ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХРОНОЛОГИЯ

Очень важной характеристикой горных пород является их возраст. Как было показано выше, от него зависят многие свойства горных пород, в том числе инженерно-геологические. Кроме того, на основе изучения, прежде всего, возраста горных пород историческаягеология воссоздает закономерности развития и образования земной коры. Важным разделом исторической геологии является геохронология– наука о последовательности геологических событий во времени, их продолжительности и соподчиненности, которые она устанавливает благодаря определению возраста горных пород на основе использования различных методов и геологических дисциплин. Выделяется относительныйиабсолютный возраст горных пород.

При оценке относительноговозраста различают более древние и молодые горные породы, выделяя время какого-либо события в истории Земли по отношению ко времени другого геологического события. Относительный возраст проще определять для осадочных пород при ненарушенном (близком к горизонтальному залеганию) их залегании, а также для переслаивающихся с ними вулканических и реже метаморфических пород.

Стратиграфический (стратум – слой) метод основан на изучении последовательности залегания и взаимоотношения слоев осадочных отложений, исходя из принципа суперпозиции: каждый вышележащий пласт моложе нижнего. Он при- меняется для толщ с ненарушенным горизонтальным залеганием слоев (рис. 22). Этот метод осторожно следует применить при складчатом залегании слоев, предварительно нужно определить их кровли и подошвы. Молодым является слой 3 , а слои 1 и 2 – более древние.

Литолого- петрографическийметод основан на изучении состава и строения пород в соседних разрезах скважин и выявлении одновозрастных пород – корреляцииразрезов. Осадочные, вулканические и метаморфические породы одинаковых фаций и возраста, например, глины или известняки, базальты или мрамор, будут обладать схожими текстурно-структурными особенностями и составом. Более древние породы, как правило, бывают более измененными и уплотненными, а молодые – слабо измененными и пористыми. Труднее использовать данный метод для маломощных континентальных отложений, литологический состав которых быстро меняется по простиранию.

Важнейшим методом определения относительного возраста является палеонтологический (биостратиграфический) метод, основанный на выделении слоев, содержащих различные комплексы ископаемых остатков вымерших организмов. В основе метода лежит принцип эволюции: жизнь на Земле развивается от простого к сложному и не повторяется в своем развитии. Наука, устанавливающая закономерность развития жизни на Земле путем изучения остатков ископаемых животных и растительных организмов – окаменелостей (фоссилий), содержащихся в толщах осадочных пород называется палеонтология. Время образования той или иной породы соответствует времени гибели организмов, останки которых оказались захороненными под слоями выше накопившихся осадков. Палеонтологический метод позволяет определять возраст осадочных пород по отношению друг к другу независимо от характера залегания слоев и сопоставлять возраст пород, залегающих на отдаленных друг от друга участках земной коры. Каждому отрезку геологического времени соответствует определенный состав жизненных форм или руководящих организмов (рис. 23–29). Руководящиеископаемыеорганизмы (формы) жили в течение непродолжительного отрезка геологического времени на обширных площадях, как правило, в водоемах, морях и океанах. Начиная со второй половины ХХ в. активно стали применять микропалеонтологическийметод, в том числе и спорово- пыльцевой, для изучения организмов невидимых на глаз. На основе палеонтологического метода составлены схемы эволюционного развития органического мира.

Таким образом, на основе перечисленных методов определения относительного возраста горных пород к концу XIX в. была составлена геохронологическая таблица, включающая в себя подразделения двух шкал: стратиграфические и со- ответствующие им геохронологические.

Стратиграфическоеподразделение (единица) – совокупность горных пород, составляющих определенное единство по комплексу признаков (особенностям вещественного состава, органических остатков и др.), который позволяет выделить ее в разрезе и проследить про площади. Каждое стратиграфическое подразделение отражает своеобразие естественного геологического этапа развития Земли (или отдельного участка), выражает определенный геологический возраст и сопоставим с геохронологическим подразделением.

Геохронологическая(геоисторическая) шкала – иерархическая система геохронологических (временных) подразделений, эквивалентных единицам общей стратиграфической шкалы. Их соотношение и подразделение показано в табл. 15.

выделена в Великобритании, пермская – в России и т.п. (табл.16).


Абсолютныйвозраст – продолжительность существования (жизни) породы, выраженная в годах – в промежутках времени, равных современному астрономическому году (в астрономических единицах). Он основан на измерении содержания в минералах радиоактивных изотопов: 238U, 232Th, 40К, 87Rb, 14C и др., продуктов их распада и знании экспериментально выявленной скорости распада. Последняя характеризуется периодомполураспада – временем, в течение которого распадается половина атомов данного нестабильного изотопа. Период полураспада сильно варьирует у различных изотопов (табл. 17) и определяет возможности его применения.

Методы определения абсолютного возраста получили свое название от продуктов радиоактивного распада, а именно: свинцовый (урано-свинцовый), аргоновый (калий-аргоновый), стронциевый (рубидиево-стронциевый) и др. Наиболее часто используется калий-аргоновый метод, поскольку изотоп 40К содержащийся во многих минералах (слюда, амфиболы, полевые шпаты, глинистые минералах), распадается с образованием 40Ar и имеет период полураспада 1,25 млрд. лет. Выполненные при помощи данного метода расчеты зачастую проверяются стронциевым методом. В перечисленных минералах калий изоморфно замещается 87Rb, который при распаде превращается в изотоп 87Sr. С помощью 14С устанавливают возраст самых молодых четвертичных пород. Зная, какое количество свинца образуется из 1 г урана в год, определяя их совместное содержание в данном минерале, можно найти абсолютный возраст минерала и той горной породы, в которой он находится.

Использование перечисленных методов усложняется тем, что горные породы за свою «жизнь» испытывают различные события: и магматизм, и метаморфизм, и выветривание, во время которых минералы «раскрываются», меняются и теряют частично содержащиеся в них изотопы и продукты распада. Поэтому используемый термин «абсолютный» возраст удобен для употребления, но не является абсолютно точным для возраста горных пород. Вернее использовать термин «изотопный» возраст. Производится систематическая корреляция между подразделениями относительной геохронологической таблицы и абсолютным возрастом горных пород, который до сих пор уточняется и приводится в таблицах.

Геологи, строители и другие специалисты могут получить сведения о возрасте горных пород при изучении геологических карт или соответствующих геологических отчетов. На картах возраст горных пород показывается буквой и цветом, которые приняты для соответствующего подразделения геохронологической таблицы. Сопоставляя показанный буквой и цветом относительный возраст конкретных пород и абсолютный возраст унифицированной геохронологической таблицы, можно предположить абсолютный возраст изучаемых пород. Инженеры- строители должны иметь представления о возрасте горных пород и его обозначении, а также использовать их при чтении геологической документации (карт и разрезов), составляемой при проектировании зданий и сооружений.

Особый интерес вызывает четвертичныйпериод (табл. 18). Отложения четвертичнойсистемы покрывают сплошным чехлом всю земную поверхность, их толщи содержат останки древнего человека и предметы его обихода. В этих тол- щах чередуются и сменяют друг друга по площади различные отложения (фации): элювиальные, аллювиальные, моренныеифлювиогляциальные, озерно- болотные. К аллювию приурочены месторождения россыпного золота и других ценных металлов. Многие породы четвертичной системы являются сырьем для производства строительных материалов. Большое место занимают отложения культурногослоя, появляющегося в результате деятельности человека. Они отличаются значительной рыхлостью и большой неоднородностью. Его наличие может осложнить строительство зданий и сооружений.

— это совокупность всех форм земной поверхности. Они могут быть горизонтальными, наклонными, выпуклыми, вогнутыми, сложными.

Разница высот между самой высокой вершиной на суше, горой Джомолунгмой в Гималаях (8848 м), и Марианской впадиной в Тихом океане (11 022 м) составляет 19 870 м.

Как же формировался рельеф нашей планеты? В истории Земли выделяют два основных этапа ее формирования:

• планетарный (5,5-5,0 млн лет назад), который завершился формированием планеты, образованием ядра и мантии Земли;
• геологический , который начался 4,5 млн лет назад и продолжается до сих пор. Именно на этом этапе произошло образование земной коры.

Источником информации о развитии Земли в течение геологического этапа прежде всего являются осадочные горные породы, которые в подавляющем большинстве сформировались в водной среде и поэтому залегают слоями. Чем глубже от земной поверхности лежит слой, тем раньше он образовался и, следовательно, является более древним по отношению к любому слою, который расположен ближе к поверхности и является более молодым. На этом простом рассуждении основывается понятие относительного возраста горных пород , которое легло в основу построения геохронологической таблицы (табл. 1).

Самые длительные временные интервалы в геохронологии — зоны (от греч. aion - век, эпоха). Выделяют такие Зоны, как: криптозой (от греч. cryptos - скрытый и zoe — жизнь), охватывающий весь докембрий, в отложениях которого нет остатков скелетной фауны; фанерозой (от греч. phaneros - явный, zoe — жизнь) — от начала кембрия до нашего времени, с богатой органической жизнью, в том числе скелетной фауной. Зоны не равноценны по продолжительности, так, если криптозой длился 3-5 млрд лет, то фанерозой — 0,57 млрд лет.

Таблица 1. Геохронологическая таблица

Эра. буквенное обозначение, продолжительность	Основные этапы развития жизни	Периоды, буквенное обозначение, продолжительность	Главнейшие геологические события. Облик земной поверхности	Наиболее распространенные полезные ископаемые
Кайнозойская, KZ, около 70 млн лет	Господство покрытосеменных. Расцвет фауны млекопитающих. Существование природных зон, близких к современным, при неоднократных смещениях границ	Четвертичный, или антропогеновый, Q, 2 млн лет	Общее поднятие территории. Неоднократные оледенения. Появление человека	Торф. Россыпные месторождения золота, алмазов, драгоценных камней
		Неогеновый, N, 25 млн лет	Возникновение молодых гор в областях кайнозойской складчатости. Возрождение гор в областях всех древних складчатостей. Господство покрытосеменных (цветковых) растений	Бурые угли, нефть, янтарь
		Палеогеновый, Р, 41 млн лет	Разрушение мезозойских гор. Широкое распространение цветковых растений, развитие птиц и млекопитающих	Фосфориты, бурые угли, бокситы
Мезозойская, MZ, 165 млн лет		Меловой, К, 70 млн лет	Возникновение молодых гор в областях мезозойской складчатости. Вымирание гигантских пресмыкающихся (рептилий). Развитие птиц и млекопитающих	Нефть, горючие сланцы, мел, уголь, фосфориты
		Юрский, J, 50 млн лет	Образование современных океанов. Жаркий, влажный климат. Расцвет рептилий. Господство голосеменных растений. Появление примитивных птиц	Каменные угли, нефть, фосфориты
		Триасовый, T, 45 млн лет	Наибольшее за всю историю Земли отступание моря и поднятие материков. Разрушение домезозойских гор. Обширные пустыни. Первые млекопитающие	Каменные соли
Палеозойская, PZ, 330 млн лет	Расцвет папоротников и других споровых растений. Время рыб и земноводных	Пермский, Р, 45 млн лет	Возникновение молодых гор в областях герцинской складчатости. Сухой климат. Возникновение голосеменных растений	Каменные и калийные соли, гипс
		Каменноугольный (карбон), С, 65 млн лет	Широкое распространение заболоченных низменностей. Жаркий, влажный климат. Развитие лесов из древовидных папоротников, хвощей и плаунов. Первые рептилии. Расцвет земноводных	Обилие углей и нефти
		Девонский, D, 55 млн лег	Уменьшение плошали морей. Жаркий климат. Первые пустыни. Появление земноводных. Многочисленные рыбы	Соли, нефть
	Появление на Земле животных и растений	Силурийский, S, 35 млн лет	Возникновение молодых гор в областях каледонской складчатости. Первые наземные растения
		Ордовикский, О, 60 млн лет	Уменьшение площади морских бассейнов. Появление первых наземных беспозвоночных животных
		Кембрийский, Е, 70 млн лет	Возникновение молодых гор в областях байкальской складчатости. Затопление обширных пространств морями. Расцвет морских беспозвоночных животных	Каменная соль, гипс, фосфориты
Протерозойская, PR. около 2000 млн лет	Зарождение жизни в воде. Время бактерий и водорослей		Начало байкальской складчатости. Мощный вулканизм. Время бактерий и водорослей	Огромные запасы железных руд, слюда, графит
Архейская, AR. более 1000 млн лет			Древнейшие складчатости. Напряженная вулканическая деятельность. Время примитивных бактерий	Железные руды

Зоны делятся на эры. В криптозое различают архейскую (от греч. archaios — изначальный, древнейший, aion - век, эпоха) и протерозойскую (от греч. proteros - более ранний,zoe — жизнь) эры; в фанерозое - палеозойскую (от греч. древний и жизнь), мезозойскую (от греч. теsos - средний,zoe — жизнь) и кайнозойскую (от греч. kainos - новый,zoe — жизнь).

Эры разделены на менее длительные отрезки времени - периоды , установленные лишь для фанерозоя (см. табл. 1).

Основные этапы развития географической оболочки

Географическая оболочка прошла долгий и сложный путь развития. В се развитии выделяют три качественно различных этапа: добиогенный, биогенный, антропогенный.

Добиогенный этап (4 млрд — 570 млн лет) — самый длительный период. В это время происходил процесс увеличения мощности и усложнения состава земной коры. К концу архея (2,6 млрд лет назад) на обширных пространствах уже сформировалась континентальная кора мощностью около 30 км, а в раннем протерозое произошло обособление протоплатформ и протогеосинклиналей. В этот период гидросфера уже существовала, но объем воды в ней был меньше, чем сейчас. Из океанов (и то лишь к концу раннего протерозоя) оформился один. Вода в нем была соленой и уровень солености скорее всего был примерно таким, как сейчас. Но, по-видимому, в водах древнего океана преобладание натрия над калием было еще большим, чем сейчас, больше было и ионов магния, что связано с составом первичной земной коры, продукты выветривания которой сносились в океан.

Атмосфера Земли на этом этапе развития содержала очень мало кислорода, озоновый экран отсутствовал.

Жизнь, скорее всего, существовала с самого начала этого этапа. По косвенным данным, микроорганизмы обитали уже 3,8-3,9 млрд лет назад. Обнаруженные остатки простейших организмов имеют возраст 3,5- 3,6 млрд лет. Однако органическая жизнь с момента зарождения и до самого конца протерозоя не играла ведущей, определяющей роли в развитии географической оболочки. Кроме того, многими учеными отрицается присутствие органической жизни на суше на этом этапе.

Эволюция органической жизни в добиогенный этап протекала медленно, но тем не менее 650-570 млн лет назад жизнь в океанах была достаточно богатой.

Биогенный этап (570 млн — 40 тыс. лег) длился в течение палеозоя, мезозоя и почти всего кайнозоя, за исключением последних 40 тыс. лет.

Эволюция живых организмов на протяжении биогенного этапа не была плавной: эпохи сравнительно спокойной эволюции сменялись периодами быстрых и глубоких преобразований, во время которых вымирали одни формы флоры и фауны и получали широкое распространение другие.

Одновременно с появлением наземных живых организмов стали формироваться почвы в нашем современном представлении.

Антропогенный этап начался 40 тыс. лет назад и продолжается в наши дни. Хотя человек как биологический род появился 2-3 млн лег назад, его воздействие на природу длительное время оставалось крайне ограниченным. С появлением человека разумного это воздействие значительно усилилось. Произошло это 38-40 тыс. лет назад. Отсюда и берет отсчет антропогенный этап в развитии географической оболочки.

Возникновение Земли и ранние этапы ее становления

Одной из важных задач современного естествознания в области наук о Земле является восстановление истории ее развития . По современным космогоническим представлениям, Земля образовалась из рассеянного в протосолнечной системе газопылевого вещества. Один из наиболее вероятных вариантов возникновения Земли выглядит следующим образом. Вначале образовались Солнце и уплощенная вращающаяся околосолнечная туманность из межзвездного газопылевого облака под влиянием, например, взрыва близкой сверхновой звезды. Далее происходила эволюция Солнца и околосолнечной туманности с передачей электромагнитным или турбулентно-конвективным способом момента количества движения от Солнца планетам. В последующем «пыльная плазма» конденсировалась в кольца вокруг Солнца, а материал колец образовал так называемые планетезимали, которые конденсировались до планет. После этого подобный процесс повторился вокруг планет, что привело к образованию спутников. Считается, что этот процесс занял около 100 млн лет.

Предполагается, что далее в результате дифференциации вещества Земли под действием ее гравитационного поля и радиоактивного нагрева возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки - геосферы Земли. Более тяжелый материал сформировал ядро, состоящее, вероятно, из железа с примесью никеля и серы. В мантии остались несколько более легкие элементы. Согласно одной из гипотез, мантия сложена простыми оксидами алюминия, железа, титана кремния и др. О составе земной коры уже говорилось достаточно подробно в § 8.2. Она сложена более легкими силикатами. Еще более легкие газы и влага сформировали первичную атмосферу.

Как уже говорилось, предполагается, что Земля родилась из скопления холодных твердых частиц, выпадавших из газопылевой туманности и слипавшихся под влиянием взаимного притяжения. По мере роста планеты она разогревалась вследствие соударения этих частиц, достигавших нескольких сот километров, подобно современным астероидам, и выделения теплоты не только известными нам теперь в коре естественно -радиоактивными элементами, но и более чем 10 вымершими с тех пор радиоактивными изотопами AI, Be, Cl и др. В результате могло происходить полное (в ядре) или частичное (в мантии) плавление вещества. В начальный период своего существования, примерно до 3,8 млрд лет, Земля и другие планеты земной группы, а также Луна подвергались усиленной бомбардировке мелкими и крупными метеоритами. Следствием этой бомбардировки и более раннего соударения планетезималей могло стать выделение летучих и начало образования вторичной атмосферы, так как первичная, состоявшая из газов, захваченных при образовании Земли, скорее всего быстро рассеялась в космическом пространстве. Несколько позже стала формироваться гидросфера. Сформировавшиеся таким образом атмосфера и гидросфера пополнялись в процессе дегазации мантии при вулканической деятельности.

Падение крупных метеоритов создавало обширные и глубокие кратеры, подобные наблюдаемым в настоящее время на Луне, Марсе, Меркурии, где следы их не стерты последующими изменениями. Кратерообразование могло провоцировать излияния магмы с образованием базальтовых полей, подобных покрывающим лунные «моря». Так, вероятно, образовалась первичная кора Земли, которая, однако, не сохранилась на современной ее поверхности, за исключением относительно небольших фрагментов в «более молодой» коре континентального типа.

Эта кора, содержащая в своем составе уже граниты и гнейсы, правда, с меньшим содержанием кремнезема и калия, чем в «нормальных» гранитах, появилась на рубеже около 3,8 млрд лет и известна нам по обнажениям в пределах кристаллических щитов практически всех континентов. Способ образования древнейшей континентальной коры пока во многом неясен. В составе этой коры, повсеместно метаморфизованной в условиях высоких температур и давлений, находят породы, текстурные особенности которых свидетельствуют о накоплении в водной среде, т.е. в эту отдаленную эпоху уже существовала гидросфера. Возникновение первой коры, подобной современной, требовало поступления из мантии больших количеств кремнезема, алюминия, щелочей, в то время как сейчас мантийный магматизм создает очень ограниченный объем обогащенных этими элементами пород. Считается, что 3,5 млрд лет назад на площади современных континентов была широко распространена серогнейсовая кора, названная так по преобладающему типу слагающих ее пород. В нашей стране она, например, известна на Кольском полуострове и в Сибири, в частности в бассейне р. Алдан.

Принципы периодизации геологической истории Земли

Дальнейшие события в геологическое время часто определяются, согласно относительной геохронологии, категориями «древнее», «моложе». Например, какая-то эра древнее некоторой другой. Отдельные отрезки геологической истории называются (в порядке уменьшения их продолжительности) зонами, эрами, периодами, эпохами, веками. Их выявление основано на том факте, что геологические события запечатлеваются в горных породах, а осадочные и вулканогенные породы располагаются в земной коре слоями. В 1669 г. Н. Стеной установил закон последовательности напластования, согласно которому нижележащие пласты осадочных пород древнее вышележащих, т.е. образовались ранее их. Благодаря этому появилась возможность определения относительной последовательности образования слоев, а значит, связанных с ними геологических событий.

Основным в относительной геохронологии является биостратиграфический, или палеонтологический, метод установления относительного возраста и последовательности залегания пород. Этот метод был предложен У. Смитом в начале XIX в., а затем развит Ж. Кювье и А. Броньяром. Дело в том, что в большинстве осадочных пород можно встретить остатки животных или растительных организмов. Ж.Б. Ламарк и Ч. Дарвин установили, что животные и растительные организмы в течение геологической истории постепенно совершенствовались в борьбе за существование, приспосабливаясь к изменяющимся условиям жизни. Некоторые животные и растительные организмы на определенных стадиях развития Земли вымирали, на смену им приходили другие, более совершенные. Таким образом, по остаткам ранее живших более примитивных предков, найденным в каком-нибудь пласте, можно судить об относительно более древнем возрасте данного пласта.

Еще один метод геохронологического расчленения пород, особенно важный для расчленения магматических образований океанического дна, основан на свойстве магнитной восприимчивости горных пород и минералов, образующихся в магнитном поле Земли. С изменением ориентировки породы относительно магнитного поля или самого поля часть «врожденной» намагниченности сохраняется, а смена полярности запечатлевается в изменении ориентировки остаточной намагниченности пород. В настоящее время установлена шкала смены таких эпох.

Абсолютная геохронология - учение об измерении геологического времени, выраженного в обычных абсолютных астрономических единицах (годах), - определяет время возникновения, завершения и длительность всех геологических событий, в первую очередь время образования или преобразования (метаморфизма) горных пород и минералов, так как по их возрасту определяется возраст геологических событий. Основным методом здесь является анализ соотношения радиоактивных веществ и продуктов их распада в горных породах, образовывавшихся в разные эпохи.

Древнейшие породы в настоящее время установлены в Западной Гренландии (3,8 млрд лет). Самый большой возраст (4,1 - 4,2 млрд лет) получен по цирконам из Западной Австралии, но циркон здесь залегает в переотложенном состоянии в мезозойских песчаниках. С учетом представлений об одновременности образования всех планет Солнечной системы и Луны и возраста самых древних метеоритов (4,5-4,6 млрд лет) и древних лунных пород (4,0-4,5 млрд лет) возраст Земли принимается равным 4,6 млрд лет.

В 1881 г. на II Международном геологическом конгрессе в Болонье (Италия) были утверждены основные подразделения совмещенных стратиграфической (для разделения слоистых осадочных пород) и геохронологической шкал. По этой шкале история Земли делилась на четыре эры в соответствии с этапами развития органического мира: 1) архейская, или археозойская - эра древнейшей жизни; 2) палеозойская - эра древней жизни; 3) мезозойская - эра средней жизни; 4) кайнозойская - эра новой жизни. В 1887 г. из состава архейской эры выделили протерозойскую - эру первичной жизни. Позднее шкала совершенствовалась. Один из вариантов современной геохронологической шкалы представлен в табл. 8.1. Архейская эра разделяется на две части: ранний (древнее 3500 млн лет) и поздний архей; протерозойская - также на две: ранний и поздний протерозой; в последнем выделяют рифейский (название произошло от древнего названия Уральских гор) и вендский периоды. Фанерозойский зон подразделяется на палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры и состоит из 12 периодов.

Таблица 8.1. Геохронологическая шкала

			Возраст (начало),
Фанерозой	Кайнозойская	Четвертичный
		Неогеновый
		Палеогеновый
	Мезозойская
		Триасовый
	Палеозойская	Пермский
		Каменноугольный
		Девонский
		Силурийский
		Ордовикский
		Кембрийский
Криптозой	Протерозойская	Вендский
		Рифейский
		Карельский
	Архейская
	Катархейская

Основные этапы эволюции земной коры

Кратко рассмотрим основные этапы эволюции земной коры как косного субстрата, на котором развилось многообразие окружающей природы .

В apxee еще довольно тонкая и пластичная кора под влиянием растяжения испытала многочисленные разрывы сплошности, через которые к поверхности вновь устремилась базальтовая магма, заполнившая прогибы длиной сотни километров и шириной многие десятки километров, известные как зелено-каменные пояса (этим названием они обязаны преобладающему зеленосланцевому низкотемпературному метаморфизму базальтовых пород). Наряду с базальтами среди лав нижней, основной по мощности части разреза этих поясов встречаются высокомагнезиальные лавы, свидетельствующие об очень большой степени частичного плавления мантийного вещества, что говорит о высоком тепловом потоке, намного превышавшем современный. Развитие зеленокаменных поясов заключалось в смене типа вулканизма в направлении увеличения содержания в нем диоксида кремния (SiO 2), в деформациях сжатия и метаморфизме осадочно-вулканогенного выполнения и, наконец, в накоплении обломочных осадков, свидетельствующих об образовании гористого рельефа.

После смены нескольких поколений зеленокаменных поясов архейский этап эволюции земной коры завершился 3,0 -2,5 млрд лет назад массовым образованием нормальных гранитов с преобладанием К 2 О над Na 2 O. Гранитизация, а также региональный метаморфизм, местами достигший высшей ступени, привели к формированию зрелой континентальной коры на большей части площади современных материков. Однако и эта кора оказалась недостаточно устойчивой: в начале протерозойской эры она испытала дробление. В это время возникла планетарная сеть разломов и трещин, заполнявшихся дайками (пластинообразными геологическими телами). Одна из них - Великая дайка в Зимбабве - имеет длину более 500 км и ширину до 10 км. Кроме того, впервые проявилось рифтообразование, давшее начало зонам прогибания, мощного осадконакопления и вулканизма. Их эволюция привела к созданию в конце раннего протерозоя (2,0-1,7 млрд лет назад) складчатых систем, вновь спаявших обломки архейской континентальной коры, чему способствовала новая эпоха мощного гранитообразования.

В итоге к концу раннего протерозоя (к рубежу 1,7 млрд лет назад) зрелая континентальная кора существовала уже на 60- 80% площади ее современного распространения. Более того, некоторые ученые полагают, что на этом рубеже вся континентальная кора составляла единый массив - суперконтинент Мегагею (большая земля), которому на другой стороне земного шара противостоял океан - предшественник современного Тихого океана - Мегаталасса (большое море). Этот океан был менее глубоким, чем современные океаны, ибо рост объема гидросферы за счет дегазации мантии в процессе вулканической деятельности продолжается всю последующую историю Земли, хотя и более медленно. Не исключено, что прообраз Мегаталассы появился еще раньше, в конце архея.

В катархее и начале архея появились первые следы жизни - бактерии и водоросли, а в позднем архее распространились водорослевые известковые постройки - строматолиты. В позднем архее началось, а в раннем протерозое завершилось коренное изменение состава атмосферы: под влиянием жизнедеятельности растений в ней появился свободный кислород, тогда как катархейская и раннеархейская атмосфера состояла из водяного пара, СО 2 , СО, СН 4 , N, NH 3 и H 2 S с примесью НС1, HF и инертных газов.

В позднем протерозое (1,7-0,6 млрд лет назад) Мегагея стала постепенно раскалываться, и этот процесс резко усилился в конце протерозоя. Следами его являются протяженные континентальные рифтовые системы, погребенные в основании осадочного чехла древних платформ. Важнейшим его результатом было образование обширных межконтинентальных подвижных поясов - Северо-Атлантического, Средиземноморского, Урало-Охотского, разделивших континенты Северной Америки, Восточной Европы, Восточной Азии и наиболее крупный обломок Мегагеи - южный суперконтинент Гондвану. Центральные части этих поясов развивались на новообразованной в процессе рифтогенеза океанской коре, т.е. пояса представляли собой океанские бассейны. Их глубина постепенно увеличивалась по мере роста гидросферы. Одновременно подвижные пояса развивались по периферии Тихого океана, глубина которого также возрастала. Климатические условия становились более контрастными, о чем свидетельствует появление, особенно в конце протерозоя, ледниковых отложений (тиллитов, древних морен и водно-ледниковых осадков).

Палеозойский этап эволюции земной коры характеризовался интенсивным развитием подвижных поясов - межконтинентальных и окраинно-континентальных (последние на периферии Тихого океана). Эти пояса расчленялись на окраинные моря и островные дуги, их осадочно-вулканогенные толщи испытывали сложные складчато-надвиговые, а затем сбрососдвиговые деформации, в них внедрялись граниты и на этой основе формировались складчатые горные системы. Этот процесс протекал неравномерно. В нем различают ряд интенсивных тектонических эпох и гранитного магматизма: байкальскую - в самом конце протерозоя, салаирскую (от хребта Са-лаир в Средней Сибири) - в конце кембрия, таковскую (от Таковских гор на востоке США) - в конце ордовика, каледонскую (от древнеримского названия Шотландии) - в конце силура, акадскую (Акадия - старинное название северо-восточных штатов США) - в середине девона, судетскую - в конце раннего карбона, заальскую (от р. Заале в Германии) - в середине ранней перми. Первые три тектонические эпохи палеозоя нередко объединяют в каледонскую эру тектогенеза, последние три - в герцинскую, или варисскую. В каждую из перечисленных тектонических эпох определенные части подвижных поясов превращались в складчатые горные сооружения, а после разрушения (денудации) входили в состав фундамента молодых платформ. Но некоторые из них частично испытывали активизацию в последующие эпохи горообразования.

К концу палеозоя межконтинентальные подвижные пояса полностью замкнулись и заполнились складчатыми системами. В результате отмирания Северо-Атлантического пояса Североамериканский континент сомкнулся с Восточно-Европейским, а последний (после завершения развития Урало-Охотского пояса) - с Сибирским, Сибирский - с Китайско-Корейским. В итоге образовался суперконтинент Лавразия, а отмирание западной части Средиземноморского пояса привело к его объединению с южным суперконтинентом - Гондваной - в одну континентальную глыбу - Пангею. Восточная часть Средиземноморского пояса в конце палеозоя - начале мезозоя превратилась в огромный залив Тихого океана, по периферии которого также поднялись складчатые горные сооружения.

На фоне этих изменений структуры и рельефа Земли продолжалось развитие жизни. Первые животные появились еще в позднем протерозое, а на самой заре фанерозоя существовали почти все типы беспозвоночных, но они еще были лишены раковин или панцирей, которые известны с кембрия. В силуре (или уже в ордовике) начался выход растительности на сушу, а в конце девона существовали леса, получившие наибольшее распространение в каменноугольном периоде. Рыбы появились в силуре, земноводные - в карбоне.

Мезозойская и кайнозойская эры - последний крупный этап развития структуры земной коры, который отмечен становлением современных океанов и обособлением современных континентов. В начале этапа, в триасе, еще существовала Пангея, но уже в раннем юрском периоде она снова раскололась на Лавразию и Гондвану вследствие возникновения широтного океана Тетис, протянувшегося от Центральной Америки до Индокитая и Индонезии, а на западе и на востоке он смыкался с Тихим океаном (рис. 8.6); этот океан включал и Центральную Атлантику. Отсюда в конце юры процесс раздвига континентов распространился к северу, создав в течение мелового периода и раннего палеогена Северную Атлантику, а начиная с палеогена - Евразийский бассейн Северного Ледовитого океана (Амеразийский бассейн возник раньше как часть Тихого океана). В итоге Северная Америка отделилась от Евразии. В поздней юре началось формирование Индийского океана, и с начала мела стала раскрываться с юга Южная Атлантика. Это означало начало распада Гондваны, существовавшей как единое целое в течение всего палеозоя. В конце мела Северная Атлантика соединилась с Южной, отделив Африку от Южной Америки. Тогда же Австралия отделилась от Антарктиды, а в конце палеогена произошло отделение последней от Южной Америки.

Таким образом, к концу палеогена оформились все современные океаны, обособились все современные континенты и облик Земли приобрел вид, в основном близкий к нынешнему. Однако еще не было современных горных систем.

С позднего палеогена (40 млн лет назад) началось интенсивное горообразование, достигшее кульминации в последние 5 млн лет. Этот этап становления молодых складчато-покровных горных сооружений, образования возрожденных сводово-глыбовых гор выделяют как неотектонический. Фактически неотектонический этап является подэтапом мезозойско-кайнозойского этапа развития Земли, так как именно на этом этапе оформились основные черты современного рельефа Земли, начиная с распределения океанов и континентов.

На этом этапе завершилось формирование основных черт современной фауны и флоры. Мезозойская эра была эрой пресмыкающихся, млекопитающие стали преобладать в кайнозое, а в позднем плиоцене появился человек. В конце раннего мела появились покрытосемянные растения и суша приобрела травяной покров. В конце неогена и антропогене высокие широты обоих полушарий были охвачены мощным материковым оледенением, реликтами которого являются ледниковые шапки Антарктиды и Гренландии. Это было третье крупное оледенение в фанерозое: первое имело место в позднем ордовике, второе - в конце карбона - начале перми; оба они были распространены в пределах Гондваны.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

Что такое сфероид, эллипсоид и геоид? Каковы параметры принятого в нашей стране эллипсоида? Зачем он нужен?

Каково внутреннее строение Земли? На основании чего делается заключение о ее строении?

Каковы основные физические параметры Земли и как они изменяются с глубиной?

Каков химический и минералогический состав Земли? На основании чего делается заключение о химическом составе всей Земли и земной коры?

Какие основные типы земной коры выделяют в настоящее время?

Что такое гидросфера? Что такое круговорот воды в природе? Какие основные процессы происходят в гидросфере и ее элементах?

Что такое атмосфера? Каково ее строение? Какие процессы происходят в ее пределах? Что такое погода и климат?

Дайте определение эндогенных процессов. Какие эндогенные процессы вы знаете? Кратко их охарактеризуйте.

В чем заключается сущность тектоники литосферных плит? Каковы ее основные положения?

10. Дайте определение экзогенных процессов. В чем основная сущность этих процессов? Какие эндогенные процессы вы знаете? Кратко их охарактеризуйте.

11. Как взаимодействуют эндогенные и экзогенные процессы? Каковы результаты взаимодействия этих процессов? В чем сущность теорий В. Дэвиса и В. Пенка?

Каковы современные представления о возникновении Земли? Как происходило ее раннее становление как планеты?

На основании чего производится периодизация геологической истории Земли?

14. Как развивалась земная кора в геологическом прошлом Земли? Каковы основные этапы развития земной коры?

ЛИТЕРАТУРА

Аллисон А., Палмер Д. Геология. Наука о вечно меняющейся Земле. М., 1984.

Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л., 1980.

Вернадский В.И. Научная мысль как планетарное явление. М., 1991.

Гаврилов В.П. Путешествие в прошлое Земли. М., 1987.

Геологический словарь. Т. 1, 2. М., 1978.

Городницкий A . M ., Зоненшайн Л.П., Мирлин Е.Г. Реконструкции положения материков в фанерозое. М., 1978.

7. Давыдов Л.К., Дмитриева A.A., Конкина Н.Г. Общая гидрология. Л., 1973.

Динамическая геоморфология /Под ред. Г.С. Ананьева, Ю.Г. Симонова, А.И. Спиридонова. М., 1992.

Дэвис В.М. Геоморфологические очерки. М., 1962.

10. Земля. Введение в общую геологию. М., 1974.

11. Климатология / Под ред. O.A. Дроздова, Н.В. Кобышевой. Л., 1989.

Короновский Н.В., Якушева А.Ф. Основы геологии. М., 1991.

Леонтьев O.K., Рычагов Г.И. Общая геоморфология. М., 1988.

Львович М.И. Вода и жизнь. М., 1986.

Маккавеев Н.И., Чалов P.C. Русловые процессы. М., 1986.

Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. М., 1991.

Монин A.C. Введение в теорию климата. Л., 1982.

Монин A.C. История Земли. М., 1977.

Неклюкова Н.П., Душина И.В., Раковская Э.М. и др. География. М., 2001.

Немков Г.И. и др. Историческая геология. М., 1974.

Неспокойный ландшафт. М., 1981.

Общая и полевая геология / Под ред. А.Н. Павлова. Л., 1991.

Пенк В. Морфологический анализ. М., 1961.

Перелъман А.И. Геохимия. М., 1989.

Полтараус Б.В., Кислое A.B. Климатология. М., 1986.

26. Проблемы теоретической геоморфологии /Под ред. Л.Г. Никифорова, Ю.Г. Симонова. М., 1999.

Сауков A.A. Геохимия. M., 1977.

Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Глобальная эволюция Земли. М., 1991.

Ушаков С.А., Ясаманов H.A. Дрейф материков и климат Земли. М., 1984.

Хаин В.Е., Ломте М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. М., 1995.

Хаин В.Е., Рябухин А.Г. История и методология геологических наук. М., 1997.

Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. М., 1994.

Щукин И.С. Общая геоморфология. T.I. M., 1960.

Экологические функции литосферы / Под ред. В.Т. Трофимова. М., 2000.

Якушева А.Ф., Хаин В.Е., Славин В.И. Общая геология. М., 1988.

Как названы периоды геологической истории земли в хронологическом порядке?

Началось все с докембрийского периода, который делят на четыре части или эона.

Первым был катархейский эон, который часто считают самостоятельным.

Второй - архейский эон.

Третий - протерозойский эон.

Четвертый - фанерозойский эон.

Протерозой поделили на три больших эры.

• палеопротерозой
• мезопротерозой
• неопротерозой

Фанерозойский эон не стал исключением и здесь три эры:

• палеозой (7 периодов),
• мезозой (3 периода) (именно с живностями из второго периода происходят действа в фильмах Парк Юрского периода),
• кайнозой (2 периода) (Второй период, именуемый четвертичный - наше время (современная эпоха).

• Геологическая история Земли делится на Эры, которые, в свою очередь делятся на Периоды, а те - на Эпохи.

  1. Катархейская эра (около 5 млрд. - 3,5 млрд. лет назад);

     Архейская эра, (3,5 млрд. 1,9 млрд. лет назад);

     Протерозойская эра (1,9 млрд. 570 млн. лет назад);

     Архей и Протерозой объединяют в Докембрий. Докембрий охватывает наибольшую часть геологического времени. В это время на фоне активной вулканической деятельности происходило образование земной коры, поэтому щиты всех континентов сформированы, в основном, докембрийскими породами. В докембрии практически не встречаются следы жизни.

     1. Палеозойская эра (570 млн. 225 млн. лет назад) с такими периодами:

     Кембрийский период (от латинского названия Уэльса) (570 млн. 480 млн. лет назад);

     В кембрии появляется неожиданно большое количество ископаемых, в основном трилобитов, живших в многочисленных мелководных морях. Кембрийский период считается началом Палеозойской эры.

     Ордовикский период (от британского племени ордовиков) (480 млн. 420 млн. лет назад);

     Характеризуется мягким морским климатом. Основными формами жизни были кораллы, губки и моллюски, а также рифообразующие водоросли. На суше происходило горообразование и накопление осадочных пород.

     Силурийский период (от британского племени силуров) (420 млн. 400 млн. лет назад);

     В этот период массово размножились первые позвоночные (бесчелюстные рыбообразные), впервые отмеченные ещ в ордовике, а также появились первые наземные растения.

     Девонский период (от графства Девоншир в Англии) (400 млн. 320 млн. лет назад);

     В раннем девоне достигло своего максимума горообразование. В дальнейшем отмечено скачкообразное развитие жизни, выражавшееся в большом количестве и видовом разнообразии рыбообразных, а также появлении на суше первых семенных растений и первых наземных животных амфибий.

     Карбоновый или Каменноугольный период (от обилия угля в пластах) (320 млн. 270 млн. лет назад);

     Период характеризуется продолжением горообразования, складкообразования, эрозии, а также образованием больших каменноугольные отложений в Северном полушарии в результате затопления заболоченных лесов и речных дельт. На континентах Южного полушария, напротив, наблюдалось оледенение. Широко распространились насекомые, появились первые рептилии.

     Пермский период (от российского г. Пермь) (270 млн. 225 млн. лет назад);

     Все дрейфующие континенты объединились в суперконтинент Пангею, почти на всей территории которой происходило опустынивание. Этому процессу соответствовали также изменения фауны и флоры: исчезли некоторые морские виды, широко распространились рептилии, многие насекомые приобрели современные формы, появились хвойные растения.

     1. Мезозойская эра (225 млн. 70 млн. лет назад) с такими периодами:

     Триасовый период (от трехчастного деления периода, предложенного в Германии) (225 млн. 185 млн. лет назад);

     В Мезозойе Пангея начала распадаться. На суше утвердилось господство хвойных. Отмечено разнообразие среди рептилий, появились первые динозавры и гигантские морские рептилии. Развились примитивные млекопитающие.

     Юрский период (от гор в Европе) (185 млн. 140 млн. лет назад);

     Это время образования Атлантического океана на фоне высокой вулканической активности, и период господства динозавров, как на суше, так и в воздухе. В это же время отмечено появление примитивных птиц и первых цветковых растений.

     Меловой период (от слова мел) (140 млн. 70 млн. лет назад);

     Происходили отложения мела (особенно в Британии) на фоне максимального увеличения площади морей. В конце периода господство динозавров закончилось. Они исчезли вместе с некоторыми другими видами животных и растений.

     1. Кайнозойская эра (70 млн. лет назад до нашего времени) с такими периодами и эпохами:

     Палеогеновый период (70 млн. 25 млн. лет назад);

     Палеоценовая эпоха (давнейшая часть новой эпохи) (70 млн. 54 млн. лет назад);

     Эоценовая эпоха (заря новой эпохи) (54 млн. 38 млн. лет назад);

     Олигоценовая эпоха (не очень новая) (38 млн. 25 млн. лет назад);

     Неогеновый период (25 млн. 1 млн. лет назад);

     Миоценовая эпоха (сравнительно новая) (25 млн. 8 млн. лет назад);

     Плиоценовая эпоха (очень новая) (8 млн. 1 млн. лет назад);

     Палеоценовый и Неогеновый периоды еще объединяют в Третичный период. С наступлением Кайнозойской эры (новой жизни) произошло значительное поднятие суши. Скачкообразно распространяются млекопитающие. При этом наблюдаются встречные биологические процессы: появлялись и развивались многие виды крупных млекопитающих, но многие виды при этом вымерли. Резко выросло количество цветковых растений. С похолоданием климата появились травянистые растения.

     Четвертичный период (1 млн. наше время);

     Плейстоценовая эпоха (наиболее новая) (1 млн. 20 тыс. лет назад);

     Голоценовая эпоха (совсем новая эпоха) (20 тыс. лет назад наше время).

     Это последний геологический период, включающий настоящее время. Четыре основных оледенения перемежались с потеплениями. Возросла численность млекопитающих, сумевших в наилучшей степени приспособиться к климатическим изменениям. Произошло становление человека наиболее биологически успешного вида в истории Земли.

     Это периодизация именно геологическая. Существуют и другие, основанные на динамике изменения форм жизни. Но, это уже совсем другой вопрос.