Глава 1. Историческая геология - как наука

докембрий палеозойский ископаемый геосинклинальный

Историческая геология включает в себя ряд разделов. Стратиграфия занимается изучением состава, места и времени образования пластов горных пород и их корреляцию. Палеогеография рассматривает климат, рельеф, развитие древних морей, рек, озер и т.д. в прошлые геологические эпохи. Определением времени, характера, величины тектонических движений занимается геотектоника. Время и условия образования магматических пород восстанавливает петрология. Таким образом, историческая геология тесно связана практически со всеми областями геологического знания.

Одной из важнейших проблем геологии является проблема определения геологического времени формаирования осадочных пород. Формирование геологических пород в фанерозое сопровождалось все усиливающейся биологической активностью, поэтому палеобиология имеет большое значение в геологических исследованиях. Для геологов важным моментом является то, что эволюционные изменения в организмах и появление новых видов происходит в определенный промежуток геологического времени. Принцип финальной сукцессии постулирует, что в одно и тоже время в океане распространены одни и те же организмы. Из этого следует, что геолог, определив набор ископаемых остатков в породе, может найти одновременно образовавшиеся породы.

Границы эволюционных преобразований - границы геологического времени образования осадочных горизонтов. Чем быстрее или короче этот промежуток, тем больше возможностей для более дробных стратиграфических делений толщ. Таким образом, решается задача определения возраста осадочных толщ. Другая важная задача - определение условий обитания. Поэтому так важно определить те изменения, которые на организмы наложила среда обитания, зная которые мы можем определить условия формирования осадков.

"Геологическая колонка" и ее интерпретация креационистами и униформистами

Геология, или наука о Земле, является той научной дисциплиной, которая наиболее успешно использовалась скептиками для дискредитации Библии. Изучение структуры Земли, особенно горных пород, образующих верхнюю часть земной коры...

До XIX века тема «человека и природа» исследовалась почти исключительно в рамках философии. Не были систематизированы соответствующие факты. Не проводилась классификация форм воздействий человека на природу...

Геологическая деятельность человека и ее последствия

«Мысль не есть форма энергии, -- писал В.И. Вернадский. -- Как же она может изменять материальные процессы?» Действительно, техногенез выступает как геологическая сила, приводящая в движение гигантские массы вещества...

Геоэкологические проблемы состояния и функционирования экосистемы Краснодарского водохранилища

В октябре 1973г в краснодарских газетах появились первые заметки о грандиозном строительстве крупнейшего на Кубани водохранилища - Краснодарского. Оно сооружалось по распоряжению Совета Министров СССР...

Ґрунтознавство як наука

Ґрунтознавство - наука про ґрунт, його утворення (генезис), будову, склад, властивості, закономірності географічного поширення, взаємозвязок з навколишнім середовищем, роль у природі, шляхи й методи його меліорації...

Петрография магматических и метаморфических пород

Петрография является наукой геологического цикла, целью которой является всестороннее изучение горных пород, включая их происхождение. Следует отметить, что по своей сути петрография должна заниматься всеми типами горных пород...

Почвы Гатчинского района Ленинградской области

Большей частью Гатчинский район лежит на Ордовикском известняковом плато. Это относительно приподнятая равнина с небольшим уклоном в южном и юго-восточном направлениях, сложенная ордовикскими известняками...

Проект комбинированной разработки рудной залежи

Разработка Лебединского горнорудного месторождения

Лебединское месторождение приурочено к центральной части северо-восточной полосы Курской магнитной аномалии, проходящей в южной части Среднерусской возвышенности по водоразделу рек Днепра (на западе) и Дона (на востоке)...

Существовавшие в разное время геологической истории.

тектоническую обстановку и характер минувших , развитие земной коры, историю возникновения и развития - поднятий, прогибов, складок, разрывных нарушений и других тектонических элементов.

Историческая геология является одним из крупных разделов геологических наук, в котором в хронологическом порядке рассматривается геологическое прошлое Земли. Поскольку геологическим наблюдениям доступна пока земная кора, постольку рассмотрение разнообразных природных явлений и процессов распространяется на земную кору. Формирование Земной коры определяют многообразные факторы, из которых ведущими являются - время, физико-географические условия и тектоника. Поэтому для восстановления истории земной коры решаются следующие задачи:

Определение возраста горных пород.

Восстановление физико-географических условий земной поверхности прошлого.

Восстановление тектонических движений и различных тектонических структур

Определение строения и закономерностей развития земной коры

1.Включает изучение состава, места и времени образования пластов горных пород и их корреляцию. Ее решает раздел исторической геологии - стратиграфия.

2.Рассматривает - климат, рельеф, развитие древних морей, рек, озер и т.д. в прошлые геологические эпохи. Все эти вопросы рассматривает палеогеография.

3.Тектонические движения изменяют первичное залегание горных пород. Они происходят вследствие горизонтальных или вертикальных движений отдельных блоков земной коры. Определением времени, характера, величины тектонических движений занимается геотектоника. Тектонические движения сопровождаются проявлением магматической деятельности. Время и условия образования магматических пород восстанавливает петрология.

4. Решается на основе анализа и синтеза результатов решения первых трех задач.

Все основные задачи тесно связаны между собой и решаются параллельно с помощью различных методов.

Как наука историческая геология начала формироваться на рубеже 18-19 веков, когда У. Смит в Англии, а Ж. Кювье и А. Броньяр во Франции пришли к одинаковым выводам о последовательной смене слоев и находящихся в них остатков ископаемых организмов. На основе биостратиграфического метода были составлены первые стратиграфические колонки, разрезы, отражающие вертикальную последовательность осадочных пород. Открытие этого метода положило начало стратиграфическому этапу развития исторической геологии. В течение первой половины 19 века были установлены почти все основные подразделения стратиграфической шкалы, проведена систематизация геологического материала в хронологической последовательности, разработана стратиграфическая колонка для всей Европы. В этот период в геологии господствовала идея катастрофизма, которая связывала все изменения, происходящие на Земле (изменение залегания толщ, образование гор, вымирание одних видов организмов и появление новых и др.) с крупными катастрофами.

Идею катастроф сменяет учение об эволюции, которое все изменения на Земле рассматривает как результат очень медленных и длительных геологических процессов. Основоположниками учения являются Ж. Ламарк, Ч. Лайель, Ч. Дарвин.

К середине 19 в. относятся первые попытки провести реконструкцию физико-географических условий по отдельным геологическим эпохам для крупных участков суши. Эти работы, проведенные учеными Дж. Дана, В.О. Ковалевским и др., положили начало палеогеографическому этапу развития исторической геологии. Большую роль для становления палеогеографии имело введение понятия о фациях ученым А. Грессли в 1838 г. Сущность его заключается в том, что породы одного и того же возраста могут иметь разный состав, отражающий условия их образования.

Во второй половине 19 в. зарождается представление о геосинклиналях как протяженных прогибах, заполненных мощными толщами осадочных пород. А к концу века А.П. Карпинским закладываются основы учения о платформах.

Представление о платформах и геосинклиналях как главнейших элементах структуры Земной коры дает начало третьему «тектоническому» этапу развития исторической геологии. Оно впервые было изложено в трудах ученого Э. Ога «Геосинклинали и континентальные площади». В России понятие о геосинклиналях было введено Ф.Ю. Левинсон-Лессингом в начале 20 в.

Таким образом, мы видим, что до середины 20 в. историческая геология развивалась с преобладанием какого-то одного научного направления. На современном этапе историческая геология развивается по двум направлениям. Первое направление - это детальное изучение геологической истории Земли в области стратиграфии, палеогеографии и тектоники. При этом совершенствуются старые методы исследований и привлекаются новые, такие как: глубокое и сверхглубокое бурение, геофизические, палеомагнитные; космического зондирования, абсолютной геохронологии и т.д.

Второе направление - работы по созданию целостной картины геологической истории земной коры, выявлению закономерностей развития и установлению причинной зависимости между ними.

1. Метод ленточных глин - основан на явлении изменения состава осадков, которые отлагаются в спокойном водном бассейне при сезонном изменении климата. За 1 год образуется 2 слоя. В осенне-зимний сезон отлагается слой глинистых пород, а в весенне-летний образуется слой песчаных пород. Зная количество таких пар слоев, можно определить - сколько лет формировалась вся толща.

2.Методы ядерной геохронологии

Эти методы опираются на явление радиоактивного распада элементов. Скорость этого распада постоянна и не зависит от каких-либо условий, происходящих на Земле. При радиоактивном распаде происходит изменение массы радиоактивных изотопов и накопление продуктов распада - радиогенных стабильных изотопов. Зная период полураспада радиоактивного изотопа, можно определить возраст минерала его содержащего. Для этого нужно определить соотношение между содержанием радиоактивного вещества и продукта его распада в минерале.

В ядерной геохронологии основными являются:

Свинцовый метод - используется процесс распада 235U, 238U, 232Th на изотопы 207Pb и 206Pb, 208Pb. Используются минералы: монацит, ортит, циркон и уранинит. Период полураспада ~4,5 млрд. лет.

Калий-аргоновый - при распаде К изотопы 40К (11%) переходят в аргон 40Ar, а остальные в изотоп 40Ca. Поскольку К присутствует в породообразующих минералах (полевые шпаты, слюды, пироксены и амфиболы), метод широко применяется. Период полураспада ~1.3млрд. лет.

Рубидий-стронциевый - используется изотоп рубидия 87Rb с образованием изотопа стронция 87Sr (используемые минералы - слюды содержащие рубидий). Из-за большого периода полураспада (49.9 млрд. лет) применяется для наиболее древних пород земной коры.

Радиоуглеродный - применяется в археологии, антропологии и наиболее молодых отложений Земной коры. Радиоактивный изотоп углерода 14С образуется при реакции космических частиц с азотом 14N и накапливается в растениях. После их гибели происходит распад углерода 14С, и по скорости распада определяют время гибели организмов и возраст вмещающих пород (период полураспада 5.7тыс. лет).

К недостаткам всех этих методов относятся:

невысокая точность определений (погрешность в 3-5% дает отклонение в 10-15 млн. лет, что не позволяет разрабатывать дробную стратификацию).

искажение результатов из-за метаморфизма, когда образуется новый минерал, аналогичный минералу материнской породы. Например, серицит-мусковит.

Тем не менее, за ядерными методами большое будущее, поскольку все время усовершенствуется аппаратура, позволяющая получать более надежные результаты. Благодаря этим методам установлено, что возраст Земной коры превышает 4.6 млрд. лет, тогда как до применения этих методов он оценивался лишь в десятки и сотни млн. лет.

Относительная геохронология определяет возраст пород и последовательность их образования стратиграфическими методами, а раздел геологии, изучающий взаимоотношения горных пород во времени и пространстве называется стратиграфией (от лат. stratum-слой +греч. grapho).

биостратиграфические или палеонтологические,

не палеонтологические.

Палеонтологические методы (биостратиграфия)

В основе метода-определения видового состава ископаемых остатков древних организмов и представления об эволюционном развитии органического мира, согласно которого в древних отложениях находятся остатки простых организмов, а в более молодых - организмы сложного строения. Эта особенность используется для определения возраста пород.

Для геологов важным моментом является то, что эволюционные изменения в организмах и появление новых видов происходит в определенный промежуток времени. Границы эволюционных преобразований - это границы геологического времени накопления осадочных слоев и горизонтов.

Метод определения относительного возраста слоев с помощью руководящих ископаемых так и называется метод руководящих ископаемых. Согласно этому методу одновозрастными являются слои, в которых содержатся близкие руководящие формы. Этот метод стал первым палеонтологическим методом определения возраста пород. На его основе была разработана стратиграфия многих регионов.

Чтобы избежать ошибок, наряду с этим методом используется метод палеонтологических комплексов. В этом случае используется весь комплекс вымерших организмов, встреченный в исследуемой толще. При этом могут быть выделены:

1-ископаемые формы, жившие только в одном слое; 2-формы, впервые появившиеся в изучаемом слое и переходящие в вышележащий (проводится нижняя граница слоя); 3-формы, переходящие из нижнего слоя и закончившие свое существование в изучаемом слое (доживающие формы);4-формы, жившие в нижнем или верхнем слое, но не встреченные в изучаемом слое (верхняя и нижняя границы слоя).

Не палеонтологические методы

Основные из них подразделяются на:

литологические

структурно-тектонические

геофизические

Литологические методы разделения толщ опираются на различия отдельных слоев, составляющих изучаемую толщу по цвету, вещественному составу (минералого-петрографическому), текстурным особенностям. Среди слоев и пачек в разрезе находят такие, которые резко отличаются по этим свойствам. Такие слои и пачки легко определяются в соседних обнажениях и прослеживаются на большие расстояния. Их называют маркирующим горизонтом. Метод разделения осадочной толщи на отдельные пачки и слои называется метод маркирующих горизонтов. Для отдельных регионов или возрастных интервалов маркирующим горизонтом могут быть прослои известняка, кремнистых сланцев, конгломераты и т.п.

Минералого-петрографический метод применяется, когда отсутствует маркирующий горизонт и осадочная толща по литологическому составу достаточно однообразна, тогда для сопоставления в разрезе отдельных слоев и их относительного возраста опираются на минералого-петрографические особенности отдельных слоев. Например, в нескольких слоях песчаника установлены такие минералы как рутил, гранат, циркон и определили их % содержание. По количественному соотношению этих минералов разделяют толщу на отдельные слои или горизонты. Такую же операцию проводят в соседнем разрезе, а затем сопоставляют результаты между собой и проводят корреляцию слоев в разрезе. Метод трудоемкий - необходимо отобрать и проанализировать большое количество образцов. В тоже время метод применим для небольших площадей.

Структурно-тектонический метод - в его основе лежит представление о существования перерывов в осадконакоплении на крупных участках земной коры. Перерывы в осадконакоплении наступают тогда, когда участок морского бассейна, где накапливалась осадочная толща, становится приподнятым и на этот период здесь прекращается формирование осадков. В последующее геологическое время данный участок может вновь начать погружение, снова стать морским бассейном, в котором происходит накопление новых осадочных толщ. Граница между толщами представляет собой поверхность несогласия. По таким поверхностям проводят расчленение осадочной толщи на пачки и сопоставляют их в соседних разрезах. Толщи, заключенные между одинаковыми поверхностями несогласия рассматриваются как одновозрастные. В отличие от литологического метода структурно-тектонический метод используется для сопоставления крупных стратиграфических подразделений в толщах.

Частным случаем структурно-тектонического метода является метод ритмостратиграфии. В этом случае производят расчленение осадочного разреза на пачки, которые формировались в бассейне при чередовании погружения и поднятия поверхности осадконакопления, которое сопровождалось наступлением и отступлением моря. Такое чередование отразилось на осадочной толще как последовательная смена горизонтов глубоководных пород на мелководные и наоборот. Если такая последовательная смена горизонтов наблюдается в разрезе многократно, то каждую из них выделяют в ритм. И по таким ритмам сопоставляют стратиграфические разрезы в пределах одного бассейна осадконакопления. Этот метод широко используется для корреляции разрезов мощных угленосных толщ.

Процесс формирования магматических тел сопровождается их внедрением в осадочную толщу пород. Поэтому в основе определения их возраста лежит изучение взаимоотношений между магматическими и жильными телами и пачками осадочных пород, которые они пересекли, и возраст которых установлен.

Геофизические методы основаны на сравнении пород по физическим свойствам. По своей геологической сущности геофизические методы близки минералого-петрографическому методу, поскольку и в этом случае выделяются отдельные горизонты, сопоставляются их физические параметры и по ним проводится корреляция разрезов. Геофизические методы не носят самостоятельного характера, а применяются в комплексе с другими методами.

Рассмотренные методы абсолютной и относительной геохронологии позволили определить возраст и последовательность образования горных пород, а также установить периодичность геологических явлений и выделить этапы в длительной истории Земли. В каждый этап последовательно накапливались толщи пород, и это накопление происходило в определенный промежуток времени. Поэтому всякая геохронологическая классификация содержит двойную информацию и объединяет две шкалы - стратиграфическую и геохронологическую. Стратиграфическая шкала отражает последовательность накопления толщ, а геохронологическая шкала - соответствующий этому процессу период времени.

На основе большого количества данных по различным регионам и континентам была создана общая для земной коры Международная геохронологическая шкала, отражающая последовательность подразделений времени, в течение которых формировались определенные комплексы отложений и эволюцию органического мира.

В стратиграфии подразделения рассматриваются от крупных к мелким:

эонотема - группа - система - отдел -ярус. Им соответствуют

эон - эра - период - эпоха - век

Гипотеза континентального дрейфа оказала большое влияние на развитие многих разделов геологии, в том числе, и историческую геологию. Этот раздел геологической науки хотелось бы рассмотреть подробнее, в связи с большим его значением не только для восстановления картины прошлого Земли, но, в значительной степени, и для прогнозирования ее будущего. Историческая геология является одним из крупных разделов геологических наук, в котором в хронологическом порядке рассматривается геологическое прошлое Земли. Поскольку геологическим наблюдениям доступна пока земная кора, постольку рассмотрение разнообразных природных явлений и процессов распространяется на земную кору. Формирование Земной коры определяют многообразные факторы, из которых ведущими являются - время, физико-географические условия и тектоника. Поэтому для восстановления истории земной коры решаются следующие задачи:

1. Определение возраста горных пород.

2. Восстановление физико-географических условий земной поверхности прошлого.

3. Восстановление тектонических движений и различных тектонических структур.

Историческая геология включает в себя ряд разделов. Стратиграфия занимается изучением состава, места и времени образования пластов горных пород и их корреляцию. Палеогеография рассматривает климат, рельеф, развитие древних морей, рек, озер и т.д. в прошлые геологические эпохи. Определением времени, характера, величины тектонических движений занимается геотектоника. Время и условия образования магматических пород восстанавливает петрология. Таким образом, историческая геология тесно связана практически со всеми областями геологического знания.

Одной из важнейших проблем геологии является проблема определения геологического времени формаирования осадочных пород. Формирование геологических пород в фанерозое сопровождалось все усиливающейся биологической активностью, поэтому палеобиология имеет большое значение в геологических исследованиях. Для геологов важным моментом является то, что эволюционные изменения в организмах и появление новых видов происходит в определенный промежуток геологического времени. Принцип финальной сукцессии постулирует, что в одно и тоже время в океане распространены одни и те же организмы. Из этого следует, что геолог, определив набор ископаемых остатков в породе, может найти одновременно образовавшиеся породы.

Границы эволюционных преобразований - границы геологического времени образования осадочных горизонтов. Чем быстрее или короче этот промежуток, тем больше возможностей для более дробных стратиграфических делений толщ. Таким образом, решается задача определения возраста осадочных толщ. Другая важная задача - определение условий обитания. Поэтому так важно определить те изменения, которые на организмы наложила среда обитания, зная которые мы можем определить условия формирования осадков

Еще в начале прошлого века все основные выводы об относительной геохронологии строились главным образом на изучении более или менее крупных и сравнительно высокоорганизованных животных, таких как моллюски, кораллы, трилобиты, некоторые ракообразные, брахиоподы и позвоночные. По этим организмам устанавливались и главные этапы развития животного мира планеты. На остатки простейших и других микроскопических организмов геологи обычно не обращали серьезного внимания, ибо в свете господствовавших тогда эволюционных воззрений предполагалось, что эти животные крайне незначительно изменяются во времени и не могут быть использованы в качестве указателей возраста отложений.

Однако при бурении скважин часто бывает совершенно невозможно обнаружить в тонком столбике (керне) поднятой на поверхность породы какие-либо признаки «традиционной» фауны. А если остатки таких животных и встречаются - это нередко разрезанные буром фрагменты, определить которые удается далеко не всегда. Поэтому пришлось обратить внимание и на те организмы, которые раньше считались бесперспективными для стратиграфии.

Одной из первых новых групп, которой особенно заинтересовались геологи-стратиграфы, были фораминиферы. Это небольшие простейшие животные из класса корненожек, населяющие ныне тысячи квадратных километров морского дна. Одни из них имеют шарообразную форму, другие - звездчатую, третьи - линзовидную. Еще до того как биологи обнаружили эти существа в современных морях, людям были известны их ископаемые остатки.

Двадцать веков назад древнегреческий географ Страбон отмечал, что в Египте встречаются в большом количестве мелкие плоские камни, которые египтяне считают окаменевшей чечевицей. Впоследствии было выяснено, что мнимая чечевица представляет собой панцири животных. Но только в XX столетии фораминиферы заняли достойное место в шкале геохронологии.

Как в палеозойскую, так и в мезозойскую эру фораминиферы играли огромную роль в накоплении осадков морского дна. Еще большее количество их скелетов содержится в отложениях кайнозойского возраста. Сравнительное изучение морфологического строения этих простейших показало их быструю эволюцию во времени. Определив виды и роды фораминифер, встреченных в керне скважины, геолог может уверенно судить об относительном возрасте вмещающих их горных пород. Благодаря исследованию древних фораминифер были внесены серьезные уточнения в стратиграфические схемы многих районов.

Иногда раковин этих животных накапливалось на дне морей так много, что они образовывали мощные пласты толщиной до нескольких сотен метров. Такие породы, почти полностью состоящие из скелетов фораминифер, даже получили название по преобладающим формам этих организмов. Подобного происхождения известняки, названные альвеолииовыми, встречены на западе Франции и к востоку от Адриатического моря. Другой известняк - нуммулитовый - прослеживается в широкой полосе, простирающейся от Альп и Южного Средиземноморья до Гималаев. В странах бывшего СССР нуммулитовые известняки тянутся вдоль северных склонов Крымского хребта от Севастополя до Феодосии, а за Каспийским морем встречаются в палеогеновых отложениях Устюрта и Мангышлака.

С годами методы изучения микроскопических окаменелостей совершенствовались, становились более точными и разносторонними. Ныне микропалеонтология - ветвь палеонтологии, занимающаяся исследованием остатков мелких организмов, - стала равноправной участницей стратиграфических изысканий.

Все большее значение приобретает сейчас изучение примитивных ракообразных - остракод и филлопод. Эти мелкие рачки, строение которых можно рассмотреть только под микроскопом, интересны тем, что они обитают в бассейнах различной солености. Это позволяет сопоставлять отложения различного происхождения, а, зная признаки, по которым различают обитателей морских и пресноводных водоемов, можно судить и об условиях, в которых отложились данные осадки.

В последние годы внимание многих исследователей привлекают сколекодонты ископаемые зазубренные челюсти кольчатых червей-аннелид и конодонты мелкие, состоящие из кристаллического апатита пластинчатые образования, происхождение которых до сих пор еще недостаточно выяснено. Многие из них, по-видимому, также представляют собой челюсти хищных червей, а некоторые, вероятно, являются частями тела круглоротых позвоночных.

В последние десятилетия в арсенале науки об относительном возрасте Земли появился еще один метод, получивший название спорово-пыльцевого. При спорово-пыльцевом анализе исследуют ископаемые остатки пыльцы семенных растений и спор, принадлежащих древним споровым, таким как мхи, плауны, папоротники. Ветер и водные потоки разносят мириады этих частиц по поверхности Земли. Плотные внешние покровы спор превосходно сохраняются в ископаемом состоянии. Впервые примененный для уточнения истории современных лесов и торфяников спорово-пыльцевой метод занял ныне видное место в ряду исследований, позволяющих устанавливать возраст осадочных пород.

Иногда, чаще всего в морских отложениях, вместе со спорами и пыльцой растений встречаются микроскопические организмы перидинеи и акритархи. Установлено, что перидинеи представляют собой ископаемые остатки динофлагеллят (или жгутиковых). Что же такое акритархи пока не вполне выяснено. Одни исследователи считают их мелкими колониальными животными, другие яйцами ракообразных, водорослями или даже динофлагеллятами, облеченными в цисту (оболочка, которой окружают себя некоторые организмы, попадая в неблагоприятные условия). Но хотя природа этих микрофоссилий продолжает еще оставаться неясной, их обилие и широкое распространение заставили ученых взять на вооружение и эту группу, которая также помогает решать вопрос о возрасте пород и условиях их образования. Вместе с акритархами и динофлагеллятами предметом стратиграфических исследований стали диатомовые и золотистые водоросли. Все эти четыре группы палеонтологических объектов объединяются под общим названием «нанопланктон».

В ряду новых направлений исследований растет значение палеокарпологии (от латинского «карпус» семя) отрасли палеонтологии, занимающейся изучением ископаемых плодов, семян и мегаспор папоротникообразных. Судя по успехам, достигнутым при определении возраста кайнозойских отложений, можно надеяться, что палеокарпологические методы окажутся полезными и для стратиграфии более древних образований.

Представители того или иного вымершего вида могут встречаться в различных по своей протяженности интервалах разреза осадочных отложений, что косвенным образом указывает на продолжительность существования этого вида. Сравнивая закономерности распределения различных организмов во времени, удается установить стратиграфическую ценность каждого из них и обосновать точность, с которой можно измерить продолжительность геологических событий. Трудом многих поколений палеонтологов создается шкала относительного времени геологический календарь фанерозоя.

Ископаемые остатки древних растений и животных позволяют выяснить последовательность залегания земных слоев и достаточно точно сопоставить пласты, заключающие окаменелости. По ним можно судить, древнее или моложе тот или иной пласт по сравнению с другим. Остатки организмов укажут, на каком этапе истории Земли образовались изучаемые отложения, позволят соотнести их с определенной строкой геохронологической шкалы. Но если породы «немые», т. е. не содержат ископаемых организмов, этот вопрос решить невозможно. А между тем многокилометровые толщи докембрийских образований лишены окаменелостей. Стало быть, чтобы определить возраст древнейших слоев Земли, необходимы какие-то иные методы, принципиально отличающиеся от традиционных приемов, взятых на вооружение палеонтологией.

Для выполнения этой задачи с давних времён разработан ряд простых и интуитивно очевидных признаков временных соотношений пород. Интрузивные взаимоотношения представлены контактами интрузивных пород и вмещающих их толщ. Обнаружение признаков таких взаимоотношений (зоны закалки, даек и т. п.) однозначно указывает на то, что интрузия образовалась позже, чем вмещающие породы.

Секущие взаимоотношения также позволяют определить относительный возраст. Если разлом рвёт горные породы, значит он образовался позже, чем они. Ксенолиты и обломки попадают в породы в результате разрушения своего источника, соответственно они образовались раньше вмещающих их пород, и могут быть использованы для определения относительного возраста.

Принцип актуализма постулирует, что геологические силы, действующие в наше время, аналогично работали и в прежние времена. Джеймс Хаттон сформулировал принцип актуализма фразой «Настоящее ключ к будущему». Принцип первичной горизонтальности утверждает, что морские осадки при образовании залегают горизонтально. Принцип суперпозиции заключается в том, что породы находящиеся в не нарушенном складчатостью и разломами залегании следуют в порядке из образования, породы, залегающие выше моложе, а те которые находятся ниже по разрезу - древнее.

ПРЕДИСЛОВИЕ................................................................................................................................. 3

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................................... 4

ЧАСТЬ I ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ИСТОРИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ 7

ГЛАВА 1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ИСТОРИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ.............................. 7

ГЛАВА 2. СТРАТИГРАФИЯ И ГЕОХРОНОЛОГИЯ........................................................ 14

2.1. ТИПЫ СТРАТИГРАФИЧЕСКИХ ЕДИНИЦ И КРИТЕРИИ ИХ ВЫДЕЛЕНИЯ 16

2.2. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ГЕОХРОНОЛОГИЯ............................................................. 18

2.3. АБСОЛЮТНАЯ ГЕОХРОНОЛОГИЯ.................................................................... 36

2.4. МЕЖДУНАРОДНАЯ ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА........................... 41

2.5. ЭТАЛОНЫ СТРАТИГРАФИЧЕСКИХ ПОДРАЗДЕЛЕНИИ............................ 42

ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИСТОРИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 47

3.1. ФАЦИАЛЬНЫЙ МЕТОД.......................................................................................... 48

3.2. АНАЛИЗ ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА (БИОФАЦИАЛЬНЫЙ И ПАЛЕОЭКОЛОГИЧЕСКИИ АНАЛИЗЫ)........................................................................................................................... 54

33. ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ................................................................ 57

3.4. ФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ................................................................................. 77

3.5. ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ.................................................................... 79

ЧАСТЬ II. ДРЕВНЕЙШАЯ ИСТОРИЯ ЗЕМЛИ................................................................. 82

ГЛАВА 4. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЗЕМЛИ И ДОАРХЕЙСКАЯ ИСТОРИЯ.................. 82

4.1. ОБРАЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ....................................................... 82

4.2. ОБРАЗОВАНИЕ ПЛАНЕТ, КОНДЕНСАЦИЯ И аккумуляция МЕЖЗВЕЗДНОГО ВЕЩЕСТВА 84

4.3. ДОАРХЕЙСКИЙ (ГАДЕЙСКИЙ) ЭТАП РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ........................ 86

ГЛАВА 5. АРХЕЙСКАЯ ИСТОРИЯ..................................................................................... 88

5.1. ОБЩЕЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ ДОКЕМБРИЯ.............................................................. 88

5.2 РАННИЙ АРХЕЙ (4,0-3,5 млрд лет)....................................................................... 90

5.3. СРЕДНИЙ И ПОЗДНИЙ АРХЕЙ (3,5-2,5 млрд лет).......................................... 98

5.4. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОБСТАНОВКИ В АРХЕЕ................................................. 106

5.5. ЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ......................................................................................... 108

5.6. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ................................................................................ 109

6.2. СРЕДА ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ........................................................................ 121

6.3. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ................................................................................ 122

ГЛАВА 7. ПОЗДНИЙ ПРОТЕРОЗОЙ................................................................................ 123

7.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ..................... 123

7.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР.......................................................................................... 129

7.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ.. 129

7.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ............................................................... 141

7. 5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................... 142

ЧАСТЬ III ФАНЕРОЗОЙСКАЯ ИСТОРИЯ ЗЕМЛИ...................................................... 145

ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРА............................................................................................................... 145

ГЛАВА 8. ВЕНДСКИЙ ПЕРИОД......................................................................................... 149

8.1 О ПОЛОЖЕНИИ ВЕНДСКОЙ СИСТЕМЫ В ОБЩЕЙ ХРОНОСТРАТИГРАФИЧЕСКОИ ШКАЛЕ 149

8.2. СТРАТОТИПЫ ВЕНДСКОЙ СИСТЕМЫ.......................................................... 150

8.3. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР.......................................................................................... 155

8.4. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ.. 156

8.5 КЛИМАТИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ................................................................ 162

ГЛАВА 9. КЕМБРИЙСКИЙ ПЕРИОД............................................................................... 166

9.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ..................... 166

9.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР.......................................................................................... 170

9.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ.. 173

9.4: КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ......... 180

9.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ................................................................................ 185

ГЛАВА 10. ОРДОВИКСКИЙ ПЕРИОД.............................................................................. 185

10.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ.................. 186

10.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 187

103. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ. 191

10.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 201

10.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 204

ГЛАВА 11. СИЛУРИЙСКИЙ ПЕРИОД............................................................................. 205

11.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ.................. 205

11.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 207

11.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 209

11.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 216

11.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 219

ГЛАВА 12. ДЕВОНСКИЙ ПЕРИОД................................................................................... 219

12.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ.................. 219

12.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 221

12.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 224

12.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 236

12.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 239

ГЛАВА 13. КАМЕННОУГОЛЬНЫЙ ПЕРИОД.............................................................. 240

13.3 СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ................... 240

13.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 246

13.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 263

135. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ.............................................................................. 269

ГЛАВА 14. ПЕРМСКИЙ ПЕРИОД...................................................................................... 270

14.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 271

14.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 274

14.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 289

МЕЗОЗОЙСКАЯ ЭРА.................................................................................................................. 290

ГЛАВА 15. ТРИАСОВЫЙ ПЕРИОД................................................................................... 290

15.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ.................. 290

15.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 292

15.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 294

15.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 303

15.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 305

ГЛАВА 16. ЮРСКИЙ ПЕРИОД........................................................................................... 307

16.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ.................. 307

16.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 312

163. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ. 315

16.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 325

165. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ.............................................................................. 331

ГЛАВА 17. МЕЛОВОЙ ПЕРИОД......................................................................................... 331

17.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ.................. 332

17.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 335

17.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 341

17.4. ЭВОЛЮЦИЯ И ВЫМИРАНИЕ ФАУНЫ В МЕЛОВОМ ПЕРИОДЕ......... 356

175. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ........ 358

17.6 ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ.............................................................................. 363

КАЙНОЗОЙСКАЯ ЭРА............................................................................................................... 364

18.2 ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР......................................................................................... 368

18.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧССКИЕ УСЛОВИЯ 369

18.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 383

18.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 388

ГЛАВА 19. НЕОГЕНОВЫЙ ПЕРИОД............................................................................... 389

19.1 СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ................... 389

19.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 391

19.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 393

19.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 407

19.5 ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ.............................................................................. 410

ГЛАВА 20. ЧЕТВЕРТИЧНЫЙ (АНТРОПОГЕНОВЫИ) ПЕРИОД.......................... 412

20.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ.................................................... 412

20.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 417

20.3. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ..................................................................................... 420

20.4. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 427

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................................................................................. 428

ЛИТЕРАТУРА................................................................................................................................ 438

ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

Учебное пособие

ПРЕДИСЛОВИЕ

Историческая геология - один из фундаментальных предметов программы подготовки специ­алистов по направлению "Геология". Для эффективного усвоения материала требуется обеспече­ние студентов достаточным количеством учебно-методической литературы. За последние полтора десятилетия ведущими коллективами страны выпущены три известных учебника, широко исполь­зуемых в большинстве вузов. Это учебник коллектива кафедры исторической и динамической гео­логии Санкт-Петербургского государственного горного института (ныне СПГГУ) "Историческая геология с основами палеонтологии" 1985 года выпуска. Авторы - Е.В. Владимирская, А.Х. Ка-гарманов, Н.Я. Спасский и др. В 1986 году опубликован учебник "Историческая геология" Г.И.Немкова, Е.С. Левицкого, И.А. Гречишниковой- и др., подготовленный на кафедре региональ­ной геологии и палеонтологии Московского геологоразведочного института (ныне МГГА). Учены­ми МГУ в 1997 г. выпущен учебник "Историческая геология"; авторы - В.Е. Хаин, Н.В. Короновский и Н.А. Ясаманов. Все эти учебники использованы при подготовке данного пособия по истори­ческой геологии. Упомянем также вышедшую в 1998 г. "Историческую геологию с основами пале­онтологии" (автор - М.Д. Парфенова). Пособие подготовлено на кафедре общей и исторической геологии Томского политехнического университета. Однако дефицит учебных пособий по этому курсу не ликвидирован, поскольку первые два учебника выпущены довольно давно, а два после­дних имеют небольшой тираж и уже стали библиографической редкостью. Возникла необходи­мость подготовить новое учебное пособие, доступное для наших студентов и учитывающее си­бирский оригинальный материал.

Нужно подчеркнуть также следующее обстоятельство. В известных учебниках по историчес­кой геологии по-разному трактуется развитие Земли и уделяется неодинаковое внимание вопро­сам новой глобальной тектоники. Если в учебниках Е.В.Владимирской и др. (1985), Г.И.Немкова и др. (1986) вопросы тектоники литосферных плит почти не рассматриваются или занимают весьма скромное место, то последний учебник В.Е.Хаина, Н.В.Короновского и Н.А.Ясаманова (1997) це­ликом базируется на этой концепции.

На взгляд авторов, нужно критически относится к гипотезе мобилизма, так как многие фак­тические данные невозможно вместить в рамки только плитной тектоники. Особенные затрудне­ния испытывает концепция литосферных плит применительно к палеозойскому и докембрийско-му этапам земной истории. Основным противоречием являются глубокие корни континентов, не позволяющие им свободно перемещаться по астеносферному слою, а также присутствие кольце­вых структур и отсутствие больших скоплений осадочного материала в зонах субдукции. На наш взгляд, оправданным является применение пульсационной гипотезы, в основе которой лежат чере­дования эпох сжатия и расширения Земли, обусловленных космическими причинами. По-видимо­му, с эпохами расширения связано появление рифтовых зон и расхождение континентов. После работ В.А.Обручева и М.А.Усова эти идеи в последние годы особенно активно развиваются Е.Е.Милановским и его сторонниками; этим идеям отдается предпочтение в данном учебном по­собии. Концепция новой исторической геологии, по-видимому, должна учитывать лишь ограни­ченный спрединг при пульсационном развитии Земли, цикличность и эволюцию всех геологичес­ких процессов, в том числе и наблюдаемую на палеонтологическом материале эволюцию органи­ческого мира.

Предлагаемое учебное пособие имеет сопоставимый с упомянутыми выше учебниками объём и охватывает все разделы курса, предусмотренные программой. Одним из нововведений в данном учебном пособии является совмещение сведений по палеогеографии разных периодов фа-нерозоя с наиболее характерными разрезами, на которых показано также распространение ископа­емых остатков. За основу палеогеографических реконструкций взяты известные схемы Н.М.Стра­хова, дополненные авторами. Эти обобщенные схемы впервые даются в цветном варианте, что должно значительно повысить восприятие излагаемого материала. Наряду с этими схемами, не учитывающими концепцию новой глобальной тектоники, в учебном пособии помещены плейттек-тонические реконструкции древних континентов, заимствованные нами из книги J.Monroe & R.Wicander, 1994. Таблицы характерных организмов различных систем составлены по примеру та­ковых из учебника Г.И.Немкова и др. (1986), дополнены сибирским материалом и максимально; приближены к коллекциям, имеющимся на кафедре палеонтологии и исторической геологии Том*-ского государственного университета.

Содержание учебника обсуждалось с коллегами по кафедре палеонтологии и исторической геологии ТГУ. Авторы благодарны доценту Н.И.Савиной за помощь в редактировании учебного пособия, профессору ТГУ А.И.Родыгину и доценту Г.М.Татьянину за ценные советы при чтении ряда глав, а также доценту МГУ Д.И.Панову, сделавшему важные критические замечания, что по­зволило улучшить содержание и структуру учебного пособия. Выражаем благодарность начальни­ку управления МПР России, заслуженному геологу России Л.В.Оганесяну и генеральному дирек­тору ЗАО "Геоинформмарк" Г.М.Гейшерику за содействие в выпуске учебного пособия к 300-ле 1 , тию горно-геологической службы России. Благодарим В.А.Коновалову, Т.Н.Афанасьеву и Е.С.Аб-дурахманову, участвовавших в компьютерном наборе текста, а также всех лиц, способствовавших опубликованию данной работы.

ВВЕДЕНИЕ

Историческая геология - синтетическая дисциплина, интегрирующая данные многих дру­гих геологических наук. Предметом изучения исторической геологии является Земля, точнее, ее верхняя твердая оболочка - земная кора. Цель исторической геологии - выявление процессов, происходивших в земной коре в течение геологического времени, выяснение закономерностей ее развития, воссоздание с наибольшей полнотой картин эволюции биосферы в прошлые геологи­ческие эпохи нашей планеты.

Основными документами, по которым реконструируется геологическая история развития ре­гиона, являются горные породы и заключенные в них ископаемые органические остатки, собран­ные геологами в процессе полевых работ. На этих материалах основываются сведения о геологи­ческих явлениях и эпизодах, происходивших в геологическом прошлом. Всестороннее изучение образцов горных пород в лабораториях, восстановление облика животных и растений, образа их жизни и взаимодействия с окружающей средой Позволяют расшифровать происходившие те или иные геологические события и реконструировать физико-географические условия, существовав-, шие на земной поверхности в прошлые геологические эпохи.

Историческая геология решает следующие основные задачи:

1. Изучение залегания слоев горных пород, восстановление хронологической последователь-
£ости их образования, определение относительного возраста. Породы, слагающие земную кору,
сформировались не сразу, а в какой-то последовательности; причем в один и тот же отрезок вре­
мени на разных участках земной поверхности возникали различные по составу и происхождению
породы. Эту задачу - изучение состава, места и времени образования пластов горных пород, а
также выявление их взаимоотношений и сопоставление (корреляцию) между собой - решает гер-
логическая дисциплина стратиграфия (от латинского stratum - слой и греческого grapho - пишу).
При этом стратиграфия в значительной степени использует данные литологии, палеонтологии,
структурной геологии, относительной и абсолютной геохронологии.

2. Анализ становления и развития жизни на Земле - прерогатива палеонтологии. Разделы па­
леонтологии: палеофаунистика и палеофлористика изучают совокупность соответственно живот­
ных и растений, обитавших в определённое время в разных климатических условиях, а также про­
исхождение и развитие фаун и флор во времени. Раздел палеобиогеография выявляет закономерно­
сти пространственного, а также временного распространения ископаемых животных и растений.

3. Восстановление физико-географических условий земной поверхности геологического про­
шлого, в частности, распределение суши и моря, рельефа суши и Мирового океана, глубин, соле­
ности, температур, плотности, динамики морских бассейнов, климата, биологических и геохими­
ческих условий - одна из самых трудных задач в исторической геологии. Она является основной
задачей науки палеогеографии, которая в прошлом веке выделилась из исторической геологии в
самостоятельную отрасль научных знаний. Палеогеографические исследования невозможно про­
водить без изучения вещественного состава, структурного и текстурного строения осадочных гор­
ных пород.

4. Восстановление истории тектонических движений. Разновозрастные и разномасштабные
следы тектонических движений в виде нарушений первичного залегания слоев горных пород и
геологических тел наблюдаются повсеместно на земной поверхности. Определением времени

проявления, характера, величины и направленности тех или иных тектонических движений зани­мается региональная геотектоника, а историю развития различных структурных элементов от­дельных участков и всей земной коры изучает историческая геотектоника.

5. Восстановление и объяснение истории вулканизма, плутонизма и метаморфизма. В основе
исследований лежит определение относительного и абсолютного возраста вулканогенно-осадоч- -
ных, магматических и метаморфических пород, а также установление первичной природы после­
дних. После этого выделяют области вулканической активности, выявляют и реконструируют ус­
ловия вулканизма и плутонизма, определяют геохимическую особенность мантийных потоков.
Это задачи геохимии и петрологии.

6. Выявление закономерностей размещения в земной коре полезных ископаемых - эту задачу
помогает решать раздел геологии учение о полезных ископаемых.

7. Установление строения и закономерностей развития земной коры. Это одна из важнейших
задач исторической геологии, которая не может быть решена без использования знаний из многих
дисциплин и направлений наук о Земле. Решению этой задачи помогают прежде всего региональ­
ная геология, региональная и историческая геотектоника, геохимия, космическая геология, геофи­
зика, петрология и другие науки.

Историческая геология на основе обобщения, анализа разнообразных фактов, на докумен­тальном материале воссоздает фрагменты эволюции земной коры и картины геологического про­шлого. Это, собственно, и есть ее главная задача.

Историческая геология использует главным образом данные по геологическому строенияг суши, занимающей только одну треть земной поверхности. Бурное развитие морской геологии заг последние два десятилетия дало нам новые сведения по геологии дна морей и океанов; эти мате­риалы помогают восстановить лишь сравнительно недавнюю историю развития океанической коры. Выявленные при этом закономерности вряд ли возможно интерполировать на более отда­лённые геологические зоны и эры (докембрий, палеозой). Восстановление геологической истории Земли во всей её полноте с использованием всей совокупности как прежних, так и новейших ме­тодов и закономерностей - задача исследователей наступающего XXI века.

Знание исторической геологии необходимо при изучении региональной геологии, рассматри­вающей геологическое строение отдельных регионов Земли как результат их геологической исто­рии. В то же время обобщение и анализ данных региональной геологии позволяют восстановить" историю Земли в целом и выявить закономерности ее развития в прошлые геологические эпохи.

Историческая геология как наука возникла на рубеже XVIII и XIX веков. Однако человече­ство давно интересовали вопросы происхождения горных пород и содержащихся в них окамене-лостей, пути преобразования земной поверхности. В трудах ученых Древнего Египта, Греции, Рима, Индии и Китая по этим проблемам есть немало интересных геологических наблюдений и идей, но им не придавалось особого значения вплоть до эпохи Возрождения.

В 1669 г. датский естествоиспытатель Нильс Стенсен (1638-1686), работавший в Италии и из­вестный в научных кругах под именем Николая Стенона, сформулировал шесть основных правил (постулатов) стратиграфии.

1. Слои Земли - результат осаждения в воде.

2. Слой, заключающий обломки другого слоя, образовался после него.

3. Всякий слой отложился позднее слоя, на котором залегает, и ранее того, который его пере­
крывает.

5. Слой должен иметь неопределенную протяженность и его можно прослеживать поперек
какой-либо долины.

6. Слой отлагался вначале горизонтально; если он наклонен, то он испытал какой-либо изгиб. Если другой слой залегает на наклонных слоях, то их изгиб произошел ранее отложения этого вто­рого слоя.

В этих основных положениях Стенона мы видим прежде всего начало таких наук, как стра­тиграфия и тектоника,

В середине XVIII в. появились работы Ж.Бюффона и И.Канта, в которых на основании кос­могонических представлений высказывались идеи об изменчивости и развитии MHpo3flaHHЈj о длительности истории Земли.

Наиболее правильное объяснение геологических явлений было дано в трудах гениального русского ученого М.В.Ломоносова (1711-1765). Он разделял геологические процессы на внутрен­ние и внешние и отводил ведущую роль внутренним причинам в образовании гор и впадин. М.В.Ломоносов фактически впервые применил принцип актуализма. Он ясно указывал, что изуче­ние современных геологических процессов позволяет понять прошлое Земли. Касаясь условий образования осадочных пород, в своем труде «О слоях земных» (1763) он писал: "...сии одна на другой лежащие разного рода материи (кои флецами называют) показывают, что произошли не в одно время; однако ж и вместе претерпели... перемены общие и особливые. Песчаные слои были прежде дно морское или реки великой".

Историческая геология возникла во второй половине XVIII в. и составляла единое целое со стра­тиграфией. Однако стратиграфические исследования были редки и носили разрозненный характер. Большой вклад в развитие этой науки внес итальянский ученый Д.Ардуино, создавший в 1760 г. пер­вую схему расчленения горных пород по возрасту. Благодаря исследованиям немецких геологов, осо­бенно А.Вернера (1750-1817), была разработана региональная стратиграфическая схема Центральной Германии и на ее основе реконструирована геологическая история развития Европы.

К концу XVIII в. накопилось много геологических сведений, но пока не был найден надеж­ный метод определения синхронности, одновозрастности отложений и, следовательно, вызвавших их процессов. Поэтому была невозможна историческая систематизация собранных сведений. Та­ким ключом явился палеонтологический (биостратиграфический) метод, основателем которого был английский инженер В.Смит (1769-1839). Правда, его предшественник французский аббат Жиро Сулави еще в 1779 г. установил последовательную смену комплексов ископаемых организ­мов в разрезе осадочных толщ Южной Франции и пришел к выводу, что хронологическая очеред­ность эпох господства различных комплексов морских животных соответствует последовательно­сти залегания и относительному возрасту вмещающих эту фауну слоев горных пород. Однако практическое значение ископаемых организмов для расчленения и корреляции осадочных толщ было показано В.Смитом, составившим на основе биостратиграфического метода первую шкалу вертикальной последовательности осадочных пород Англии.

Основателями палеонтологического метода наряду со В.Смитом являются французские уче­ные Ж.Кювье (1769-1832) и А.Броньяр (1801-1876). Проводя геологические исследования в одно и то же время, но независимо друг от друга, они пришли к одинаковым выводам, связанным с пос­ледовательностью залегания слоев и находящихся в них остатков ископаемой фауны, что дало возможность составить первые стратиграфические колонки, разрезы и геологические карты ряда районов Англии и Франции. На основе палеонтологического метода в XIX столетии было выделе­но большинство известных ныне геологических систем и составлены геологические карты. От­крытие нового метода способствовало быстрому становлению исторической геологии и знамено­вало собой начало "стратиграфического" этапа развития этой науки. В течение 20 лет XIX в. (:1822-1841 гг.), названных Б.С.Соколовым "героической эпохой" в развитии геологии, были уста­новлены почти все основные подразделения общей стратиграфической шкалы, что позволило сис­тематизировать обширный геологический материал в хронологической последовательности. Од­нако эти достижения прошли под знаком господства идей катастрофизма, божественных актов Творения, которыми объяснялась смена комплексов животных и растений в вертикальном разрезе.

Крупнейший французский ученый Ж.Кювье был не только одним из основателей палеонто­логического метода, но и автором теории катастроф, которая в свое время пользовалась широкой популярностью. На основании геологических наблюдений он показал, что некоторые группы организмов в течение геологического времени вымирали, но их место занимали новые. Его после­дователи Ж.Агассис (1807-1873), А.д"Орбиньи (1802-1857), Л.Эли де Бомон (1798-1874) и другие стали объяснять катастрофами не только вымирание организмов, но и многие другие события на земной поверхности. По их мнению, любые изменения залегания горных пород, рельефа, измене­ния ландшафтов или условий среды обитания, а также вымирание организмов были результатами разномасштабных катастрофических явлений, происходивших на земной поверхности. Позднее теория катастроф была подвергнута резкой критике выдающимися учеными XIX столетия Ж.Ламарком (1744-1829), Ч.Лайелем (1797-1875), Ч.Дарвином (1809-1882). Французский есте­ствоиспытатель Ж.Ламарк создал учение об эволюции органического мира и впервые провозгла­сил ее всеобщим законом живой природы. Английский геолог Ч.Лайель в своем труде "Основы геологии" доказывал, что крупные изменения на Земле происходили не в результате разрушитель­ных катастроф, а вследствие медленных, длительных геологических процессов. Познание исто­рии Земли Ч.Лайель предлагал начинать с изучения современных геологических процессов, счи­тая, что они являются "ключом к познанию геологических процессов прошлого". Это положение Чарльза Лайеля получило впоследствии название "принципа актуализма".

Сокрушительный удар катастрофизму был нанесен появлением труда Чарльза Дарвина "Про­исхождение видов путем естественного отбора" (1859). Его выводы о значении естественного от­бора в эволюции органического мира укрепили роль ископаемых органических остатков как доку­ментов истории жизни и как основы хронологического расчленения слоев горных пород. Большое значение в развитии исторической геологии имели также идеи Ч.Дарвина о неполноте геологичес­кой и палеонтологической летописи. Появление трудов Ч.Дарвина оказало большую поддержку учению эволюционистов, так как в них доказывалось, что органический мир преобразуется путем медленных эволюционных изменений.

По мнению В.М.Подобиной и Г.М.Татьянина (Эволюция.., 1997), в истории Земли под воздей­ствием преимущественно космического и тектонического факторов наблюдается постепенное ус­ложнение биоты с периодическим нарушением ее равновесия и равномерного развития. Со времен Ж.Кювье исследователи неоднократно отмечали, как одни организмы через определенные проме­жутки времени уступали место в экосистемах другим, более прогрессивным формам. Однако разви­тие подобных представлений на научной основе стало возможным только в XX в., с накоплением информации об органическом мире прошлых геологических эпох. Геохронологический фактор (гео­логическое время) в данном случае становится одним из ведущих. Прерывистый характер непре­рывного развития биоты есть неотъемлемая составная часть глобального процесса эволюции орга­низмов и определяется, как показали исследования многих ученых, обращением Земли вместе с Солнечной системой вокруг центра Галактики, прохождением различных секторов галактической орбиты и другими "космическими" причинами, их взаимодействием с внутренней энергией Земли.

У сложно организованных форм с половой дифференциацией наблюдается цикличность в развитии (становление, развитие и угасание), и такие организмы более подвержены вымиранию во время природных катастроф. Прогрессивная (магистральная) эволюция, на взгляд В.М.Подоби­ной и Г.М.Татьянина (1997), по-видимому, обусловлена, кроме естественного отбора по Ч.Дарви­ну, влиянием так называемых "катализаторов" (активные зоны, рифты и т.д.), способствовавших ускоренному мутационному процессу и быстрому развитию организмов, попадавших во время миграции в указанные зоны.

Исследуя фораминиферы фанерозоя, а также учитывая развитие других организмов по опуб­ликованным работам, В.М.Подобина и Г.М.Татьянин предполагают, что на эволюцию биоты ока­зали влияние следующие основные факторы:

1. Космический (обращение Земли вместе с Солнечной системой вокруг центра Галактики,
изменение величины солнечной радиации, падение астероидов, метеоритов, изменение эксцентри­
ситета земной орбиты, оси вращения Земли и др.).

2. Тектонический (орогенез, рифтогенез, образование глубоководных желобов, опусканий,
поднятий и др.).

3. Геохронологический (геологическое время).

С первыми двумя факторами взаимосвязаны следующие два фактора:

4. Палеогеографический (экосистемные перестройки: абиотические и биотические измене­
ния, взаимосвязь организмов).

5. Температурный (климатическая и вертикальная зональность: уменьшение температуры к
полюсам и с глубиной, повышение в отдельных местах температуры, связанной с эндогенными
процессами).

6. Миграционный фактор (имеет большое значение в мезозое и, особенно, кайнозое).

В течение геологического времени влияние перечисленных факторов на эволюцию организ­мов было неравнозначным. Как указывалось, действие первого и, как следствие, второго факторов преобладало на первых и последующих этапах развития биоты, затем началось влияние геохроно­логического и других факторов. Шестой фактор стал особенно ощущаться при появлении активно или пассивно перемещающихся нектонных, планктонных и некоторых бентосных организмов в результате возникновения более разнообразных климатических и других обстановок, что привело к ускоренной эволюции отдельных групп этих организмов.

Скорость эволюции представителей биоты поэтому не оставалась постоянной. На основании исследования некоторых отрядов фораминифер по скорости эволюции выделены три основные, группы, которые могут быть прослежены и среди других органических форм:

1) ускоренной эволюции (планктон, нектон и частично подвижный бентос); 2) умерентшй эволюции (подвижный бентос); 3) замедленной эволюции (медленно передвигающийся и сидячий бентос). В пределах каждой группы, в свою очередь, по скорости эволюции могут быть выделены соподчиненные подгруппы, отличающиеся некоторыми особенностями.

Одно из катастрофических вымираний организмов на границе мела и палеогена коснулось, как известно, наиболее специализированных форм, находящихся в большой степени на третьей стадии развития (угасание). Это преимущественно глоботрунканы (фораминиферы), аммониты, белемниты, динозавры и др. По скорости эволюции они относятся к первой группе. Большинство организмов второй и, в основном, третьей групп прошли этот рубеж без заметных изменений.

Одновременно с развитием исторической геологии еще в конце XVIII в. сложилось представ­ление о существовании более разнообразной геологической науки, которая стала называться "гео­гнозией". По содержанию геогнозия отвечала землеведению, так как в ней рассматривалось со­стояние всех известных оболочек Земли. Как отмечал Г.П.Леонов (1980), к началу XIX в. опреде­лилось два существенно различных направления исследования Земли: геологическое и геогности­ческое. Геологическое направление сосредоточило свое внимание на изучении верхнего осадочно­го слоя земной коры, причем его строение и развитие рассматривалось в основном с исторической точки зрения; геогностическое - своими исследованиями охватывало всю планету и включало в объекты изучения не только земную кору, но и все остальные оболочки Земли. Это, в свою оче­редь, заставляло геологов не только рассматривать Землю с исторической стороны, но и сосредо­точить свое внимание на определении состава геосфер, возникновении и развитии геологических процессов. Поэтому с течением времени историческое направление исследования постепенно ста­ло отступать на второй план.

К середине XIX в. относятся первые попытки-реконструкции физико-географических усло­вий отдельных геологических эпох как для крупных участков суши (Г.А.Траутшольд, Дж. Дэна, В.О.Ковалевский), так и для всего земного шара (Ж.Марку). Эти работы знаменовали собой "па-

леогеографический" этап развития исторической геологии. Большое значение для становления па­леогеографии имело введение в 1838 г. А.Грессли (1814-1865) понятия о фациях, сущность кото­рого заключается в том, что породы одного и того же возраста могут иметь разный состав, струк-» туру и текстуру, отражающие условия их образования.

В 1859 г. в Северной Америке зарождается представление о геосинклиналях (Дж.Холл)г, а" ■ конце XIX в. выдающийся русский геолог А.П.Карпинский в своих трудах, вскрывающих законо­мерности геологического развития европейской части России, закладывает основы учения о плат­формах. Представление о геосинклиналях и платформах как главнейших элементах структуры земной коры оформилось в виде стройной теории в труде французского ученого Э.Ога "Геосинк-» линали и континентальные площади" (1900) и стало важнейшим обобщением геологической исто­рии земной коры.

Широким распространением и развитием этих идей отечественная геологическая наука обя­зана А.А.Борисяку, который вслед за Э.Огом стал рассматривать историческую геологию как ис­торию развития геосинклиналей и платформ. Идеи А.А.Борисяка лежат в основе многих направ­лений современной исторической геологии. В 20-х годах ученик А.А.Борисяка Д.В.Наливкин зак­ладывает основы учения о фациях; несколько позднее в трудах Р.Ф.Геккера, Б.П.Марковского и других исследователей начинает оформляться "палеоэкологическое" направление в изучении вза-, имоотношений между организмами и средой обитания в прошлом.

Вскоре после работ Э.Ога немецкий геофизик А.Вегенер формулирует в наиболее полном виде гипотезу дрейфа континентов (гипотезу мобилизма). После некоторого периода забвения, на­чиная с 60-х годов XX в., эта идея возродилась на новой фактической основе уже как гипотеза неомобилизма (новая глобальная тектоника, или тектоника литосферных плит). Большой вклад в развитие этой концепции внесли А.Холмс, Г.Хесс, Р.Дитц, Ф.Вэйн, Д.Мэтьюз, Д.Вилсон, З.Ле Пи+ шон и многие другие исследователи.

20-40-е годы явились временем широкого развития региональных геологических исследова*-ний, на базе которых созданы крупные обобщающие сводки по территории Европы (С.Н.Бубнов), Сибири (В.А.Обручев), СССР (А.Д.Архангельский). Выполнению этих работ способствовали представления о фазах складчатости, выдвинутые выдающимся немецким тектонистом Г.Штилле. На базе обобщения громадного фактического материала по стратиграфии, палеогеографии, магма­тизму и тектонике формулируются основные закономерности геологического развития Земли в трудах зарубежных (Л.Кобер, Г.Штилле) и отечественных (А.Д.Архангельский, Д.В.Наливкищ Н.М.Страхов, Н.С.Шатский и др.) ученых.

Если конец XIX - 60-е годы XX в. могут быть выделены в "тектонический" этап развития исторической геологии, то для современного этапа характерны синтез уточненных данных по гео­логии континентов, анализ постоянно увеличивающегося потока сведений по геологии дна океач нов, работы по созданию цельной картины геологической истории Земли, по выявлению законо­мерностей этой истории и объяснению их причинной зависимости. При этом наука опирается не только на старые, постоянно совершенствующиеся методы исследования, но и на новые методы: абсолютной геохронологии, геохимические, геофизические, палеомагнитные, глубокого и сверх­глубокого бурения.

Наряду с научными исследованиями, уже в начале XX в. ведущие профессора начали читать курс исторической геологии в высших учебных заведениях - первоначально в Санкт-Петербурге^ затем в других городах России.

На первом этапе преподавания использовались переводные учебники, например двухтомник М.Неймайра "История Земли" (1897-1898) под редакцией А.А.Иностранцева. Позднее появились учебники, написанные русскими учёными. В Императорском Санкт-Петербургском университете профессором А.А.Иностранцевым (1903, том II) впервые читался курс лекций по исторической геологии. Наряду с описанием геологических разрезов других стран мира, А.А. Иностранцевым

приводится геологическая характеристика отдельных регионов России. Особенно подробные све­дения даются им по четвертичной системе, изучению которой до этого времени уделялось недо­статочно внимания.

В 1910-1911 гг. в Санкт-Петербургском горном институте Ф.Н.Чернышев читал курс лекций по исторической геологии, в котором были учтены его многолетние исследования по отдельным регионам России.

Как уже указывалось, идеи А.А.Борисяка лежат в основе палеогеографических реконструк­ций и связанной с ними последовательной смене физико-географических обстановок. В дальней­шем учение о фациях, разработанное Д.В.Наливкиным, также способствовало развитию истори-ко-геологических исследований и обогащению вузовского курса исторической геологии. Д.В.На-ливкин, кроме того, ввел в 1932 г. в курс исторической геологии сведения о магматизме и полез­ных ископаемых. В 40-х годах Б.С.Соколов читал этот курс лекций в ЛГУ, дополняя характеристи­ку периодов палеогеографическими особенностями континентов. В это же время выходят учебни­ки по исторической геологии Г.Ф.Мирчинка, А.Н.Мазаровича, М.К.Коровина и др. Двухтомное издание "Основы исторической геологии" Н.М.Страхова (1948) около тридцати лет было основ­ным учебником по данному курсу, а его палеогеографические схемы не потеряли своего значения до настоящего времени.

"Основы истории Земли, или введение в историческую геологию" американского исследова­теля У.Стокса (W.Stokes, 1960) дает представление о единой истории земной коры и ее органичес­кого мира на основании интеграции локальных событий как в пространстве, так и во времени.

Одним из основополагающих является учебник Г.П.Леонова (1980), в котором историческая геология рассматривается как отрасль науки, освещающая закономерности развития земной коры и Земли в целом.

Большим событием в исследованиях по исторической геологии явилась Международная на­учно-методическая конференция, организованная кафедрой исторической и динамической геоло­гии (зав. кафедрой профессор А.Х.Кагарманов) в Санкт-Петербургском горном институте (Техни­ческий университет) (20-21 апреля 1999 г.) и посвященная 110-летию со дня рождения выдающе­гося ученого академика Д.В.Наливкина. Эта конференция способствовала выработке концепции настоящего учебного пособия, дала возможность по-новому осмыслить накопившийся новый тео­ретический материал и значительно улучшить его демонстрационную часть.

В последние годы основными по курсу исторической геологии являются учебники под редакцией профессора А.Х.Кагарманова (1985), профессора Г.И.Немкова (1986) и академика В.Е.Хаина (1997).

Перспективы развития исторической геологии связаны с созданием стройной теории разви­тия земной коры, обобщающей все новейшие сведения, получаемые в последнее время геофизи­кой, геохимией, петрологией, палеонтологией и другими науками. Необходимо верно отразить се-отношение вертикальных и горизонтальных движений земной коры. Основой для этих обобщений может быть уже не мобилизм, который не в состоянии объяснить накопившиеся противоречащие ему факты, а, например, пульсационная концепция, основывающаяся на идеях цикличности и на­правленности геологических процессов, развиваемая в настоящее время академиком Е.Е.Мила-новским и другими исследователями.

Одна из важнейших задач исторической геологии - выявление закономерностей размещения полезных ископаемых - осложняется полигенностью и полихронностью минерагенеза. Большой интерес представляют появившиеся в последнее время данные плюм-тектоники (суперплюмы и т.д.) и открывшиеся перспективы построения на новой основе концепции рудообразования, неф-те- и газообразования.

Поиски новых следов жизни в докембрии и позднем протерозое могут дать интересные ре­зультаты и дополнить наши представления о самых ранних этапах развития биосферы и земной коры.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И МЕТОДЫ ИСТОРИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ

Для успешного решения поставленных задач историческая геология должна обладать набо­ром методов. Исходя из комплексной, синтетической природы исторической геологии она ставит себе на службу методы всех перечисленных во введении геологических наук, а также методы био­логии, физики, химии, астрономии, математики, информатики и т.д.

Рассмотрим методы исторической геологии.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Реферат «Историческая геология»

Раздел. 1 Докембрий

1.1 Органический мир

1.2 Платформы

1.3 Геосинклинали

1.4 Эпохи складчатости

1.6 Полезные ископаемые

Раздел 2. Палеозойская эра

2.2.1 Органический мир

2.2.2 Платформы

2.2.3 Геосинклинальные пояса

2.2.4 Эпохи складчатости

2.2.6 Полезные ископаемые

Раздел 3. Поздний палеозой

3.1 Органический мир

3.2 Платформы

3.3 Геосинклинальные пояса

3.4 Эпохи складчатости

3.5 Физико-географические условия

3.6 Полезные ископаемые

Раздел 4. Мезозойская эра

4.1 Органический мир

4.2 Платформы

4.3 Геосинклинальные пояса

4.4 Эпохи складчатости

4.5 Физико-географические условия

4.6 Полезные ископаемые

5.1 Органический мир

5.2 Платформы

5.3 Геосинклинальные пояса

5.6 Полезные ископаемые

Список используемой литературы

Глава 1. Историческая геология - как наука

докембрий палеозойский ископаемый геосинклинальный

Историческая геология включает в себя ряд разделов. Стратиграфия занимается изучением состава, места и времени образования пластов горных пород и их корреляцию. Палеогеография рассматривает климат, рельеф, развитие древних морей, рек, озер и т.д. в прошлые геологические эпохи. Определением времени, характера, величины тектонических движений занимается геотектоника. Время и условия образования магматических пород восстанавливает петрология. Таким образом, историческая геология тесно связана практически со всеми областями геологического знания.

Одной из важнейших проблем геологии является проблема определения геологического времени формаирования осадочных пород. Формирование геологических пород в фанерозое сопровождалось все усиливающейся биологической активностью, поэтому палеобиология имеет большое значение в геологических исследованиях. Для геологов важным моментом является то, что эволюционные изменения в организмах и появление новых видов происходит в определенный промежуток геологического времени. Принцип финальной сукцессии постулирует, что в одно и тоже время в океане распространены одни и те же организмы. Из этого следует, что геолог, определив набор ископаемых остатков в породе, может найти одновременно образовавшиеся породы.

Границы эволюционных преобразований - границы геологического времени образования осадочных горизонтов. Чем быстрее или короче этот промежуток, тем больше возможностей для более дробных стратиграфических делений толщ. Таким образом, решается задача определения возраста осадочных толщ. Другая важная задача - определение условий обитания. Поэтому так важно определить те изменения, которые на организмы наложила среда обитания, зная которые мы можем определить условия формирования осадков.

Глава 2. Геологическая история Земли

Раздел. 1 Докембрий

Докембрием называют древнейший этап геологического развития Земли, охватывающий архейскую и протерозойскую эры. В течение этого этапа образовались все породы, залегающие ниже кембрийских отложений, поэтому его и называют докембрием. Докембрийский этап сильно отличается от всех более поздних этапов -- палеозойского, мезозойского и кайнозойского. Главными особенностями докембрия являются следующие:

1.1 Органический мир

В докембрии существовали организмы, лишенные скелетных образований. Большинство из этих мягкотелых организмов не сохранилось в ископаемом состоянии, что не позволяет палеонтологам восстановить органический мир докембрия. По редким находкам бесспорно установлено, что в архее уже существовали простейшие одноклеточные растительные организмы, а в конце протерозоя обитали представители большинства типов животных. Это свидетельствует о длительном и сложном процессе эволюции органического мира в докембрии, который ученые пока еще не в состоянии проследить.

Последние данные, полученные при изучении архейских пород под микроскопом, показали, что «рубеж жизни» опустился почти до 3,5 млрд. лет. Крайне немногочисленные палеонтологические находки из архейских пород, которые пока еще трудно расшифровать, известны из Африки, Северной Америки, Австралии и европейской части России. Наиболее древние из них (3,2--3,4 млрд. лет) происходят из Южной Африки, где обнаружены мельчайшие шаровидные тельца, принадлежащие, по-видимому, простейшим одноклеточным растительным организмам. В более молодых архейских породах Южной Африки (3 млрд. лет) найдены в виде известковых корок самые древние строматолиты -- продукты жизнедеятельности сине-зеленых водорослей. В древнейших породах на Украине (3,1 млрд. лет), обнаружены микроскопические округлые образования, возможно, органического происхождения. Жизнь зародилась в архее еще в условиях бескислородной атмосферы.

В раннем протерозое (2,6--1,6 млрд. лет) продолжали свое развитие простейшие одноклеточные животные и сине-зеленые водоросли. Органических остатков из отложений этого времени известно немного. Органические остатки с хорошо сохранившимся клеточным строением известны из нижнепротерозойских отложений, но все клетки еще были безъядерные.

Органический мир достиг разнообразия в позднем протерозое и особенно в его конце -- венде. Верхнепротерозойские известняки содержат в массовом количестве разнообразные строматолиты, при помощи которых разрабатывается стратиграфия рифея и венда.

Наиболее богаты палеонтологическими остатками отложения венда (680--570 млн. лет). В них обнаружены не только многочисленные одноклеточные организмы, но и бесспорные отпечатки мягкотелых многоклеточных: кишечнополостных -- медуз, червей, членистоногих, иглокожих и др. Их находки известны из вендских отложений России, Украины Англии, США, Африки, Австралии.

Очень интересны находки многоклеточных из Южной Австралии (Эдиакара, хребет Флиндерс). Здесь в вендских отложениях найдено более 1500 отпечатков разнообразных морских медуз, червей, членистоногих и других бесскелетных животных хорошей сохранности.

По-видимому, они жили в мелководных лагунах, где и были погребены. Медузы заплывали на мелководье. Попадая на песок, они гибли и оставляли четкие слепки. Очевидно, еще отсутствовали хищники: у животных не было зубов и ни у одного организма не найдены следы укусов. На берегу Белого моря в вендских отложениях обнаружены многочисленные отпечатки разнообразных мягкотелых животных и следы их жизнедеятельности (норки, следы ползания, питания и т. д.).

Венд представляет собой важный начальный этап в эволюции беспозвоночных многоклеточных животных.

1.2 Платформы

Докембрийские метаморфические горные породы обнажаются на отдельных участках, испытавших длительное поднятие. Наиболее обширными площадями докембрийских пород являются щиты -- места выхода на поверхность складчатого основания -- фундамента древних платформ. В пределах щитов в основном и проводят изучение докембрийских пород, разрабатывая стратиграфию докембрия.

Докембрийские породы и докембрийская история хорошо изучены на Восточно-Европейской и Северо-Американской древних платформах, в пределах Балтийского и Канадского щитов. Здесь породы докембрия обнажены на больших площадях. Огромные ледники, покрывавшие эти территории во время недавнего четвертичного оледенения, при своем движении к югу сняли с поверхности докембрийских пород мощную кору выветривания, которая широко развита на всех щитах других древних платформ и сильно препятствует изучению докембрия.

Восточно-Европейская платформа охватывает европейскую часть России и Украины (без Крыма, Кавказа и Карпат), а также большую часть Польши, восточную часть Германии и страны Скандинавского полуострова. На платформе выделяют Балтийский и Украинский щиты, между которыми находится обширная Русская плита.

Балтийский щит занимает значительную северо-западную часть платформы. В России в его состав входят Карелия и Кольский полуостров, за пределами -- Финляндия, Швеция и небольшая южная часть Норвегии.

Весь Балтийский щит сложен архейскими и протерозойскими породами, которые местами перекрыты четвертичными ледниковыми и другими континентальными отложениями.

Архейская группа состоит из двух комплексов: Кольского и беломорского, сложенных глубоко метаморфизованными породами. Древнейший кольский комплекс сохранился на очень небольших участках. Это гнейсы, происшедшие за счет глубокого метаморфизма (ультраметаморфизма) вулканических пород основного состава. Возраст пород Кольского комплекса более 3000 млн. лет.

Беломорский комплекс распространен шире, породы обнажаются по берегам Белого моря и образуют архейский Беломорский массив. Это различные гнейсы и кристаллические сланцы, происшедшие за счет глубокого метаморфизма как магматических, так и осадочных пород. Среди них встречаются также мраморы. Все породы очень сильно перемяты в сложные складки, их мощность составляет несколько километров. Возраст пород беломорского комплекса определен в интервале 2900--2600 млн. лет.

Породы беломорского комплекса залегают в сравнительно просто построенных уплощенных впадинах, отличающихся от настоящих геосинклиналей. Поэтому их называют «протогеосинклиналями» (т. е. предшественниками геосинклиналей). В результате беломорской складчатости, которая проявилась в конце архейской эры, протогеосинклинали превратились в архейские складчатые массивы.

Протерозойские породы распространены шире архейских, они образуют складчатые системы северо-западного направления. В составе протерозоя на Балтийском щите выделены три комплекса: нижнекарельский, верхнекарельский и ятулийский.

Нижнекарельский комплекс состоит из разных кристаллических сланцев, кварцитов, мраморов и гнейсов мощностью в Карелии 2000--3500 м, а в Финляндии -- до 8000--12000 м. Большинство этих пород имело морское происхождение; первоначально они представляли собой глинистые, песчаные и карбонатные осадки, которые чередовались с продуктами подводного вулканизма -- лавами, туфами. Позже все они подверглись метаморфизму и превратились в указанные метаморфические породы. Нижнекарельский комплекс прорван различными интрузиями (граниты, габбро и др), все породы смяты в сложные линейные складки. Состав, мощность и условия залегания пород нижнекарельского комплекса свидетельствуют о том, что они формировались уже в настоящих геосинклинальных условиях. Возраст нижнекарельского комплекса отвечает большей части раннего протерозоя (породы формировались в интервале 2600--1900 млн. лет) и в конце этого рубежа все породы были охвачены карельской складчатостью.

Верхнекарельский комплекс сильно отличается от нижнекарельского как по составу, так и по условиям залегания пород. Он состоит в основном из обломочных пород -- метаморфизованных конгломератов, кварцитов, кварцитовидных песчаников с прослоями вулканических образований. Все эти породы имеют меньшую мощность, слабее метаморфизованы и образуют более простые складчатые структуры, чем нижнекарельские. По своему характеру они напоминают молассовую формацию, которая образуется на орогенном, заключительном этапе геосинклинального развития. Верхнекарельский комплекс формировался в интервале 1900--1800 млн. лет.

Ятулийский комплекс представлен слабометаморфизованными осадочными породами: кварцитовидными песчаниками, глинистыми и кремнистыми сланцами, мраморизованными доломитами, залегающими почти горизонтально и имеющими мощность до 700--1200 м. Редко встречаются вулканические породы. По составу отложений, мощности и условиям залегания ятулийский комплекс отвечает уже платформенному этапу развития. Возраст ятулийского комплекса -- конец раннего протерозоя (интервал 1800--1650 млн. лет); в это время начал формироваться платформенный чехол Восточно-Европейской платформы.

После образования ятулийского комплекса произошло внедрение своеобразных гранитов рапакиви (по-фински означает «гнилой камень»). Эти темно-красные граниты имеют очень крупные кристаллы полевых шпатов, они внедрялись и застывали в платформенных условиях и не подверглись дальнейшей деформации и метаморфизму. В Карелии, Финляндии и Швеции этими гранитами сложены крупные массивы, они давно разрабатываются как ценный строительный материал. В Санкт-Петербурге из этих гранитов были высечены Александрийская колонна и колонны Исаакиевского собора.

Докембрий Украинского щита отличается по составу и строению пород. Почти весь щит сложен архейскими гнейсами и гранито-гнейсами. Нижнепротерозойские породы заполняют узкие меридионально вытянутые впадины, протягивающиеся на север за пределы Украинского щита в Курскую и Воронежскую области. К этим породам и приурочены месторождения богатых по содержанию железа руд Кривого Рога и колоссальные по запасам месторождения Курской магнитной аномалии. В Кривом Роге нижнепротерозойские отложения входят в состав криворожского комплекса, состоящего из чередования тонких слоев глинистых сланцев и железистых кварцитов. Последние представляют собой мелкозернистые кварциты с прослоями окиси железа -- гематита. Протяженность этих тонких слоев на большие расстояния свидетельствует о том, что железистые кварциты формировались в морских условиях. Криворожский комплекс имеет мощность более 4000 м и по возрасту отвечает большей части раннего протерозоя (радиометрическими методами определен интервал ее образования -- 2600--1900 млн. лет). В течение позднего протерозоя Балтийский и Украинский щиты представляли собой поднятые участки -- участки сноса. Обломочные породы платформенного чехла накапливались между ними на обширной территории Русской плиты. В глубоких прогибах -- авлакогенах -- залегают рифейские грубообломочные породы, а вендские песчаные и глинистые отложения распространены более широко, они залегают в основании платформенного чехла Восточно-Европейской платформы.

Другие древние платформы

На других древних платформах строение докембрия и докембрийская история в общих чертах обнаруживают сходство с Восточно-Европейской платформой. В раннем архее на всех древних платформах отмечено образование вулканических пород базальтового состава и незначительного количества осадочных пород, а в позднем архее в протогеосинклинальных прогибах накапливались достаточно мощные осадочные и вулканические формации. В отличие от Восточно-Европейской платформы в раннем протерозое на территориях Сибирской, Северо-Американской и Южно-Африканской платформ шло формирование как геосинклинальных, так и платформенных отложений. В отличие от платформенных отложений чехла древних платформ эти древнейшие нижнепротерозойские платформенные отложения называют протоплатформенными. На Сибирской платформе протоплатформенные отложения древнейшего нижнепротерозойского чехла известны в Забайкалье в западной части Алданского щита, к северу от Станового хребта. Здесь в крупном прогибе залегают очень полого мощные осадочные отложения (до 10--12 км), состоящие из слабометаморфизованных песчаников и глинистых сланцев. Наиболее мощные отложения древнейшего протоплатформенного чехла имеются на юге Африкано-Аравийской платформы. В Трансваале на значительной площади обнажаются слабометаморфизованные обломочные и вулканические породы, достигающие колоссальной мощности -- 20 км. К конгломератам приурочены месторождения золота и урана. На всех древних платформах, как и на Восточно-Европейской, во второй половине раннего протерозоя проявились интенсивные складкообразовательные процессы, в результате которых в конце раннего протерозоя сформировался складчатый фундамент древних платформ и началось накопление осадочных пород платформенного чехла. Процесс накопления пород чехла особенно интенсивно происходил в позднем протерозое.

1.3 Геосинклинали

Геосинклинальные пояса возникли в протерозойскую эру. Малые пояса -- Внутриафриканский и Бразильский -- существовали с начала протерозойской эры и закончили свое геосинклинальное развитие в ее конце. Их строение и геологическая история весьма слабо изучены. Большие пояса начали свое геосинклинальное развитие с позднего протерозоя. Верхнепротерозойские породы в них распространены широко, но на поверхность выходят только в отдельных участках, испытавших длительное воздымание. Повсюду эти породы метаморфизованы в той или иной степени и имеют огромные мощности. До сих пор верхнепротерозойские породы в разных поясах изучены крайне неравномерно. Более подробно они изучены в пределах Урало-Монгольского пояса.

Этот пояс охватывает огромную территорию, расположенную между Восточно-Европейской, Сибирской, Таримской и Китайско-Корейской древними платформами. Он имеет сложное геологическое строение, изучение которого (кроме территории Урала) началось практически в годы советской власти.

Верхнепротерозойские породы распространены очень широко в пределах пояса, но хорошо изучены они на Урале, в Казахстане, на Алтае, в Тянь-Шане и в Байкальской складчатой области.

На западном склоне Урала имеется полный разрез рифейских и вендских отложений большой мощности (до 15 км). Здесь советскими геологами впервые были выделены рифейские отложения. Весь разрез разделен на 4 комплекса, которые состоят из смятых в складки метаморфических морских осадочных отложений: песчаников, глинистых сланцев и известняков с редкими прослоями вулканических пород. В известняках встречаются различные строматолиты, по которым разработана стратиграфия рифея.

Восточнее, в Казахстане, на Тянь-Шане и в Алтае-Саянской горной области резко увеличивается роль вулканических пород среди верхнепротерозойских отложений. В некоторых участках эти отложения достигают колоссальной мощности -- свыше 20 км. Все породы интенсивно перемяты и сильно метаморфизованы.

Обширные площади сложены верхнепротерозойскими породами в Прибайкалье и Забайкалье, где они образуют сложно построенную складчатую область. Особенно широко здесь распространены очень мощные, смятые в сложные складки и сильно метаморфизованные рифейские морские осадочные и вулканические формации, которые образовались, несомненно, на главном геосинклинальном этапе. Все эти рифейские отложения прорваны многочисленными гранитными интрузиями. На рифейских складчатых породах залегают грубообломочные породы венда (до 6 км), формирование которых происходило на орогенном этапе.

Изучение верхнепротерозойских отложений в Байкальской складчатой области позволило советским геологам установить крупнейшую в докембрии эпоху горообразования, которая проявилась в конце протерозоя во всех геосинклинальных поясах и получила название байкальской складчатости.

1.4 Эпохи складчатости

Докембрийские эпохи складчатости, эпохи повышенной тектоно-магматической активности, проявившиеся в течение докембрийской истории Земли. Охватывали интервал времени от 570 до 3500 млн. лет назад. Устанавливаются на основании ряда геологических данных -- изменения структурного плана, проявления перерывов и несогласий в напластовании пород, резких изменений в степени метаморфизма. Абсолютный возраст Д. э. с. и их межрегиональная корреляция устанавливаются на основе определения времени метаморфизма и возраста магматических пород с помощью радиологических методов. Методы определения возраста древних пород допускают возможность ошибок (порядка 50 млн. лет для позднего и 100 млн. лет для раннего докембрия). Поэтому установление времени Д. э. с. значительно менее определённо, чем датировка эпох складчатости фанерозоя. Данные радиометрических определений свидетельствуют о существовании в докембрии ряда эпох тектоно-магматической активности, проявлявшихся приблизительно одновременно на всём земном шаре. На разных континентах Д. э. с. получили разные наименования.

Наиболее древняя из них -- кольская (саамская; Балтийский щит), или трансваальская (Южная Африка), проявилась на рубеже около 3000 млн. лет назад и выразилась формированием древнейших ядер континентов. Реликты этих ядер встречены на всех древних платформах (пока кроме Китайско-Корейской и Южно-Китайской). Ещё более широко распространены проявления следующей эпохи, именующейся на Балтийском щите беломорской, на Канадском -- кеноранской и в Африке -- родезийской; она проявилась 2500 млн. лет назад, с ней связано образование крупных ядер щитов древних платформ. Большое значение имела раннекарельская (Балтийский щит), или эбурнейская (Западная Африка), эпоха (около 2000 млн. лет назад), которая вместе с последующей позднекарельской эпохой (гудзонской для Канадского щита и майомбской для Африки), протекавшей около 1700 млн. лет назад, сыграла решающую роль в формировании фундаментов всех древних платформ. Тектоно-магматические эпохи в интервале 1700--1400 млн. лет (например, лаксфордская в Шотландии -- около 1550 млн. лет) установлены лишь на отдельных континентах.

Планетарное значение имеет готская (Балтийский щит), или эльсонская (Канадский щит), эпоха -- около 1400 млн. лет назад, но она выразилась не столько в складчатости геосинклинальных образований, сколько в повторном метаморфизме и гранитизации отдельных зон в пределах фундамента древних платформ. Следующая эпоха -- дальсландская (Балтийский щит), гренвильская (Канадский щит), или сатпурская (Индостан), протекавшая около 1000 млн. лет назад, явилась первой крупной эпохой складчатости геосинклинальных поясов неогея. Заключительная из Д. э. с. -- байкальская (ассинтская в Шотландии, кадомская в Нормандии и катангская в Африке) -- очень широко проявилась на всех континентах, включая Антарктиду, и привела к консолидации значительных площадей в пределах геосинклинальных поясов неогея. Байкальские движения начались около 800 млн. лет назад, основной их импульс происходил около 680 млн. лет назад (перед отложением вендского комплекса), заключительный -- в начале или в середине кембрия.

К числу байкальских складчатых систем на территории СССР относятся системы Тимана, Енисейского кряжа, части Восточного Саяна, Патомского нагорья; байкальские складчатые системы этого возраста широко распространены в Африке (Катангиды, Западные Конголиды, Атакорская и Мавритано-Сенегальская зоны и др.), в Южной Америке (Бразилиды), в Антарктиде, Австралии и на др. континентах. Общая черта Д. э. с. -- значительное развитие регионального метаморфизма и гранитизации, по интенсивности убывающих от древних эпох к более поздним; напротив, масштабы горообразования и самой складчатости, видимо, были слабее фанерозойских; характерными структурными формами, особенно для раннего докембрия, являлись гранитогнейсовые купола.

1.5 Физико-географические условия

Физико-географическая обстановка в докембрии отличалась не только от современной, но и от той, которая существовала в мезозое и палеозое. В архейскую эру уже существовала гидросфера и шли процессы осадкообразования, но атмосфера Земли еще не имела кислорода, его накопление было связано с жизнедеятельностью водорослей, которые только в протерозое завоевывали все большие и большие пространства океанического дна, постепенно обогащая атмосферу кислородом. Процессы осадконакопления находятся в прямой зависимости от физико-географических условий; в докембрии эти условия имели свои специфические черты, во многом отличные от современных. Так, например, среди докембрийских горных пород часто встречаются железистые кварциты, кремнистые породы, марганцевые руды и, наоборот, совершенно отсутствуют фосфориты, бокситы, соленосные, угленосные и некоторые другие осадочные отложения.

Все указанные особенности докембрия сильно затрудняют восстановление его геологической истории. Значительные трудности возникают и при определении возраста горных пород. Для этой цели используют непалеонтологические методы определения относительного возраста горных пород и методы определения их абсолютного возраста.

Для докембрия не выработаны еще единые международные геохронологические и стратиграфические подразделения. Принято выделять две эры (группы) -- архейскую и протерозойскую, границу между которыми зачастую провести нелегко. При помощи радиометрических методов установлено, что эта граница проходит на рубеже 2600 млн. лет. Протерозойскую эру (группу) обычно подразделяют на 2 подэры (подгруппы), более мелкие подразделения являются местными региональными.

Принято следующее деление докембрия

Эры (группы)	Подразделения протерозоя	Основные границы
Протерозойская PR (более 2 млрд. лет)	Поздний (верхний) протерозой, или рифей, PR2 (1030 млн. лет)	Поздний (верхний) рифей R3 Средний рифей R2 Ранний рифей (нижний) R1	Конец 570 млн. 1600 млн. лет
	Ранний (нижний) протерозой, или карелий, PR1 (1000 млн. лет)	2600 млн. лет начало более 4000 млн. лет
Архейская AR (примерно 1,5 млрд. лет)	Общепринятых подразделений не имеется, нижняя граница не установлена

1.6 Полезные ископаемые

С докембрийскими толщами связан разнообразный комплекс полезных ископаемых: свыше 70% запасов железных руд, 63% -- марганцевых, 73% -- хромовых, 61% -- медных, 72% -- сульфидных никелевых, 93% -- кобальтовых, 66% -- урановых руд. В докембрии содержатся богатейшие залежи железных руд -- железистых кварцитов и джеспилитов (Курская магнитная аномалия, Карсакпайское месторождение Казахстана и др.). С докембрием связаны также месторождения алюминиевого сырья (кианит и силлиманит, бокситы, например Боксонское месторождение в России), марганца (многочисленные месторождения Индии). Конгломераты докембрия Витватерсранда заключают крупнейшие месторождения урана и золота, а многочисленные интрузии основных и ультраосновных пород во многих областях мира -- месторождения руд меди, никеля и кобальта. К карбонатным породам докембрия приурочены свинцово-цинковые месторождения, а с самыми верхами докембрия восточной Сибири связаны месторождения нефти (Марковское месторождение в Иркутской области).

Раздел 2. Палеозойская эра

Палеозомйская эмра, Палеозомй, PZ (греч. р?лбйьт -- древний, греч. жщЮ -- жизнь) -- геологическая эра древней жизни планеты Земля. Самая древняя эра в фанерозойском эоне, следует за неопротерозойской эрой, после неё идет мезозойская эра. Палеозой начался 542 миллиона лет назад и продолжался около 290 миллионов лет. Состоит из кембрийского, ордовикского, силурийского, девонского, карбонского и пермского периодов. Палеозойскую группу впервые выделил в 1837 году английский геолог Адам Седжвик. В начале эры южные материки были объединены в единый суперконтинент Гондвану, а к концу к нему присоединились другие континенты и образовался суперконтинент Пангея. Началась эра с Кембрийского взрыва таксономического разнообразия живых организмов, а закончилась массовым Пермским вымиранием.

2.1 Органический мир

В кембрийском периоде основная жизнь была сосредоточена в морях. Организмы заселили все разнообразие доступных мест обитания, вплоть до прибрежного мелководья и, возможно, пресных водоёмов. Водная флора была представлена большим разнообразием водорослей, основные группы которых возникли ещё в протерозойскую эру. Начиная спозднего кембрия постепенно сокращается распространение строматолитов. Это связано с возможным появлением растительноядных животных (возможно, какие-то формы червей) поедающих строматолитообразующие водоросли.

Донная фауна неглубоких тёплых морей, прибрежных отмелей, заливов и лагун была представлена разнообразными прикреплёнными животными: губками, археоциатами, кишечнополостными (различными группами полипов),стебельчатыми иглокожими (морские лилии), плеченогими (лингула) и другими. Большинство из них питалось различными микроорганизмами (простейшие, одноклеточные водоросли и так далее), которых они отцеживали из воды. Некоторые колониальные организмы (строматопоры, табуляты, мшанки, археоциаты), обладающие известковым скелетом, возводили на дне моря рифы, подобно современным коралловым полипам. К роющей жизни в толще донных осадков приспособились различные черви, в том числе полухордовые. По морскому дну среди водорослей и кораллов ползали малоподвижные иглокожие (морские звёзды, офиуры, голотурии и другие) и моллюски с раковинками. В кембрии появляется первое свободно плавающий головоногий моллюск -- наутилоидей или кораблик. В девоне появились более совершенные группы головоногих (аммониты), а в нижнем карбоне возникли первые представители высших головоногих (белемниты), у которых раковина постепенноредуцировалась и оказалась заключённой мягких тканей тела. В толще и на поверхности воды в морях обитали животные, дрейфующие по течению и удерживающиеся на поверхности с помощью специальных плавательных пузырей или «поплавков», заполненных газом (кишечнополостные сифонофоры, полухордовые граптолиты). В кембрийских морях обитали и высокоорганизованные животные -- членистоногие: жабродышащие, хелицеровые и трилобиты. Трилобиты достигли расцвета в раннем кембрии, составляя в это время до 60 % всей фауны, и окончательно вымерли в пермском периоде. В это же время появляются первые крупные (до 2-х метров в длину) хищные членистоногие эвриптериды, достигшие наибольшего расцвета в силуре и первой половине девона и исчезнувшие в ранней перми, когда их вытеснили хищные рыбы.

Начиная с нижнего ордовика в морях появляются первые позвоночные. Древнейшие позвоночные были рыбообразными животными, лишенными челюстей, с телом, защищённым панцирем (панцирные бесчелюстные). В верхнесилурийских и девонских отложениях начинают встречаться остатки древнейшие остракодермы, лишённые тяжёлого костного панциря, но покрытие чешуйками. Древнейшие представители рыб появились в морях и пресных водоёмах раннего и среднего девона и были одеты в более менее сильно развитый костный панцирь (панцирные рыбы). К концу девона панцирные беспозвоночные вымирают, вытесненные более прогрессивными группами челюсторотых. В первой половине девона уже существовали разнообразные группы всех классов рыб (лучепёрые, двоякодышащие и кистепёрые), имеющие развитую челюсть, настоящие парные конечности и усовершенствованный жаберный аппарат. Подгруппа лучепёрых рыб в палеозое были малочисленна. «Золотым веком» двух других подгрупп пришёлся на девон и первую половину карбона. Они сформировались во внутриконтинентальных пресных водоёмах, хорошо прогреваемых солнцем, обильно заросших водной растительностью и отчасти заболоченных. В таких условиях недостатка кислорода в воде возник дополнительный орган дыхания (лёгкие), позволяющий использовать кислород из воздуха.

2.2.2 Платформы

Геологическое развитие древних платформ протекало в более спокойных условиях, чем развитие геосинклинальных поясов. В начале раннего палеозоя платформы северного полушария испытывали опускания и на больших площадях были покрыты морскими водами. Опускания сменились медленными поднятиями, которые в конце раннего палеозоя привели к почти полному осушению всех древних платформ. Существовавший в южном полушарии огромный платформенный массив Гондвана был приподнят и только отдельные краевые его части периодически покрывались небольшими мелководными морями.

Восточно-Европейская древняя платформа

Большая часть территории этой платформы в течение раннего палеозоя представляла собой сушу. К югу от Балтийского щита находился обширный морской залив, который располагался в так называемом Балтийском прогибе. Море заходило в этот прогиб с запада и в раннем кембрии достигало границы платформы у гористой области тимано-печорских байкалид. В мелководном морском бассейне в кембрии накапливались пески и глины небольшой мощности. В Санкт-Петербурге мощность кембрийских отложений достигает 140 м, наибольшая мощность наблюдается в бассейне Северной Двины-- более 500 м. По сравнению с мощностями в геосинклинальных областях эти мощности кажутся небольшими.

В ордовике площадь морского бассейна сократилась. В его прибрежных частях накапливались пески, а на большей площади -- карбонатные илы, из которых в дальнейшем образовались известняки и мергели. Глинистые осадки формировались на крайнем западе. Среди ордовикских известняков встречаются горючие сланцы, которые образовались из сине-зеленых водорослей. Их давно разрабатывают в ряде месторождений на территории Эстонии. Наибольшую мощность отложения ордовика имеют на западе, где прогибания были более интенсивными; в окрестностях Осло мощность достигает 350--500 м, а в России в районе Вологды она несколько превышает 250 м.

В силуре площадь морского бассейна продолжала сокращаться, но отложения по своему составу и мощности мало отличались от ордовикских; среди них преобладают известняки и глины, а горючие сланцы отсутствуют. Регрессия моря продолжалась в течение всего силура, она привела сначала к установлению лагунных условий, а в конце периода -- к полному осушению платформы.

Сибирская древняя платформа

В течение раннего палеозоя на Сибирской платформе господствовали морские условия и ее геологическая история отличалась от истории Восточно-Европейской платформы. Особенно сильные опускания происходили в кембрийском периоде, когда почти вся территория платформы (кроме Алданского и Анабарского щитов) была покрыта морем. Среди кембрийских пород резко преобладают известняки и доломиты, они формировались почти повсеместно. Только в начале периода на юге в лагунных условиях шло накопление соленосных отложений -- гипсов, ангидритов и каменной соли вместе с карбонатными и обломочными. Мощность кембрийских пород на Сибирской платформе значительно больше, чем на Восточно-Европейской, она достигает 2,5--3 км, а на юго-западе даже превышает 5 км.

В ордовике площадь морского бассейна сократилась. В нем продолжали накапливаться карбонатные осадки, а по мере движения на юго-запад возрастала роль обломочного материала.

Мощность ордовикских отложений меньше кембрийских, она не превышает 2 км и обычно равна 500--700 м.

В силуре морской бассейн продолжал сокращаться и в начале периода он занимал примерно половину платформы. Это был огромный морской залив, располагавшийся в северо-западной части платформы, в котором продолжали накапливаться карбонатные осадки. Только на юго-западе этого бассейна, как и в ордовике, формировались конгломераты, песчаники и глины. В конце силура регрессия моря достигла своего апогея и почти вся территория Сибирской платформы превратилась в низменную сушу. Мощность силурийских отложений меньше ордовикских, она не превышает 500 м.

Гондвана

Начиная с кембрийского периода Гондвана представляла собой огромный платформенный массив, который в течение всего раннего палеозоя находился в континентальных условиях и лишь краевые части его были покрыты мелководными морями. На территории Гондваны протекали процессы размыва, кое-где во впадинах накапливались континентальные осадки.

2.2.3 Геосинклинальные пояса

В течение раннего палеозоя на обширных площадях всех геосинклинальных поясов господствовал геосинклинальный режим. Исключение составляют те участки поясов, которые превратились в байкалиды; они развивались как молодые платформы.

Раннепалеозойская геологическая история геосинклинальных поясов сложна и изучена неравномерно в разных поясах. Более полно она восстановлена в Атлантическом и Урало-Монгольском поясах.

Атлантический геосинклинальный пояс

Этот пояс охватывает прибрежные участки Европы и Северной Америки. В Европе в состав пояса входят ее северо-западная часть и небольшой участок северо-востока Гренландии, в Северной Америке -- узкая полоса восточного побережья Канады, США и Мексики. Центральная часть пояса в настоящее время занята северной впадиной Атлантического океана, которой в палеозое еще не существовало. В качестве примера рассмотрим раннепалеозойскую историю Северо-Западной Европы, где располагалась Грампианская геосинклинальная система.

Грампианская геосинклинальная система охватывает Ирландию, Англию и Норвегию. В ее состав входят породы нижнего палеозоя, смятые в сложные складки, вытянутые в северо-восточном направлении. В западной части Англии -- Уэльсе -- находятся полные и хорошо изученные разрезы кембрия, ордовика и силура; здесь еще в 30-х годах прошлого столетия были выделены соответствующие системы.

Разрез Уэльса начинается кембрийскими отложениями, состоящими преимущественно из песчаников и глинистых сланцев большой мощности (до 4,5 км). Эти морские отложения накапливались в глубоких геосинклинальных прогибах, разделенных геоантиклинальными поднятиями -основными источниками сноса. Геосинклинальные прогибы продолжали интенсивно опускаться в ордовике, в течение этого периода сформировалась мощная толща (5 км) глинистых и вулканических пород основного состава. Присутствие мощных эффузивных пород свидетельствует о том, что в ордовикский период сильные погружения в геосинклинальных прогибах и воздымания в геоантиклиналях привели к возникновению глубинных разломов, по которым изливался магматический материал на поверхность морского дна. Близкие условия существовали в начале силурийского периода, но вулканическая деятельность прекратилась, поэтому накапливались глинистые и песчаные осадки. Вверх по разрезу силурийских отложений увеличивается роль обломочного материала, он становится все более грубым. Глинистые породы встречаются все реже и реже, а песчаники и конгломераты резко преобладают. Такое изменение пород в разрезе свидетельствует о процессе общего воздымания в силуре, который привел к увеличению сноса с суши и поступлению в прогибы массы обломочного материала. К концу периода все геосинклинальные прогибы Уэльса были заполнены грубообломочными осадками, достигающими в некоторых участках очень большой мощности (до 7 км). Нижнепалеозойские отложения в конце силурийского периода оказались интенсивно перемятыми и поднятыми выше уровня моря. Геосинклинальные прогибы прекратили свое существование.

Анализ геологического разреза Уэльса позволяет построить палеогеографическую кривую, которая отображает тектонические движения в раннем палеозое на рассматриваемом участке Грампианской геосинклинальной системы. Максимум прогибания и проявления вулканической деятельности приходился на первую половину ордовика. Затем начались воздымания, которые непрерывно увеличивались и привели к всеобщему поднятию. Характерно, что и другие участки этой системы испытали подобное развитие в раннем палеозое. Горообразовательные процессы, охватившие Грампианскую систему и приведшие к всеобщему воздыманию, получили название каледонской складчатости (от старого названия Шотландии -- Каледония), а возникшие структуры называются каледонидами. В результате этой складчатости в конце раннего палеозоя в Грампианской системе завершился главный геосинклинальный этап развития. Вместо системы геосинклинальных прогибов и геоантиклинальных поднятий возникла горная складчатая система. Завершение главного геосинклинального этапа сопровождалось интрузивной деятельностью -- внедрением магмы гранитного состава. Рассмотренная геологическая история Уэльса в раннем палеозое типична для развития геосинклинальных областей на главном геосинклинальном этапе.

Каледонская складчатость проявилась и в других геосинклинальных системах Атлантического пояса, но не всюду она привела к завершению главного геосинклинального этапа и созданию складчатых систем каледонид. Каледониды возникли на северо-востоке Гренландии, на Шпицбергене, на Ньюфаундленде и в северной части Аппалачских гор. Что касается Южных Аппалачей и побережья Мексиканского залива, то в этих участках Атлантического пояса главный геосинклинальный этап продолжался и в позднем палеозое.

Урало-Монгольский геосинклинальный пояс

Огромная территория этого пояса имеет сложное строение. В его современной структуре выделяется несколько областей разной по возрасту складчатости. Байкалиды располагаются по краям древних платформ (Тимано-Печорская и Байкало-Енисейская области байкалид); каледониды -- в центре пояса (Кокчетавско - Киргизская область) и южнее сибирских байкалид (Алтае - Саянская область); герциниды охватывают большую часть пояса (Урало-Тянь-Шаньская и Казахстано-Монгольская области). В раннем палеозое указанные области развивались по-разному. Области байкальской складчатости завершили геосинклинальное развитие, все остальные находились на главном геосинклинальном этапе.

Алтае-Саянская геосинклинальная область. Эта область охватывает Горный и Монгольский Алтай, Западный Саян, хребет Танну-Ола и Центральную Монголию. Ее раннепалеозойская история была сходна с историей Грампианской системы -- здесь также проявилась каледонская складчатость, сформировались каледониды и в конце силура завершился главный геосинклинальный этап. Широким распространением пользуются породы вулканогенно-осадочной, терригенной и карбонатной формаций. В отличие от Грампианской системы мощности нижнепалеозойских отложений здесь значительно больше (кембрий -- 8--14 км, ордовик -- до 8 км, силур -- 4,5--7,5 км).

Кокчетавско-Киргизская геосинклинальная область. Эта область, расположенная в средней части Урало-Монгольского пояса, протягивается широкой дугообразной полосой от Центрального Казахстана в Северный Тянь-Шань. Здесь широко распространены мощные (до 15 км) морские кембрийские и ордовикские отложения, а силурийские развиты незначительно и представлены красноцветными континентальными породами молассовой формации.

Анализ состава пород и их распространения свидетельствует, что горообразовательные процессы в Кокчетавско-Киргизской области проявились в конце ордовика. На рубеже ордовика и силура завершился главный геосинклинальный этап, а в силуре начался орогенный.

Урало-Тянь-Шаньская геосинклинальная область. Внутри этой области, расположенной в западной части Урало-Монгольского пояса, выделяются две геосинклинальные системы: Уральская и Южно-Тянь-Шаньская. Хорошо изучены геологическое строение и геологическая история Уральской системы.

В состав Уральской геосинклинальной системы входят Урал и Новая Земля. Будучи естественной кладовой огромных минеральных богатств, Урал до сих пор является основным горнорудным районом нашей страны. В его недрах хранятся большие запасы самых разнообразных полезных ископаемых.

Кембрийские породы в Уральской системе распространены незначительно на юге, на крайнем севере Урала и на Новой Земле. Небольшая площадь распространения и преобладание обломочных пород свидетельствуют о том, что в кембрии Урал представлял собой горную страну, возникшую в результате байкальской складчатости. Море существовало только на юге и севере.

Байкальская складчатость, проявившаяся на Урале, не привела к завершению геосинклинального режима, как это произошло в расположенной рядом Тимано-Печорской области. Процессы прогибания, начавшиеся в конце кембрия, охватили в ордовике всю территорию Урала и привели к возникновению Уральской геосинклинальной системы -- ряда меридиональных геосинклинальных прогибов, разделенных геоантиклинальными поднятиями. Об этом свидетельствует широкое распространение мощных ордовикских отложений. В центральной части Уральской системы в ордовике возникло геоантиклинальное поднятие Уралтау, которое было выражено в рельефе цепочкой меридионально вытянутых островов. Это поднятие делило Урал на две части -- западную и восточную, развитие которых шло по-разному. В западных прогибах в ордовике накапливались песчано-глинистые и карбонатные отложения, а в восточных - мощные вулканогенно-осадочные породы. Такое же распределение отложений сохранилось в силуре, когда процессы прогибания шли особенно интенсивно, о чем свидетельствует большая мощность отложений. На востоке породы силура достигают 5 км, а на западе не превышают 2 км. Большая мощность отложений и присутствие вулканических пород на востоке являются доказательством более сильного прогибания и резких дифференцированных движений восточной части Уральской геосинклинальной системы. Образование глубинных разломов сопровождалось подводным вулканизмом. На западе осадконакопление происходило в более спокойных условиях.

Отмеченная закономерность развития геосинклинальных прогибов присуща и другим геосинклинальным системам: прогибы, расположенные вблизи платформ, испытывали более плавное опускание, чем прогибы, расположенные вдали от платформ. Этим объясняются меньшая мощность отложений и отсутствие вулканического материала в околоплатформенных прогибах.

Основным отличием раннепалеозойской истории Уральской геосинклинальной системы от Грампианской является отсутствие следов каледонского орогенеза на Урале. Известняки верхнего силура сменяются известняками нижнего девона без всяких следов перерыва и отличаются друг от друга только по составу ископаемой морской фауны. Каледонская складчатость на Урале не проявилась, главный геосинклинальный этап продолжался в позднем палеозое.

Даже краткое рассмотрение раннепалеозойской истории трех геосинклинальных областей Урало-Монгольского пояса показывает, что они развивались по-разному. Каледонская складчатость проявилась в Алтае-Саянской и Кокчетавско-Киргизской областях, но в разное время. В Кокчетавско-Киргизской области она завершилась на границе ордовика и силура, а в Алтае-Саянской -- в конце силура. Поэтому заключительный этап геосинклинального развития в этих областях начался в разное время. В Урало-Тянь-Шаньской области каледонская складчатость не проявлялась и главный геосинклинальный этап продолжался в позднем палеозое.

Проявившиеся в течение раннего палеозоя отдельные фазы каледонской складчатости заметно влияли на палеогеографию, что хорошо отображают палеогеографические карты.

2.2.4 Эпохи складчатости

Тектонические движения, магматизм и осадконакопление. В течение раннего палеозоя земная кора испытала сильные тектонические движения, получившие название каледонской складчатости. Эти движения проявились в геосинклинальных поясах не одновременно и достигли своего максимума в конце силурийского периода. Наиболее широко каледонская складчатость проявилась в Атлантическом поясе, большая северная часть которого превратилась в складчатую область каледонид. Каледонский орогенез сопровождался внедрением различных интрузий.

В тектонических движениях раннего палеозоя наблюдается определенная закономерность: в кембрии и начале ордовика преобладали процессы опускания, а в конце ордовика и в силуре -- процессы воздымания. Эти процессы в первой половине раннего палеозоя вызвали интенсивное осадконакопление в геосинклинальных поясах и на древних платформах, а затем привели к созданию горных цепей каледонид в ряде участков геосинклинальных поясов и к общей регрессии моря с территории древних платформ.

Основными областями осадконакопления были геосинклинальные пояса, где шло накопление очень мощных, многокилометровых вулканогенно-осадочных, терригенных и карбонатных формаций. На древних платформах северного полушария шло образование карбонатных и терригенных осадков. Обширные площади осадконакопления располагались на Сибирской и Китайско-Корейской платформах, а на Восточно-Европейской и Северо-Американской осадконакопление происходило на ограниченных участках. Гондвана была преимущественно областью размыва, и морское осадконакопление происходило на незначительных краевых участках.

2.2.5 Физико-географические условия

Согласно теории тектоники литосферных плит положение и очертания материков и океанов в палеозое отличались от современного. К началу эры и в течение всего кембрия древние платформы (Южно-Американская, Африканская, Аравийская, Австралийская, Антарктическая, Индостанская), повернутые на 180°, были объединены в единый суперконтинент, называемый Гондваной. Этот суперконтинент располагался главным образом в южном полушарии, от южного полюса до экватора, и занимал общую площадь более 100 миллионов кмІ. В Гондване находились разнообразные возвышенные и низменные равнины и горные массивы. Море периодически вторгалось лишь в окраинные части суперконтинента. Остальные меньшие по размерам материки находились в основном в экваториальной зоне: Северо-Американский, Восточно-Европейский и Сибирский.

Там же находились микроконтиненты:

Среднеевропейский, Казахстанский и другие. В окраинных морях располагались многочисленные острова, окаймлённые низменными побережьями с большим числом лагун и дельт рек. Между Гондваной и другими материками был океан, в центральной части которого находились срединно-океанические хребты. В кембрии существовали две наиболее крупные плиты: целиком океаническая Прото-Кула и преимущественно материковая Гондванская плита.

В ордовике Гондвана двигаясь на юг, вышла в район Южного географического полюса (сейчас это северо-западная часть Африки). Происходило поддвигание океанической литосферной плиты Прото-Фараллон (и вероятно Прото-Тихоокеанской плиты) под северную окраину Гондванской плиты. Началось сокращение Прото-Атлантической впадины, расположенной между Балтийским щитом, с одной стороны, и единым Канадо-Грендландским щитом -- с другой стороны, а также сокращение океанического пространства. В течение всего ордовика происходит сокращение океанических пространств и закрытие краевых морей между материковыми фрагментами: Сибирским, Прото-Казахстанским и Китайским. В палеозое (вплоть до силура--начала девона) продолжалась Каледонская складчатость. Типичные каледониды сохранились на Британских островах, Скандинавии, Северной и Восточной Гренландии, в Центральном Казахстане и Северном Тянь-Шане, в Юго-Восточном Китае, в Восточной Австралии, в Кордильерах, Южной Америке, Северных Аппалачах, Срединном Тянь-Шане и других областях. В результате рельеф земной поверхности в конце силурийского периода стал возвышенным и контрастным, особенно на континентах, расположенных в северном полушарии. В раннем девоне происходит закрытие Прото-Атлантической впадины и образования Еврамериканского материка, в результате столкновения Про-Европейского материка с Про-Северо-Американским в районе нынешней Скандинавии и Западной Гренландии. В девоне смещение Гондваны продолжается, в результате Южный полюс оказывается в южной области современной Африки, а возможно и нынешней Южной Америки. В этот период сформировалась впадина океана Тетис между Гондваной и материками вдоль экваториальной зоны, образовались три целиком океанические плиты: Кула, Фараллон и Тихоокеанская (которая погружалась под Австрало-Антарктическую окраину Гондваны).

В среднем карбоне произошло столкновение Гондваны и Евроамерики. Западный край нынешнего Северо-Американского материка столкнулся с северо-восточной окраиной Южно-Американского, а северо-западный край Африки -- с южным краем нынешней Центральной и Восточной Европы. В результате образовался новый суперконтинент Пангея. В позднем карбоне -- ранней перми произошло столкновение Евроамериканского материака с Сибирским, а Сибирского материка с Казахстанским континентом. В конце девона началась грандиозная эпоха Герцинской складчатости с наиболее интенсивным проявлением при формировании горных систем Альп в Европе, сопровождавшихся интенсивной магматической деятельностью. В местах столкновения платформ возникли горные системы (с высотой до 2000--3000 м), некоторые из них просуществовали и до нашего времени, к примеру Урал илиАппалачи. Вне Пангеи находилась только Китайская глыба. К концу Палеозоя в персмком периоде Пангея протягивалась от южного полюса до Северного. Южный географический полюс в это время находился в пределах современной Восточной Антарктиды. Входивший в состав Пангеи Сибирский материк, являвшийся северной окраиной, приближался к Северному географическому полюсу, не доходя до него 10--15° по широте. Северный полюс в течение всего палеозоя находился в океане. В это же время образовался единый океанический бассейн с главной Прото-Тихоокеанской впадиной и единая с ней впадина океана Тетис.

Подобные документы

Периоды позднего палеозоя. Характеристика органического мира исследуемой эры и ее периодов. Структура земной коры и палеогеография в начале позднего палеозоя. Позднепалеозойская история геологического развития геосинклинальных поясов и древних платформ.

реферат , добавлен 26.05.2010


Общая характеристика и основные черты раннепалеозойского этапа развития земной коры. Органический мир раннего палеозоя. Структура земной коры и палеогеография в начале эры. История геологического развития геосинклинальных поясов и древних платформ.

реферат , добавлен 24.05.2010


Неогеновая система: общая характеристика, органический мир, полезные ископаемые. Многообразие млекопитающих в миоцене, приспособление к травяному корму. Распространение степей и постепенное исчезновение лесов в миоцене. Экосистема миоценовой эпохи.

реферат , добавлен 16.09.2012


Палеогеновый, неогеновый (третичный) период кайнозойской эры. Особенности четвертичного периода. Органический мир моря и суши. Структура земной коры и палеогеография в начале эры. История геологического развития геосинклинальных поясов и древних платформ.

реферат , добавлен 28.05.2010


Полезные ископаемые как фактор экономического состояния территории. Классификация и сравнительная характеристика полезных ископаемых на территории Еврейской Автономной Области, их геологическое развитие, история освоения, разведка, использование и добыча.

курсовая работа , добавлен 11.05.2009


Палеозой - геологическая эра древней жизни планеты Земля. Периоды: кембрий, ордовик, силур, девон, карбон, пермь. Физико-географические условия: тектоническая обстановка, климат. Представители флоры и фауны морей, пресных водоёмов, суши; ископаемые.

презентация , добавлен 16.12.2015


Определение понятие "полезные ископаемые" и их генетическая классификация. Магматогенные, магматические, пегматитовые, постмагматические и гидротермальные месторождения. Экзогенные (выветривания) и осадочные месторождения. Горючие полезные ископаемые.

реферат , добавлен 03.12.2010


Триасовый, юрский и меловой периоды мезозойской эры. Органический мир этих периодов. Структура земной коры и палеогеография в начале эры. История геологического развития геосинклинальных поясов и древних платформ (Восточно-Европейской и Сибирской).

реферат , добавлен 28.05.2010


Геология - система знаний о вещественном составе, строении, происхождения и эволюции геологических тел и размещении полезных ископаемых. Связь геологии с другими науками. Геологическая съемка - изучение естественных и искусственных обнажений горных пород.

лекция , добавлен 03.06.2010


Орографическая, гидрографическая и экономо-географическая характеристика, стратиграфия и литология района Жарык. Анализ магматического и тектонического комплекса. История геологического развития территории. Полезные ископаемые. Типы складчатости.