ЛЕКЦИЯ № 11

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ЛЕТОИСЧИСЛЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Методы определения возраста пород

Периодизация истории развития земной коры

Одна из основных задач геологии - восстановление истории формирования земной коры в тесной связи с историей развития других геосфер: атмосферы, гидросферы, биосферы.

Геологическую историю развития земной коры и развития органического мира изучает специальный раздел геологии - историческая геология, которая возникла в начале Х1Хв.

Знание истории развития земной коры необходимо для разумного и эффективного использования богатств земных недр, что особенно актуально в последнее время в связи с обострением экологических проблем.

Перед исторической геологией стоят следующие важнейшие задачи:

1. Определить возраст горных пород и последовательность их образования;

2. Восстановить физико-географические условия земной поверхности прошлых эпох;

3. Восстановить тектонические движения и развитие структур земной коры;

4. Установить закономерности истории развития земной
коры и на их основе - закономерности формирования и пространственного размещения полезных ископаемых.

Основным материалом для решения этих задач служат образцы горных пород и руд, окаменелые остатки живых организмов, а также описания геологических разрезов в естественных обнажениях или искусственных выработках (шурфы, шахты, скважины и др.).

Методы определения возраста пород

Определение возраста горных пород - важнейшая задача геологии. Для решения этой задачи существует множество методов, которые дополняют друг друга.

Bce применяемые в настоящее время методы определения возраста горных пород делятся на две большие группы:

1) методы определения относительного возраста;

2) методы определения абсолютного возраста.

С помощью первых определяют последовательность образования горных пород и их слоев (раньше - позже) без учета длительности и времени их накопления в единицах времени. Вторая группа методов, основанная на физических, эффектах, позволяет определить время и продолжительность образования пород в единицах времени.

Методы определения относительного возраста. К ним относятся более десяти методов и главные среди них - стратиграфический, палеомагнитный, палеонтологический и спорово-пыльцевой.

Стратиграфический метод (от лат. "стратум" - слой, настил) основан на изучении непосредственно в разрезе соотношения слоев между собой, т.е. на соотношении изучаемого слоя с подстилающим и перекрывающим слоями. Смысл данного метода понятен: вышерасположенный слой отложился позже нижерасположенного, следовательно, нижележащий слой древнее перекрывающего. Однако, эта кажущаяся простота. При нарушении первоначального залегания (различные виды дислокаций) слои могут быть опрокинуты, надвинуты и в этих случаях молодые слои могут оказаться под более древними. Избежать подобных ошибок можно при изучении слоев, но их простиранию, где могут обнаружиться слои нормального залегания.

Особая роль в развитии стратиграфического метода принадлежит датскому натуралисту Николаусу Стенону (1638—1687). Он первым высказал следующие важные стратиграфические постулаты: каждый слой, заключающий обломки другого слоя, образуется после него; всякий слой отложился после того, на котором он залегает, и ранее того, который его покрывает. Сначала стратиграфические шкалы (шкалы последовательности напластования горных пород) строились в основном на литологическом (греч. «литос» - камень) принципе. Одну из первых таких шкал по материалам Саксонии создал немецкий геолог Абраам Готлоб Вернер (1749— 1817), считавший, что в каждую эпоху на земном шаре образовывались горные породы определенного состава. Опираясь на этот принцип, Вернер подразделил все породы на «первозданные» и более молодые - «переходные», «слоистые» и «наносные» формации. Каждая из них характеризовалась различным минеральным составом.

Затем стратиграфический метод дополнился данными палеонтологии (греч. «палайос» - древний, «онтос» - сущее, «логос» - учение) - науки о населявших некогда Землю животных и растениях. В большинстве осадочных пород содержатся «законсервированные» остатки животных и растительных организмов соответствующего времени, превратившиеся в окаменелости. В 1799 г. англичанин Уильям Смит (1769-1839) обратил внимание на то, что в некоторых далеко отстоящих друг от друга пластах горных пород содержатся одинаковые окаменелости. Это натолкнуло Смита на мысль, что слои с одинаковыми окаменелостями являются одновозрастными. Так возник биостратиграфический, или палеонтологический, метод установления относительного возраста и последовательности залегания пластов осадочных горных пород. Он совершили подлинную революцию в стратиграфии.

Палеонтологический метод - это ведущий и старейший метод при стратиграфических и палегеографических исследованиях и тесно связан с биологией. Метод наиболее эффективен при изучении морских отложений, в которых лучше сохраняются органические остатки разнообразного видового состава.

Рекомендуется учитывать весь комплекс органических остатков в слое, поскольку даже в пределах одного водного бассейна один и тот же вид не может существовать во всех его частях, имеющих неодинаковые экологические условия. Вместе с тем один и тот же вид может возникнуть неодновременно на разных континентах, т.е. в разных бассейнах один вид может занимать разное стратиграфическое положение.

Среди органических остатков выделяют пять групп: 1) формы руководящие, встречающиеся только в данном слое - наиболее ценные для определения относительного возраста и межрегиональных корреляций разрезов; 2) контролирующие, встречающиеся и достигающие расцвета в подстилающем слое и исчезающие в вышележащем; 3) зарождающиеся - впервые появляются в данном слое; 4) доживающие - заканчивают свое существование в данном слое; 5) транзитные - встречаются во многих слоях, охватывая длительное геологическое время (имеют наименьшее стратиграфическое значение).

Опираясь на результаты палеонтологических исследований и принцип Смита, геологи подразделили всю толщу осадочных слоев земной коры на ряд естественных серий. Каждой из них соответствует свой определенный комплекс ископаемых окаменелостей. Это позволило разработать стратиграфические шкалы, основанные на эволюции органического мира и выделении естественных этапов развития Земли. Стратиграфическая шкала - это графическое изображение последовательности напластования геологических образований в конкретном районе или в целом по земному шару. Различают общую для всего земного шара, региональные и локальные (местные) стратиграфические шкалы.

Стратиграфические подразделения являются вещественным выражением отрезка относительного геологического времени, и каждому из них соответствует эквивалентное ему геохронологическое подразделение. Стратиграфическая шкала разрабатывалась как шкала относительной последовательности геологических событий. В зависимости от значимости события, которое представляют стратиграфические подразделения, объем их (продолжительность во времени) различен.

Общая для всего земного шара стратиграфическая шкала была разработана в 1881 г. в Болонье на II Международном геологическом конгрессе, утвердившем основные подразделения совмещенных стратиграфической и геохронологической (греч. «ге» - земля, «хронос» - время) шкал. В этой шкале, опиравшейся на этапы развития органического мира, история Земли подразделялась на 4 эры, названия которых отражают состояние развития органического мира на Земле во время формирования отложений соответствующей группы. Это - архейская, или археозойская (греч. «архэос» - изначальный, «зоэ» - жизнь), палеозойская (греч. «палайос» - древний), мезозойская (греч «мезос» - средний) и кайнозойская (греч. «кайнос» - новый) эры.

В 1887 г. из состава архейской эры была выделена протерозойская (греч. «протерос» - первичный) - эра первичной жизни. Эры стали подразделяться на периоды и т. д. (табл. 4). Стратиграфическим эквивалентом эры является группа. В разрезе земной коры выделяются пять групп. Это, соответственно, архейская (археозойская), протерозойская, палеозойская, мезозойская и кайнозойская группы. Их названия отражают представления о состоянии развития органического мира на Земле во время формирования отложений соответствующей группы. Группы подразделяются на системы. А системы, в свою очередь, состоят из серий (отделов), ярусов и зон (табл. 8).

Таблица 8

Шкала стратиграфических и геохронологических подразделений

Стратиграфические подразделения	Хронологические подразделения
Группа	Эра
Система	Период
Серия (отдел)	Эпоха
Ярус	Век
Зона	Фаза

Палеомагнитный метод основан на известном геофизическом факте изменения магнитного поля Земли в геологическом масштабе времени вплоть до многократного обращения или инверсии знака полярности. При накоплении осадков или остывании вулканических пород (лавы) содержащиеся в них ферромагнитные частицы ориентируются и фиксируются в соответствии с ориентировкой магнитных силовых линий времени образования пород. Этим самым слои, в которых полярность частиц одинакова, считаются одновозрастными.

Палеомагнетизм дает возможность с одной стороны изучить эволюцию магнитного поля Земли и составить временную шкалу изменения магнитного поля, а с другой - определять положение материков и континентов относительно друг друга и по отношению к полюсам в прошлые геологические эпохи. Установлено, например, что Индия: в мезозое (около 200 млн. л.н.) находилась в южном полушарии.

Спорово-пыльцевой метод применяется сравнительно недавно, но весьма эффективен при изучении осадочных пород без крупных органических остатков. Метод основан на изучении микроскопических растительных остатков - наружных оболочек спор споровых растений и зерен цветочной пыльцы семенных растений, хорошо сохраняющихся в ископаемом состоянии повсеместно. Для идентификации спор и пыльцы составлены специальные каталоги морфологии спор и пыльцы современных растений, по которым специалисты без затруднений определяют видовую принадлежность ископаемых спор и пыльцы. По спорово-пыльцевому анализу изучаются и сопоставляются морские, лагунные и континентальные отложения. Поскольку споры и пыльца разносятся ветрами на большие расстояния, результаты анализа отражают ситуации больших площадей, а не данной точки наблюдения. Естественно, этот метод неприемлем для вулканогенных пород, где пыльца и споры не могут сохраняться.

Относительный возраст вулканогенных и магматических пород можно определить по их соотношению с вмещающими породами: осадочные породы, измененные по контуру, древнее магматических, а неизменённые - моложе. В последнее время чаще определяют абсолютный возраст магматических пород, а затем по соотношению с ними - абсолютный возраст вмещающих пород.

Методы определения абсолютного возраста стали применяться сравнительно недавно, когда для этих целей стали использовать достижения современной физики. В отличие от относительной геохронологии, устанавливающей последовательность геологических событий, методы абсолютной геохронологии имеют возможность устанавливать, когда произошли те или иные геологические события и выразить истекшее после таких событий время в обычных астрономических единицах - годах.

Геохронологическая шкала (греч, «ге» - земля, «хронос» - время), или шкала геологического времени, создавалась параллельно со стратиграфической шкалой. Первоначально она указывала не абсолютное время (в годах), а лишь относительную последовательность и соподчиненность во времени геологических событий, выделенных по данным эволюции органического мира. Подразделения геохронологической шкалы соответствуют определенным подразделениям стратиграфической шкалы. Так, группы горных пород образовались в течение одной эры, системы - в течение периода и т. д. (табл. 4).

Ученые не сразу научились определять абсолютный возраст горных пород и длительность подразделений стратиграфической шкалы. Здесь на помощь геологам пришли радиологические методы. Они позволяют устанавливать возраст горных пород в абсолютных единицах времени - тысячах и миллионах лет. Радиологические методы основаны на использовании явления самопроизвольного распада нестабильных радиоактивных - элементов - урана, тория, рубидия, углерода, водорода и калия. Распад содержащихся в горных породах радиоактивных элементов происходит; постоянной скоростью, не зависящей от изменения условий окружающее среды. Периоды их полураспада известны. Конечными продуктами распада, например, атомов урана и тория являются металл свинец и газ гелий. Из 100 г урана за 74 млн. лет образуется 1 г (1%) изотопа свинца Рb. Гелий частично улетучивается, свинец же постепенно накапливается в минералах. Поэтому определение возраста основано на нахождения отношения массы конечного (вновь образованного) продукта распада к массе исходного элемента. Зная скорость распада, например, урана, оставшееся его количество и количество накопившегося в минерале свинца, можно путем умножения количества свинца (в процентах) на 74 млн. (лет) определить абсолютный возраст минералов. А по нему можно установить и время образования данного пласта.

В настоящее время хорошо разработаны и широко применяются различные методы ядерной геохронологии: уран - торий - свинцовый, уран - торий - гелиевый, калий - аргоновый, рубидий - стронциевый, рений - осмиевый, радиоуглеродный и др. Содержание радиоактивных изотопов в горных породах и минералах определяется в специальных приборах - масс-спектрометрах.

Калий-аргоновый метод определения абсолютного возраста горных пород основан на распаде широко распространенного в природе изотопа калия с атомной массой 40 (⁴⁰К). Около 12 % указанного изотопа калия в процессе радиоактивного распада переходит в аргон с тем же атомным весом (⁴⁰Аг), который остается внутри кристаллической решетки минерала. Определяется соотношение в калиевых минералах изотопов аргона и калия с атомным весом 40 (⁴⁰Аг/⁴⁰К).

Каждый метод, естественно, имеет определенные рамки точности, т. е. определенный доверительный интервал.

Для определения абсолютного возраста обычно используются минералы и горные породы магматического происхождения, а для молодых отложений - растительные остатки.

Абсолютный возраст древнейших пород и минералов установлен в разных пунктах Земли: Кольский п-ов - 3,5 млрд. лет, Канада - 3,8 млрд. лет. Восточная Сибирь - 4,2 млрд. лет. По этим и другим данным предполагается, что возраст земной коры составляет 4,5 - 5,0 млрд. лет.

Благодаря внедрению в геологию радиологических методов удалось выявить более достоверно продолжительность геологической истории Земли, каждой ее эры, периода и т. д.

Поскольку геохронологическая шкала построена с опорой на палеонтологический метод, в ней выделяются два крупных этапа. Первый из них, включающий археозой и протерозой, назван криптозоем, или этапом скрытой жизни (греч. «криптос» - скрытый, «зоэ» - жизнь). А палеозой, мезозой и кайнозой объединены в фанерозой - этап явной жизни (греч. «фанерос» - явный, «зоэ» - жизнь). Геологическая история Земли представляется следующим образом.

Периодизация истории развития земной коры.

Методы относительной и абсолютной хронологии вместе с другими методами геологии позволяют выяснить историю развития земной коры или геологическую хронологию (геохронология), а также выполнить естественную периодизацию геологической истории.

Вся история развития Земли на основе историко-геологических исследований и космогонических гипотез подразделяется на два самых крупных этапа: догеологический и геологический.

Догеологический этап охватывает период времени от зарождения газово-пылевой туманности до формирования земной коры и является предметом исследований космогонии, планетологии и геофизики, т.е. находится за пределами интересов и предмета геологии.

Геологический этап в истории Земли начался примерно 4-4,5 млрд. лет назад с момента образования трех физических оболочек (атмо-, гидро- и литосфера) и их взаимодействия. С этого времени начались выветривание, денудация, движения земной коры, вулканизм и другие процессы, составляющие собственно геологическое развитие Земли.

Согласно современным представлениям, вся история развития земной коры делится на два зона: криптозойский, или докембрий и фанерозойский. Рассмотрим основные подразделения геохронологической шкалы по схеме: эндогенные и экзогенные процессы, породо- и структурообразование, соотношение суши и моря, эволюция органического мира.

Криптозойский этап

Криптозой (от греч. "криптос" - скрытый, тайный и "зоо" - жизнь) охватывает почти 80% времени существования земной коры (от 4-4,5 млрд. лет до 570 млн. лет). В составе криптозоя выделяются две эры: археозойская (от 4-4,5 млрд. л. до 2,6 млрд. л. н.) и протерозойская (от 2,6 млрд. л. н. до 570 млн. л. н.) (табл. 9).

В архейскую (археозойскую) эру, продолжавшуюся 1,6 млрд. лет (4,2-2,6 млрд. лет назад), интенсивно проявлялись магматизм и складчатость. О том, каким был рельеф Земли в архее, можно судить по космическим снимкам поверхности Луны. Ее рельеф создан вулканической деятельностью и столкновениями с метеоритами. По-видимому, в начале архея и Земля подверглась бомбардировке каменными я железными метеоритами. Метеоритные кратеры обнаружены и на Земле.

Суша представляла собой единый материк - Пангея, окруженный относительно мелководным Океаном. В конце криптозоя (примерно 1 млрд. л.н.) начался распад Пангеи на два крупных обломка: Лавразия в северном полушарии и Гондвана - в южном. Между этими двумя блоками располагался вновь образованный океан - Тетис (рис. 20).

В то время на Земле уже существовали атмосфера и гидросфера. Атмосфера была бескислородной и в основном состояла из смеси водяных паров, водорода, углекислого газа, метана, аммиака, сернистого водорода и паров соляной и плавиковой кислот. Позднее (около 3,5 млрд. л. н.) атмосфера стала азотно-аммиачно-углекислой с существенным преобладанием углекислого газа (около 60%). Древние процессы выветривания, эрозии, денудации привели к уничтожению и выравниванию возвышенного рельефа. Уносимые текучими водами обломочные частицы осаждались в архейских морях. Так возникли первичные осадочные толщи на Земле. В последующее время архейские породы были смяты в складки и прорваны многочисленными разновозрастными магматическими интрузиями. Ныне архейские породы слагают складчатый фундамент платформ. Они выходят на поверхность в области Балтийского, Алданского, Канадского и других щитов.

Органический мир архея. Биосфера начала формироваться на ранних стадиях развития планеты. Память об органическом мире архея донесли до нас сохранившиеся в осадочных пластах следы жизнедеятельности обитавших в морях первых микроскопических примитивных одноклеточных организмов - фотосинтезирующих сине-зеленых водорослей и бактерий. Этими первыми вещественными следами являются слоистые известковые постройки - строматолиты (греч. «строма» - покров, «литос» - камень ). Они обнаружены в Гренландии (3,8 млрд. лет), Австралии (3,5 млрд. лет) и Южной Африке (3,1-2,6 млрд. лет). Эти примитивные формы жизни являются уже достаточно сложными организмами. Как выглядели их предки и когда они появились, достоверно неизвестно. Ибо они не имели жестких частей тела, которые могли бы захорониться в осадках.

В течение протерозойской эры, продолжавшейся с 2600 до 570 млн. лет назад, накопился мощный комплекс ныне метаморфизованных обломочных и вулканогенно-обломочных отложений. Протерозой подразделяют на ранний (2600-1650 млн. лет) и поздний (1650-570 млн. лет). В позднем протерозое интервал от 1650 до 650 млн. лет выделяется в качестве рифейского эона, а интервал 650-570 млн. лет - в качестве вендского периода.

В конце архея - начале протерозоя проявились древнейшие складчатые движения. Они явились причиной залегания протерозоя на архее с крупным структурным несогласием.

Ранний протерозой характеризуется образованием первых платформ, получивших название древних, или протоплатформ (греч. «протос» - первый). Следующая мощная складчатость, названная байкальской, произошла на огромных пространствах в конце протерозоя. В это время на Земле появились грандиозные горные поднятия - байкальские складчатые структуры, или, коротко, - байкалиды. Платформы, образовавшиеся в результате проявления байкальской складчатости, называются эпибайкальскими (греч. «эпи» - после) платформами. В складчатые эпохи в земной коре возникали многочисленные глубинные разломы. По ним из мантии поднимались магматические расплавы, существенно увеличивавшие толщину земной коры.

Протерозойские горно-складчатые структуры, видимо, были очень высокими. Имеются данные, указывающие на то, что в начале протерозоя, 2,5-2,1 млрд. лет назад, на Северо-Американском континенте и в Южной Африке существовали ледниковые образования.

Древнейшие ленточные глины и ледниковые морены обнаружены среди верхнепротерозойских отложений в различных районах земного шара. 1000-600 млн. лет назад ледниковые покровы появились на вершинах высоких горных сооружений в пределах Северной и Южной Америк, Гренландии, Австралии, Центральной и Южной Африки, Русской платформы, Урала, Казахстана, Южного Китая и Кореи.

К концу протерозойской эры под воздействием процессов внешней динамики - выветривания и денудации - докембрийские горно-складчатые сооружения были, по-видимому, в значительной степени разрушены и снивелированы.

Предполагается, что в конце протерозойской эры в Южном полушарии существовал единый континент - Гондвана. Это имя он получил по названию народов (гонды), населявших Центральную Индию. В Гондвану входили нынешняя территория Бразилии, значительная часть Африки, Аравии, Индии, Австралии. По мнению одних ученых, Гондвана состояла только из указанных частей современных материков. В протерозое они составляли единый сверхматерик, а затем разошлись в разные стороны. Между ними образовались разделяющие их ныне океаны. Другие считают, что в состав Гондваны входили и пространства, занятые впадинами Индийского и южной части Атлантического океанов.

Вендские отложения почти повсеместно резко отделяются от нижележащих перерывом. Метаморфизм отложений венда много слабее, чем протерозойских, а разнообразие осадочных пород больше. В ряде районов мира, в том числе на Русской равнине, в Африке. Австралии. Китае, обнаружены ледниковые отложения — тиллиты.

Органический мир протерозоя. В протерозойских отложениях чаще, чем в архейских, встречаются строматолиты - следы жизнедеятельности колониальных фотосинтезирующих одноклеточных бактерий и сине-зеленых водорослей. Они найдены в нижнепротерозойских кремнистых сланцах (2,5-2,0 млрд. лет назад) Карелии и Кольского полуострова (Россия) и в районе озера Онтарио (США и Канада). Обнаружены строматолиты также в осадочных породах верхнего протерозоя.

Появление фотосинтезирующих одноклеточных зеленых водорослей - важнейшее событие, в результате которого произошло разделение органического мира на царства растений и животных, а с экологических позиций - на продуцентов и консументов. Благодаря деятельности сине-зеленых, а затем и зеленых микроводорослей, содержание свободного кислорода в атмосфере начало расти.

В раннем рифее, видимо, появились первые многоклеточные существа - илоеды. Они пропускали через себя переполненные питательным веществом верхние слои морского ила и улавливали живые бактерии и водоросли, которые в нем обитали. На это указывают сохранившиеся следы их зарывания - затвердевшие мелкие червеобразные комочки илистого грунта, прошедшие через их кишечник. В отложениях верхнего протерозоя (800-700 млн. лет назад) обнаружены редкие остатки кишечнополостных, членистоногих и других беспозвоночных животных. В конце рифея появились разнообразные животные и крупные (до 1 м в длину) водоросли.

Органический мир венда значительно богаче, чем рифея. Он характеризуется обилием водорослевых построек и содержанием некоторых других органических остатков, отличных от комплексов рифея. Кроме групп, появившихся в протерозое, встречаются радиолярии, губки, медузы, кольчатые черви, членистоногие. Многие эти организмы были лишены внешнего или внутреннего скелета, и их остатки представлены отпечатками мягких тканей. По обилию и уровню развития вендские организмы более близки к фанерозою.

Полезные ископаемые докембрия. С криптозойскими отложениями связаны месторождения разнообразных полезных ископаемых. Так, в архее выявлены месторождения руд хромитов (Австралия, Северная Америка, Африка), медноникелевых руд, золота, железа (Канадский, Балтийский щиты, Австралия), колчеданно-медно-золото-серебряная минерализация, редкометалльные пегматиты и др. Открыты крупнейшие месторождения железных руд, называемых джеспилитами (англ. «джаспер» - яшма), или железистыми кварцитами. Это глубоко метаморфизованные слоистые кварцево-железистые породы осадочного или вулканогенно-осадочного происхождения. Некоторые ученые считают, что джеспилитовые месторождения железных руд образовались в результате деятельности железобактерий. Они известны в протерозое России, Украины, Северной Америки, Бразилии, Индии, Южной Африки. В России к ним относятся, в частности, месторождения железных руд Курской магнитной аномалии, а также месторождения Карелии, Кольского полуострова, Восточной Сибири. Железистые кварциты района Исуа в Гренландии являются древнейшими датированными горными породами Земли (3760 млн. лет).

Среди полезных ископаемых протерозоя, кроме железных руд, главное место занимают руды марганца, никеля, кобальта, меди, хрома, полиметаллов и урана, золото и алмазы. С вендскими отложениями связаны месторождения меди, свинца, цинка бокситов, фосфоритоф, нефти и горючих газов, гипса и каменной соли.

В целом от всех последующих образований породы криптозоя (докембрия) отличаются рядом характерных признаков:

1. Глубокое и повсеместное развитие метаморфизма и складчатости.

2. Преобладание разнообразных магматических пород.

3 Бедность органическими остатками.

4. Наличие пород, отсутствующих в более молодых образованиях джеспилиты, чарнокиты и др.).

5. Огромная вертикальная мощность, достигающая 40 км и более.

Кроме того, конец криптозоя (~ 1,7 млрд. л.н.) можно охарактеризовать как время проявления первой биосферной катастрофы, качественно изменившей состояние всей окружающей среды. "Катастрофа" в данном случае и в последующих оценках имеет в виду скачкообразное изменение состояния биосферы в ее эволюции. Такое изменение было связано с появлением зеленых микроводорослей, расщеплением органического мира на флору и фауну, определившим всю дальнейшую эволюцию биосферы.

Фанерозойский этап

Криптозойский этап сменяется фанерозоем (от греч "фанерос" - явный, открытый и "зоо" - жизнь), начавшимся 570 млн. лет назад и продолжающийся в настоящее время. Фанерозойский эон характеризуется сложной историей тектонического развития, разнообразием процессов породообразования и ярко выраженной органической жизнью, следы которой сохранились в окаменелостях, отпечатках и других формах. Фанерозойский эон делится на три неравноценные по длительности эры: палеозой, мезозой и кайнозой (табл. 9). Естественно, чем ближе к современности, тем большими сведениями о событиях соответствующей эры располагает геологическая наука.

Палеозойская эра (от греч. "палеос" - древний и "зоо" - жизнь) включает шесть периодов общей продолжительностью 325 млн. лет (от 570 млн. лет - до 245 млн. лет назад): кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный и пермский. Напомним, что если названия эр даны но форме и древности проявления органической жизни, то названия большинства периодов - по названию территории, где были первоначально описаны и выделены соответствующие подразделения, или племен, населявших эту местность. Так, кембрийская система названа но древнему имени полуострова Уэльса (Камбрия). Ордовик - название древнего племени, заселявшего Англию; силур - племени, жившего в Уэльсе. Девон получил свое название от графства Девоншир в Англии; пермь - от Пермского царства в России. Исключение составляет «каменноугольная система» (карбон). Названа она так потому, что ее отложения богаты каменным углем.

Палеозойская эра богата разнообразными событиями как в развитии земной коры и физико-географических условий, так и в эволюции органического мира.

По всей совокупности характеристик формирования земной коры и развития органического мира палеозойская эра делится на два крупных этапа: раннепалеозойский (каледонский) и позднепалеозойский (герцинский). Названия в скобках указывают на характерные для этапа складчатости, в результате чего образовались на месте геосинклиналей горно-складчатые области, причлененные к существующим платформам.

Раннепалеозойский этап включает три первых периода: кембрийский, ордовикский и силурийский общей продолжительностью 170 млн. лет.

Кембрийский период продолжался 65,0-85 млн. лет (его нижний возрастной предел в последнее время предлагается опустить до 590 млн. лет). К его началу протерозойские складчатые области были снивелированы процессами выветривания, эрозии и денудации.

В раннем палеозое сохранялся возникший в криптозое суперматерик Гондвана, включающий Африку, Южную Америку, Антарктиду и Австралию. Расположенный к северу суперматерик Лавразия раскололся на четыре крупных обломка: Китайский, Северо-Американский, Сибирский и Восточно-Европейский. Между ними располагались древние Атлантический и Азиатский океаны.

Гондвана представляла собой единую платформу, высоко поднятую над уровнем древнего Океана и расположенную в южнополярных широтах. Здесь преобладают процессы денудации, сохранились следы древнего оледенения. Платформы северного полушария располагались близ экватора, испытывали погружение под уровень моря. В этих условиях преобладали процессы морского осадконакопления (терригенные и карбонатные осадки). Этап завершается интенсивными процессами каледонской складчатости, в результате чего образовались мощные горные сооружения, а Северо-Американский и Восточно-Европейский платформы вновь объединились.

В ордовикский период (67,0 млн. лет) на материках Северного полушария проявилась трансгрессия моря. Гондвана на всем протяжении палеозойской эры оставалась в основном сушей.

Проявлением мощных горообразовательных движений ознаменовался силурийский период, продолжавшийся 30 млн. лет. Эта складчатость получила название раннепалеозойской, или каледонской (Каледония - древнее название Шотландии). С нею связана существенная перестройка структуры земной коры на значительных участках суши. Возникли новые - каледонские складчатые области, или каледониды. Они представлены восточной полосой Аппалачских гор, Грампианскими, Норвежскими, Западно-Уральскими, частью Казахстанских гор. Западными Саянами, Северо-Тяньшанскими и другими горными сооружениями.

Предполагают, что в результате проявления каледонской складчатости произошло воссоединение Северо-Американской и Восточно-Европейской платформ в один обширный Северо-Атлантический материк. А в азиатской части земного шара возник второй крупный материк - Ангарида.

Органический мир раннего палеозоя характеризуется быстрым расцветом разнообразных типов живых организмов и низших растений. Поскольку большая часть поверхности Земли была покрыта морями, животный мир представлен в основном морскими беспозвоночными организмами и водорослями: археоциты, трилобиты, брахиоподы, кишечнополостные и др. Наземные животные (в основном членистоногие) появляются лишь в конце этапа. Примечательно, что в раннем палеозое впервые появились морские скелетные животные, окаменелые остатки которых в изобилии встречаются в осадках.

Растительный мир раннего палеозоя был скудным и в нем преобладали сине-зеленые водоросли, мхи, грибы. Лишь в конце раннего этапа по берегам мелководных морей появились первые наземные растения - псилофиты (вымершая группа травянистого облика, но без листьев и корней).

Позднепалеозойский этап включает три периода: девонский, каменноугольный и пермский, общей продолжительностью около 155 млн. лет. На этом этапе раннепалеозойские материки северного полушария вновь объединились в суперматерик - Лавразия, а Гондвана передвинулась ближе к южному полюсу и между ними располагался древний океанский бассейн Палеотетис. Гондвана подверглась грандиозному оледенению, следы которого сохранились в южных материках в виде древних метаморфизованных ледниковых отложений тилитов. На всех материках преобладали восходящие движения, что привело к расширению площади суши и преобладанию аридных (засушливых) климатических условий. Вторая половина позднего палеозоя сопровождалась мощными горо- и складкообразовательными процессами, которые завершились образованием на месте геосинкликалей сложных горноскладчатых структур - герцинид. Благодаря герцинской складчатости и произошло расширение платформ северного полушария и их объединение в суперматерик – Лавразия.

В начале девона, продолжавшегося 48,0 млн. лет, следствием проявления каледонской складчатости явилась крупнейшая регрессия моря. На земном шаре в то время господствовала суша. Но в среднем девоне под уровень моря погрузились обширные участки Северо-Атлантического материка и Ангариды и, в частности, сформировалась Русская плита Восточно-Европейской платформы.

В девоне большое развитие получил поверхностный магматизм. В каледонидах Шотландии, Казахстана и Северного Алтая на земную поверхность изливались базальтовые лавы, извергались значительные массы вулканического пепла.

Каменноугольный (74,0 млн. лет) и пермский (38,0 млн. лет) периоды характеризовались чередованием морских трансгрессий и регрессий. В это время проявилась новая - позднепалеозойская, или герцинская, складчатость. Возникшие с начала среднего карбона до конца перми складчатые сооружения получили название герцинских складчатых областей, или герцинид (Герциния - древнеримское название гор Гарца в Германии).

Герцинская складчатость - третья (после байкальской и каледонской) крупная складчатость в истории земного шара. Горообразование особенно интенсивно проявилось в Атлантическом, Средиземноморском и Урало-Монгольском регионах. Здесь возникли Скалистые, Аппалачские, Судетские, Рейнские, Астурийские, Польские, Восточно-Уральские, Центрально-Казахстанские, Алтайские, Южно-Тяньшанские, Индо-Китайские и другие горные сооружения. Они причленились к Северо-Атлантическому материку и Ангариде. В пределах Гондваны возникли Восточно-Австралийские горы.

В пермский период произошла наибольшая за всю палеозойскую эру регрессия моря. Согласно одной из версий, в Северном полушарии к древним и эпибаикальским платформам присоединились каледонские и герцинские складчатые области. В результате произошло объединение Северо-Атлантического материка и Ангариды в один колоссальный континентальный массив. Его назвали Лавразией (по реке Св. Лаврентий и Азии). Этот материк протянулся от Скалистых гор на западе до Верхоянского хребта на востоке. В структурном отношении он состоял из сочленения разнородных докембрийских, каледонских и герцинских складчатых систем.

На высоких герцинских горных сооружениях возникали ледниковые покровы. В позднем палеозое (400-240 млн. лет назад) мерзлота захватывала Южную и Центральную Африку, Бразилию, Южную Америку, Антарктиду, горные районы Индии, Австралии и Аравийского полуострова.

Расширился также и сверхматерик Южного полушария - Гондвана. К окраинным частям Южно-Американской, Африканской и Австралийской платформ причленились герцинские горно-складчатые сооружения.

Пермский период характеризуется проявлением активной магматической деятельности. В геосинклинальных областях происходило внедрение в толщи горных пород крупных интрузий. На платформах по многочисленным трещинам и разломам на земную поверхность изливалась базальтовая магма. Это имело место, в частности, на Сибирской платформе, в пределах Тунгусской синеклизы.

Одной из важных особенностей позднего палеозоя является преобладание в осадконакоплении континентальных осадков. В этот период образовались мощные вулканогенные и осадочно-вулканогенные толщи. В морях накапливались терригенные (песчано-глинистые) и карбонатные породы. На континентах в условиях аридного климата накапливались мощные толщи терригенных красноцветных формаций, а также солевые отложения. Для гумидных (влажных) условий тропического пояса характерны красноцветные и угленосные отложения. Угленакопление началось и каменноугольный период и происходило на платформах северного полушария (Донбасс, Кузбасс и др.). В это же время в терригенно-карбонатных отложениях началось формирование нефтегазовых месторождений (Волго-Уральская нефтегазовая область и др.).

В позднепалеозойское время оформилась климатическая зональность, среди которых выделяются следующие зоны:

1) северная гумидная;

2) северная аридная;

3) тропическая гумидная;

4) южная аридная;

5) южная гумидная;

6) южная холодная.

В соответствии с климатической зональностью развивались древняя флора и фауна. Поздний палеозой - время кардинальных изменений в животном и растительном мире планеты. Развитие органического мира шло в двух противоположных направлениях: с одной стороны исчезли или угасли многие группы организмов, процветавших в раннем палеозое (граптолиты, трилобиты, иглокожие, наутилоиды и др.), а с другой - резко увеличилось биоразнообразие за счет новых видов; произошел массовый "выход" растений и животных на сушу, начался процесс "завоевания" суши биотой.

Органический мир палеозоя. На рубеже протерозоя и палеозоя произошел огромный скачок в развитии органического мира Земли. В кембрийской фауне нет потомков позднепротерозойской фауны. В палеозойских морях продолжали существовать известные с археозоя и протерозоя бактерии и водоросли. Но уже в раннем палеозое впервые появилась в изобилии морская скелетная фауна, пришедшая на смену бесскелетной фауне конца позднего протерозоя. Начиная с этого времени, последовательно появлялись все известные ныне типы животных и растений (рис. 33, 34).

Кембрийские бассейны заселяли многочисленные беспозвоночные скелетные организмы (рис. 33). Среди них были археоциаты (ранний кембрий), напоминавшие по форме кубки и чаши с двойными стенками, древние родичи ракообразных - трилобиты, кораллы, примитивные морские звезды, брахиоподы, граптолиты, а также мшанки, моллюски и др. Впервые появились скелетные организмы.

В ордовикский период пышное развитие получили беспозвоночные. Главенствующую роль приобрели трилобиты. Наряду с ними развиваются первые головоногие моллюски со спиральной раковиной - наутилусы («кораблики»). В конце ордовика появились первые рыбоподобные бесчелюстные позвоночные.

Силурийский период знаменуется появлением иглокожих - морских лилий и морских ежей. Одновременно в морях распространяются бесчелюстные (панцирные) рыбы, первые представители которых жили еще в кембрии. В силуре появились рыбы с внутренним хрящевым скелетом.

В силуре из моря на сушу вышло первое живое существо - скорпион, а за ним - многоножки. На суше расцвели появившиеся в конце ордовика первые высшие растения - псилофиты (греч. «псилес» - лысый, голый, организма выполнял стебель. Завоевание суши растениями произошло в конце силура и в начале девона.

В девоне процветал класс рыб. Наряду с панцирными рыбами (исчезнувшими в конце девона) впервые появились лучеперые, двоякодышащие и кистеперые рыбы, а также первые хрящевые акулы и скаты. Плавательный пузырь двоякодышащих и панцирных рыб приспособился поглощать кислород из воздуха. Вследствие этого он мог выполнять функцию дыхательного органа. И рыбы могли дышать как жабрами, так и при помощи плавательного пузыря.

С девона широко распространились аммоноидеи (гониатиды), двустворчатые и брюхоногие моллюски, колониальные и одиночные кораллы, крупные фораминиферы, морские лилии и др.

Рис. 33. Развитие животного мира

Озера девонского периода время от времени пересыхали. В поисках новых водоемов кистеперые рыбы впервые вышли на сушу. Они, возможно, стали родоначальниками всех наземных позвоночных. Свое название кистеперые рыбы получили от того, что их плавники имеют вид кистей со срединной осью, покрытой чешуей. Они напоминают примитивные конечности. Кистеперые рыбы сохранились до наших дней. Один их вид - целакантус обнаружен у берегов Юго-Восточной Африки.

На сушу в девонский период вышли многие другие представители животных. Появились крупные скорпионы, стегоцефалы и первые бескрылые насекомые. В мире растений в конце девона псилофиты были вытеснены папоротниками (археоптерисами), хвощами и плаунами, голосеменными растениями.

Расцвет земноводных и насекомых приурочен к каменноугольному периоду. На суше появились первые хищные и травоядные пресмыкающиеся - рептилии. Широко распространились гигантские панцироголовые земноводные. Это были хвостатые четвероногие, с тяжелым массивным черепом. Они обитали вблизи воды в условиях влажного теплого климата.

В карбоне сушу завоевали громадные лесные массивы с гигантскими мощными деревьями. Они достигали 30-50 м в высоту и до 2 м в поперечнике. Наиболее характерными представителями карбоновых лесов были гигантские 15-30 - метровые плауновые. С ними соперничали высотою великаны из хвощевых - каламиты. В среднем карбоне появились кордаиты — папоротниковидные голосеменные.

Рис 34. Схема развития органического мира (Г.В. Войткевич, 1984)

Пермский период был благоприятным для обитания пресмыкающихся. Среди них были крупные хищники иностранцевии, растительноядные парейазавры и морские - мезозавры.

К концу палеозоя вымирают многие группы организмов - гониатиты, замковые брахиоподы, четырехлучевые кораллы, трилобиты, панцирные рыбы и др. Погибли леса папоротников и хвощей, большинство споровых растений (плауновых, хвощевых) заменилось голосемянными.

Полезные ископаемые палеозоя. Палеозойские отложения содержат разнообразные полезные ископаемые. В частности, к магматическим породам приурочены месторождения платины, хромовой, титановой и других руд. А в контакте магмы с известняками образовались месторождения магнитного и красного железняка. Примером таких месторождений являются горы Магнитная, Высокая и Благодать на Урале.

В отложениях кембрийской системы содержатся месторождения каменной соли (Усолье близ Иркутска; Соляной хребет на севере Пакистана) нефти (Восточная Сибирь), фосфоритов (хребет Каратау на полуострове Мангышлак в Казахстане). Для ордовика характерны горючие сланцы образовавшиеся из сине-зеленых водорослей (Эстония, Ленинградская область), нефть и газ (Сибирская платформа), каменная соль, гипс, фосфориты (бассейн Днестра). В силурийский период образовались месторождения самородного золота, железных, полиметаллических и других руд, каменной соли и гипса.

Химические осадки - соли и гипс образовались в девонских лагунах и озерах. С осадками девона связаны также месторождения угля (Кузнецкий бассейн, Тиманский кряж, остров Медвежий), нефти и газа - в России (Республика Коми, Урало-Поволжье), Белоруссии, на Украине, в США (Пенсильвания), а также бокситов (восточный склон Урала) и других полезных ископаемых. В каменноугольный период проявилось самое мощное в истории Земли угленакопление. Отмирающие части растений падали на дно водоемов. При недостаточном для полного разложения доступе кислорода, под действием бактерий и грибков с течением времени они превращались в торф - исходный материал для образования ископаемых углей. Известные месторождения каменного угля находятся в России (Подмосковный, Печорский, Таймырский, Камский бассейны) и Казахстане (Карагандинский, Экибастузский бассейны), на Украине (Донецкий бассейн), а также в Западной Европе (Англия, Франция, Бельгия) и США (Аппалачи).

Отложения каменноугольной системы содержат крупные месторождения нефти и газа (Урало-Поволжье), бурых железняков (Липецкая, Тульская и Московская области), бокситов (Ленинградская область), нефелина и апатита (Кольский полуостров), киновари и антимонита (Украина). В пермский период широко распространились континентальные условия. Это было время великого соленакопления. В России крупным месторождением калийных солей является Соликамское (Пермская область), месторождением каменной соли - Соль-Илецкое (Оренбургская область). Месторождения углей пермского возраста расположены в Кузнецком и Тунгусском бассейнах. Обнаружены они и в Антарктиде. Пермские базальтовые излияния содержат никелевые руды (Норильск).

Мезозойская эра (от греч. "мезос" - средний и "зоо" -жизнь), продолжительность которой составляет 183 млн. лет, подразделяется на три периода - триасовый, юрский и меловой. Соответственно подразделяется на системы и мезозойская группа отложений.

Триасовая система получила свое название в связи с четким подразделением ее отложений на три части - нижний, средний и верхний триас. Соответственно, триасовый период (35,0 млн. лет) делится на три отдела - ранний, средний и поздний.

В мезозое континенты Северного и Южного полушарий разделялись вытянутым в широтном направлении обширным морским бассейном. Он получил название Тетис - в честь древнегреческой богини моря.

В начале триаса в некоторых районах земного шара происходили мощные вулканические извержения. Так, в Восточной Сибири излияния базальтовой магмы образовали толщу основных горных пород, залегающих в виде огромных покровов. Такие покровы называются «траппами» (швед. «траппа» - лестница). Для них характерна столбчатая отдельность в виде ступеней лестницы. Вулканические извержения происходили также в Мексике и на Аляске, в Испании и Северной Африке. В Южном полушария триасовый вулканизм резко проявился в Новой Каледонии, Новой Зеландии, Андах и других районах.

В триасе произошла одна из крупнейших в истории Земли регрессий моря. Она совпала с началом новой складчатости, продолжавшейся в течение всего мезозоя и получившей название «мезозойской». Возникшие в это время складчатые сооружения получили название «мезозоид».

Юрская система названа по Юрским горам в Швейцарии. В юрский период, продолжавшийся 69,0 млн. лет, началась новая трансгрессия моря. Но в конце юры в области океана Тетис (Крым, Кавказ, Гималаи и др.) и особенно ощутимо в области Тихоокеанских окраин возобновились горообразовательные движения. Они привели к образованию горных сооружений внешнего Тихоокеанского кольца: Верхоянско-Колымских, Дальневосточных, Андийских, Кордильерских. Складчатость сопровождалась активной вулканической деятельностью. В Южной Африке и Южной Америке (бассейн реки Парана) в начале юрского периода произошли крупные излияния основных лав траппового характера. Мощность базальтовых толщ здесь достигает более 1000 м.

Меловая система получила свое название в связи с тем, что в ее отложениях широко распространены слои белого мела. Меловой период продолжался 79,0 млн. лет. Его начало совпало с обширнейшей морской трансгрессией. Согласно одной из гипотез, северный сверхматерик Лавразия в это время распался на ряд отдельных континентов: Восточно-Азиатский, Северо-Европейский, Северо-Американский. Гондвана также распалась на отдельные континентальные массивы: Южно-Американский, Африканский, Индостанский, Австралийский и Антарктический. В мезозое образовались, возможно, все современные океаны, кроме, видимо, более древнего Тихого океана.

В позднемеловую эпоху на территориях, прилегающих к акватории Тихого океана, проявилась мощная фаза мезозойской складчатости. Менее интенсивные горообразовательные движения в это время происходили в ряде районов Средиземноморской области (Восточные Альпы, Карпаты, Закавказье). Как и в юрский период, складчатость сопровождалась интенсивным магматизмом.

Мезозойские породы «пронзены» внедрившимися в них гранитными интрузиями. А на обширных пространствах Сибирской, Индийской, Африкано-Аравийской платформ в конце мезозоя происходили грандиозные излияния базальтовых лав, сформировавших трапповые покровы. Ныне они выходят на поверхность, например, по берегам реки Нижней Тунгуски. Здесь можно наблюдать возвышающиеся на несколько сотен метров останцы твердых базальтов, которые были внедрены ранее в осадочные породы, уничтоженные после выхода на поверхность процессами выветривания и размыва. Вертикальные уступы черных (темно-серых), называемых «столбами», траппов чередуются с горизонтальными площадками. Этим они полюбились альпинистам и туристам. Мощность таких покровов на Деканском плато в Индостане достигает 2000-3000 м.

Органический мир мезозоя. На рубеже палеозойской и мезозойской эр существенно обновился животный и растительный мир (рис. 33, 34), Для триасового периода характерно появление в морях новых головоногих (аммонниты, белемниты) и пластинчатожаберных моллюсков, шестилучевых кораллов и других групп животных. Появились костистые рыбы.

На суше это было время господства п ре смыкающихся. Возникли новые их группы - первые ящерицы, черепахи, крокодилы, змеи. В начале мезозоя появились и первые млекопитающие - мелкие сумчатые величиной в современную крысу.

В триасе - юре появились и расцвели белемниты, гигантские растительноядные и хищные пресмыкающиеся ящеры - динозавры (греч. «динос» - страшный, «саврос» - ящер). Они достигали в длину 30 м и более и весили до 60 тонн. Динозавры освоили не только сушу, но и море. Здесь обитали ихтиозавры (греч. «ихтиос» - рыба) - крупные хищные рыбоящеры, достигавшие в длину более 10 м и походившие на современных дельфинов. Тогда же появились первые летающие ящеры - птерозавры (греч. «птерон» - крыло, «саврос» - ящер). Это были в основном небольшие (до полуметра) пресмыкающиеся, приспособившиеся к полету.

Распространенными представителями птерозавров являлись летающие ящеры - рамфоринхи (греч. «рамфос» - клюв, «ринос» - нос) и птеродактили (греч. «гиперон» - перо, «дактилос» - палец). Их передние конечности превратились в летательные органы - перепончатые крылья. Главную пищу рамфоринхов составляли рыбы и насекомые. Наиболее мелкие птеродактили были величиной с воробья, наиболее крупные достигали размеров ястреба.

Летающие ящеры не являлись предками птиц. Они представляют собой особую, самостоятельную эволюционную ветвь пресмыкающихся, которая полностью вымерла в конце мелового периода. Птицы произошли от других пресмыкающихся.

Самой первой птицей, видимо, является археоптерикс (греч. «археос» -древний, «гиперон» - крыло). Это была переходная форма от пресмыкающихся к птицам. Размером археоптерикс был с ворону. Он имел короткие крылья, острые хищные зубы и длинный хвост с веерообразным оперением. Формой тела, строением конечностей и наличием оперения археоптерикс был сходен с птицами. Но по ряду признаков был еще близок к пресмыкающимся.

В юрских отложениях обнаружены остатки примитивных млекопитающих.

Меловой период - время наибольшего расцвета пресмыкающихся. Динозавры достигли огромных размеров (до 30 м в длину); масса их превышала 50 т. Они широко заселили сушу и воды, царили в воздухе. Летающие ящеры в меловой период достигли гигантских размеров - с размахом крыльев около 8 м.

Гигантские размеры были свойственны в мезозое и некоторым другим группам животных. Так, в меловых морях существовали моллюски - аммониты, раковины которых достигали в диаметре 3 м.

Из растений на суше, начиная с триасового периода, преобладали голосеменные: хвойные, гингковые и др.; из споровых - папоротники. В юрский период бурное развитие получила наземная растительность. В конце мелового периода появились покрытосеменные растения; на суше образовался травяной покров.

Конец мезозойской эры представляет собой время величайших преобразований в органическом мире Земли известный под названием "великого вымирания динозавров". Это событие можно причислить к величайшей катастрофе, потрясшей всю биосферу, когда в относительно короткий промежуток времени бесследно исчезли целые группы животного и растительного мира. По оценкам специалистов в это время вымерло около 20% семейств и более 45% родов разных организмов. В морях исчезли аммониты, белемниты и морские рептилии, на суше - все наземные и летающие рептилии. Причины такой массовой гибели организмов является предметом острых дискуссий и достоверно не установлены. Согласно одной гипотезе, гибель динозавров связывают с геологической катастрофой, происшедшей около 65 млн. лет назад. Предполагают, что тогда с Землей столкнулся крупный метеорит. Следы подобных падений известны в Северной Америке (Аризонский и Юкатанский ударно-взрывные кратеры) и на других материках. Гораздо больше вероятность падения подобных тел в Мировой океан, учитывая, что его площадь втрое больше площади суши. Подобная катастрофа неизбежно должна была привести к существенному замутнению атмосферы за счет выброса большого количества минеральной пыли, сажи и дыма (пожары). Следствием этого могло быть: уменьшение поступления солнечной радиации на поверхность Земли, сокращение фотосинтеза и первичной биопродуктивности на суше и морях (фитопланктон), сокращение пищевых ресурсов животных, уменьшение количества атмосферного кислорода, общее похолодание климата. Эти и другие события, наложившись друг на друга, и могли привести к массовой гибели животных и растений за сравнительно короткое время.

В 70-х годах XX в. геолог Калифорнийского университета Уолтер Альварес и его отец физик Луис Альварес обнаружили в пограничных мел-палеогеновых отложениях разреза Губбио (Италия) необычайно высокое содержание иридия - элемента, в большом количестве содержащегося в метеоритах. Аномальное содержание иридия было обнаружено также на границе мела и палеогена в других районах земного шара. В связи с этим отец и сын Альваресы выдвинули гипотезу о столкновении с Землей крупного космического тела астероидного размера. Следствием столкновения было массовое вымирание мезозойских растений и животных, в частности динозавров. Это произошло около 65 млн. лет назад на рубеже мезозойской и кайнозойской эр. В момент столкновения мириады метеоритных частиц и земного вещества поднялись гигантским облаком, а небо и на годы закрыли Солнце. Земля погрузилась в темноту и холод.

В первой половине 80-х годов были проведены многочисленные геохимические исследования. Они показали, что содержание иридия в пограничных мел-палеогеновых отложениях действительно очень высоко - на два-три порядка выше его среднего содержания (кларка) в земной коре.

В конце позднего исчезли и большие группы высших растений.

Полезные ископаемые мезозоя. Отложения мезозоя содержат много полезных ископаемых. Месторождения рудных полезных ископаемых образовывались в результате проявления базальтового магматизма.

В широко распространенной триасовой коре выветривания присутствуют месторождения каолинов и бокситов (Урал, Казахстан). В юрский и меловой периоды происходило мощное угленакопления. В России месторождения мезозойских бурых углей расположены в пределах Ленского, Южно-Якутского, Канско-Ачинского, Черемховского, Чулымо-Енисейского, Челябинского бассейнов, на Дальнем Востоке и в других районах.

К юрским и меловым отложениям приурочены знаменитые месторождения нефти и газа Ближнего Востока, Западной Сибири, а также Мангышлака, Восточной Туркмении и Западного Узбекистана.

В юрский период образовались горючие сланцы (Поволжье и Общий Сырт), осадочные железные руды (Тульская и Липецкая области), фосфориты (Чувашия, Подмосковье, Общий Сырт, Кировская область).

К меловым отложениям приурочены месторождения фосфоритов (Курская, Брянская, Калужская и др. области) и бокситов (Венгрия, Югославия, Италия, Франция). С меловыми гранитными интрузиями и базальтовыми излияниями связаны месторождения полиметаллических руд (золота, серебра, меди, свинца, цинка, олова, молибдена, вольфрама и др.). Это, например, Садонское (Северный Кавказ) месторождение полиметаллических руд, оловянные руды Боливии и т.п. По берегам Тихого океана простираются два богатейших мезозойских рудных пояса: от Чукотки до Индокитая и от Аляски до Центральной Америки. В Южной Африке и Восточной Сибири к меловым отложениям приурочены месторождения алмазов.

Кайнозойская эра (от греч. "кайнос" - новый и "зоо" жизнь, т. е. эра новой жизни) продолжается 65 млн. лет. В международной шкале геологического времени она подразделяется на «третичный» и «четвертичный» периоды. В России и других государствах бывшего Советского Союза кайнозой подразделяется на три периода: палеогеновый, неогеновый и антропогеновый (четвертичный).

Палеогеновый период (40,4 млн. лет) делится на раннюю - палеоценовую (10,1 млн. лет), среднюю - эоценовую (16,9 млн. лет) и позднюю - олигоценовую (13,4 млн. лет) эпохи. В Северном полушарии в палеогене существовали Северо-Американский и Евроазиатский материки. Их разделяла впадина Атлантического океана. В Южном полушарии продолжали развиваться самостоятельно материки, отколовшиеся от Гондваны и разделенные впадинами Атлантического и Индийского океанов.

В эоценовую эпоху в области Средиземноморья проявилась первая фаза мощной альпийской складчатости. Она вызвала поднятие некоторых центральных участков этой области. К концу палеогена море полностью покинуло территорию Гималайско-Индостанской части Тетиса.

Образование многочисленных глубинных разломов в области Северного пролива и прилегающих районов Ирландии, Шотландии, Северной Англии и Гебридских островов, района Южной Швеции и Скагеррака, а также во всей области Северной Атлантики (Шпицберген, Исландия, Западная Гренландия) способствовало базальтовым излияниям.

В конце палеогенового периода во многих частях земного шара широко проявились разрывные и блоковые движения земной коры. В ряде районов Западно-Европейских герцинид возникла система грабенов (Верхнерейнский, Нижнерейнский). Система узких меридионально вытянутых грабенов (Мертвое и Красное моря, озера Альберта, Ньяса, Танганьика) возникла В восточной части Африканской платформы. Она протянулась от северной окраины платформы почти до крайнего юга на расстоянии свыше 5000 км. Разрывные дислокации здесь сопровождались грандиозными излияниями базальтовых магм.

Неогеновый период включает две эпохи: раннюю - миоценовую (19,5 млн. лет) и позднюю - плиоценовую (3,5 млн. лет). Для неогена было характерно активное горообразование. К концу неогена альпийская складчатость превратила большую часть области Тетиса в наиболее молодую в структуре земной коры альпийскую складчатую область. В это время приобрели свой современный облик многие горные сооружения. Возникли цепи Зондских, Молуккских, Ново-Гвинейских, Ново-Зеландских, Филиппинских, Рюккю, Японских, Курильских, Алеутских островов и др. В пределах Восточно-Тихоокеанских прибрежных окраин узкой полосой поднялись береговые хребты. Горообразование происходило и в области Центрально-Азиатского горного пояса.

Мощные блоковые движения вызвали в неогене опускание крупных участков земной коры - областей Средиземноморского, Адриатического, Черного, Восточно-Китайского, Южно-Китайского, Японского, Охотского и других краевых морей, а также Каспийского моря.

Поднятия и опускания блоков земной коры в неогене сопровождались зарождением глубинных разломов. По ним происходило излияние лав. Например, в области Центрального плато Франции. В зоне этих разломов возникли в неогене вулканы Везувий, Этна, а также камчатские, курильские, японские и яванские вулканы.

В истории Земли были часты периоды похолодания, чередовавшиеся с потеплением. Около 25 млн. лет назад, с конца палеогена, произошло похолодание. Одно из потеплений имело место в начале позднего неогена (плиоценовая эпоха). Следующее похолодание сформировало горно-долинные и покровные ледники в северном полушарии и мощный ледяной покров в Арктике. Многолетнее промерзание пород на севере России продолжается до настоящего времени.

Антропогеновый период получил свое название потому, что в начале этого периода появился человек (греч. «антропос» — человек). Его прежнее название - четвертичная система. Вопрос о длительности антропогенового периода до настоящего времени окончательно не решен. Одни геологи определяют длительность антропогена не менее 2 млн. лет. Антропоген подразделяется на эоплейстоцен (греч. «эос» - заря, «плейстос» - наибольший, «кайнос» - новый), плейстоцен и голоцен (греч. «голос» - весь, «кайнос» - новый). Длительность голоцена не превышает 10 тыс. лет. Но некоторые ученые относят эоплейстоцен к неогену и нижнюю границу антропогена проводят на уровне 750 тыс. лет назад.

В это время более активно продолжилось поднятие Центрально-Азиатского горно-складчатого пояса. По мнению некоторых ученых, гору Тянь-Шаня и Алтая за антропогеновый период поднялись на несколько километров. А впадина озера Байкал погрузилась на 1600 м.

В антропогене проявляется интенсивная вулканическая деятельность. Наиболее мощные базальтовые излияния в современную эпоху наблюдаются в средино-океанических хребтах и других обширных пространствах океанского дна.

Важнейшим событием последних 1,5-2 млн. лет (четвертичный период) были великие оледенения, охватившие громадные пространства суши. Если в настоящее время ледниками покрыто примерно 11% (16 млн.км²) поверхности суши, то в максимум оледенения общая площадь ледникового покрова достигала более 30% суши (около 45 млн.км²). Наибольшего развития ледники достигли в Северном полушарии, на которое приходилось 60% объема, а в южном - 40%. Главными центрами оледенения были Скандинавия и п-ов Лабрадор в Северной Америке. Толщина ледников достигала около 3 км, а края их доходили до 50° с. ш. в Европе и 40° с. ш. в Америке. Ледники вобрали в себя громадные объемы воды из Мирового океана, возникли сухопутные мосты между Азией и Америкой, многими островами и материками.

Формировавшиеся за счет вод морей и океанов огромные массы льда в виде ледников надвигались на сушу. Мерзлые породы распространялись на обширные пространства. Голоцен - послеледниковая эпоха. Его начало совпадает с окончанием последнего материкового оледенения Северной Европы.

Органический мир кайнозоя. К началу кайнозойской эры вымирают белемниты, аммониты, гигантские пресмыкающиеся и др. В кайнозое активно стали развиваться простейшие (фораминиферы), млекопитающие и костистые рыбы. Они заняли господствующее положение среди других представителей животного мира. В палеогене среди них преобладали яйцекладущие и сумчатые (подобие фауны этого типа частично сохранилось в Австралии). В неогене эти группы животных отступают на второй план и основную роль начинают играть копытные, хоботные, хищники, грызуны и другие известные ныне классы высших млекопитающих.

Кайнозойская эра характеризуется широким распространением наземной растительности: покрытосеменных растений, трав, близких к современным.

Важнейшим событием четвертичного периода является появление и развитие человека в результате длительной эволюции приматов, напоминавших по внешнему облику обезьян и явившихся общим предком обезьян и человека. История развития человека изучается специальными методами палеонтологии и археологии.

В результате развития всех этих геологических и палеогеографических событий сформировался современный облик расчленения географической оболочки на широтные природные зоны, высотные пояса и долготные сектора.

Окончание кайнозоя по совокупности событий и последствий, связанных с четвертичными оледенениями, можно отнести к категории крупной биосферной катастрофы.

Эволюционный прогресс органического мира, завершившийся появлением человека, превратил его в мощную геологическую силу, способною привести к радикальному изменению всей биосферы. Формы и масштабы этого воздействия хорошо известны человеку и они являются предметом самой актуальной современной науки - экологии, которая в своих оценках и рекомендациях опирается также на закономерности геологического строения и развития земной коры.

Полезные ископаемые кайнозоя. В палеогеновый период происходило мощное углеобразование. Месторождения бурых углей известны в палеогене Кавказа, Камчатки, Сахалина, США, Южной Америки, Африки, Индии, Индокитая, Суматры. Палеогеновые марганцевые руды выявлены на Украине (Никополь), в Грузии (Чиатура), на Северном Кавказе, Мангышлаке. Известны палеогеновые месторождения бокситов (Чулымо-Енисейское. Акмолинское), нефти и газа,

К неогеновым отложениям приурочены залежи нефти и газа (Баку, Майкоп, Грозный, Юго-Западная Туркмения, Западная Украина, Сахалин). В бассейне Черного моря, на территории Керченского и Таманского полуострова в различных районах в неогеновый период происходило осаждение железных руд.

В антропогеновый период образовались месторождения солей, строительных материалов (щебень, гравий, песок, глина, суглинок), озерно-болотных железных руд, а также россыпные месторождения золота, платины, алмазов, оловянной, вольфрамовой руд, драгоценных камней и др.

Четвертичные отложения - самые молодые образования Земли, отличающиеся от более древних пород рядом признаков:

1) повсеместное распространение;

2) преобладание континентальных пород на суше;

3) присутствие костных и других остатков организмов хорошей сохранности;

4) разнообразие по составу и происхождению (склоновые, речные, эоловые, ледниковые, озерные, морские);

5) слабая дислоцированность;

6) наличие останков древнего человека и др.

Важно и то, что приповерхностные слои четвертичных отложений - арена взаимодействия биоты и косного вещества, важнейший элемент экотопа.

Таблица 9

Геологические этапы и развитие жизни на Земле

Эра	Период	Главнейшие группы организмов	Абсолют. возраст (млн. лет)
Кайнозойская	Антропогеновый	Человек, млекопитающие, морские и пресноводные моллюски, кораллы, морские ежи и лилии, губки, фораминиферы.	0-1,6(2,0)
	Неогеновый	Млекопитающие, в т.ч. человекообразные обезьяны и трехпалые лошади.	1,6-24,6
	Палеогеновый	Господство млекопитающих (появление низших обезьян); пресмыкающиеся. Из беспозвоночных пелециподы, гастроподы, нуммулиты, орбитолиды; из водорослей - диатомовые.	24,6-65
Мезозойская	Меловой	Млекопитающие; в массовом количестве пресмыкающиеся. Расцвет и гибель динозавров — на суше, в воде и воздухе. Костистые рыбы; птицы. Из беспозвоночных - крупные аммониты, устрицы, белемниты, кораллы, губки, мелообразующие глобигерины, орбитолины. Покрытосеменные и голосеменные растения.	65-144
	Юрский	Массовое развитие пресмыкающихся - амфибий; примитивные млекопитающие; костистые рыбы, рифообразующие кораллы, аммониты, устрицы; насекомые.	144-213
	Триасовый	Первые млекопитающие (мелкие сумчатые). Костистые рыбы. Господство пресмыкающихся - наземных, водных, летающих; первые ящерицы, черепахи, крокодилы, змеи. Динозавры. Ихтиозавры. Птерозавры. Археоптерикс. Из беспозвоночных - морские лилии, аммониты, белемниты, беллерофоны, кораллы и др.	213-248
Палеозойская	Пермский	Вымирают трилобиты и панцирные рыбы. Амфибии, примитивные пресмыкающиеся; беспозвоночные - брахиоподы, гониатиты, аммониты, пелециподы, мшанки. Гибнут леса папоротников и хвощей. Большинство споровых растений (плауновых, хвощевых) заменилось голосемянными в виде первичных хвойных.	248-286
	Карбоновый	Расцвет земноводных и насекомых. позвоночные - акулоподобные рыбы; из беспозвоночных - брахиоподы, гониатиты, наутилоидеи; из растений — семенные папоротники и кордаиты, плауновые, каламиты, клинолистники. Много амфибий — стегоцефалы и др. Первые пресмыкающиеся и бескрылые насекомые.	286-360
	Девонский	Первые амфибии; первые акулы, кистеперые и двоякодышащие рыбы, панцирные рыбы. Из беспозвоночных - расцвет четырехлучевых кораллов и кальцеол, спирифериды, пентамериды, гониатиты, трилобиты, морские лилии. Первые бескрылые насекомые. Псилофитовая флора к концу периода вытесняется папоротниками, плаунами, хвощами. Первые голосемянные растения.	360-408
	Силурийский	Выход на сушу скорпиона и многоножек. Позвоночные - хрящевые рыбы, примитивные рыбообразные бесчелюстные. Из беспозвоночных - многообразные плеченогие, моллюски, членистоногие (ракообразные, трилобиты), граптолиты, четырехлучевые кораллы, появление морских лилий и морских ежей.	408-438
	Ордовикский	Первые рыбоподобные бесчелюстные позвоночные. Панцирные рыбы; ракообразные остракоды, листоногие раки; трилобиты, граптолиты, четырехлучевые и трубчатые кораллы; плеченогие, ранние представители мшанок; наутилоидей. Массовое развитие водорослей. В раннем и среднем кембрии массовое развитие археоциат, к концу периода археоциаты вымирают.	438-505
	Кембрийский	Трилобиты и ракообразные. Появление граптолитов, губок, строматопороидей, брахиопод, примитивных наутилоидей и морских звезд. Появление скелетных организмов. Массовое развитие археоциат. Обилие красных и сине-зеленых водорослей.	505-570 (590)
Протерозойская	Венд Рифей Карелии	Массовое развитие одноклеточных и многоклеточных бактерий, сине-зеленых, реже красных и зеленых водорослей. В конце эры появление ранних археоциат, губок, червей, медуз.	570-2600
Архейская		Появление примитивных бактерий и водорослей.	2600-4200

Геологическая история Земли трактуется учеными по-разному. Особенно большие споры вызывают вопросы, связанные с происхождением океанов и горно-складчатых областей, дрейфом материков и др. Одни ученые считают, что океанические впадины возникли на месте опустившихся крупных континентальных блоков. Другие считают, что океаны образовались в процессе раздвигания материков, которые в прежние геологические эпохи располагались более тесно по отношению друг к другу.

Около полутора веков просуществовала геосинклинальная гипотеза. Согласно этой гипотезе, горно-складчатые области возникли на месте подвижных узких прогибов, в которых длительное время накапливались мощные осадочные толщи. А приверженцы новой тектонической концепции «тектоники плит», полагают, что горно-складчатые области возникли в результате столкновения и наползания друг на друга дрейфующих плит земной коры.