Геохронологическая шкала. 
Геология

Многочисленные и довольно тщательные определения относительного возраста горных пород, результаты изучения геологического строения земной коры и истории развития жизни на Земле позволили ученым разработать геохронологическую шкалу, в которой вся геологическая история земной коры разбита на отдельные отрезки времени (табл. 9.1). В зависимости от длительности осадконакопления каждому отрезку времени соответствует определенная толща горных пород. Каждый отрезок времени и образовавшиеся в эти отрезки толщи горных пород имеют свои названия и соответствующие индексы.

Архейская эра (греч. archios — начало) — самая древняя, охватывающая наиболее ранние периоды развития земной коры, т. е. с начала геологического развития Земли до появления первых признаков жизни на ней. На первом этапе своего существования планета постепенно остывала, образовалась твердая земная кора. Первоначально атмосфера состояла из метана, аммиака, углекислого газа и воды.

При снижении температуры большая часть газов конденсировалась, в результате чего начались осадочные и эрозионные процессы. В эту эру образовывались первичные моря, в которых накапливались первые осадочные горные породы (конгломераты, песчаники и др.).

На завершении первого этапа сформировались ядра будущих континентов, так называемые щиты, сложенные огромными толщами магматических и метаморфических пород. С тех пор щиты не претерпели существенных деформаций, однако их географическое положение менялось в результате материкового дрейфа. Горообразовательные процессы сопровождались частыми расколами земной коры и излиянием магмы на поверхность (рис. 9.1). Архейские геологические образования состоят главным образом из различных гнейсов, кристаллических сланцев, гранитов. Породы архея прорваны различными интрузиями в результате активной вулканической деятельности, доставившей на поверхность громадные массы гранитов, диабазов, габбро и сиенитов. В породах этой эры обнаружены богатые залежи железных руд, месторождения цветных и редких металлов, драгоценных камней (изумруды, турмалины, хризобериллы и др.).

В архейских отложениях отсутствует скелетная фауна, которая служила основой построения стратиграфической шкалы, поэтому жизнь того периода практически не оставила следов, но, по-видимому, существовали одноклеточные организмы, которые не нуждались в кислороде. Горные породы архея содержат большое количество графита. Считается, что графит происходит из остатков органических соединений, входивших в состав живых организмов. Это были одноклеточные прокариоты — бактерии и сине-зеленые водоросли, продуктами жизнедеятельности которых являются древнейшие осадочные породы (строматолиты) — известковые образования в виде столбов, обнаруженные в Канаде, Австралии, на Урале и др.

Геохронологическая шкала.

Сине-зеленые бактерии быстро распространяются в архее и становятся хозяевами планеты. Эти организмы не имели обособленного ядра, но обладали развитой системой обмена веществ, способностью к размножению. Сине-зеленые, кроме того, обладали аппаратом фотосинтеза, появление которого открыло один из путей образования кислорода.

Рис. 9.1. Формирование земной коры.

Протерозойская эра (греч. proteros — первый, zoe — жизнь) продолжалась более 1,9 млрд лет. В это время жизнь развивалась главным образом в море в виде однои многоклеточных бактерий и водорослей, мягкотелых многоклеточных животных, не имеющих минерального скелета (книдарии, кольчатые и плоские черви, иглокожие и др.) (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Жизнь моря в протерозойскую эру.

Жизнь на суше практически отсутствовала, так как атмосфера Земли состояла из азота с небольшими концентрациями водяного пара, аргона, сотых долей процента С0₂ и кислорода, содержание которого, благодаря сине-зеленым водорослям, постепенно увеличилось до 1%. Изменение количественного состава атмосферы привело к уменьшению парникового эффекта, что существенно снизило температуру земной поверхности и способствовало увеличению биоразнообразия, особенно в море.

Формировались такие крупные геологические структуры, как платформы и геосинклинали. В пределах России в эту эру образовались Русская и Сибирская платформы — малоподвижные участки земной коры, подвергающиеся медленным колебательным движениям. Геосинклинальные области являлись ареной интенсивных горообразовательных процессов и магматической деятельности. В данную эру возникли Саяно-Байкальская горная область, Енисейский кряж и др.

Протерозойские метаморфические породы (гнейсы, кристаллические сланцы, мраморы, кварциты и др.) в пределах нашей страны распространены на северо-восточной окраине Русской платформы, на Северном Кавказе, Урале и в Сибири. В магматических и метаморфических породах протерозоя обнаружены скопления рудных и нерудных полезных ископаемых.

Палеозойская эра (греч. palaios — древний) продолжалась около 355 млн лет и подразделялась на шесть периодов. В эту пору происходило дальнейшее развитие жизни на море и на суше, возникает огромное количество типов и классов живых существ. Если в начале эры все живые организмы обитают в морях, а самыми развитыми живыми существами являются головоногие моллюски, то в конце эры на суше, покрытой лесами, уже существуют не только амфибии и рептилии, но и примитивные млекопитающие. Именно в Палеозое происходит освоение суши сначала растениями, затем членистоногими, а потом уже и позвоночными.

В эту эру сформировались многие горные системы (Урал, Тянь-Шань и др.), продолжалось формирование земной коры — расширение платформ и сокращение геосинклиналей. В палеозое на земной поверхности образовались мощные толщи осадочных пород, в которых сохранились остатки различных организмов.

Кембрийский период продолжался 85 млн лет. В этот период палеозоя жизнь в море развивалась в виде примитивных беспозвоночных форм — трилобитов (рис. 9.3), беззамковых брахиоподов. Из растений преобладали морские водоросли. На территории России кембрийское море занимало огромное пространство от берегов современного Балтийского моря до Урала. Морем в то время была покрыта и Сибирская платформа. Поэтому отложения кембрийского периода в основном состоят из осадочных пород морского происхождения: зеленовато-синих пластичных глин, кварцевых песчаников, кремнистых и глинистых сланцев. В породах этого периода обнаружены месторождения каменной соли, горючих сланцев, бокситов, фосфоритов, железа и марганца.

Ордовикский период продолжался около 65 млн лет. Для него характерен более разнообразный органический мир. В этот период появились новые формы трилобитов и первые наземные высокоразвитые организмы — многоножки и скорпионы, развивались кораллы, головоногие моллюски и иглокожие. Горообразовательная и магматическая деятельность была слабой. Морские отложения ордовика на территории нашей страны обнаружены в Сибири (рис. 9.4).

Силурийский период продолжался около 40 млн лет. В морях пышно развивалась фауна беспозвоночных: губки, кораллы, иглокожие, моллюски, брахиоподы (рис. 9.5). Появились позвоночные из класса рыб и первая растительность на суше: первобытные папоротники, плауны и др. Для второй половины этого периода характерны интенсивные горообразовательные процессы (образовались Саяны), которые сопровождались повышенной магматической деятельностью и обширными регрессиями моря. Силурийские отложения широко распространены в Сибири, среди отложений этого возраста встречаются месторождения различных металлов — золота, свинца, молибдена, меди, а также залежи фосфоритов, горючих сланцев и др.

Рис. 9.3. Трилобит

Рис. 9.4. Морские Рис. 9.5. Брахиопод лилии.

Девонский период продолжался 55 млн лет. В это время развивались панцирные двоякодышащие рыбы (рис. 9.6) и вымерли трилобиты. Морская растительность была представлена водорослями, а наземная — папоротниками, плаунами, хвощами и первыми родоначальниками современных хвойных растений. Значительная часть территории нашей страны в начале этого периода представляла собой сушу, затем была затоплена морем. Под водой оказалась Западная Сибирь, а в конце периода море отступило и большая часть территории нашей страны вновь стало сушей. Поэтому среди девонских отложений встречаются как континентальные (красноцветные песчаники), так и морские (известняки, мергели) отложения. В девонских отложениях обнаружены залежи каменной и калийной солей, гипса, месторождения нефти и горючих газов.

Рис. 9.6. Кистеперая рыба.

Каменноугольный (карбоновый) период продолжался около 65 млн лет. Это время расцвета растительности на суше. Непроходимые леса гигантских древовидных папоротников, лепидодендронов, каломитов покрывали громадные пространства земного шара. Пышному развитию растительности благоприятствовал теплый и влажный климат, что в конечном счете обусловило образование мощных залежей каменных углей (рис. 9.7). Животный мир был представлен земноводными, огромными пауками и насекомыми. В морях обитали главным образом рыбы и плеченогие.

В конце периода усиливается магматическая деятельность и начинается интенсивное горообразование: возникли Уральские горы, хребты Тянь-Шаня, горы Казахстана и др. Среди каменноугольных отложений обнаружены уголь (Донбасс, Кузбасс), нефть, бокситы, горючие газы, редкие и цветные металлы. Выходы каменноугольных отложений есть также на Урале и в других местах.

Пермский период продолжался около 35 млн лет, завершил палеозойскую эру и характеризовался грандиозным вымиранием флоры и фауны в конце периода. Это вымирание по своим масштабам превзошло все другие известные вымирания, в том числе и знаменитое вымирание динозавров в конце мезозоя. В конце пермского периода исчезло до 95% видов земной фауны, но причины этого вымирания, как и других, неизвестны. В этот период на суше постепенно вымирали гигантские папоротниковые растения, появились новые виды папоротников, хвойные деревья, пресмыкающиеся, родоначальники современных змей, ящериц, крокодилов и черепах, развивались земноводные (рис. 9.8).

Уральские горы достигли максимальной высоты, начали формироваться Памир и Алтай.

Рис. 9.7. Флора и фауна.

Рис. 9.8. Диметродон.

Мезозойская эра (греч. mesos — средний) началась 245 млн лет назад и продолжалась около 180 млн лет. Мезозой — эра тектонической, климатической и эволюционной активности. Происходит формирование основных контуров современных материков и горообразование на периферии Тихого, Атлантического и Индийского океанов. Климат был теплым на протяжении всей эры, что сыграло важную роль в эволюции и образовании новых видов животных.

К концу эры основная часть видового разнообразия жизни приблизилась к современному ее состоянию. На Земле появились костистые рыбы, птицы и высшие животные — млекопитающие. В этот период достигают расцвета голосеменные растения, особенно хвойные, а в животном мире достигают расцвета насекомые и рептилии, которые занимают господствующее положение и представлены большим числом форм. В данную эру отложились значительные толщи континентальных и морских осадочных пород. Мезозойская эра подразделялась на три периода.

Триасовый период продолжался около 45 млн лет. В течение него пышно развивались членистоногие (рис. 9.9), моллюски, пресмыкающиеся и земноводные, появились белемниты, первые костистые рыбы и начальные формы млекопитающих, из растений преобладали хвойные и саговниковые (пальмовые). Территория нашей страны в основном представляла сушу, поэтому отложения этого периода представлены красноцветными песчаниками, песками, мергелями, глинами и известняками.

Юрский период продолжался около 62 млн лет. Для него характерны усиление горообразовательных процессов (сформировались Кавказ, Крым) и наступление моря на континенты. В юрском периоде вымирают семенные папоротники и появляются покрытосеменные растения, представленные древесными формами, распространившиеся на все материки и насекомые-опылители. В юрском периоде появляются летающие ящеры, завоевавшие воздушную среду. Масса некоторых динозавров достигает 50 т. Наиболее распространенными в этот период беспозвоночными животными были аммониты, но в отличие от триасовых юрские аммониты имели спиральнозавитую раковину, разделенную рядом перегородок на камеры. К юрскому периоду относится и расцвет другой группы головоногих моллюсков — белемнитов. Дальнейшее развитие получили различные рыбы и млекопитающие, появились первые птицы, например археоптерикс (рис. 9.10).

В результате морских трансгрессий образовалось большое юрское море, которое заливало всю Русскую платформу. Отложения юрского периода представлены морскими отложениями известняков, глин и мергелей, конгломератов, песков, каменных и бурых углей, горючих сланцев и нефти. В породах данного периода обнаружены месторождения железа, фосфоритов и гипса.

Меловой период продолжался около 73 млн лет. Для него характерны дальнейшее развитие млекопитающих, возникновение новых форм зубастых (рис. 9.11) и водных птиц. В верхнемеловую эпоху появились цветковые растения и флора приобрела вид, близкий к современному.

Рис. 9.9. Мечехвост.

Рис. 9.10. Археоптерикс.

Рис. 9.11. Трицератопс.

В конце мелового периода наступает похолодание, сокращается ареал околоводной растительности, вымирают растительноядные, за ними хищные динозавры. Крупные рептилии (крокодилы) сохраняются только в тропическом поясе. Вследствие вымирания многих рептилий начинается быстрое распространение птиц и млекопитающих, занимающих освободившиеся экологические ниши. В морях вымирают многие формы беспозвоночных и морские ящеры.

Это время интенсивного горообразования, сопровождающегося интенсивной магматической деятельностью, сильных трансгрессий и регрессий моря. В меловой период возникли Альпы, Карпаты в Европе, Анды и Кордильеры в Америке. На территории нашей страны меловые отложения обнаружены на Русской равнине, Сибири и др. Среди меловых отложений широко распространены известняки, пески и глины, каменные угли, фосфориты, железные руды и нефть.

Кайнозойская эра (греч. kainos — новый) началась около 65 млн лет назад и длится по настоящее время. В течение кайнозоя продолжается интенсивное горообразование, что выражается в землетрясениях, извержениях вулканов и дальнейшем поднятии гор (Альп, Гималаев и др.), образовании озер (Байкал) и морей (Мраморное и Эгейское моря). Материки и океаны приобрели современный вид. Органический мир еще в конце мелового периода существенно изменился: появились костистые рыбы, млекопитающие, птицы, моллюски, а в конце неогена — человек.

Палеогеновый период продолжался около 40 млн лет. Наиболее распространенными среди морских животных были различные моллюски (фораминиферы, нуммулиты). Среди позвоночных животных господствующее положение занимали мамонты (рис. 9.12), млекопитающие, от которых отделилась самостоятельная ветвь приматов, давших начало человекообразным обезьянам. Большое разнообразие насекомых, из пресмыкающихся — ящерицы, змеи, черепахи, широко распространяются костистые рыбы. Для растительности характерно распространение покрытосеменных растений с преобладанием двудольных.

Для периода характерны многочисленные регрессии и трансгрессии моря. Это был период колоссальных движений земной коры, приведших к формированию Альп, Карпат, Кавказа, горных систем Центральной Азии. Отложения палеогенового периода представлены морскими и континентальными отложениями.

Неогеновый период продолжался 23 млн лет и подразделяется на две эпохи: миоцен и плиоцен. Климат периода был довольно теплым и влажным, однако несколько более прохладным по сравнению с палеогеновым периодом. Органический мир становится похожим на современный. Развивались пластинчато-жаберные моллюски и брюхоногие, фораминиферы и кораллы, а среди позвоночных господствовали млекопитающие. Происходили дальнейшая дифференциация и развитие хищных (рис. 9.13), парнокопытных, китовых, хоботных, приматов и других групп позвоночных животных, продолжалось развитие человекообразной обезьяны. В миоценовую эпоху были широко распространены вечнозеленые растения (магнолии, лавры, пальмы), которые в настоящее время сохранились только в субтропической и тропической зонах. Изменение климатических условий привело к образованию обширных степей.

Рис. 9.12. Мамонт.

Рис. 9.13. Мегалодон.

В этот период Европа соединяется с Азией. Два глубоких залива, возникших на территории Атлантики, впоследствии отделили Европу от Северной Америки, полностью сформировалась Африка. На месте современного Берингова пролива продолжает существовать перешеек, соединяющий Азию с Северной Америкой. Для неогена также характерны значительные горообразовательные движения и интенсивные тектонические движения, приведшие к образованию ныне потухших вулканов Эльбруса, Казбека и др. В неогеновое время завершилось формирование современного рельефа земной коры.

Четвертичный период начался 2 млн лет назад и продолжается по настоящее время. Это самый короткий геологический период, но именно в нем сформировалось большинство современных форм рельефа и произошли важные события: ледниковая эпоха и появление человека, поэтому данный период называют еще антропогенным (греч. anthropos — человек). В четвертичных отложениях сохранились кости первобытных людей и следы их жизнедеятельности: кострища, каменные орудия, предметы обихода и др. В более молодых отложениях этого периода обнаружены многочисленные орудия труда разумного человека и следы первобытной культуры: остатки рисунков на стенках пещер, фигурки различных животных, вырезанные из костей и т. д. Для этого периода характерно господство млекопитающих и цветковых растений.

Четвертичный период подразделяется на плейстоцен и голоцен. Плейстоцен — это время великих оледенений. В первых эпохах четвертичного периода неоднократно повторялись оледенения значительной части суши, которые охватили в основном Русскую равнину. Европейская территория России была трижды покрыта ледником, который спускался из района Скандинавии, трехкратные оледенения четвертичного периода получили названия лихвинское, днепровское и валдайское. Последнее оледенение было 12 тыс. лет назад и достигло на юге широты Волгограда, а на востоке — Урала. Во время оледенения происходило массовое накопление продуктов геологической деятельности ледников. Во внеледниковых районах четвертичные отложения представлены исключительно продуктами геологической деятельности воды, ветра и некоторых других экзогенных факторов.

Голоцен — типичная межледниковая эпоха с относительно стабильным климатом. Начало голоцена характеризуется истреблением человеком большого количества видов животных, а середина — становлением человеческой цивилизации и началом ее технического развития. Голоцен продолжается и по сей день.

Вопросы и задания для самопроверки

• 1. Приведите краткую характеристику эндогенных и экзогенных процессов.
• 2. Каково взаимодействие эндогенных и экзогенных процессов?
• 3. Что такое трансгрессия и регрессия моря и чем они вызываются?
• 4. Что такое землетрясение и в каких районах Земли оно проявляется?
• 5. В чем заключается сущность вулканизма?
• 6. Где и как образуются цунами?
• 7. Дайте определение термина «выветривание».
• 8. Перечислите главные факторы физического выветривания.
• 9. Какие процессы происходят при химическом выветривании горных пород?
• 10. Как проявляются процессы эоловой деятельности: дефляция, корразия, перенос и аккумуляция?
• 11. Что такое эрозия и какие виды эрозии выделяют?
• 12. Охарактеризуйте понятие поймы и пойменного аллювия.
• 13. В чем заключается геологическая деятельность подземных вод?
• 14. Расскажите о карстовых формах ландшафта.
• 15. Что такое абразия?
• 16. Какие методы применяют в относительной и абсолютной геохронологии?
• 17. Какие характерные особенности можно выделить в истории четвертичного периода кайнозойской эры?