Методичка_Paleog_без_палева

МЕТОДИЧКА ПО ПАЛЕВУ

УДК 551.8 ББК 26.323.9 С88 Составитель: проф. В.И. Стурман Рецензент: к.т.н., доцент И.Е. Егоров

Палеогеография: учебно-методическое пособие / Сост. В.И. Стурман; УдГУ, Ижевск, 2002. 43 с.

В учебно-методическом пособии кратко изложены основные теоретические положения курса палеогеографии: предмет и задачи дисциплины, области ее практического приложения, методы палеогеографических исследований, история развития географической оболочки Земли, некоторые общие палеогеографические закономерности. В едином комплексе рассматривается развитие природной среды и органического мира. Предназначена для студентов, обучающихся по географическим и природоохранным специальностям.

ББК 26.323.9

© Сост. В.И. Стурман, 2002

Сканировал: П.В. Коновалов, 2011 Распознавал и редактировал, а также попросил методичку у Л.Н. Злобиной: Р.А. Цигвинцев, 2011

скачано http://cigvincev.ru

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ПАЛЕОГЕОГРАФИИ

Палеогеография изучает древнюю природу Земли и историю развития ее географической оболочки. Географическая оболочка, составляющие ее геосферы (атмосфера, гидросфера, литосфера, биосфера) и природно-территориальные комплексы (океаны и материки, физико-географические страны, природные зоны, сектора и области, и т.д., вплоть до фаций ландшафтов, развиваются непрерывно на протяжении всей истории Земли. Их современное состояние, изучаемое комплексом наук о Земле, не более чем статичный момент этого процесса, подобный одному кадру невообразимо длинной киноленты. Современное состояние природы Земли, причины и направленность происходящих изменений, невозможно понять, не зная их прошлых состояний. Изучение истории географической оболочки позволяет глубже познать механизмы взаимодействия компонентов природной среды. Подобно тому как знание истории человеческого общества открывает путь к пониманию причин и смысла происходящих в нем процессов, знание прошлого природы Земли является неотъемлемой частью естественнонаучного образования.

Палеогеография как наука развивается на стыке геологии и географии. При получении исходного материала используются в основном геологические методы (изучение разрезов горных пород, отбор и анализ проб); при его интерпретации - географические (интерполяция и экстраполяция на основе географических закономерностей). Для палеогеографии очень важно определение времени тех или иных событий. Это достигается через определение возраста пород, обычно с помощью палеонтологических и/или радиоизотопных методов. С другой стороны, палеогеографический критерий (сходство или различие физико-географических условий формирования отложений) позволяет оценить достоверность датировок горных пород, что очень важно в условиях неполноты геохронологии, наличия многочисленных перерывов в осадконакоплении. Таким образом, геология обеспечивает палеогеографию фактическими данными; палеогеография помогает выявлять в них закономерности, выстраивать отдельные факты в систему, в целостную картину прошлого состояния природной среды и, на основе выполненной реконструкции, придавать целенаправленность поиску новых фактов.

Палеогеографические исследования могут быть глобальными, т.е. охватывать Землю в целом, региональными или локальными, т.е. принимать в рассмотрение отдельные территории. Палеогеография рассматривает географическую оболочку в целом, либо отдельные геосферы и их части. Соответственно, кроме общей палеогеографии, существует ряд частных наук: палеогеоморфология, палеотектоника. палеовулканология, палеоклиматология, палеогидрология, палеогидрогеология. палеоэкология и др. Существуют разделы палеогеографии, рассматривающие отдельные интервалы геологической истории разного ранга и продолжительности: палеогеография докембрия, палеогеография мезозоя, палеогеография четвертичного периода и его отдельных подразделений, и т.п.

Палеогеографические исследования обычно выполняются в рамках комплексного геологического изучения территории, интервала геологического разреза. Областями практического приложения палеогеографии являются:

а) геологические исследования, связанные с поисками полезных ископаемых, т.к. восстановление палеогеографических условий позволяет выявлять обстановки, благоприятствовавшие формированию тех или иных полезных ископаемых, и на этой основе прогнозировать их размещение; б) геоэкологические прог нозы, т.к. знания о прошлом состоянии природной среды при тех или иных изменениях отдельных геокомпонентов позволяют предвидеть возможные последствия

изменений, предполагаемых в будущем.

МЕТОДЫ ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основной метод исследования в палеогеографии - палеогеографическая реконструкция, т.е. мысленное воссоздание на основе фрагментарных данных целостной картины былого состояния природной среды, в рамках которой параметры отдельных геокомпонентов тесно увязываются друг с

другом и все вместе - с известными фактами геологического прошлого. Реконструкция природных условий прошлых эпох основывается на изучении их следов, находящихся в ископаемом состоянии. Следами прошлых природных условий (палеогеографическими документами) являются горные породы, рельеф, почвы, органические и неорганические включения.

Возможности методов палеогеографических исследований, детальность и надежность осуществляемых с их помощью реконструкций, как правило, убывают по мере отдаления событий во времени. Поэтому наиболее детально изучено развитие природы в четвертичном периоде, особенно его ближайшие по времени события; слабее детализирован мезо-кайнозой, палеозой. Меньше всего известно о докембрии, особенно о его ранних этапах.

Важнейший из палеогеографических методов исследования - фациальный анализ, т.е. изучение геологических тел (массивов горных пород с определенными формами залегания, внутренними включениями и внешними ограничениями), исходя из выявления условий их образования. Известно, что крупность зерен терригенных отложений указывает на подвижность среды осадконакопления, состав глинистых минералов - на тип выветривания, кристаллы и агрегаты кристаллов легко растворимых солей - на засушливость климата и т.д. Текстурные особенности, такие как косая или горизонтальная слоистость различных типов, псевдоморфозы по морозобойным клиньям, текстуры течения грунтов и др., также заключают в себе информацию об условиях образования отложений. Объектами изучения могут быть и включения в породах. Например, петрографический состав ледниковых валунов позволяет определять, из каких центров оледенения они доставлены; состав воздуха в пузырьках внутри современных ледников отражает состав атмосферы во время их формирования. На основе использования комплекса методов изучения вещественного состава пород (гранулометрический, минералогический, химический, петрографический анализы), текстурных особенностей, условий залегания, органических и неорганических включений определяется происхождение пород с последующей конкретизацией фациальных условий.

Фации делят на три основные группы: морские, бассейнов с ненормальной соленостью, континентапьные. Морские осадки зависят от глубины и конфигурации бассейна, рельефа дна. режима волнений и течений. Среди них выделяются: прибрежноморские (литоральные и сублиторальные), шельфовые, батиальные (формирующиеся на материковом склоне), абиссальные (глубоководные) фации. Отложения бассейнов с ненормальной соленостью подразделяются на фации дельт, лагун, заливов, внутриконтинентальных бассейнов (пресных, солоноватых и соленых озер, внутренних морей). Континентальные фации отличаются наибольшим разнообразием: их подразделяют на генетические типы и далее - на фации и фациальные разновидности. Основными генетическими типами континентальных образований являются: элювиальные, делювиальные, солифлюкционные, коллювиальные (в т.ч. обвальные, осыпные. оползневые), пролювиальные, аллювиальные, эоловые, ледниковые.

флювиогляциальные. лимногляцмальные. вулканогенные. В особую группу выделяются техногенные образования. Наряду с чистыми генетическими типами выделяется •значительное количество смешанных: элювиально-делювиальные, озерно-аллювиальные и другие отложения. Генетические типы подразделяются на фации (например, аллювиальные отложения - на русловые, пойменные и старичные; далее каждая из фаций - на субфации). Отложения разных генетических типов, сформировавшиеся в единых тектонических и климатических условиях, образуют формации - закономерные сочетания отложений разных типов, нередко связанных переходами друг в друга.

Сопоставление фациальных особенностей одновозрастных пород, изученных в разных местах, позволяет выявлять особенности древнего рельефа и ландшафтов в целом, в т.ч.: расположение, климатические и геоморфологические особенности областей сноса и аккумуляции; пространственное положение, направления и скорости течений рек; направления движения ледников, положение береговых линий морей и озер, физикохимические свойства и характер подвижности воды; характер и интенсивность выветривания; направленность и интенсивность тектонических движений. Фациальный анализ дополняется рядом частных методов, призванных определить время и условия формирования пород. Среди них следует выделить следующие.

Палеозоологические методы. Включают определение систематической принадлежности и условий существования организмов по их ископаемым остаткам, заключенным в горных породах. Время формирования отложений определяется по присутствию руководящих фаунистических остатков (видов, главньм образом, морской фауны, с широким распространением и коротким временем существования), либо по составу фаунистических комплексов. Условия существования определяются на основе данных об экологии современных представителей тех же или родственных видов, либо по морфологическим особенностям. Методы палеозоологических исследований существенно различаются для морской и наземной, макро- и микрофауны.

Наиболее разработано расчленение отложений по ископаемым остаткам морской фауны. Выделяются руководящие виды и их комплексы для наиболее мелких единиц стратиграфической шкалы - зон. Из зон выстраивают более крупные единицы: горизонты, подъярусы, ярусы, отделы, системы. Для изученных видов и систематических групп фауны обычно бывают известны и палеоэкологические особенности: существуют холодо- и теплолюбивые виды, переносящие и не переносящие опреснение и т.д. Поэтому состав фауны, содержащейся в тех или иных отложениях, позволяет су'дить об условиях их формирования.

Для континентальных отложений датировки обычно делаются менее уверенно изза фактора переотложения ископаемых остатков. Возраст отложений и условия их формирования (теплые или холодные, сухие или влажные) определяются по составу фаунистических комплексов: млекопитающих (для кайнозоя), пресмыкающихся, земноводных, наземных и пресноводных моллюсков. Для отдельных этапов формирования континентальных осадков выделяются фаунистические комплексы, состав которых закономерно отражает природные условия. Различают тундровые, лесные, степные и т.д. фаунистические комплексы.

Палеоботанические методы. Заключаются в изучении ископаемых макроскопических (палеокарпологический анализ) и микроскопических (палинологический, или спорово-пыльцовый анализ) растительных остатков. Палеоботанические методы применяются, главным образом, при изучении континентальных отложений. По макро- и микроскопическим остаткам определяется состав флористических комплексов и, соответственно, зональный тип растительности в период их существования. Среди растений выделяются характерные тундровые, таежнолесные. степные и т.д. виды и систематические группы. Из сопоставления разновозрастных флористических комплексов выявляются тенденции изменения климата в соответствующие интервалы времени.

Благодаря значительному распространению ископаемых спор и пыльцы в континентальных отложениях по скважинам и обнажениям нередко удается построить графики (диаграммы), показывающие, как изменялся состав растительности в ходе формирования отложений. На них выделяют фазы похолодания и потепления, увлажнения и иссушения климата. Последовательность смены климатических фаз служит одним из критериев корреляции (сопоставления) разрезов. Для относительно молодых, хорошо изученных интервалов времени определяются районы распространения наиболее близких по составу современных флор. Это позволяет на основе аналогий определять климатические параметры.

Археологический метод. Применяется при изучении четвертичного периода, и в особенности его наиболее молодых подразделений. Метод заключается в восстановлении условий жизни ископаемого человека по следам его материальной культуры: характеру стоянок и жилищ, наскальной живописи, орудий, одежды, по костным остаткам животных, на которых охотились. Выделяется ряд археологических эпох (культур), увязанных с этапами развития природы.

Палеомагнитный метод. С его помощью определяется остаточная намагниченность пород, восстанавливается история магнитного поля Земли и увязываются события в ее ходе (смены полярности, различной продолжительности и периодичности) с тектоническими и климатическими событиями. Палеомагнитный метод позволяет определять направления меридианов и параллелей во время формирования пород, что весьма важно для восстановления истории перемещений литосферных плит.

Изотопные методы абсолютной геохронологии. Включают ряд частных методов (радиоуглеродный, калий-аргоновый, и др.), основанных на определении количества содержащихся в

породах или ископаемых остатках радиоактивных изотопов и продуктов их распада. Скорость радиоактивного распада является физической константой, и точное определение содержания отдельных изотопов позволяет (при условиях, обеспечивающих изоляцию объекта исследования) определять, с той или иной точностью, возраст пород в годах.

Палеотемпературный метод. Основан на зависимости соотношения изотопов кислорода 180 и 160 от температуры водной среды. Метод применяется к изучению остатков морских моллюсков. Определяется изотопный состав кислорода в составе кальцита, слагающего раковины, одновременно с определением их абсолютного возраста. Сопряженное использование палеотемпературного метода и абсолютных датировок позволяет строить палеотемпературные кривые - графики изменения температуры морской воды в придонных слоях. Морские осадки образуют непрерывные разрезы; из сопоставления таких разрезов для разных пунктов Мирового океана выявляют глобальные ритмы потеплений и похолоданий.

Палеогеомофологический метод. Основан на выявлении условий образования древних форм рельефа, в т.ч. погребенного или реконструируемого. По результатам геоморфологического изучения выделяются эпохи расчленения, фиксируемые погребенными долинами, эпохи выравнивания рельефа, т.е. образования пенепленов и педипленов. По деформациям поверхностей выравнивания, речных, морских и озерных террас, погребенных долин определяется характер последующих тектонических движений. Современный рельеф подразделяется на формы различного порядка, для которых определяется время и условия образования. Среди форм рельефа особо выделяют реликтовые, т.е. отражающие условия рельефообразования. отличные от современных: ледниковые формы, береговые образования, барханы и дюны, термокарстовые западины и др.

Составление и анализ палеогеографических карт. Данные палеогеографических реконструкций наносятся на карты, составляемые для определенных интервалов времени. На палеогеографических картах отображаются: генетические и фациалъные типы осадконакопления, данные определения палеотемператур. места находок и характер ископаемых флористических и фаунистических остатков, направления параллелей и меридианов. На основе обобщения частных фактов картируются древние природные зоны, направления движения литосферных плит, морских течений, материковых ледников. При анализе палеогеографических карт выявляются тенденции и закономерности развития природы в определенные периоды времени. При проведении прикладных патеогеографических исследований выделяют факторы, благоприятствовавшие накоплению полезных ископаемых (болотно-лесная растительность для угленакопления, межгорные депрессии для россыпеобразования и др.). Далее на специальных картах оконтуриваются территории, условия которых благоприятствовали формированию соответствующих полезных ископаемых.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ Ранние этапы развития Земли

История Земли включает две крупнейших единицы - зона: криптозой (время скрытой жизни) и фанерозой (время явной жизни). Для фанерозоя. включающего палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры, существуют хорошо разработанные биостратиграфические и геохронологические шкалы, на которые опираются палеогеографические реконструкции; используется принцип актуализма. Для криптозоя. включающего катархей, архей, протерозой, рифей и венд, фактов и датировок установлено значительно меньше, палеогеографические реконструкции затруднены в связи с резкими отличиями природных условий от современных

Катархей (4.5-3,5 млрд. лет назад). Вследствие метеоритной бомбардировки происходило образование кратеров. В недрах Земли радиоактивный распад привел к разогреву и расплавлению вещества, что создало предпосылки для его гравитационной дифференциации. Тяжелые элементы концентрировались в ядре, более легкие двигались к поверхности, где формировалась корка твердого вещества - первичная литосфера. Она не подразделялась на структуры, была очень тонкой, непрочной и часто прорывалась. Тогда происходили площадные излияния лав, активизировалась дегазация недр. За счст дегазации недр формировалась первичная атмосфера восстановительного состава:

преобладали метан, аммиак, в меньшей степени - водород, пары воды, диоксид и оксид углерода. Конденсация паров должна была привести к образованию первичной гидросферы; о ее характере имеются разнообразные гипотезы - от представления об отсутствий водоемов вследствие высокой температуры до предположений об океане, который покрывал всю планету.

Примерно 3,6-3,7 млрд. лет назад внутреннее ядро Земли стало достаточно большим, чтобы продуцировать конвекционные потоки в мантии. В результате воздействия этих потоков происходило образование вулкано-плутонических структур, обычно округлой формы, - древнейших ядер консолидации. Такие образования, сложенные серыми гнейсами, возраст которых достигает 4-4,5 млрд. лет. встречены в пределах древних щитов: на Алданском нагорье, Кольском полуострове, в Южной Африке. Древние ядра консолидации в процессе тектонических движений присоединяли к себе перемятые и нагроможденные обломки первичной базальтовой коры. Пол воздействием магматических процессов происходили их метаморфизация (в т.ч. гранитизация) и увеличение размеров консолидированных образований. Так образовались первые протоконтиненты.

Таким образом, произошла дифференциация первичного вещества, образовавшего планету, с выделением из него атмосферы, гидросферы и литосферы. Атмосфера создала защиту от космических излучений и метеоритной бомбардировки. Гидросфера создала среду для образования растворов и протекания в них химических реакций. В пределах литосферы выделились первые участки с относительно стабильными условиями. Все эта создало предпосылки для появления жизни, что произошло приблизительно 4 миллиарда лет назад.

О происхождении жизни на Земле имеется две основных гипотезы - земная, предполагающая образование первичных жизненных форм из природных химических соединений (Опарин-Холдейн). и космическая, предполагающая проникновение на Землю организмов, возникших вне ее (Вернадский). При крайней недостаточности фактических данных вопрос о предпочтительности той или иной гипотезы происхождения жизни имеет не столько естественнонаучный, сколько религиознофилософский характер. Отметим, однако, что космическая гипотеза оставляет нерешенным вопрос о первичном происхождении жизни.

Независимо от происхождения по современным представлениям первыми формами жизни были капли и скопления «живого бульона» (коацерватные капли) - нуклеиново-белковые молекулы, которые питались космической пылью - реголитом, газами атмосферы, органическими веществами, которые образовались в первичной атмосфере и океане под воздействием грозовых разрядов, температуры, радиоактивности. Коацерватные капли постепенно превращались в системы, способные к росту и увеличению своей массы за счет взаимодействия с внешней средой (протобионты). Эволюция от протобионтов к клеточным структурам, с закреплением наследственной информации в генетическом коде, не менее сложна и продолжительна, чем эволюция от одноклеточных организмов до современного разнообразия органического мира, и в т.ч. до человека, но значительно менее изучена. Примерно 3.75 млрд. лет назад на смену доклеточным формам жизни пришли клеточные доядерные - прокариоты - архебактерии и эубактерии, способные питаться за счет связывания железа, серы, азота. Эти крайне примитивные жизненные формы, благодаря способности жить и развиваться в самой разнообразной среде, в т.ч. бескислородной высокотемпературной (например, в сульфидных гидротермах океанического дна - «черных курильщиках»), существуют и в настоящее время. Они заселяют экологические ниши, недоступные для более высокоорганизованных организмов.

Архей (3,5 - 2,5 млрд. лет) был более спокойным периодом. Земная кора была сравнительно однообразна, со слабо выраженной пространственной дифференциацией. В неглубоких морях отлагались кремнистые, железистые, глиноземные (АЬОз) и карбонатные илы._Жизнь, представленная все более умножавшимися и разнообразными прокариотами, была сосредоточена в море. Наиболее высокоорганизованные прокариоты - цианеи (сине-зеленые водоросли) были распространены уже достаточно широко, образуя на мелководьях строматолитовые рифы.

Суша была представлена 10-12 протоконтинентами. которые сформировались в приэкваториальной зоне, над восходящими потоками мантийного вещества. При этом су ша была равнинной, на что указывает отсутствие конгломератов в составе отложений. Протоматерики были еще сравнительно непрочными образованиями, они сравнительно легко раскалывались под

воздействием мантийных потоков. В расходящихся трещинах формировались породы офиолитовой ассоциации (зеленокаменные, подобные современной молодой океанической коре срединноокеанических хребтов). „При столкновениях обломков протоматериков происходило складкообразование, сжатие и переплавление и. следовательно, увеличение мощности коры и формирование первых

консолидированных образований. Такие образования получили название «древние ядра консолидации»; они, как правило, сохранились до настоящего времени в пределах щитов. Предполагается, что в архее были периоды образования мегаконтииентов. объединявших все или почти все существовавшие консолидированные ядра. - Археогеи примерно 3.8 млрд. лет и Протогеи 2,8-3 млрд. лет назад.

Атмосфера на протяжении архея оставалась восстановительной, очень плотной, с температурой +70 - +120° (по некоторым оценкам до 600°). Большая часть воды находилась в парообразном состоянии, что и определяло высокую плотность атмосферы.

Протерозой (2,5-1,7 млрд. лет). Переход от архея к протерозою был обусловлен двумя относительно совпавшими по времени (в интервале 2,8-2,2 млрд. лет) событиями: началом органического фотосинтеза и формирования кислородной атмосферы и началом тектогенеза плит и срединно-океанических хребтов. Кислород выделяли сине-зеленые водоросли, в большом количестве распространившиеся еще в архее; но кислород в атмосфере не задерживался. Основную роль в связывании кислорода играл процесс окисления прокариотами (железобактериями) железа двухвалентного до трехвалентного. Двухвалентное железо в значительных количествах поступало из мантии в ходе ее дегидратации, а трехвалентное железо, будучи малоподвижным, накапливалось в составе илов, из которых позднее вследствие метаморфизма сформировались джеспилиты (железистые кварциты). Сине-зеленые водоросли извлекали из атмосферы углекислый газ. Это влекло за собой снижение выраженности парникового эффекта и падение глобальной температуры. Разные авторы приводят цифры от +4 - +10 при атмосферном давлении, близком к современному, до +30 - +40° при высоком давлении. Цифры друг другу не противоречат, так как при снижении температуры не могло не происходить перехода воды в жидкую фазу, уменьшения плотности атмосферы и увеличения количества воды в жидкой фазе с соответствующим повышением уровня океана. Ослабление парникового эффекта было столь велико, что возникло первое оледенение. Его следы (тиллиты, т. е. метаморфизованная морена) сохранились на СевероАмериканской, Южно-Американской, Австралийской и Индостанской платформах и в Южной Африке, располагавшихся в высоких широтах.

__ В низких широтах располагались Сибирский, Центрально-Африканский. ВосточноЕвропейский и Антарктический протоматерики. На них происходили трансгрессии, в неглубоких морях накапливались карбонатные породы (известняки, доломиты), сульфатные породы (гипсы), что указывает на достаточно теплый климат. Так началось образование платформ, состоящих из кристаллического фундамента и ; осадочного чехла. Однако на протяжении протерозоя в пределах материков резко преобладали щиты.

Тектонические события протерозоя привели к значительной дифференциации и усложнению земной коры и рельефа. Протоконтиненты протерозоя были более устойчивы к воздействию восходящих мантийных потоков, и не столько раскалывались, сколько смещались в стороны, сминая более тонкую океаническую кору. Так началось формирование аккрециональных призм, их гранитизация и прирастание континентальной коры. Эти процессы происходили неравномерно, в виде ряда тектонических циклов. В результате беломорского и карельского (1,9 и 1,7 млрд. лет) циклов произошло объединение древних ядер, консолидация первоначально разобщенных щитов в платформы, а платформ - в единый суперконтинент Мегагея (1,7-1,5 млрд. лет, т. е. уже в рифее).

Примерно 2,2 млрд. лет назад резко сократилось поступление из недр двухвалентного железа, и выделявшийся в результате фотосинтеза кислород стал поступать в атмосферу и накапливаться в ней. Произошла смена восстановительной геохимической обстановки на окислительную; сильно изменилась подвижность

большинства химических элементов, условия жизни организмов. Вследствие этого произошла массовая гибель безъядерных прокариот. За счет их органического вещества образовались месторождения газа, нефти и графита докембрия. Эволюция органического мирадалее развивалась на основе ядерных клеток, их усложнения, функциональной дифференциации, и перехода к многоклеточным организмам.

AJT) Рифей (1.7-0.7 млрд. лет) начался с образования Мегагеи. в которую

объединились все древние платформы. Но суперконтинент бил слишком велик, чтобы «вписаться» в сеть восходящих мантийных потоков, поэтому произошел его раскол. В ходе раскола на древних платформах образовались специфические структуры - авлакогены - глубокие линейные тектонические впадины, впоследствии интенсивно заполнившиеся осадками. Но в основном раскол произошел по старым швам. В среднем рифее платформы северного полушария вновь объединились, а затем вновь разошлись. Около 1 млрд. лет назад северные (Северо-Американскнй. Восточно-Европейский. Сибирский) и южные (ЮжноАмериканский, Африканский, Антарктический. Индостанский) материки сосредоточились в полярной области и испытали оледенение. В дальнейшем материки переместились в более низкие широты. Оледенение вследствие этого завершилось, и на Земле (по -крайней мере, в пределах материковой суши) установился слабо дифференцированный по зонам теплый влажный климат.

Вследствие тектонической активности платформы располагались относительно высоко над уровнем моря. Жизнь по-прежнему была сосредоточена в море и была представлена одноклеточными. Содержание кислорода постепенно увеличивалось, но в рифее оно еще не превышало первых процентов. Озоновый экран еще отсутствовал, и су ша была безжизненна. Высоко поднятые, не покрытые растительностью, материки подверглись интенсивной денудации. Следствием этого было накопление в прилегающих, трансгрессировавших по авлакогенам морях огромных толщ терригенных пород (песчаников, конгломератов, алевролитов, аргиллитов).

Ввенде (700-500 млн. лет) общие тектонические и климатические условия не претерпели существенных изменений. Происходило прогибание окраин платформ и авлакбгенов; шельфовые моря выходили за пределы последних. Вследствие выравнивания рельефа материков преобладающим типом осадков стали тонкослоистые глины.

Вразвитии жизни произошел важнейший качественный сдвиг: переход от одноклеточных форм к многоклеточным. В венде сформировалась многочисленная фауна многоклеточных организмов. Они получили название мягкотелых, т.к. еще не имели скелета. Фауна мягкотелых была представлена медузами, червями, в т.ч. весьма крупными - до 0.5 м в диаметре или до 1 м в длину. Из-за отсутствия скелета эти организмы плохо сохранились в ископаемом состоянии и до недавнего времени не были известны науке. Обнаружение и изучение фауны мягкотелых венда, в чем сыграли значительную роль российские геологи и палеонтологи, было одним из крупнейших геологических открытий последних десятилетий.

Природный процесс в палеозое

Общие особенности палеозойской эры. Палеозойская эра (570-235 млн. лет) включает два тектонических и геохимических цикла: каледонский (кембрий, ордовик, силур) и герцинский (девон, карбон, пермь). Циклы начинались расколами материков и раскрытием океанов (что фиксируется офиолитовыми ассоциациями), а завершались столкновениями

литосферных плит, складкообразованием и объединением материков (что фиксируется поясами складчатости). Но это происходило в Северном полушарии.

тогда как в Южном полушарии на протяжении всего палеозоя материки были объединены в суперматерик Гондвану. Ее общая площадь составляла примерно 100 млн. км2, причем все материки в ее составе были развернуты по сравнению с современным положением примерно на 180°.

Состав атмосферы в начале палеозоя был еще далек от современного: при преобладании азота, содержание кислорода было невысоким (20-30% от современного). Содержание углекислого газа на порядок больше современного, оно медленно сокращалось от кембрия к раннему девону - с 0,3 до 0, 15%. Дегазация недр с опережением компенсировалась связыванием углерода в карбонатных породах и горючих ископаемых. Палеозой был беспрецедентной эпохой карбонатонакопления, проявившейся на всех материках. На палеозой приходится также ряд эпох угленакопления.

Врезультате процесса фотосинтеза происходили постепенное обогащение атмосферы кислородом и формирование озонового экрана. Это создало предпосылки для заселения суши разнообразными формами жизни. На суше жизнь вышла из-под воздействия «бромного тормоза» - влияния на нервную систему избыточного содержания брома, что характерно для морской среды. Поэтому (массовый выход жизни на сушу, происшедший в девоне, повлек за собой значительное ускорение эволюции как органического мира, так и (через влияние на газовый состав атмосферы и соответственно на климат) планеты в целом.

Но все эти процессы шли очень неравномерно tвследствие продолжавшейся активной дегазации недр - выделения азота, углекислого газа, сернистых соединений. Максимумы концентрации кислорода отмечены в позднем ордовике (несколько меньше, чем ныне) и раннем карбоне (примерно на 10-15% больше современного). Между максимумами были минимумы в позднем кембрии, раннем девоне, перми, когда количество кислорода не превышало 20-30% от современного уровня.

Палеозой,..в отличие от более ранних этапов развития Земли, входит в фанерозой - время явной жизни и, значит, более изучен. Основная причина и критерий здесь - формирование организмов

снаружными и/или внутренними скелетами, значительно лучше сохраняющимися в ископаемом состоянии.

Кембрийский период (570-490 млн. лет). Южные материки были объединены в Гондвану, причем Южный полюс располагался в районе северо-запада Африки. Северные материки были разобщены и располагались в тропических и субтропических пшротах. Климат был значительно теплее, чем в венде (глобальные температуры оцениваются в +20 - +28°). Преобладали климаты, сравнимые с современными экваториальными, влажными или сухими тропическими, и лишь вблизи полюсов условия были субтропические. Дифференциация климатических условий была выражена слабо и проявлялась не столько в зональных различиях температур, сколько в секторных различиях увлажнения.

Кембрийский период был временем радикального изменения живой природы, крупнейшего за всю историю биосферы. В течение сравнительно короткого (по геологическим масштабам) времени (появились многие группы скелетных организмов: археоциаты, губки, радиолярии, гастроподы, брахиоподы, трилобиты, кишечнополостные. В конце кембрия появились и первые позвоночные - панцирные бесчелюстные. Представители фауны кембрия не отличались крупными размерами (до 20 см):....—........*

Вкембрийском периоде начался и выход жизни на сушу: во влажных местах появились псилофиты, бактерии и грибы, черви и многоножки. Но огромные размер],! Гондванского материка не создавали предпосылок для его заселения. В то же время па северных материках (Сибирском, Северо-Американском, частично Восточно-

Европейском) происходили трансгрессии; в неглубоких шельфовых морях формировались толши карбонатных и глинистых пород.

Ордовикский период (490-435 млн. лет) характеризуется постепенным сближением северных материков и смещением южных материков в направлении полюса. Сибирский континент сместился на юг, присоединив ряд островных дуг своего южного и западного

обрамления (байкальская и салаирская складчатости). Северо-Американский континент начинал сближаться с Восточно-Европейским, и разделяющий их Палеоатлантический океан превращался в систему окраинных морей и островных дуг. В то же время сохранялся и развивался Индо-Уральский срединно-океаничсский хребет, т. е. между Восточно-Европейской и Сибирской платформами продолжалось растяжение.

Климаты ордовика отличались от климатов кембрия большей дифференцйрованностью как в пространственном, так и во временном отношении. Средняя глобальная температура по сравнению с кембрием понизилась незначительно, но в конце ордовика произошло значительное похолодание, приведшее к оледенению. Южный полюс тогда располагался среди Гондваны (современный северо-запад Африки, северо-восток современной Южной Америки). Соответственно испытали оледенение тогдашние полярные области Африки и Южной Америки. Но на большей части материков имел место тропический аридный климат, вблизи морей - тропический гумидный. Между тропическим поясом и зоной оледенения, в пределах современных Африки и Южной Америки, располагался умеренный пояс.

Значительная часть древних платформ в ордовике подверглась трансгрессиям. В неглубоких шельфовых морях на большей части Сибирской и Северо-Американской платформ, на периферии Восточно-Европейской платформы сформировались мощные толщи известняков и доломитов.

Органический мир ордовика отличался от кембрийского большим разнообразием, большей численностью, большими размерами морских животных (головоногие моллюски с раковинами до 3 м, трилобиты до 1,5 м). В этом периоде уже существовали представители большинства известных сейчас классов морских беспозвоночных животных. Получили распространение коралловые рифы.

В конце ордовика имело место одно из наиболее массовых вымираний, в результате которого исчез ряд групп трилобитов, кораллов, граптолитов. В общей сложности количество семейств морской фауны сократилось примерно на 10-15% (по некоторым оценкам до 75%). Это событие совпало по времени с похолоданием и оледенением и, возможно, было им обусловлено.

Силурийский период (435-400 млн. лет) характеризуется постепенным <х , повышением температурного режима (до +18 - +22°) с понижением содержания кислорода в атмосфере. Продолжали сближаться материки Северного полушария, что сопровождалось активизацией тектонических движений и связанного с ними процесса дегазации недр. В конце силура началось закрытие Протоатлантического океана в результате столкновения ВосточноЕвропейской и Северо-Американской платформ. Это событие запечатлелось в виде области каледонской складчатости современной Скандинавии и Гренландии. Как предполагают некоторые авторы, в конце силура произошло и столкновение Северо-Американской платформы с Гондваной. В свою очередь, Гондвана сместилась к северу и покинула Южную полярную область. В результате этого завершилось оледенение, наступило общее потепление.

Органический мир после вымирания в конце ордовика восстановил и превысил уровень биоразнообразия. Получили широкое распространение раковинные и коралловые формы. Продолжалось рифообразование, появились первые рыбы: (панцирные бесчелюстные). К концу силура относится появление первых сухопутных растений - псилофитов, сосудистых травянистых растений, способных существовать в

наиболее увлажненных местах. Но в целом жизнь была по-прежнему сосредоточена в море.и на побережье; суша оставалась преимущественно пустынной. Значительная часть платформ попрежнему была занята шельфовыми морями, в которых происходило карбонатонакопление.

Девонский период (400-345 млн. лет). Важнейшим тектоническим событием было завершение каледонской складчатости и образование единого материка Еврамерики. Он включал ВосточноЕвропейскую и Северо-Американскую платформы, а также области каледонской складчатости Гренландии и севера Европы. По некоторым реконструкциям, в раннем и среднем девоне на некоторое время Евроамерика смыкалась с Гондваной, образуя Пангею. В ее состав не входил только