Геологическая история Земли. История развития Земли в докембрии и палеозое

1.Подразделения докембрия.

Архейско-протерозойский, или криптозойский, этап охватывает историю Земли протяженностью 4 млрд. лет. Он продолжался почти в 7 раз дольше фанерозойского. За это время сфоормировались все существующие внешние оболочки - литосфера, гидросфера и атмосфера.

2.История развития Земли в докембрии.

Докембрий, охватывающий подавляющую часть геологической истории Земли (свыше 80%), остается вместе с тем наименее изученным отрезком времени. Из-за высокой степени метаморфизма толщ докембрия, отсутствия ископаемых остатков, слабая обнаженность докембрийских пород и т.д.

По мнению ряда ученых, начальный этап геологического развития Земли был еще бесплатформенным и безгеосинклинальным. На этом этапе развития первичная земная кора имела основной состав и формировалась за счет базальтовых излияний из верхней мантии. Одновременно с этим в первичной земной коре уже возникали многочисленные куполовидные поднятия до 50-60 км в поперечнике, в которых начинали зарождаться первые гранитизированные участки земной коры. Весь этот этап развития получил название нуклеарного этапа; он продолжался до конца архейской эры.

Следующий этап тектонического развития земной коры наступает с конца архея, когда на нуклеарной земной коре закладываются глубокие линейные прогибы, названные протогеосинклиналями. В них накапливался обломочный материал, сносимый с участков древнейшей гранитизации и выступающих частей первичной базальтовой земной коры.

Под влиянием древнейших эпох тектогенеза - саамский и беломорской - в конце архея - начале протерозоя сформировались первые платформенные образования - протоплатформы, разделенные геосинклинальными прогибами.

Наиболее молодые протогеосинклинали прекратили свое существование в начале среднего протерозоя. С их исчезновением прекратилось образование ряда типичных для этого этапа развития комплексов и формаций пород - лептитов, мигматитов, чарнокитов и джеспилитов.

Следующая эпоха тектогенеза - карельская, проявилась в конце среднего протерозоя.

С окончанием карельской складчатости возникли крупные платформы, между которыми свое развитие продолжали геосинклинальные прогибы; в которых накапливались породы нового типа (водорослевые известняки и доломиты, углистые и графитистые сланцы).

В Северном полушарии в интервале между карельской и байкальской эпохами тектогенеза интенсивных тектонических движений не происходило в отличии от Южного полушария.

Байкальская эпоха тектогенеза проявилась в конце рифея - начале кембрийского периода. Ее структуры образуют Тимано-Печорский район, западное, юго-западное и южное обрамление Сибирской платформы, которые возникли в окраинных зонах Урало-Монгольского геосинклинального пояса.

К концу рифея байкальского тектогенеза отмечается заложение ряда геосинклинальных прогибов - проявление новой эпохи тектогенеза - каледонского, которые возникли, в частности, в том же Урало-Монгольском геосинклинальном поясе в пределах Саян и Алтая.

Существует представление, что к концу протерозойской эры все южные древние платформы - Южно-Американская, Африканская, Индостанская, Австралийская и Восточно-Антарктическая - были ╚спаяны╩ в один обширный материк, описываемый под названием Гондваны. В его состав входили также территории, занятые ныне впадинами Индийского и южной части Атлантического океанов.

3.Органический мир и полезные ископаемые докембрия.

Архейские породы не содержат органических остатков. Самые древние остатки организмов известны только из верхнепротерозойских, или рифейских, отложений.

Есть основание полагать, что органический мир на Земле возник задолго до рифея - в архее.

Полагают, что в архее были широко развиты одноклеточные микроскопические организмы, а возможно, и многоклеточные, но без минерального скелета. Многочисленные находки разнообразных строматолитов синезеленых водорослей в рифейских отложениях позволяют расчленить рифеи на четыре комплекса.

Породы докембрия, кроме железных руд, которые образуют крупные месторождения не только в России (Курская магнитная аномалия, Кольский полуостров и Карелия, Алданский щит и др.), но и во всем мире, содержат и другие рудные ископаемые: коренные месторождения золота на Алданском щите и Енисейском мегантиклинории, медные руды, редкие элементы и др. Из нерудных ископаемых - месторождения слюд на Алданском щите. Широкое применение в качестве строительных материалов имеют граниты, лабрадориты, мраморы.

4.История развития Земли в раннем палеозое.

Кембрийский период.

В начале кембрийского периода в связи с полным окончанием байкальского тектогенеза окончательно определились контуры древних и эпибайкальских платформ.

На всех древних платформах к началу палеозойской эры отчетливо определились щиты и плиты.

Так, на Восточно-Европейской платформе закладывается крупная Московская синеклиза. На Сибирской платформе к тому же времени относится заложение очень крупной Тунгусской синеклизы. Процесс заложения синеклиз на древних платформах сопровождается возникновением в теле платформы глубоких разломов фундамента.

Выделившиеся к концу докембрия древние платформы отделялись одна от другой геосинклинальными поясами. Между Восточно-Европейской и Южно-Китайской платформами с одной стороны и Гондваной - с другой располагался обширный Средиземноморский геосинклинальный пояс. Между Восточно-Европейской и Сибирской платформами и между Сибирской и Северо-Китайской платформами протягивался коленообразно изгибающийся обширный Урало-Монгольский геосинклинальный пояс. Северо-Американская и Восточно-Европейская платформы разделялись Атлантическим геосинклинальным поясом. К северу от Северо-Американской платформы протягивался Арктический геосинклинальный пояс. Два геосинклинальных пояса огромной протяженности (как и в современную эпоху) окаймляли впадину Тихого океана: Восточно-Тихоокеанский - вдоль Американского побережья Тихого океана и Западно-Тихоокеанский - вдоль Азиатского побережья; их часто рассматривают как единый тихоокеанский геосинклинальный пояс.

Одной из главных особенностей палеографии кембрийского периода является довольно широкое развитие морского режима на платформах Северного полушария, в то время как Гондванский материк в подавляющей своей части характеризовался континентальным режимом.

В геосинклинальных поясах энергично происходили подводный и надводный вулканизм, а также и интрузивный магматизм, представленный ультраосновными и оновными породами, а на последующих этапах магматизма - гранитоидами.

Ордовикский период.

В ордовикском периоде существовали те же платформы и геосинклинальные пояса, что и в конце кембрийского периода.

К концу периода в некоторых геосинклинальных прогибах собственно геосинклинальная стадия развития пришла к концу и сменилась орогенной стадией (в Северном Тянь-Шане и других структурах Урало-Монгольского геосинклинального пояса, Аппалачской и Грампианской геосинклинальных областях в Атлантическом геосинклинальном поясе).

В стуктуре платформ на протяжении ордовика отмечается дальнейшее углубление древних синеклиз, формирование новых впадин.

К концу периода в связи с горообразованием в ряде геосинклинальных систем происходит сокращение геосинклинальных и эпиконтинентальных морей.

Магматическая деятельность в подвижных, геосинклинальных зонах проявляется активно. Отмечается присутствие ультраосновных пород, а также гранитоидных интрузий.

Силурийский период.

Силурийский период - заключительный период проявления каледонского тектонического этапа развития земной коры.

В областях каледонской консолидации так называемые унаследованные прогибы и наложенные впадины, в которых на протяжении девона - перми накапливались своеобразные формации пород, и лишь после этого в них начинался платформенный этап развития.

Области каледонских консолидированных структур наиболее отчетливо обозначились в Атлантическом геосинклинальном поясе, особенно в пределах Грампианской геосинклинальной области (Скандинавские горы, северная часть Великобританских островов западная часть островов Шпицберген, восточная оконечность Гренландии), частично в Аппалачской геосинклинальной области, в виде обширных территорий - в Урало-Монгольском геосинклинальном поясе (Саяны, Центральный Казахстан, Северный Тянь-Шань, Северная Земля) и в Западно-Тихоокеанском геосинклинальном поясе (Катазиатская геосинклинальная область - к востоку от Южно-Китайской платформы, Автралийская геосинклинальная область - западнее дуги Автралийских Кордильер).

Образование обширных консолидированных площадей в Грампианской геосинклинальной области вызвало воссоединение Восточно-Европейской и Северо-Американской платформ в один обширный материк, названный Северо-Атлантическим.

Под влиянием каледонского тектогенеза в фундаменте ряда платформ возникают глубокие разломы, продолжается углубление синеклиз и заложение впадин.

В начале силурийского периода после сравнительно небольшой ордовикской регрессии снова происходит трансгрессия моря, по своим масштабам почти равная ордовикской, и примерно в тех же районах. Однако во второй половине периода в связи с завершением каледонского этапа развития происходят обширные поднятия как в геосинклинальных поясах, так и на платформах. В результате развиваются регрессии, и многие территории платформ не только осушаются, но надолго, на целые периоды, приобретают континентальный режим развития.

5.История развития Земли в позднем палеозое.

Девонский период.

Девонский период в отличие от других периодов палеозоя характеризуется сравнительно малым масштабом крупных структурных преобразований земной коры.

Начало периода характеризуется завершением каледонского тектогенеза; кое-где заканчивается формирование горноскладчатых структур. Однако стабилизировавшиеся каледонские структуры не переходят к платформенному этапу развития, а в них в пределах каледонских структур формируются так называемые наложенные впадины или унаследованные прогибы.

С завершением каледонской эпохи тектогенеза начинает развиваться новая эпоха тектогенеза - герцинская.

Подавляющая часть герцинских геосинклинальных прогибов, как, впрочем, и каледонских, возникла на байкальском складчатом основании.

Герцинский тектогенез охватил все геосинклинальные пояса, известные с начала палеозоя.

На платформах продолжается дальнейшая дифференциация на синеклизы, впадины, выступы, возникают крупные и глубокие разломы.

Важным событием девонского периода является заложение на юге Восточно-Европейской платформы узкого глубокого прогиба - Днепровско-Донецкого авлакогена. Начало развития этого прогиба сопровождалось образованием вдоль его краевых частей мощных расколов и сбросов.

В результате этого обширное поднятие фундамента на юге Восточно-Европейской платформы разделилось и из него выделились Украинский щит и Воронежская антеклиза.

В раннедевонскую эпоху древние платформы почти везде были приподняты над уровнем моря. Континентальный режим всегда устанавливается после окончания тектонического этапа развития, в данном случае каледонского.

В среднедевонскую эпоху наступила новая трансгрессия, которая наиболее сильно проявилась на Восточно-Европейской платформе.

На других платформах средне-позднедевонская трансгрессия моря либо проявлялась на сравнительно небольших площадях, либо вообще отсутствовала.

В конце девонского периода снова произошло поднятие платформ и как следствие некоторая регрессия моря.

Магматизм в девонском периоде протекал довольно интенсивно. В геосинклинальных прогибах герцинского этапа развития широко проявился подводный вулканизм, а в пределах зон каледонской консолидации - надводный вулканизм.

Каменноугольный период.

Тектоническое развитие земной коры на протяжении каменноугольного периода проявляется особенно интенсивно.

Наиболее интенсивно горообразование проявлялось в Средиземноморском, Атлантическом и Урало-Монгольском геосинклинальных поясах.

К концу каменноугольного периода в связи с обширными поднятиями морской режим исчез в большей части геосинклинальных прогибов.

Регрессия на платформах и заполнение геосинклинальных и других прогибов мощными толщами обломочного материала, сносимого с поднимающихся гор, теплый и влажный климат, господствовавший на огромных площадях Северного полушария, благоприятствовали возникновению обмелевших бассейнов или заболоченных участков суши, где обильно развивались растительность и происходило угленакопление.

Начиная с каменноугольного периода характер климатической зональности заметно изменяется по сравнению с более древними периодами палеозоя. Предполагают, что плоскость экватора занимала положение, более близкое к современному его положению и была направлена к нулевому меридиану под меньшим углом, чем ранее. Южный полюс находится несколько южнее южной оконечности Африки, а северный - в районе расположения Алеутских островов.

Каменноугольный магматизм имел преимущественно гранитоидный характер. На Урале внедрялись ультраосновная и основная магмы почти на всем протяжении уральской системы. Подводный вулканизм проявлялся слабее. В межгорных прогибах могли проявляться наземные излияния.

В подвижных, геосинклинальных зонах в начале периода накапливаются морские молассы, эффузивы (кислые, средние). Позднее осадконакопление локализуется в предгорных и межгорных прогибах, где отлагаются мощные молассовые толщи (угленосные или соленосные). Мощные угленосно-терригенные формации образуются также во впадинах и прогибах. Угли паралические и лимнические.

Пермский период.

В пермском периоде большая часть геосинклинальных систем и областей заканчивают свое тектоническое развитие, формируются краевые и межгорные прогибы и впадины.

Средиземноморский, Атлантический (и, очевидно, Арктический) геосинклинальные пояса к началу мезозойской эры уже не существовали, закончил свое развитие Урало-Монгольский геосинклинальный пояс.

С окончанием герцинской эпохи тектогенеза герцинские и каледонские горноскладчатые структуры переходят к платформенному этапу развития, и в земной коре с начала мезозоя возникает новый тип молодых платформ - эпипалеозойские платформы.

В Северном полушарии все области палеозойской складчатости, забайкальские и древние платформы объединились в единый материк, который получил название Ангарида. Заметно расширился южный материк - Гондвана за счет присоединившихся к нему герцинских структур (Восточная Австралия, южные дуги Атласа и др.)

В конце перми в пределах Гондваны возник глубокий прогиб в районе Мозамбикского пролива, который был занят морем и с которого началось разделение Гондваны на отдельные части.

Наряду со складчатостью в геосинклинальных областях проявлялась очень активная магматическая деятельность, вследствие чего внедрилось много крупных интрузий. Н а платформах по многочисленным трещинам и разломам происходили обширные внедрения и излияния основной магмы. На Сибирской платформе они охватили площадь свыше 1,5 млн. км2 преимущественно в пределах Тунгусской синеклизы.

Завершение герцинского этапа развития на древних платформах заключалось в возникновении новых платформенных структур, дальнейшем развитии ранее образованных структур, в общем поднятии платформ и регрессии моря, наибольшей за весь палеозой.

К концу перми платформы почти повсеместно стали сушей и только на отдельных небольших участках сохранялись морские условия. Пермский период - это период наибольшего развития континентальных условий за всю палеозойскую эру.

6.Органический мир и полезные ископаемые палеозоя.

Органический мир.

Растительный мир кембрия был широко представлен различными морскими водорослями. Наземные или полуназемные растения имелись в болотистых местах.

Животный мир кембрия довольно разнообразен и представлен наиболее древними, архаичными группами всех типов беспозвоночных. Все это - водные и почти исключительно морские формы. Из позвоночных только в последнее время стали известны единичные находки представителей рыбообразных бесчелюстных, принадлежащих низшему классу.

Наибольшее развитие среди беспозвоночных кембрия получили трилобиты, плеченогие и археоциты.

Ископаемый органический мир ордовика более богат и разнообразен, чем кембрия. В растительном мире широкое распространение имели водоросли. Из наземных растений известны лишь весьма примитивные формы, близкие к псилифитовым, ведшие полуводный образ жизни.

Важнейшие группы морских животных - трилобиты и плеченогие в ордовикском периоде развились еще более.

Началось развитие кишечнополостных - табулят и четырехлучевых кораллов. К этому же времени относится развитие иглокожих, особенно древних классов. Важное место занимают моллюски. В расцвете находились граптолиты.

В силурийском периоде продолжалось дальнейшее усложнение и совершенствование органического мира, особенно животного. Из растений в морях были широко представлены водоросли, а в прибрежных участках - псилофитовые.

Среди беспозвоночных наступил расцвет замковых плеченогих.

Значительного расцвета достигли колониальные коралловые полипы - табуляты и особенно четырехлучевые кораллы. Наступил расцвет гигантских раков, а в мелководных бассейнах появились остракоды. Впервые на суше возникли наземные членистоногие - скорпионы и многоножки., стали широко развиваться морские лилии и морские ежи, продолжался расцвет наутилоидей (головоногие). В конце периода появились первые гониатиты. Из позвоночных продолжали существовать бесчелюстные, появились хрящевые рыбы.

Органический мир в девоне продолжал усложняться.

Ряд типичных представителей раннепалеозойских групп животных к началу девонского периода почти полностью исчез с земной поверхности.

В начале и середине периода псилофитовая флора находилась в расцвете, однако к концу его она полностью исчезла. В среднем девоне стали развиваться плауновидные, членистостебельные и папортниковидные. В конце девона появились первые примитивные представители голосеменных растений.

Эволюция флоры на пртяжении девона шла в направлении лучшего приспособления к наземным условиям существования.

Из кишечнополостных значительно сократилось число родов табулят, но продолжался расцвет четырелучевых кораллов.

Ведущее место в морской фауне беспозвоночных заняли плеченогие и головоногие.

Плеченогие в девонском периоде находились в расцвете, наибольшем за весь палеозой.

Головоногие моллюски представлены главным образом гониатитами (аммоноидеи). Из членистоногих появились насекомые.

В D1 вымирают последние граптолиты. На протяжении девонского периода продолжалась дальнейшая эволюция позвоночных. В расцвете находились панцирные, акуловые и двоякодышащие рыбы. Появились кистеперые рыбы, из которых уже в конце периода возникли первые наземные позвоночные животные - земноводные.

В каменноугольном периоде широко развивается наземный растительный мир. Он представлен различными группами споровых растений: членистостебельными, плауновидными и папортниковидными. Значительно распространяются голосеменные.

Большое развитие в каменноугольном периоде получили древовидные формы, и суша на обширных пространствах была покрыта настоящими лесами.

В пресноводных бассейнах были широко развиты зеленые водоросли.

В каменноугольном периоде продолжается расцвет многих групп морских беспозвоночных: особенно брахиопод, кораллов, гониатитов. Развились некоторые роды кораллов.

На протяжении периода продолжалась дальнейшая эволюция позвоночных. В расцвете находились акулоподобные рыбы и настоящие акулы, пластинокожие рыбы уже отсутствовали. Наступил расцвет земноводных, которые широко заселили сушу. Они представлены примитивной и своеобразной группой - панцирноголовыми. Появились первые пресмыкающиеся.

В пермском периоде значительные изменения испытал растительный, а затем и животный мир суши.

Широкое развитие получили папоротники (простые и семенные) и членистостебельные. Продолжалось развитие голосеменных, среди которых в ранней перми появились первые хвойные, цикадовые и гинкговые. В начале поздней перми голосеменные достигли расцвета, особенно представители древних хвойных и гинкговые, споровые растения пришли в упадок и к концу периода большей частью вымерли.

Появление новый растений было обусловлено изменением климата (континентальный, более сухой климат).

Беспозвоночные животные перми сохранили гораздо большее сходство с животным миром предыдущего периода. По-прежнему важная руководящая роль принадлежала плеченогим. В морской фауне большую роль продолжали играть крупные фораминиферы.

Рифообразующими организмами в пермских морях стали мшанки.

Значительные изменения произошли в составе фауны позвоночных. Количество акуловых рыб уменьшилось, дальнейшее развитие получили костные рыбы. Из наземных позвоночных в расцвете находились земноводные. Пресмыкающиеся достигли расцвета.

К концу пермского периода окончательно вымерли многие типичные для палеозоя группы животных и появились более высокоорганизованные группы.

Полезные ископаемые.

Среди кембрийских отложений обнаружены соли (юг Сибирской платформы, Индостанская платформа). Стали накапливаться первые нефтеносные толщи (юго-западная часть Сибирской платформы).

В ордовике среди платформенных морских отложений местами накапливались горючие сланцы - кукерситы (в Эстонии и Ленинградской области). В ряде районов ордовикские отложения нефтеносны (на Северо-Американской платформе, на юго-западе Сибирской платформы).

С более древними (кембрий - ордовик) интрузиями связаны многие полезные ископаемые (хром, никель, золото, полиметаллы, редкие металлы и др.).

Между р. Волгой и Уральскими горами выявлена одна из крупнейших в мире Волго-Уральская нефтегазоносная палеозойская провинция, где нефть скопилась в отложениях девонского, каменноугольного и пермского возраста (в Татарии, Башкирии, в Пермской области, на Самарской Луке, на юге Тиманского кряжа и в других местах).

С лагунно-соленосной формацией Восточно-Европейской платформы связаны промышленные месторождения калийной соли на юге Белоруссии и каменной соли на севере Украины.

Угленакопление - одно из самых замечательных черт породообразования каменноугольного периода. Оно было свойственно не только геосинклинальным структурам, но и многим участкам древних платформ. Правда, по своей сущности, качеству и числу угленосных пластов платформенные угленосные формации все же уступают угленосным формациям краевых и межгорных прогибов. Платформенные угли - бурые. Каменноугольные платформенные угольные месторождения известны на Восточно-Европейкой платформе (Подмосковный буроугольный бассейн), Сибирской (Тунгусский угольный бассейн - нижняя часть угленосной формации; верхняя принадлежит к пермскому периоду), Северной и Южно-Китайской платформах.

В стороне стоит Донецкий угольный бассейн, который, хотя и находится на территории Восточно-Европейской платформы, но приближается к бассейнам геосинклинального типа. Объясняется это тем, что он возник в пределах авлакогена - очень подвижной зоны, где накопилась 10-12-километровая угленосная формация, отложения которой оказались к концу периода смытыми в складки и метаморфизированными; поэтому угли бассейна по всем своим признакам (качеству, количеству, площади развития) сближаются с отложениями краевых прогибов. В Донбассе имеются угли всех марок, в том числе антрацитовые и коксующиеся.

В перми особого внимания заслуживают лагунные формации - угленосные и соленосные; с котрыми связаны крупнейшие в мире соленосные, в том числе калийные, месторождения. Пермские соленосные толщи в виде полосы протягиваются вдоль всей восточной окраины Восточно-Европейской платформы и в Уральском герцинском краевом прогибе, образуя крупнейшее в мире Соликамское и другие месторождения калийной и каменной соли. Крупное месторождение пермской каменной соли, гипса и ангидрида располагается на северо-западе Донецкого бассейна, калийной и каменной соли - в ГДР (Стратсфурдское), в Польше и других местах.

На сибирской платформе большой интерес представляет континентальная терригенно-эффузивная угленосная каменноугольно-нижнетриасовая толща (Тунгусский угольный бассейн). В бассейне р. Курейки высококачественный графит образует крупные промышленные скопления.