История нашей планеты еще хранит в себе немало загадок. Ученые разных областей естествознания вложили свою лепту в изучение развития жизни на Земле.

Считается, что возраст нашей планеты составляет около 4,54 миллиарда лет. Весь этот временной промежуток принято делить на два основных этапа: фанерозой и докембрий. Эти этапы называются эонами или эонотемой. Эоны в свою очередь делятся на несколько периодов, каждый из которых отличается совокупностью изменений, происходивших в геологическом, биологическом, атмосферном состоянии планеты.

1. Докембрий, или криптозой — это эон (временной промежуток развития Земли), охватывающий около 3,8 миллиардов лет. То есть, докембрий — это развитие планеты от момента образования, формирования земной коры, протоокеана и возникновения жизни на Земле. К концу докембрия на планете уже были широко распространены высокоорганизованные организмы с развитым скелетом.

Эон включает в себя еще две эонотемы — катархей и архей. Последний, в свою очередь, включает в себя 4 эры.

1. Катархей — это время образования Земли, но не было еще ни ядра, ни земной коры. Планета была еще холодным космическим телом. Ученые предполагают, что в этот период на Земле уже была вода. Катархей длился около 600 млн. лет.

2. Архей охватывает период в 1,5 млрд лет. В этот период на Земле еще не было кислорода, происходило формирование залежей серы, железа, графита, никеля. Гидросфера и атмосфера представляли собой единую парогазовую оболочку, которая плотным облаком окутывала земной шар. Солнечные лучи сквозь эту завесу практически не проникали, поэтому на планете царил мрак.2.1 2.1. Эоархей — это первая геологическая эра, которая длилась около 400 млн.лет. Важнейшее событие эоархея — формирование гидросферы. Но воды было еще мало, водоемы существовали отдельно друг от друга и пока не сливались в мировой океан. В это же время земная кора становится твердой, хотя астероиды еще бомбят Землю. На исходе эоархея образуется первый в истории планеты суперконтинент — Ваальбара.

2.2 Палеоархей — следующая эра, которая также длилась приблизительно 400 млн.лет. В этот период формируется ядро Земли, возрастает напряженность магнитного поля. Сутки на планете длились всего 15 часов. Зато повышается содержание кислорода в атмосфере за счет деятельности появившихся бактерий. Остатки этих первых форм палеоархейской эры жизни были найдены в Западной Австралии.

2.3 Мезоархей также длился около 400 млн.лет. В мезоархейскую эру нашу планету покрывал неглубокий океан. Участки суши представляли собой небольшие вулканические острова. Но уже в этот период начинается формирование литосферы и запускается механизм тектоники плит. В конце мезоархея наблюдается первый ледниковый период, во время которого на Земле впервые образуются снег и лед. Биологические виды по-прежнему пока представлены бактериями и микробными формами жизни.

2.4 Неоархей — завершающая эра архейского эона, длительность которой составляет около 300 млн. лет. Колонии бактерий в это время формирует первые на Земле строматолиты (известняковые отложения). Важнейшее событие неоархея - образование кислородного фотосинтеза.

II. Протерозой — один из длиннейших временных отрезков истории Земли, который принято делить на три эры. Во время протерозоя впервые появляется озоновый слой, мировой океан достигает практически современного объема. А после длительнейшего гуронского оледенения на Земле появляются первые многоклеточные формы жизни - грибы и губки. Протерозой принято делить на три эры, каждая их которых содержала по несколько периодов.

3.1 Палео-протерозой — первая эра протерозоя, которая началась 2,5 млрд. лет назад. В это время полностью формируется литосфера. А вот прежние формы жизни вследствие увеличения содержания кислорода практически вымерли. Этот период получил название кислородной катастрофы. К концу эры на Земле появляются первые эукариоты.

3.2 Мезо-протерозой длился приблизительно 600 млн.лет. Важнейшие события этой эры: формирование континентальных масс, образование суперконтинента Родиния и эволюция полового размножения.

3.3 Нео-протерозой . Во время этой эры Родиния распадается примерно на 8 частей, суперокеан Мировия прекращает свое существование, а на исходе эры Земля практически до экватора покрывается льдами. В неопротерозойскую эру живые организмы впервые начинают приобретать твердую оболочку, что в дальнейшем послужит основой скелета.

III. Палеозой — первая эра фанерозойского эона, начавшаяся приблизительно 541 млн. лет назад и длившаяся около 289 млн. лет. Это эпоха появления древней жизни. Суперконтинент Гондвана объединяет южные материки, чуть позже к нему присоединяются остальные части суши и появляется Пангея. Начинают формироваться климатические пояса, а флора и фауна представлена, в основном, морскими видами. Только к концу палеозоя начинается освоение суши, и появляются первые позвоночные.

Палеозойскую эру условно делят на 6 периодов.

1. Кембрийский период длился 56 млн. лет. В этот период формируются основные горные породы, у живых организмов появляется минеральный скелет. А важнейшим событием кембрия является возникновение первых членистоногих.

2. Ордовикский период — второй период палеозоя, длившийся 42 млн. лет. Это эпоха образования осадочных пород, фосфоритов и горючих сланцев. Органический мир ордовика представлен морскими беспозвоночными и сине-зелеными водорослями.

3. Силурийский период охватывает следующие 24 млн. лет. В это время вымирают практически 60% живых организмов, существовавших прежде. Зато появляются первые в истории планеты хрящекостные и костные рыбы. На суше силур знаменуется возникновением сосудистых растений. Суперконтинеты сближаются и образуют Лавразию. К концу периода отмечено таяние льдов, уровень моря повысился, а климат стал мягче.

4. Девонский период отличается бурным развитием разнообразных форм жизни и освоением новых экологических ниш. Девон охватывает временной промежуток в 60 млн. лет. Появляются первые наземные позвоночные, пауки, насекомые. У животных суши формируются легкие. Хотя, по-прежнему, преобладают рыбы. Царство флоры этого периода представлено пропапоротниками, хвощевидными, плаунами и госеменными.

5. Каменноугольный период часто называют карбоном. В это время Лавразия сталкивается с Гондваной и появляется новый суперконтинент Пангея. Образовывается и новый океан — Тетис. Это время появления первых земноводных и рептилий.

6. Пермский период — последний период палеозоя, завершившийся 252 млн. лет назад. Предполагают, что в это время на Землю упал крупный астероид, что привело к значительному изменению климата и вымиранию практически 90% всех живых организмов. Большая часть суши покрывается песками, появляются самые обширные пустыни, которые только существовали за всю историю развития Земли.

IV. Мезозой — вторая эра фанерозойского эона, продолжавшаяся почти 186 млн.лет. В это время материки приобретают практически современные очертания. А теплый климат способствует бурному развитию жизни на Земле. Исчезают гигантские папоротники, а им на смену появляются покрытосеменные растения. Мезозой - это эпоха динозавров и появления первых млекопитающих.

В мезозойской эре выделяют три периода: триас, юра и мел.

1. Триасовый период длился чуть более 50 млн. лет. В это время Пангея начинает раскалываться, а внутренние моря постепенно мельчают и высыхают. Климат - мягкий, зоны выражены не ярко. Почти половина растений суши исчезает, так как распространяются пустыни. А в царстве фауны появляются первые теплокровные и сухопутные рептилии, ставшие предками динозавров и птиц.

2. Юрский период охватывает промежуток в 56 млн. лет. На Земле царил влажный и теплый климат. Суша покрывается зарослями папоротников, сосен, пальм, кипарисов. На планете царят динозавры, а многочисленные млекопитающие отличались пока маленьким ростом и густой шерстью.

3. Меловой период — наиболее продолжительный период мезозоя, длившийся почти 79 млн. лет. Практически заканчивается раскол континентов, Атлантический океан значительно увеличивается в объеме, на полюсах формируются ледяные покровы. Увеличение водной массы океанов приводит к образованию парникового эффекта. В конце мелового периода происходит катастрофа, причины которой до сих пор не ясны. В результате вымерли все динозавры и большинство видов рептилий и голосеменных растений.

V. Кайнозой — это эра животных и человека разумного, начавшаяся 66 млн. лет назад. Континенты в это время приобрели свое современное очертание, Антарктида заняла южный полюс Земли, а океаны продолжали увеличиваться. Уцелевшие после катастрофы мелового периода растения и животные оказались в совершенно новом мире. На каждом континенте начали формироваться уникальные сообщества форм жизни.

Кайнозойскую эру делят на три периода: палеоген, неоген и четвертичный.

1. Палеогеновый период закончился приблизительно 23 млн. лет назад. В это время на Земле царил тропический климат, Европа скрывалась под вечнозелеными тропическими лесами, лишь на севере континентов росли листопадные деревья. Именно в период палеогена происходит бурное развитие млекопитающих.

2. Неогеновый период охватывает следующие 20 млн. лет развития планеты. Появляются киты и рукокрылые. И, хотя по земле еще бродят саблезубые тигры и мастодонты, фауна все больше приобретает современные черты.

3. Четвертичный период начался более 2,5 млн. лет назад и продолжается до сих пор. Два важнейших события характеризуют этот временной отрезок: ледниковый период и появление человека. Ледниковая эпоха полностью завершила формирование климата, флоры и фауны континентов. А появление человека ознаменовало начало цивилизации.

Этапы развития планеты. Большое значение для геогра­фической науки имеет умение определять возраст Земли и земной коры, а также время значительных событий, про­изошедших в истории их развития. История развития пла­неты Земля делится на два этапа: планетарный и геологи­ческий.

Планетарный этап охватывает период времени от за­рождения Земли как планеты и до образования земной коры. Научная гипотеза об образовании Земли (как космического тела) появилась на основе общих взглядов на зарождение других планет, входящих в состав Солнечной системы. О том, что Земля - одна из 8 планет Солнечной системы, вы знаете из курса 6 класса. Планета Земля образовалась 3,5- 5 млрд лет назад. Этот этап закончился с появлением пер­вичных литосферы, атмосферы и гидросферы (3,7-3,8 млрд лет назад).

Геологический этап начался с момента появления пер­вых зачатков земной коры, который и продолжается по на­стоящее время. В этот период образовались различные гор­ные породы. Земная кора не раз подвергалась медленным поднятиям и опусканиям под влиянием внутренних сил. В периоды опускания территории затапливались водой и на дне откладывались осадочные породы (пески, глины и др.), а в периоды поднятия дна моря здесь возникали рав­нины, сложенные этими осадочными породами.

Таким образом, первоначальное строение земной коры стало изменяться. Этот процесс продолжался непрерывно. На дне морей и впадин материков накапливался осадочный слой горных пород, среди которых находились остатки рас­тений и животных. Каждому геологическому периоду со­ответствуют их определенные вилы, потому что органичес­кий мир находится в постоянном развитии.

Определение возраста горных пород. Для того чтобы определить возраст Земли и представить историю ее геоло­гического развития, используют методы относительного и абсолютного летосчисления (геохронологию).

Чтобы определить относительный возраст горных пород, необходимо знать закономерности последовательного за­легания слоев осадочных горных пород разного состава. Суть их состоит в следующем: если слон осадочных горных пород залегают в ненарушенном состоянии, так, как они один за другим отлагались на дне морен, то это значит, что слой, лежащий внизу, отложился раньше, а слой, лежащий выше, образовался позднее, следовательно, он моложе.

Действительно, если не будет нижнего слоя, то ясно, что покрывающий его верхний слой не может образоваться, по­этому чем ниже расположен осадочный слой, тем больше его возраст. Самый верхний слой считается самым моло­дым.

В определении относительного возраста горных пород большое значение имеет изучение последовательного зале­гания осадочных пород разного состава и содержащихся в них окаменелых остатков животных и растительных орга­низмов. В результате кропотливой работы ученых но опре­делению геологического возраста горных пород и времени развития растительных и животных организмов была со­ставлена геохронологическая таблица. Она была утвержде­на на II Международном геологическом конгрессе в 1881 году в Болонье. В ее основе - этапы развития жизни, выяв­ленные палеонтологией. Эта таблица-шкала постоянно со­вершенствуется. Современное состояние таблицы приведе­но на с. 45.

Единицами шкалы являются эры. Они делятся на перио­ды, которые подразделяются на эпохи. Пять самых круп­ных из этих подразделений (эры) носят названия, связанные с характером существовавшей тогда жизни. Например, ар- хей - время ранней жизни, п[ютерозой - эра первичной жизни, палеозой - эра древней жизни, мезозой - эра сред­ней жизни, кайнозой - эра новой жизни.

Эры подразделяются на менее длительные отрезки вре­мени - периоды (иногда их называют системами). Названия их различны. Одни из них происходят от названий горных пород, которые наиболее характерны для этого времени (на­пример карбоновый период в палеозое и меловой период в мезозое). Большинство периодов названо но тем местнос­тям, в которых наиболее полно представлены отложения того или иного периода и где впервые эти отложения были охарактеризованы. Древнейший период палеозоя - кемб рийский получил название от Кембрия - древнего государ­ства на западе Англии. Названия следующих периодов па леозоя - ордовикский и силурский - происходят от названий древних племен ордовиков и силуров, населявших террито­рию нынешнего Уэльса.

Чтобы различать системы геохронологической таблицы, приняты условные знаки. Геологические эры обозначаются индексами (знаками) - начальными буквами их латинских названий (например архей - AR ), а индексы периодов - пер­вой буквой их латинских названий (например пермский Р).

Определение абсолютного возраста горных пород нача­лось в начале XX века, после того как был открыт закон распада радиоактивных элементов. Суть его состоит в сле­дующем. В недрах Земли находятся радиоактивные элемен­ты, например уран. С течением времени он медленно, с по­стоянной скоростью, распадается на гелий и свинец. Гелий рассеивается, а свинец остается в породе. Зная скорость рас­пада урана (из 100 г урана в течение 74 млн лет выделяет­ся 1 г свинца), по количеству свинца, содержащегося в гор­ной породе, можно подсчитать, сколько лет назад она обра­зовалась.

Использование радиометрических методов позволило оп­ределять возраст многих горных пород, слагающих земную кору. Благодаря этим исследованиям удалось установить геологический и планетарный возраст Земли. На основе от­носительного и абсолютного методов летосчисления и была составлена геохронологическая таблица.

1. На какие этапы делится геологическая история развития Земли?

2. Какой этап развития Земли является геологическим?

3*. Как определяют относительный и абсолютный возраст горных пород?

1. Сравните по геохронологической таблице продолжительность гео­логических эр и периодов.

История Земли подразделяется на догеологическую и геологическую.

Догеологическая история Земли. История Земли испытала длительную химическую эволюцию, прежде чем из сгустков космического вещества превратилась в планету. Время, когда в результате аккреции начала образовываться планета Земля отделено от современности не более чем на 4,6 млрд лет, а время, в течение которого происходила аккреция вещества газопылевой туманности, по мнению ряда исследователей, было непродолжительным и составляло не более 100 млн лет. В истории Земли промежуток времени в 700 млн лет – от начала аккрекреции до появления первых датированных пород – принято относить к догеологическому этапу развития Земли. Земля освещалась слабыми лучами Солнца, свет от которого в те далекие времена был в два раза слабее современного. Молодая Земля в то время подвергалась усиленной метеоритной бомбардировке и представляла собой холодную неуютную планету, покрытую тонкой коркой базальтов. Земля еще не обладала атмосферой и гидросферой, однако мощные удары метеоритов не только разогревали планету, а, выбрасывая огромное количество газов, внесли свой вклад в зарождение первичной атмосферы, конденсация газов дала начало гидросфере. Временами базальтовая корка раскалывалась, и по трещинам «всплывали» и погружались массивы затвердевшего мантийного вещества. Рельеф земной поверхности напоминал современный лунный, покрытый тонким слоем рыхлого реголита. Предполагают, что около 4,2 млрд лет назад Земля испытала активные тектонические процессы, получившие в геологии название гренландского периода. Земля стала быстро разогреваться. Конвективные процессы – перемешивание веществ Земли, химико-плотностная дифференциация материала земных сфер – обусловили образование первичной литосферы и зарождение океанов и атмосферы. Возникшая первичная атмосфера состояла из двуокиси углерода, двуокиси серы, водяного пара и других компонентов, извергаемых многочисленными вулканами из рифтовых зон. Появились первые метаморфические и осадочные породы – возникла тонкая земная кора. С этого времени (3,8-4 млрд лет назад) начинают отсчет собственно геологической истории Земли.

Геологическая история Земли . Это самый продолжительный этап в развитии Земли. Основные события, происходившие на Земле начиная с этого времени и по современную эпоху, показаны на рис. 3.4.

В геологической истории Земли за длительное время ее существования происходили различные события. Проявились многочисленные геологические процессы, в том числе и тектонические, которые привели к образованию современного структурного облика платформ, океанов, срединно-океанических хребтов, рифтов, поясов и многочисленных полезных ископаемых. Эпохи необычайно интенсивной магматической деятельности сменялись длительными периодами со слабым проявлением вулканической и магматической активности. Эпохи усиленного магматизма характеризовались высокой степенью тектонической активности, т.е. значительными горизонтальными перемещениями континентальных блоков земной коры, возникновением складчатых деформаций, разрывными нарушениями, вертикальными движениями отдельных блоков, а в периоды относительного спокойствия геологические изменения рельефа земной поверхности оказывались слабыми.

Данные о возрасте изверженных пород, полученные различными методами радиогеохронологии, дают возможность установить существование сравнительно коротких эпох магматической и тектонической активности и длительных периодов относительного покоя. Это, в свою очередь, позволяет провести естественную периодизацию истории Земли по геологическим событиям, по степени магматической и тектонической активности.

Сводные данные о возрасте изверженных пород, по сути дела, являются своеобразным календарем тектонических событий в истории Земли. Тектоническая перестройка лика Земли осуществляется периодически этапами и циклами, которые получили название тектогенеза. Эти этапы проявились и проявляются на разных территориях Земли и имеют различную интенсивность. Цикл тектонический – длительные периоды в развитии земной коры, начинающиеся заложением геосинклиналей и заканчивающиеся формированием складчатых структур на обширных площадях земного шара; выделяют каледонский, герцинский, альпийский и др. тектонические циклы. Тектонических циклов в истории Земли выделяют много (имеются сведения о 20 циклах), каждый из которых характеризуется своеобразной магматической и тектонической активностью и составом возникших горных пород, наиболее изученными из которых являются: архейский (Белозерская и Саамская складчатость), раннепротерозойский (Беломорская и Селецкая складчатости), среднепротерозойский (Карельская складчатость), раннерифейский (Гренвильская складчатость), позднепротерозойский (Байкальская складчатость), раннепалеозойский (Каледонская складчатость), позднепалеозойский (Герцинская складчатость), мезозойский (Киммерийская складчатость), кайнозойский (Альпийская складчатость) и др. Каждый цикл завершался замыканием на большей или меньшей части подвижных областей и образованием на их месте горноскладчатых сооружений – байкалид, каледонод, герцинид, мезозоид, альпид. Они последовательно «присоединялись» к древним стабилизировавшимся в докембрии платформенным участкам земной коры, в результате чего происходило разрастание материков.

Рис. 3.4. Наиболее важные события в геологической истории Земли (по Короновскому Н.В., Ясаманову Н.А., 2003)

Рассматривая существующие структуры земной коры, следует учитывать эволюцию геологического процесса, выраженную в усложнении самих геологических явлений и результатов проявления тектонических этапов. Так, первые геосинклинали в начале архея имели очень простое строение, а вертикальные и горизонтальные движения остывших масс не отличались сильной контрастностью. В среднем протерозое древние платформы, геосинклинали, подвижные пояса обрели уже более сложную структуру и значительное разнообразие пород их слагающих. В раннем протерозое оформляются древние платформы. Поздний протерозой и палеозой считаются временем наращивания древних платформ за счет складчатых областей, испытавших процессы орогенеза и платформенный этап. Большинство областеймезозойской складчатости и часть более ранней – герцинской в кайнозое – подвергались внегеосинклинальному (блоковому) орогенезу, так и не успев стать платформами.

Эволюционные этапы в истории Земли проявляются в форме эпох складчатости и горообразования, т.е. орогенезе . Так, в каждом тектоническом этапе выделяют две части: длительного эволюционного развития и кратковременных бурных тектонических процессов, сопровождаемых региональным метаморфизмом, внедрением интрузий кислого состава (граниты и гранодиориты) и горообразованием.

Завершающая часть эволюционного цикла в геологии получила название эпохи складчатости, для которой характерно направленное развитие и превращение геосинклинальной системы (подвижного пояса) в эпигеосинклинальный ороген и переход геосинклинальной области (системы) в платформенный этап развития, или во внегеосинклинальные горные сооружения.

Эволюционные этапы характеризуются следующими особенностями:

– длительное прогибание подвижных (геосинклинальных) областей и накопление в них мощных толщ осадочных и вулканогенно-осадочных толщ;

– выравнивание рельефа суши (преобладают процессы эрозии и смыва горных пород на континенте);

– широкое распространение опускания окраин платформ, прилегающих к геосинклинальным областям, затопление их водами эпиконтинентальных морей;

– выравнивание климатических условий, обусловленное распространением мелких и теплых эпиконтинентальных морей и увлажнение климата материков;

– возникновение благоприятных условий для жизни и расселения фауны и флоры.

Как видно из особенностей этапов развития Земли, общим для них является широкое распространение морских обломочных отложений (терригенные), карбонатных, органогенных и хемогенных. Этапы эволюционного развития Земли в геологии получили название талассократических (от греч. «талясса» – море, «кратос» – сила), когда области платформ активно прогибались и затапливались морем, т.е. развивались крупнейшие трансгрессии. Трансгрессия – разновидность процесса наступания моря на сушу, вызванного опусканием последней, подъемом дна или увеличением объема воды в бассейне. Талассократические эпохи отличаются активным вулканизмом, значительным поступлением углерода в атмосферу и океанические воды, накоплением мощных толщ карбонатных и терригенных морских осадков, а также формированием и накоплением угля в прибрежных зонах, нефти в теплых эпиконтинентальных морях.

Эпохи складчатости и горообразования имеют следующие характерные черты:

– широкое развитие горообразовательных движений в подвижных (геосинклинальных) областях, колебательных движений на материках (платформах);

– проявление мощного интрузивного и эффузивного магматизма;

– поднятие окраины платформ, прилегающих к эпигеосинклинальным областям, регрессии эпиконтинентальных морей и усложнение рельефа суши;

– преобладание континентального климата, усиление зональности, расширение аридных зон, увеличение пустынь и появление областей материкового оледенения;

– вымирание господствующих групп органического мира вследствие ухудшения условий для его развития, обновление целых групп животных и растений.

Эпохи складчатости и горообразования характеризуются теократическими условиями (буквально – господство суши) с развитием континентальных отложений; очень часто в разрезах присутствуют красноцветные образования (со слоями карбонатных, загипсованных и засоленных пород). Эти породы отличаются разнообразным генезисом: континентальный и переходный от континентального к морскому.

В геологической истории Земли выделяют ряд характерных и крупных этапов ее развития.

Древнейший геологический этап – архейский (4,0-2,6 млрд лет назад). В это время бомбардировка метеоритами Земли пошла на убыль и начали формироваться фрагменты первой континентальной коры, которая постепенно наращивалась, но продолжала испытывать раздробление. В глубоком архее, или в катархее, на рубеже 3,5 млрд лет формируется внешнее жидкое и твердое внутреннее ядро приблизительно тех же размеров, что и в настоящее время, о чем свидетельствует наличие в это время магнитного поля сходного с современным по своим характеристикам. Около 2,6 млрд лет назад отдельные крупные массивы континентальной коры «спаялись» в огромный суперконтинент, получивший название Пангеи 0. Этому суперконтиненту, вероятно, противостоял суперокеан Панталасса с корой океанического типа, т.е. не имеющий гранитно-метаморфического слоя, свойственного континентальной коре. Последующая геологическая история Земли состояла в периодическом раскалывании суперконтинента, образовании океанов, их последующем закрытии с погружением океанической коры под более легкую континентальную, формированием нового суперконтинента – очередной Пангеи – и ее новым раздроблением.

Исследователи сходятся во мнении, что в раннем архее Земля сформировала основной объем литосферы (80% от ее современного объема) и все многообразие горных пород: магматических, осадочных, метаморфических, а также ядра протоплатформ, геосинклинали. Возникли невысокие горно-складчатые структуры, первые авлакогены, рифты, прогибы, глубоководные впадины.

В геологическом развитии последующих этапов прослеживается наращивание континентов за счет закрытия геосинклиналей и перехода их в платформенную стадию. Наблюдается раскол древней континентальной коры на плиты, заложение молодых океанов, горизонтальные перемещения на значительные расстояния отдельных плит до их столкновения и надвигания, и, как следствие, – происходит увеличение мощности литосферы.

Раннепротерозойский этап (2,6-1,7 млрд лет) начало распада на отдельные крупные континентальные массивы огромного суперматерика Пангея-0, просуществовавшего около 300 млн лет. Океан развивается уже по теории Тектоники литосферных плит – спрединг, процессы субдукции, формирование активных и пассивных континентальных окраин, вулканических дуг, окраинных морей. Это время знаменуется появлением в атмосфере свободного кислорода благодаря фотосинтезирующим цианобионтам. Начинают формироваться красноцветные породы, содержащие окисное железо. Примерно на рубеже 2,4 млрд лет зафиксировано появление первого в истории Земли обширного покровного оледенения, названного гуронским (по имени озера Гурон в Канаде, на побережье которого были обнаружены древнейшие ледниковые отложения – морены). Около 1,8 млрд лет назад замыкание океанических бассейнов привело к созданию очередного суперматерика – Пангеи-1 (по Хаину В.Е., 1997) или Моногеи (по Сорохтину О.Г., 1990). Органическая жизнь развивается очень слабо, но появляются организмы, в клетках которых уже обособилось ядро.

Позднепротерозойский ,илирифейскр-вендский этап (1,7-0,57 млрд лет.). Суперматерик Пангея-1 просуществовал почти 1 млрд лет. В это время отложения накапливались либо в континентальных условиях, либо в мелководных морских, о чем свидетельствует очень незначительное распространение пород офиолитовой формации, характерных для коры океанического типа. Палеомагнитными данными и геодинамическим анализом датируется время начала распада суперматерика Пангея-1 – около 0,85 млрд лет назад между континентальными блоками формируются океанические бассейны, ряд из которых замыкается к началу кембрия, увеличив тем самым площадь континентов. Во время распада суперматерика Пангея-1 океаническая кора погружается под континентальную, формируются активные континентальные окраины с мощным вулканизмом, окраинными морями, островными дугами. По краям увеличивающихся в размерах океанов образовывались пассивные окраины с мощной толщей осадочных пород. Отдельные крупные блоки континентов в той или иной степени были унаследованы и в более позднее палеозойское время (например, Антарктида, Австралия, Индостан, Северная Америка, Восточная Европа и т.д., а также Протоатлантический и Прототихий океан) (рис. 3.5). В венде произошло второе крупнейшее покровное оледенение – лапландское. На рубеже венда и кембрия – около 575 млн лет. назад – в органическом мире происходят важнейшие изменения – появляется скелетная фауна.

На протяжении палеозойского этапа (575-200 млн лет)сохранялась тенденция, заложенная при распаде суперматерика Пангея-1. В начале кембрия начали зарождаться впадины Атлантического океана (океан Япетус), Средиземноморского пояса (океан Тетис) и Древнеазиатский океан на месте Урало-Монгольского пояса. Но в середине палеозоя началось новое объединение континентальных глыб, начались новые горообразовательные движения (начавшиеся в каменноугольном периоде и закончившиеся на рубеже палеозоя и мезозоя, получившие название герцинских движений), закрылся Проатлантический океан Япетус и Древнеазиатский океан с объединением Восточно-Сибирской и Восточно-Европейской платформ через складчатые сооружения Урала и фундамент будущей Западно-Сибирской плиты. В результате в позднем палеозое образовался очередной гигантский суперконтинент Пангея-2, который был впервые выделен А. Вегенером под названием Пангея.

Рис. 3.5. Реконструкция материков позднепротерозойского суперконтинента Пангея-1 по палеомагнитным данным (по Пиперу И.Д. из кн. Карлович И.А., 2004)

Одна его часть – Североамериканская и Евразиатская плиты – объединилась в суперматерик, названный Лавразией (иногда Лавруссией), другая – Южноамериканская, Африкано-Аравийская, Антарктическая, Австралийская и Индостанская – в Гондвану. Евразиатскую и Африкано-Аравийскую плиты разделял океан Тетис, раскрывавшийся к востоку. Около 300 млн лет назад в высоких широтах Гондваны возникло третье крупное покровное оледенение, просуществовавшее до конца каменноугольного периода. Затем наступил период глобального потепления, приведший к полному исчезновению ледникового покрова.

В пермском периоде завершается герцинский этап развития – время активного горообразования, вулканизма, в течение которого возникли крупные горные хребты и массивы – Уральские горы, Тянь-Шань, Алай и др., а также более устойчивые области – Скифская, Туранская и Западно-Сибирская плиты (так называемые эпигерцинские платформы).

Важным событием начала палеозойской эры стало повышение относительного содержания кислорода в атмосфере, достигшего примерно 30% от современного, и бурное развитие жизни. Уже в начале кембрийского периода существовали все типы беспозвоночных и хордовых и, как отмечалось выше, возникла скелетная фауна; 420 млн лет назад появились рыбы, спустя еще 20 млн лет растения вышли на сушу. С каменноугольным периодом связан расцвет наземной биоты. Древесные формы – плауновидные и хвощевидные – достигали 30-35-метровой высоты. Огромная биомасса отмерших растений накапливалась и со временем превратилась в залежи каменного угля. В конце палеозоя ведущее место в животном мире заняли парарептилии (котилозавры) и рептилии. В пермский период (примерно 250 млн лет назад) появились голосеменные растения. Однако в конце палеозоя произошло массовое вымирание биоты.

На протяжении мезозойского этапа (250-70 млн лет) в геологической истории Земли произошли значительные изменения. Тектонические процессы охватили платформы и складчатые пояса. Особенно сильно тектонические движения проявились на территории Тихоокеанского, Средиземноморского и частично Урало-Монгольского поясов. Мезозойская эпоха горообразования получила название Киммерийской, а структуры, созданные ею, – киммериды или мезозоиды. Наиболее интенсивно складчатые процессы протекали в конце триаса (древнекиммерийская фаза складчатости) и в конце юры (новокиммерийская фаза). К этому времени приурочены магматические интрузии. Возникли складчатые структуры в Верхояно-Чукотской и Кордильерской областях. Эти участки превратились в молодые платформы и объединились с докембрийскими платформами. Сформировались структуры Тибета, Индокитая, Индонезии, усложнилось строение Альп, Кавказа и др. Почти все платформы суперматерика Пангеи-2 в начале мезозойской эры испытали континентальный режим развития. С юрского периода они начали опускаться, и в меловом периоде произошла величайшая трансгрессия моря в северном полушарии. Мезозойская эра определила раскол Гондваны и образование новых океанов – Индийского и Атлантического. В местах раскола земной коры происходил сильный трапповый вулканизм – излияние базальтовой лавы, охвативший в триасе Сибирскую платформу, Южную Америку и Южную Африку, а в мелу – и Индию. Траппы обладают значительной мощностью (до 2,5 км). Например, на территории Сибирской платформы траппы распространены на площади свыше 500 тыс. км2.

На территории Альпийско-Гималайского и Тихоокеанского складчатых поясов активно проявились тектонические движения, которые вызвали разные палеогеографические обстановки. На древних и молодых платформах в триасе накопились породы красноцветной континентальной формации, а в меловой период образовались формации карбонатных пород, в прогибах происходило накопление мощных толщ угля.

В триасовом периоде началось образование Северного океана, который в то время еще не покрылся льдом, так как средняя годовая температура на Земле в мезозое превышала 20оС и на полюсах отсутствовали ледовые шапки.

После палеозойских масштабных вымираний мезозой характеризуется быстрым эволюционированием новых форм растительного и животного мира. Мезозойские рептилии были самыми крупными в истории Земли. Среди растительного мира преобладала голосеменная растительность, позже появились цветковые и главенствующая роль перешла к покрытосеменной растительности. В конце мезозоя произошло «великое мезозойское вымирание», когда исчезли около20% семейств и более 45% разных родов. Полностью исчезли белемниты и аммониты, планктонные фораминиферы, динозавры.

Кайнозойский этап развития Земли (70 млн лет – до настоящего времени). В кайнозойскую эру происходили очень интенсивно как вертикальные, так и горизонтальные движения на континентах и в океанских плитах. Тектоническая эпоха, проявившаяся в кайнозойскую эру, носит название Альпийской. Наиболее активно она протекала в конце неогена. Альпийский тектогенез охватил практически весь лик Земли, но наиболее сильно – в пределах Средиземноморского и Тихоокеанского подвижных поясов. Альпийские тектонические движения отличаются от герцинских, каледонских и байкальских значительной амплитудой поднятий как отдельных горных систем, так и континентов и опусканий межгорных и океанических впадин, расколом континентов и океанических плит и их горизонтальными перемещениями.

В конце неогена на Земле сформировался современный облик континентов и океанов. В начале кайнозойской эры на континентах и в океанах усилился рифтогенез, а также значительно активизировался процесс перемещения плит. К этому времени относится отделение Австралии от Антарктиды. На палеоген приходится завершение формирования северной части Атлантического океана, южная и центральная части которого были полностью раскрыты в меловом периоде. В конце эоцена Атлантический океан был почти в современных границах. С перемещением литосферных плит в кайнозое связывают дальнейшее развитие Средиземноморского и Тихоокеанского поясов. Так, активное движение Африканской и Аравийской плит к северу привело к столкновению их с Евразийской плитой, это обусловило почти полное закрытие океана Тетис, остатки которого сохранились в границах современного Средиземноморского моря.

Палеомагнитный анализ горных пород на континентах и данные магнитометрических замеров дна морей и океанов позволили установить ход изменения положения магнитных полюсов с раннего палеозоя по кайнозой включительно и проследить путь передвижения континентов. Оказалось, что положение магнитных полюсов носит инверсионный характер. В раннем палеозое магнитные полюса занимали места в центральной части материка Гондваны (район современного Индийского океана – южный полюс) и в окрестностях северного побережья Антарктиды (море Росса – северный полюс) Основное количество материков в то время группировалось в южном полушарии ближе к экватору. Совсем другая картина с магнитными полюсами и материками сложилась в кайнозое. Так, южный магнитный полюс стал располагаться северо-западнее Антарктиды, а северный – северо-восточнее Гренландии. Материки расположились в основном в северном полушарии и тем самым «освободили» южное полушарие для океана.

В кайнозойскую эру продолжился спрединг дна океана, унаследованный с мезозойской и палеозойской эр. Происходило поглощение части литосферных плит в зонах субдукции. Например, на северо-востоке Евразии в антропогене (по Сорохтину И.Г., Ушакову С.А., 2002) произошло погружение континентальной и части океанской плит общей площадью около 120 тыс. км2. Наличие срединно-океанических хребтов и полосовых магнитных аномалий, открытых геофизиками во всех океанах, свидетельствует о спрединге морского дна как ведущем механизме перемещения океанических плит.

В кайнозойскую эру обозначилось разделение плиты Фараллон, расположенной на Восточно-Тихоокеанском поднятии, на две плиты - Наску и Кокос. В начале неогенового периода окраинные моря и островные дуги по западной периферии Тихого океана приобрели примерно современный облик. В неогене на островных дугах усилился вулканизм, который продолжает действовать и в настоящее время. Например, на Камчатке извергается более 30 вулканов.

На протяжении кайнозойской эры очертания материков в северном полушарии изменились таким образом, что увеличилась изоляция арктического бассейна. Поступление теплых тихоокеанских и атлантических вод в него сократилось, уменьшился вынос льда.

В течение второй половины кайнозойской эры (неогеновый и четвертичный периоды) происходило следующее: 1) увеличение площади материков и, соответственно, уменьшение площади океана; 2) увеличение высоты материков и глубин океанов; 3) охлаждение земной поверхности; 4) изменение состава органического мира, и усиление его дифференциации.

В результате Альпийского тектогенеза возникли альпийские складчатые сооружения: Альпы, Балканы, Карпаты, Крым, Кавказ, Памир, Гималаи, Корякский и Камчатский хребты, Кордильеры и Анды. Развитие горных хребтов в ряде мест продолжается и в настоящее время. Об этом свидетельствуют поднятия горных хребтов, высокая сейсмичность территорий средиземноморского и Тихоокеанского подвижных поясов, активный вулканизм, а также продолжающийся процесс опускания межгорных впадин (например, Куринской на Кавказе, Ферганской и Афгано-Таджикской в Средней Азии).

Для гор альпийского тектогенеза отличительным является проявление горизонтальных смещений молодых образований в виде надвигов, покровов, шарьяжей вплоть до одностороннего опрокинутого залегания в сторону жестких плит. Например, в Альпах горизонтальные перемещения осадочных образований достигают в неогене десятков километров (разрез по Сиплонскому туннелю). Механизм образования складчатых систем, дивергентное опрокидывание складок на Кавказе, в Карпатах и др. объясняется сжатием геосинклинальных систем за счет движения литосферных плит. Примером сжатия участков земной коры, проявившегося в мезозойскую, и особенно в кайнозойскую, эры служат Гималаи со скучиванием хребтов и формированием мощной литосферы, обусловленными столкновением Гималаев и Тянь-Шаня, либо давлением Аравийской и Индостанской плит с юга. Причем движение установлено не только для целых плит, но и для отдельных хребтов. Так, инструментальные наблюдения за хребтами Петра I и Гиссарским показали, что первый движется навстречу отрогам Гиссарского хребта со скоростью 14-16 мм в год. Если подобные горизонтальные движения сохранятся, то в ближайшем геологическом будущем межгорные равнины и впадины в Узбекистане, Таджикистане, Киргизии исчезнут, и они превратятся в горную страну, подобную Непалу.

Альпийские структуры были сжаты во многих ме­стах, и океаническая кора оказалась надвинутой на континентальную (например, в районе Омана на востоке Аравийского полуострова). Часть молодых платформ в новейшее время испытала резкое омоложение рельефа путем глыбовых подвижек (Тянь-Шань, Алтай, Саяны, Урал).

Оледенение в четвертичном периоде охватило 60% территории Северной Америки, 25% Евразии и около 100% Антарктиды, включая ледники шельфового пояса. Принято различать оледенение наземное, подземное (вечная мерзлота) и горное. Наземное оледенение проявилось в субарктике, в умеренном поясе и в горах. Для этих поясов было характерно обилие осадков и господство отрицательных температур.

В Северной Америке выделяют следы шести оледенений – Небрасское, Канзасское, Айовское, Иллинойское, Ранневисконсинское и Поздневисконсинское. Центр Северо-Американского оледенения располагался в северной части Кордильер, п-ов Лаврентия (Лабрадор и Кивантин) и Гренландии.

Центр Европейского оледенения охватывал огромную территорию: Скандинавию, горы Ирландии, Шотландию, Великобританию, Новую Землю и Полярный Урал. В европейской части Евразии, по крайней мере, шесть раз, а в Западной Сибири пять раз, происходило оледенение (табл. 3.3).

Таблица 3.3

Ледниковые и межледниковые эпохи России (по Карлович И.А., 2004)

Средняя продолжительность ледниковых эпох составляла 50-70 тыс. лет. Самым крупным оледенением считается Днепровское (Самаровское). Протяженность Днепровского ледника в южном направлении достигала 2200 км, в восточном – 1500 км и в северном – 600 км. А самым маленьким оледенением считается Поздневалдайское (Сартанское). Около 12 тыс. лет назад последний ледник покинул территорию Евразии, а в Канаде он стаял около 3 тыс. лет назад и сохранился в Гренландии и в Арктике.

Известно, что причин оледенения много, но главными считают космические и геологические. После того, как в олигоцене произошла общая регрессия морей и поднятие суши, климат на Земле стал более сухим. В это время наметился подъем суши вокруг Ледовитого океана. Теплые морские течения, а также воздушные потоки изменили свое направление. Почти аналогичное положение сложилось в районах, прилегающих к Антарктиде. Предполагают, что в олигоцене высота гор Скандинавии была несколько больше современной. Все это обусловило наступление здесь похолодания. Ледниковый период плейстоцена охватил местами северное и южное полушария (Скандинавское и Антарктическое оледенение). Оледенения в северном полушарии повлияли на состав и расселение наземных групп млекопитающих, и особенно древнего человека.

В кайнозойскую эру место исчезнувших в мезозойскую эру организмов занимают совершенно другие формы растительного и животного мира. Среди растительности господствуют покрытосеменные. Среди морских беспозвоночных на ведущие позиции выдвигаются брюхоногие и двустворчатые моллюски, шестилучевые кораллы и иглокожие, костистые рыбы. Из пресмыкающихся остались только змеи, черепахи и крокодилы, пережившие катастрофу в глубинах морей и океанов. Быстро распространяются млекопитающие – не только на суше, но и в морях.

Очередное похолодание на рубеже неогена и четвертичного периода способствовало исчезновению некоторых форм теплолюбивых и появлению новых животных, приспособленных к суровому климату – волки, северные олени, медведи, зубры и др.

В начале четвертичного периода животный мир Земли постепенно приобрел современный облик. Самым важным событием четвертичного периода явилось появление человека. Этому предшествовала длительная эволюция приматов (табл. 3.4) от дриопитека (около 20 млн лет назад) до человека разумного (около 100 тыс. лет назад).

Таблица 3.4

Эволюция приматов от дриопитека до современного человека

Кроманьонцы по внешнему облику мало отличались от современных людей, умели изготовлять копья, стрелы с каменными наконечниками, каменные ножи, топоры, жили в пещерах. Интервал времени от появления питекантропов до кроманьонцев называют палеолитом (древний каменный век). Его сменяют мезолит и неолит (средний и поздний каменный век). После него наступает век металлов.

Четвертичный период – время становления и развития человеческого общества, время сильнейших климатических событий: наступления и периодической смены ледниковых эпох межледниковьями.

Жизнь на Земле зародилась свыше 3,5 млрд лет назад, сразу после завершения формирования земной коры. На протяжении всего времени возникновение и развитие живых организмов влияло на формирование рельефа, климат. Также и тектонические, и климатические изменения, происходившие на протяжении многих лет, влияли на развитие жизни на Земле.

Таблица развития жизни на Земле может быть составлена, исходя из хронологии событий. Всю историю Земли можно разделить на определенные этапы. Наиболее крупные из них - это эры жизни. Они делятся на эры, эры - на -на эпохи, эпохи - на века.

Эры жизни на Земле

Весь период существования жизни на Земле можно разделить на 2 периода: докембрий, или криптозой (первичный период, 3,6 до 0,6 млрд лет), и фанерозой.

Криптозой включает в себя архейскую (древняя жизнь) и протерозойскую (первичная жизнь) эры.

Фанерозой включает в себя палеозойскую (древняя жизнь), мезозойскую (средняя жизнь) и кайнозойскую (новая жизнь) эры.

Эти 2 периода развития жизни принято делить на более мелкие - эры. Границы между эрами - это глобальные эволюционные события, вымирания. В свою очередь эры делятся на периоды, периоды - на эпохи. История развития жизни на Земле связана непосредственно с изменениями земной коры и климата планеты.

Эры развития, отсчет времени

Наиболее значительные события принято выделять в специальные интервалы времени - эры. Отсчет времени ведется в обратном порядке, от древнейшей жизни до новой. Существует 5 эр:

1. Архейская.
2. Протерозойская.
3. Палеозойская.
4. Мезозойская.
5. Кайнозойская.

Периоды развития жизни на Земле

Палеозойская, мезозойская и кайнозойская эры включают в себя периоды развития. Это более мелкие отрезки времени, по сравнению с эрами.

Палеозойская эра:

• Кембрийский (кембрий).
• Ордовикский.
• Силурийский (силур).
• Девонский (девон).
• Каменноугольный (карбон).
• Пермский (пермь).

Мезозойская эра:

• Триасовый (триас).
• Юрский (юра).
• Меловой (мел).

Кайнозойская эра:

• Нижнетретичный (палеоген).
• Верхнетретичный (неоген).
• Четвертичный, или антропоген (развитие человека).

Первые 2 периода входят в третичный период продолжительностью 59 млн. лет.

Развитие живых организмов

Таблица развития жизни на Земле предполагает разделение не только на временные промежутки, но и на определенные этапы формирования живых организмов, возможные климатические изменения (ледниковый период, глобальное потепление).

• Архейская эра. Самые значительные изменения в эволюции живых организмов - это появление сине-зеленых водорослей - прокариотов, способных к размножению и фотосинтезу, возникновение многоклеточных организмов. Появление живых белковых веществ (гетеротрофов), способных к поглощению растворенных в воде органических веществ. В дальнейшем появление этих живых организмов позволило разделить мир на растительный и животный.

• Мезозойская эра.

• Триасовый период. Распространение растений (голосеменных). Увеличение количества пресмыкающихся. Первые млекопитающие, костные рыбы.
• Юрский период. Преобладание голосеменных, возникновение покрытосеменных. Появление первоптицы, расцвет головоногих моллюсков.
• Меловой период. Распространение покрытосеменных, сокращение других видов растений. Развитие костных рыб, млекопитающих и птиц.

• Кайнозойская эра.
  • Нижнетретичный период (палеоген). Расцвет покрытосеменных. Развитие насекомых и млекопитающих, появление лемуров, позже приматов.
  • Верхнетретичный период (неоген). Становление современных растений. Появление предков людей.
  • Четвертичный период (антропоген). Формирование современных растений, животных. Появление человека.

Развитие условий неживой природы, изменения климата

Таблица развития жизни на Земле не может быть представлена без данных об изменениях неживой природы. Возникновение и развитие жизни на Земле, новые виды растений и животных, все это сопровождается изменениями и в неживой природе, климате.

Климатические изменения: архейская эра

История развития жизни на Земле началась через этап преобладания суши над водными ресурсами. Рельеф был слабо расчерчен. В атмосфере преобладает углекислый газ, количество кислорода минимально. На мелководье пониженная соленость.

Для архейской эры характерны извержения вулканов, молнии, черные облака. Горные породы богаты графитом.

Климатические изменения в протерозойскую эру

Суша - это каменная пустыня, все живые организмы обитают в воде. В атмосфере накапливается кислород.

Климатические изменения: палеозойская эра

В различные периоды палеозойской эры происходили следующие :

• Кембрийский период. Суша по-прежнему пустынна. Климат жаркий.
• Ордовикский период. Наиболее значительные изменения - это затопление практически всех северных платформ.
• Силурийский период. Тектонические изменения, условия неживой природы разнообразны. Происходит горообразование, моря преобладают над сушей. Определены области разных климатов, в том числе и районы похолодания.
• Девонский период. Преобладает сухой климат, континентальный. Образование межгорных впадин.
• Каменноугольный период. Опускание материков, заболоченные территории. Теплый и влажный климат, в атмосфере много кислорода и углекислого газа.
• Пермский период. Жаркий климат, вулканическая деятельность, горообразование, высыхание болот.

В эру палеозоя сформировались горы Такие изменения в рельефе повлияли на мировой океан - морские бассейны сократились, образовалась значительная площадь суши.

Палеозойская эра положила начало практически всем основным месторождениям нефти и каменного угля.

Климатические изменения в мезозое

Для климата различных периодов мезозоя характерны следующие черты:

• Триасовый период. Вулканическая деятельность, климат резко континентальный, теплый.
• Юрский период. Мягкий и теплый климат. Моря преобладают над сушей.
• Меловой период. Отступление морей от суши. Климат теплый, но в конце периода глобальное потепление сменяется похолоданием.

В мезозойскую эру сформированные ранее горные системы разрушаются, равнины уходят под воду (Западная Сибирь). Во второй половине эры сформировались Кордильеры, горы Восточной Сибири, Индокитая, частично Тибета, сформировались горы мезозойской складчатости. Преобладает жаркий и влажный климат, способствующий образованию болот и торфяников.

Климатические изменения - кайнозойская эра

В кайнозойскую эру произошло общее поднятие поверхности Земли. Изменился климат. Многочисленные оледенения земных покровов наступающих с севера изменили облик материков Северного полушария. Благодаря таким изменениям были сформированы холмистые равнины.

• Нижнетретичный период. Мягкий климат. Разделение на 3 климатические зоны. Формирование континентов.
• Верхнетретичный период. Сухой климат. Возникновение степей, саванн.
• Четвертичный период. Многократное оледенение северного полушария. Похолодание климата.

Все изменения на протяжении развития жизни на Земле можно записать в виде таблицы, которая отразит самые значительные этапы в становлении и развитии современного мира. Несмотря на уже известные методы исследования, и сейчас ученые продолжают изучать историю, совершают новые открытия, которые позволяют современному обществу узнать, как развивалась жизнь на Земле до появления человека.

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХРОНОЛОГИЯ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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