (разломно-трещинная сеть, геоморфоблоки, геоморфоструктурные узлы), транспортных путей (реки, перевалы). Село Переволоки Самарской области. 4. Складчатые пояса разделяют земной шар на естественные «экологические ниши» отдельных народностей (доклад Мыслевца, МГУ) 5. С геодинамикой связаны зоны проявления опасных геопроцессов: землетрясения, вулканизм, оползневая опасность, карст (платформы с толщами карбонатных отложений) 44
Глобальная система вулканизма Global system of volcanism 45
Скачать презентацию Лекция 1 Общие сведения Землеустройство Чтобы устраивать
Лекция 1. Общие сведения.pptx