Магматизм, вулканизм, метаморфизм и другие геологические процессы

Естественно, что для архейского времени не приходится говорить о каких-либо типах тектонических структур, напоминавших фанерозойские. Какие-то морские бассейны, по-видимому, могли существовать.

К концу архея огромные пространства были охвачены гранитизацией и складчатостью и образовался гигантский массив с протоконтинентальной корой. Остается неясным, что же можно было противопоставить этому массиву не менее грандиозный протоокеан? И где он находился?

Органический мир архея. Земля - это единственная планета Солнечной системы, на которой сформировались условия, благоприятные для возникновения жизни. Исключительную роль сыграли размеры Земли и земные температуры. В первом случае гравитационное притяжение таково, что обеспечивает удержание атмосферы вблизи поверхности Земли, а во втором - диапазон температур приводит к тому, что подавляющая часть воды способна находиться в жидком состоянии - в наиболее благоприятной форме для жизни. Архейский эон включает тайну возникновения жизни на Земле. Вряд ли мы когда-нибудь получим доказательства эволюции самых ранних этапов жизни хотя бы потому, что клетки разрушаются и наиболее древние из них для нас, по-видимому, навсегда потеряны. Можно констатировать, что наиболее древние следы органической жизни в настоящее время установлены в породах с возрастом в 3,4- 3,5 млрд. лет. Они более чем на 1,5-1,2 млрд. лет отстоят от времени образования Земли (4,7-5,0 млрд. лет).

В течение огромного промежутка времени господствовали организмы, которые были лишены внутренней структуры клеток, в них не было ядра, и ДНК не могла группироваться в дискретные хромосомы. Подобные организмы называются прокариотическими в отличие от эукариотических, клетки которых обладают ядром, сложной внутренней структурой и хромосомами.

Архейский эон - это время прокариотов - бактерий и синезеленых водорослей, единственных следов жизни столь далекого прошлого. Наиболее древние организмы, представляющие собой следы жизнедеятельности синезеленых водорослей и называемые строматолитами, обнаружены в Австралии, в районе Пилбара. Их возраст оценивается примерно в 3,5 млрд. лет. В архейских породах присутствует углерод в виде графита, являющийся результатом концентрации его какими-то организмами. Изотопный состав углерода в архее примерно такой же, как и связанный с биологическими объектами сегодняшнего дня.

Таким образом, несмотря на то, что следы органической жизни фиксируются уже в раннем архее, палеонтологический метод для расчленения древнейших отложений практически не играет роли. Необходимо помнить, что в архейской атмосфере уровень кислорода еще далеко не достиг современного, но было много метана, аммиака, углекислоты, паров воды.

18. РАННЕПРОТЕРОЗОЙСКИЙ ЭТАП

Нижнепротерозойские комплексы пород широко развиты в фундаменте всех древних платформ, обнажаются на щитах и отличаются от архейских гораздо большим разнообразием, как пород, так и структур. Кора континентального типа в раннем протерозое начала подвергаться усиленной дифференциации и дроблению, так как она уже значительно охладилась. Нижнепротерозойские толщи, формировавшиеся на протяжении 1 млрд. лет, представлены двумя главными типами. Один из них сложен глубокометаморфизованными и дислоцированными породами, тесно связанными с архейскими и как бы спаянными с ними в единое целое. Другой тип нижнепротерозойских образований слагает или сравнительно пологие структуры, или грабены, располагающиеся несогласно по отношению к структурам архейских толщ. Образования этого типа метаморфизованы значительно слабее, нежели архейские толщи, и формировались в более спокойной тектонической обстановке. Нижнепротерозойские породы очень редко достоверно устанавливаются в складчатых поясах, где они слагают ядра антиклинориев или надвиговые пластины. Органические остатки в отложениях нижнего протерозоя встречаются чаще, чем в архее, особенно строматолиты. Основными методами расчленения нижнепротерозойских толщ также являются радиометрический и структурно-геологический, при котором анализу подвергаются взаимоотношения между различными толщами пород, их состав, характер залегания и т.д.

Важной чертой раннепротерозойской истории является снижение общего теплового потока и температуры на поверхности Земли по сравнению с археем, что в целом привело к увеличению стабильности, жесткости отдельных крупных участков уже сформировавшейся континентальной земной коры. Для разных платформ в раннепротерозойское время можно выделить несколько крупных стадий, которые отличаются ходом историко-геологического развития, что сказывается на составе и структуре отложений.

Выделяется несколько типов главных обстановок, в которых формировались нижнепротерозойские отложения. Одним из таких типов являются обстановки подвижных поясов, характеризующиеся раскалыванием стабильной, но все еще относительно разогретой земной коры; интенсивным ее прогибанием, массовым излиянием базальтовых и более кислых лав; формированием кремнисто-глинистых и песчанистых пород, толщ железистых кварцитов и, гораздо реже, карбонатов - доломитов и известняков. Мощность таких толщ составляет многие километры. На поздних стадиях развития подвижных зон их отложения подвергались сжатию с образованием очень сложной складчатой структуры, внедрению разнообразных, преимущественно гранитоидных интрузивов и сильному метаморфизму в амфиболитовой, реже зеленосланцевой фациях.

Эволюция органической жизни в послеархейское время на протяжении почти 1 млрд. лет шла очень медленно. В течение раннего протерозоя, как и в архее, были развиты преимущественно прокариотические организмы - сине-зеленые водоросли, следы жизнедеятельности которых в виде строматолитов известны в породах нижнего и особенно верхнего протерозоя многих районов мира. На рубеже 2 млрд. лет, в середине раннего протерозоя, уровень кислорода в атмосфере, по-видимому, приблизился к современному, и не последнюю роль в этом отношении сыграл расцвет прокариотических синезеленых водорослей, которые благодаря фотосинтезу выделяли свободный кислород.

19. ПОЗДНЕПРОТЕРОЗОЙСКИЙ ЭТАП

На рубеже раннего и позднего протерозоя (1,7-1,6 млрд. лет) в развитии Земли происходят существенные перемены, и она вступает в такой историко-геологический этап, который уже тесно связан с последующими этапами более молодой фанерозойской истории.

Общая длительность позднего протерозоя - рифея и венда - составляет около 1,2 млрд. лет, что намного превышает длительность фанерозойских эр, поэтому соответствующие подразделения рифея называются фитемами.

В отличие от архея и нижнего протерозоя для рифея важную роль играет биостратиграфическое расчленение, основывающееся на строматолитах, появляющихся уже в большом количестве и отличающихся разнообразием. магма тектонический земная кора земля

В венде, т.е. в самом конце позднего протерозоя, существенную роль играет бесскелетная фауна эдиакарского типа. Вместе с тем благодаря слабому метаморфизму верхнепротерозойских отложений, особенно на платформах, широко используются методы изотопной геохронологии, в частности по минералу осадочных пород - глаукониту, содержащему калий.

В позднепротерозойское время, после окончательного становления фундамента древних платформ, на них начинает формироваться настоящий платформенный (плитный) чехол.

20. ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРА

Палеозойская эра, имеющая длительность в 340 млн. лет, охватывает более половины фанерозоя. В течение палеозойской эры на земном шаре происходили чрезвычайно важные и разнообразные геологические события. Именно в это время сосуществование подвижных (геосинклинальных) и стабильных - платформенных областей определяло главные тенденции геологической эволюции земного шара. Следует учитывать, что главнейшие платформы в то время могли находиться совсем в других местах, нежели в настоящее время. Точно так же и подвижные пояса занимали иные пространства и обладали другой конфигурацией, чем те складчатые пояса, которые мы сейчас видим. Подобные выводы с неизбежностью следуют из палеоклиматических и палеогеологических реконструкций.

Палеозойская эра развития Земли подразделяется на два крупных этапа: раннепалеозойский, начавшийся еще в позднем рифее и венде и закончившийся в силурийском периоде, и позднепалеозойский, включавший девонский, каменноугольный и пермский периоды. Каждый из них в подвижных поясах завершался складчатостью - каледонской и герцинской соответственно, в результате которых были сформированы протяженные горно-складчатые области и системы, причленившиеся к стабильным платформам и "спаявшиеся" с ними.

21. РАННЕПАЛЕОЗОЙСКИЙ ЭТАП. СТРАТИГРАФИЧЕСКИЕ И ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ РАННЕГО ПАЛЕОЗОЯ

В раннем палеозое выделяются три периода: кембрийский, ордовикский, силурийский, каждому из которых отвечает определенная система отложений. По новым данным, нижний возрастной предел кембрийского периода 590 млн. лет, а верхняя граница силурийского - 408 млн. лет. Таким образом, ранний палеозой охватывает временной интервал около 180 млн. лет. Длительность кембрийского периода 85 млн. лет, ордовикского - 67 млн. лет, силурийского - 30 млн. лет. Кембрийская и ордовикская системы подразделяются на три отдела, а силурийская - на два. Приведенное деление систем нижнего палеозоя принято в СССР.

Органический мир раннего палеозоя характеризуется быстрым расцветом разнообразных типов живых организмов и низших растений, что особенно бросается в глаза по сравнению с крайне бедным органическим миром позднего протерозоя. Поскольку огромные пространства земного шара заняты в раннем палеозое океанами и морями, животный мир представлен в основном морскими беспозвоночными организмами и водорослями. Наземные животные, к которым относятся членистоногие, и первые представители высших растений появляются лишь в силурийском периоде. Животный мир, обитавший в морях, характеризовался всеми видами беспозвоночных, среди которых наиболее широко распространены археоциаты, трилобиты, граптолиты, брахиоподы, кишечно-полостные, иглокожие и наутилоидеи.

Уже в кембрийском периоде некоторые типы беспозвоночных обладали хитиново-фосфатным, а также известковым наружным или внутренним скелетом. К раннему кембрию относится расцвет одиночных и колониальных прикрепленных бентосных организмов - археоциат, которые быстро исчезают к началу среднего кембрия. Особенно широко в кембрии, ордовике и раннем силуре были развиты трилобиты, представленные малочленистыми и многочленистыми формами, последние из которых обладали прочным известковым панцирем и могли, свертываясь, защищать мягкое брюшко. Быстрая эволюция трилобитов привела к возникновению большого количества руководящих форм, позволяющих детально расчленять нижнепалеозойские отложения. Важной группой являлись также граптолиты, обладавшие различной морфологией в кембрии, ордовике и силуре и давшие много надежных руководящих форм. Кембрийские брахиоподы, имевшие хитиново-фосфатные раковины, были примитивными, беззамковыми, но уже в ордовике появляются замковые разновидности с известковыми раковинами, количество родов которых составляет около 200.

В силуре брахиоподы становятся более сложными и впервые появляются спирифериды и продуктиды. Кишечно-полостные представлены простыми четырех лучевыми кораллами, табулятами и другими Формами, игравшими роль рифообразующих организмов.

К ордовикскому периоду относится появление стебельчатых иглокожих, среди которых интересны морские лилии, бластоидеи, цистоидеи, криноидеи. К этому же времени приурочено развитие головоногих моллюсков-наутилоидей, характеризовавшиеся раковинами диаметром в первые метры и являвшихся хищниками морского дна.

Для раннего палеозоя характерны и другие группы беспозвоночных, которые не были столь широко распространены, например губки, черви, пелециподы, мшанки (рифообразующие организмы), гастроподы и др. Важное стратиграфическое значение с начала ордовика приобретают так называемые конодонты - мелкие роговые образования, имеющие зубчатую, зазубренную форму, природа которых неясна до сих пор. Либо это челюстные аппараты кольчатых червей, либо чешуйки на поверхности тела примитивных хордовых организмов. В раннем палеозое позвоночные животные не играли сколько-нибудь заметной роли и были представлены бесчелюстными (панцирными) рыбами, которые обитали в пресных или солоноватых водных бассейнах и реже в океанах. Только в конце силурийского периода появляются рыбы с внутренним хрящевым скелетом, т.е. "настоящие" рыбы.

Растительный мир раннего палеозоя был беден и в нем преобладали синезеленые водоросли, мхи, грибы. В позднем силуре появляются первые наземные высшие растения - псилофиты, которые ознаменовали начало приспособления представителей растительного и животного мира к выходу на сушу, завершившемуся уже в позднем палеозое.

Таким образом, в раннем палеозое впервые появилась в изобилии морская скелетная фауна, пришедшая на смену бесскелетной эдиакарской фауне конца позднего протерозоя. Вот это как бы "внезапное рождение представителей органического мира, способных строить скелет" во многом представляется загадочным и непонятным, хотя существуют многочисленные попытки объяснения этого феномена с различных позиций. Не вдаваясь в подробные объяснения, следует заметить, что важную роль играло увеличение солености вод Мирового океана, причина которого также остается неясной, а также уменьшение содержания СО₂ в воде.

Многие формы животных, появившихся в начале кембрия, быстро прекратили свое существование, и только трилобиты, беззамковые брахиоподы и граптолиты продолжали эволюционировать в ордовике и силуре. С начала ордовикского периода в быстром темпе развивались уже все основные классы морских беспозвоночных животных, а с конца силурийского - и первые примитивные позвоночные и наземные растения.

22. ПОЗДНЕПАЛЕОЗОЙСКИЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ

В позднем палеозое выделяются три периода: девонский, каменноугольный и пермский, общей продолжительностью 160 млн. лет, так как граница палеозойской и мезозойской эр приурочена к рубежу 248 млн. лет. Длительность девонского периода 48 млн. лет, каменноугольного - 74 и пермского - 38 млн. лет. Отложения, отвечающие первым двум системам, подразделяются на три, а пермская - на два отдела. Если ярусное подразделение девонской системы является общепринятым, то в каменноугольной системе на территории СССР выделяются ярусы, отличающиеся от Западно-Европейских, где карбон делится на два отдела, отложения которых представлены морскими породами внизу и континентальными вверху.

В Северной Америке каменноугольной системе отвечают по существу две, называемые миссисипий и пенсильваний. Ярусы пермской системы также не являются общими для всех континентов.

23. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ В МЕЗОЗОЕ И КАЙНОЗОЕ

Мезозойская и кайнозойская эры - две последние эры фанерозойского зона. Продолжительность первой из них составляет 183 млн. лет, а второй - 65 млн. лет, т.е. более чем вдвое короче. Среди отложений мезозойской группы выделяются три системы: триасовая, юрская и меловая, длительностью в 35, 69 и 79 млн. лет.

Кайнозойская группа включает три системы: палеогеновую, неогеновую и четвертичную, или антропогеновую. Отложения палеогеновой системы, подразделяемые на три отдела: палеоцен, эоцен и олигоцен - не имеют общепринятого ярусного деления. Неогеновая система имеет два отдела: миоцен и плиоцен.

Название "четвертичная система" впервые было употреблено в 1854 г. Морло, хотя еще в 1839 г. Ч. Лайель выделял "плейстоценовый период", обозначая им ледниковую эпоху. Вопрос о длительности четвертичного периода является предметом длительных споров среди геологов и до настоящего времени не решен. Сейчас наметилось два основных подхода к проблеме нижней границы четвертичной, или антропогеновой, системы, как это принято в СССР. Одна группа геологов считает длительность антропогена не менее 2 млн. лет и присоединяет к нему поздний плиоцен, называя его эоплейстоценом и базируясь преимущественно на эволюции фауны млекопитающих. Другая основывает стратиграфию на данных изменения климата и при таком подходе нижняя граница антропогена имеет возраст около 750 тыс. лет.

ЛИТЕРАТУРА

1. Апродов В.А. Вулканы, М., 1982.

2. Емельяненко П.Ф., Яковлева Е.Б. Петрография магматических и метаморфических пород. М.,1985.

3. Макдональд Г. Вулканы.- М., Мир, 1975.

4. Маракушев А.А. Вулканизм Земли// Природа. 1984. N 9.

5. Емельяненко П.Ф., Яковлева Е.Б. Петрография магматических и метаморфических пород. М., 1985.

6. Петрография// Под ред. А.А. Маракушева. Т. III. М., 1986.

7. Николаев Н.И. Новейшая тектоника и геодинамика литосферы. М., 1988.

8. Никонов А.А. Современные движения земной коры. М., 1979.

9. Новейшая тектоника континентальных, переходных и океанических областей Земли. М., 1984.

10. Белоусов В.В. Структурная геология. М., 1986.

11. Михайлов А.Е. Структурная геология и геокартирование, М., 1984.

12. Балт Т. В глубинах Земли: о чем рассказывают землетрясения. М., 1984.

13. Гир Дж., Шах X. Зыбкая твердь. Что такое землетрясение и как к нему подготовиться. М., 1988.

14. Моги К. Предсказание землетрясений. М., 1988.

15. Никонов А.А. Землетрясения. Прошлое, современность, прогноз. М., 1984.

16. Городницкий А.М., Зоненшайн Л.П., Мирлин Е.Г. Реконструкция положения материков в фанерозое. М., 1978.

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

18. Рудник В.А., Соботович Э.В. Ранняя история Земли. М., 1984.

19. Хэллем Э. Интерпретация фаций и стратиграфическая последовательность. М., 1983.

20. Ясаманов Н.А. Древние климаты Земли. Л., 1985.

Размещено на Allbest.ru