Историческая геология

Размещено на http://www.allbest.ru

Реферат «Историческая геология»

Содержание

Глава 1. Историческая геология - как наука

Глава 2. Геологическая история Земли

Раздел. 1 Докембрий

1.1 Органический мир

1.2 Платформы

1.3 Геосинклинали

1.4 Эпохи складчатости

1.5 Физико-географические условия

1.6 Полезные ископаемые

Раздел 2. Палеозойская эра

2.2.1 Органический мир

2.2.2 Платформы

2.2.3 Геосинклинальные пояса

2.2.4 Эпохи складчатости

2.2.5 Физико-географические условия

2.2.6 Полезные ископаемые

Раздел 3. Поздний палеозой

3.1 Органический мир

3.2 Платформы

3.3 Геосинклинальные пояса

3.4 Эпохи складчатости

3.5 Физико-географические условия

3.6 Полезные ископаемые

Раздел 4. Мезозойская эра

4.1 Органический мир

4.2 Платформы

4.3 Геосинклинальные пояса

4.4 Эпохи складчатости

4.5 Физико-географические условия

4.6 Полезные ископаемые

5.1 Органический мир

5.2 Платформы

5.3 Геосинклинальные пояса

5.6 Полезные ископаемые

Список используемой литературы

Глава 1. Историческая геология - как наука

докембрий палеозойский ископаемый геосинклинальный

Историческая геология включает в себя ряд разделов. Стратиграфия занимается изучением состава, места и времени образования пластов горных пород и их корреляцию. Палеогеография рассматривает климат, рельеф, развитие древних морей, рек, озер и т.д. в прошлые геологические эпохи. Определением времени, характера, величины тектонических движений занимается геотектоника. Время и условия образования магматических пород восстанавливает петрология. Таким образом, историческая геология тесно связана практически со всеми областями геологического знания.

Одной из важнейших проблем геологии является проблема определения геологического времени формаирования осадочных пород. Формирование геологических пород в фанерозое сопровождалось все усиливающейся биологической активностью, поэтому палеобиология имеет большое значение в геологических исследованиях. Для геологов важным моментом является то, что эволюционные изменения в организмах и появление новых видов происходит в определенный промежуток геологического времени. Принцип финальной сукцессии постулирует, что в одно и тоже время в океане распространены одни и те же организмы. Из этого следует, что геолог, определив набор ископаемых остатков в породе, может найти одновременно образовавшиеся породы.

Границы эволюционных преобразований - границы геологического времени образования осадочных горизонтов. Чем быстрее или короче этот промежуток, тем больше возможностей для более дробных стратиграфических делений толщ. Таким образом, решается задача определения возраста осадочных толщ. Другая важная задача - определение условий обитания. Поэтому так важно определить те изменения, которые на организмы наложила среда обитания, зная которые мы можем определить условия формирования осадков.

Глава 2. Геологическая история Земли

Раздел. 1 Докембрий

Докембрием называют древнейший этап геологического развития Земли, охватывающий архейскую и протерозойскую эры. В течение этого этапа образовались все породы, залегающие ниже кембрийских отложений, поэтому его и называют докембрием. Докембрийский этап сильно отличается от всех более поздних этапов -- палеозойского, мезозойского и кайнозойского. Главными особенностями докембрия являются следующие:

1.1 Органический мир

В докембрии существовали организмы, лишенные скелетных образований. Большинство из этих мягкотелых организмов не сохранилось в ископаемом состоянии, что не позволяет палеонтологам восстановить органический мир докембрия. По редким находкам бесспорно установлено, что в архее уже существовали простейшие одноклеточные растительные организмы, а в конце протерозоя обитали представители большинства типов животных. Это свидетельствует о длительном и сложном процессе эволюции органического мира в докембрии, который ученые пока еще не в состоянии проследить.

Последние данные, полученные при изучении архейских пород под микроскопом, показали, что «рубеж жизни» опустился почти до 3,5 млрд. лет. Крайне немногочисленные палеонтологические находки из архейских пород, которые пока еще трудно расшифровать, известны из Африки, Северной Америки, Австралии и европейской части России. Наиболее древние из них (3,2--3,4 млрд. лет) происходят из Южной Африки, где обнаружены мельчайшие шаровидные тельца, принадлежащие, по-видимому, простейшим одноклеточным растительным организмам. В более молодых архейских породах Южной Африки (3 млрд. лет) найдены в виде известковых корок самые древние строматолиты -- продукты жизнедеятельности сине-зеленых водорослей. В древнейших породах на Украине (3,1 млрд. лет), обнаружены микроскопические округлые образования, возможно, органического происхождения. Жизнь зародилась в архее еще в условиях бескислородной атмосферы.

В раннем протерозое (2,6--1,6 млрд. лет) продолжали свое развитие простейшие одноклеточные животные и сине-зеленые водоросли. Органических остатков из отложений этого времени известно немного. Органические остатки с хорошо сохранившимся клеточным строением известны из нижнепротерозойских отложений, но все клетки еще были безъядерные.

Органический мир достиг разнообразия в позднем протерозое и особенно в его конце -- венде. Верхнепротерозойские известняки содержат в массовом количестве разнообразные строматолиты, при помощи которых разрабатывается стратиграфия рифея и венда.

Наиболее богаты палеонтологическими остатками отложения венда (680--570 млн. лет). В них обнаружены не только многочисленные одноклеточные организмы, но и бесспорные отпечатки мягкотелых многоклеточных: кишечнополостных -- медуз, червей, членистоногих, иглокожих и др. Их находки известны из вендских отложений России, Украины Англии, США, Африки, Австралии.

Очень интересны находки многоклеточных из Южной Австралии (Эдиакара, хребет Флиндерс). Здесь в вендских отложениях найдено более 1500 отпечатков разнообразных морских медуз, червей, членистоногих и других бесскелетных животных хорошей сохранности.

По-видимому, они жили в мелководных лагунах, где и были погребены. Медузы заплывали на мелководье. Попадая на песок, они гибли и оставляли четкие слепки. Очевидно, еще отсутствовали хищники: у животных не было зубов и ни у одного организма не найдены следы укусов. На берегу Белого моря в вендских отложениях обнаружены многочисленные отпечатки разнообразных мягкотелых животных и следы их жизнедеятельности (норки, следы ползания, питания и т. д.).

Венд представляет собой важный начальный этап в эволюции беспозвоночных многоклеточных животных.

1.2 Платформы

Докембрийские метаморфические горные породы обнажаются на отдельных участках, испытавших длительное поднятие. Наиболее обширными площадями докембрийских пород являются щиты -- места выхода на поверхность складчатого основания -- фундамента древних платформ. В пределах щитов в основном и проводят изучение докембрийских пород, разрабатывая стратиграфию докембрия.

Докембрийские породы и докембрийская история хорошо изучены на Восточно-Европейской и Северо-Американской древних платформах, в пределах Балтийского и Канадского щитов. Здесь породы докембрия обнажены на больших площадях. Огромные ледники, покрывавшие эти территории во время недавнего четвертичного оледенения, при своем движении к югу сняли с поверхности докембрийских пород мощную кору выветривания, которая широко развита на всех щитах других древних платформ и сильно препятствует изучению докембрия.

Восточно-Европейская древняя платформа

Восточно-Европейская платформа охватывает европейскую часть России и Украины (без Крыма, Кавказа и Карпат), а также большую часть Польши, восточную часть Германии и страны Скандинавского полуострова. На платформе выделяют Балтийский и Украинский щиты, между которыми находится обширная Русская плита.

Балтийский щит занимает значительную северо-западную часть платформы. В России в его состав входят Карелия и Кольский полуостров, за пределами -- Финляндия, Швеция и небольшая южная часть Норвегии.

Весь Балтийский щит сложен архейскими и протерозойскими породами, которые местами перекрыты четвертичными ледниковыми и другими континентальными отложениями.

Архейская группа состоит из двух комплексов: Кольского и беломорского, сложенных глубоко метаморфизованными породами. Древнейший кольский комплекс сохранился на очень небольших участках. Это гнейсы, происшедшие за счет глубокого метаморфизма (ультраметаморфизма) вулканических пород основного состава. Возраст пород Кольского комплекса более 3000 млн. лет.

Беломорский комплекс распространен шире, породы обнажаются по берегам Белого моря и образуют архейский Беломорский массив. Это различные гнейсы и кристаллические сланцы, происшедшие за счет глубокого метаморфизма как магматических, так и осадочных пород. Среди них встречаются также мраморы. Все породы очень сильно перемяты в сложные складки, их мощность составляет несколько километров. Возраст пород беломорского комплекса определен в интервале 2900--2600 млн. лет.

Породы беломорского комплекса залегают в сравнительно просто построенных уплощенных впадинах, отличающихся от настоящих геосинклиналей. Поэтому их называют «протогеосинклиналями» (т. е. предшественниками геосинклиналей). В результате беломорской складчатости, которая проявилась в конце архейской эры, протогеосинклинали превратились в архейские складчатые массивы.

Протерозойские породы распространены шире архейских, они образуют складчатые системы северо-западного направления. В составе протерозоя на Балтийском щите выделены три комплекса: нижнекарельский, верхнекарельский и ятулийский.

Нижнекарельский комплекс состоит из разных кристаллических сланцев, кварцитов, мраморов и гнейсов мощностью в Карелии 2000--3500 м, а в Финляндии -- до 8000--12000 м. Большинство этих пород имело морское происхождение; первоначально они представляли собой глинистые, песчаные и карбонатные осадки, которые чередовались с продуктами подводного вулканизма -- лавами, туфами. Позже все они подверглись метаморфизму и превратились в указанные метаморфические породы. Нижнекарельский комплекс прорван различными интрузиями (граниты, габбро и др), все породы смяты в сложные линейные складки. Состав, мощность и условия залегания пород нижнекарельского комплекса свидетельствуют о том, что они формировались уже в настоящих геосинклинальных условиях. Возраст нижнекарельского комплекса отвечает большей части раннего протерозоя (породы формировались в интервале 2600--1900 млн. лет) и в конце этого рубежа все породы были охвачены карельской складчатостью.

Верхнекарельский комплекс сильно отличается от нижнекарельского как по составу, так и по условиям залегания пород. Он состоит в основном из обломочных пород -- метаморфизованных конгломератов, кварцитов, кварцитовидных песчаников с прослоями вулканических образований. Все эти породы имеют меньшую мощность, слабее метаморфизованы и образуют более простые складчатые структуры, чем нижнекарельские. По своему характеру они напоминают молассовую формацию, которая образуется на орогенном, заключительном этапе геосинклинального развития. Верхнекарельский комплекс формировался в интервале 1900--1800 млн. лет.

Ятулийский комплекс представлен слабометаморфизованными осадочными породами: кварцитовидными песчаниками, глинистыми и кремнистыми сланцами, мраморизованными доломитами, залегающими почти горизонтально и имеющими мощность до 700--1200 м. Редко встречаются вулканические породы. По составу отложений, мощности и условиям залегания ятулийский комплекс отвечает уже платформенному этапу развития. Возраст ятулийского комплекса -- конец раннего протерозоя (интервал 1800--1650 млн. лет); в это время начал формироваться платформенный чехол Восточно-Европейской платформы.

После образования ятулийского комплекса произошло внедрение своеобразных гранитов рапакиви (по-фински означает «гнилой камень»). Эти темно-красные граниты имеют очень крупные кристаллы полевых шпатов, они внедрялись и застывали в платформенных условиях и не подверглись дальнейшей деформации и метаморфизму. В Карелии, Финляндии и Швеции этими гранитами сложены крупные массивы, они давно разрабатываются как ценный строительный материал. В Санкт-Петербурге из этих гранитов были высечены Александрийская колонна и колонны Исаакиевского собора.

Докембрий Украинского щита отличается по составу и строению пород. Почти весь щит сложен архейскими гнейсами и гранито-гнейсами. Нижнепротерозойские породы заполняют узкие меридионально вытянутые впадины, протягивающиеся на север за пределы Украинского щита в Курскую и Воронежскую области. К этим породам и приурочены месторождения богатых по содержанию железа руд Кривого Рога и колоссальные по запасам месторождения Курской магнитной аномалии. В Кривом Роге нижнепротерозойские отложения входят в состав криворожского комплекса, состоящего из чередования тонких слоев глинистых сланцев и железистых кварцитов. Последние представляют собой мелкозернистые кварциты с прослоями окиси железа -- гематита. Протяженность этих тонких слоев на большие расстояния свидетельствует о том, что железистые кварциты формировались в морских условиях. Криворожский комплекс имеет мощность более 4000 м и по возрасту отвечает большей части раннего протерозоя (радиометрическими методами определен интервал ее образования -- 2600--1900 млн. лет). В течение позднего протерозоя Балтийский и Украинский щиты представляли собой поднятые участки -- участки сноса. Обломочные породы платформенного чехла накапливались между ними на обширной территории Русской плиты. В глубоких прогибах -- авлакогенах -- залегают рифейские грубообломочные породы, а вендские песчаные и глинистые отложения распространены более широко, они залегают в основании платформенного чехла Восточно-Европейской платформы.

Другие древние платформы

На других древних платформах строение докембрия и докембрийская история в общих чертах обнаруживают сходство с Восточно-Европейской платформой. В раннем архее на всех древних платформах отмечено образование вулканических пород базальтового состава и незначительного количества осадочных пород, а в позднем архее в протогеосинклинальных прогибах накапливались достаточно мощные осадочные и вулканические формации. В отличие от Восточно-Европейской платформы в раннем протерозое на территориях Сибирской, Северо-Американской и Южно-Африканской платформ шло формирование как геосинклинальных, так и платформенных отложений. В отличие от платформенных отложений чехла древних платформ эти древнейшие нижнепротерозойские платформенные отложения называют протоплатформенными. На Сибирской платформе протоплатформенные отложения древнейшего нижнепротерозойского чехла известны в Забайкалье в западной части Алданского щита, к северу от Станового хребта. Здесь в крупном прогибе залегают очень полого мощные осадочные отложения (до 10--12 км), состоящие из слабометаморфизованных песчаников и глинистых сланцев. Наиболее мощные отложения древнейшего протоплатформенного чехла имеются на юге Африкано-Аравийской платформы. В Трансваале на значительной площади обнажаются слабометаморфизованные обломочные и вулканические породы, достигающие колоссальной мощности -- 20 км. К конгломератам приурочены месторождения золота и урана. На всех древних платформах, как и на Восточно-Европейской, во второй половине раннего протерозоя проявились интенсивные складкообразовательные процессы, в результате которых в конце раннего протерозоя сформировался складчатый фундамент древних платформ и началось накопление осадочных пород платформенного чехла. Процесс накопления пород чехла особенно интенсивно происходил в позднем протерозое.

1.3 Геосинклинали

Геосинклинальные пояса возникли в протерозойскую эру. Малые пояса -- Внутриафриканский и Бразильский -- существовали с начала протерозойской эры и закончили свое геосинклинальное развитие в ее конце. Их строение и геологическая история весьма слабо изучены. Большие пояса начали свое геосинклинальное развитие с позднего протерозоя. Верхнепротерозойские породы в них распространены широко, но на поверхность выходят только в отдельных участках, испытавших длительное воздымание. Повсюду эти породы метаморфизованы в той или иной степени и имеют огромные мощности. До сих пор верхнепротерозойские породы в разных поясах изучены крайне неравномерно. Более подробно они изучены в пределах Урало-Монгольского пояса.

Урало-Монгольский геосинклинальный пояс

Этот пояс охватывает огромную территорию, расположенную между Восточно-Европейской, Сибирской, Таримской и Китайско-Корейской древними платформами. Он имеет сложное геологическое строение, изучение которого (кроме территории Урала) началось практически в годы советской власти.

Верхнепротерозойские породы распространены очень широко в пределах пояса, но хорошо изучены они на Урале, в Казахстане, на Алтае, в Тянь-Шане и в Байкальской складчатой области.

На западном склоне Урала имеется полный разрез рифейских и вендских отложений большой мощности (до 15 км). Здесь советскими геологами впервые были выделены рифейские отложения. Весь разрез разделен на 4 комплекса, которые состоят из смятых в складки метаморфических морских осадочных отложений: песчаников, глинистых сланцев и известняков с редкими прослоями вулканических пород. В известняках встречаются различные строматолиты, по которым разработана стратиграфия рифея.

Восточнее, в Казахстане, на Тянь-Шане и в Алтае-Саянской горной области резко увеличивается роль вулканических пород среди верхнепротерозойских отложений. В некоторых участках эти отложения достигают колоссальной мощности -- свыше 20 км. Все породы интенсивно перемяты и сильно метаморфизованы.

Обширные площади сложены верхнепротерозойскими породами в Прибайкалье и Забайкалье, где они образуют сложно построенную складчатую область. Особенно широко здесь распространены очень мощные, смятые в сложные складки и сильно метаморфизованные рифейские морские осадочные и вулканические формации, которые образовались, несомненно, на главном геосинклинальном этапе. Все эти рифейские отложения прорваны многочисленными гранитными интрузиями. На рифейских складчатых породах залегают грубообломочные породы венда (до 6 км), формирование которых происходило на орогенном этапе.

Изучение верхнепротерозойских отложений в Байкальской складчатой области позволило советским геологам установить крупнейшую в докембрии эпоху горообразования, которая проявилась в конце протерозоя во всех геосинклинальных поясах и получила название байкальской складчатости.

1.4 Эпохи складчатости

Докембрийские эпохи складчатости, эпохи повышенной тектоно-магматической активности, проявившиеся в течение докембрийской истории Земли. Охватывали интервал времени от 570 до 3500 млн. лет назад. Устанавливаются на основании ряда геологических данных -- изменения структурного плана, проявления перерывов и несогласий в напластовании пород, резких изменений в степени метаморфизма. Абсолютный возраст Д. э. с. и их межрегиональная корреляция устанавливаются на основе определения времени метаморфизма и возраста магматических пород с помощью радиологических методов. Методы определения возраста древних пород допускают возможность ошибок (порядка 50 млн. лет для позднего и 100 млн. лет для раннего докембрия). Поэтому установление времени Д. э. с. значительно менее определённо, чем датировка эпох складчатости фанерозоя. Данные радиометрических определений свидетельствуют о существовании в докембрии ряда эпох тектоно-магматической активности, проявлявшихся приблизительно одновременно на всём земном шаре. На разных континентах Д. э. с. получили разные наименования.

Наиболее древняя из них -- кольская (саамская; Балтийский щит), или трансваальская (Южная Африка), проявилась на рубеже около 3000 млн. лет назад и выразилась формированием древнейших ядер континентов. Реликты этих ядер встречены на всех древних платформах (пока кроме Китайско-Корейской и Южно-Китайской). Ещё более широко распространены проявления следующей эпохи, именующейся на Балтийском щите беломорской, на Канадском -- кеноранской и в Африке -- родезийской; она проявилась 2500 млн. лет назад, с ней связано образование крупных ядер щитов древних платформ. Большое значение имела раннекарельская (Балтийский щит), или эбурнейская (Западная Африка), эпоха (около 2000 млн. лет назад), которая вместе с последующей позднекарельской эпохой (гудзонской для Канадского щита и майомбской для Африки), протекавшей около 1700 млн. лет назад, сыграла решающую роль в формировании фундаментов всех древних платформ. Тектоно-магматические эпохи в интервале 1700--1400 млн. лет (например, лаксфордская в Шотландии -- около 1550 млн. лет) установлены лишь на отдельных континентах.

Планетарное значение имеет готская (Балтийский щит), или эльсонская (Канадский щит), эпоха -- около 1400 млн. лет назад, но она выразилась не столько в складчатости геосинклинальных образований, сколько в повторном метаморфизме и гранитизации отдельных зон в пределах фундамента древних платформ. Следующая эпоха -- дальсландская (Балтийский щит), гренвильская (Канадский щит), или сатпурская (Индостан), протекавшая около 1000 млн. лет назад, явилась первой крупной эпохой складчатости геосинклинальных поясов неогея. Заключительная из Д. э. с. -- байкальская (ассинтская в Шотландии, кадомская в Нормандии и катангская в Африке) -- очень широко проявилась на всех континентах, включая Антарктиду, и привела к консолидации значительных площадей в пределах геосинклинальных поясов неогея. Байкальские движения начались около 800 млн. лет назад, основной их импульс происходил около 680 млн. лет назад (перед отложением вендского комплекса), заключительный -- в начале или в середине кембрия.

К числу байкальских складчатых систем на территории СССР относятся системы Тимана, Енисейского кряжа, части Восточного Саяна, Патомского нагорья; байкальские складчатые системы этого возраста широко распространены в Африке (Катангиды, Западные Конголиды, Атакорская и Мавритано-Сенегальская зоны и др.), в Южной Америке (Бразилиды), в Антарктиде, Австралии и на др. континентах. Общая черта Д. э. с. -- значительное развитие регионального метаморфизма и гранитизации, по интенсивности убывающих от древних эпох к более поздним; напротив, масштабы горообразования и самой складчатости, видимо, были слабее фанерозойских; характерными структурными формами, особенно для раннего докембрия, являлись гранитогнейсовые купола.

1.5 Физико-географические условия

Физико-географическая обстановка в докембрии отличалась не только от современной, но и от той, которая существовала в мезозое и палеозое. В архейскую эру уже существовала гидросфера и шли процессы осадкообразования, но атмосфера Земли еще не имела кислорода, его накопление было связано с жизнедеятельностью водорослей, которые только в протерозое завоевывали все большие и большие пространства океанического дна, постепенно обогащая атмосферу кислородом. Процессы осадконакопления находятся в прямой зависимости от физико-географических условий; в докембрии эти условия имели свои специфические черты, во многом отличные от современных. Так, например, среди докембрийских горных пород часто встречаются железистые кварциты, кремнистые породы, марганцевые руды и, наоборот, совершенно отсутствуют фосфориты, бокситы, соленосные, угленосные и некоторые другие осадочные отложения.

Все указанные особенности докембрия сильно затрудняют восстановление его геологической истории. Значительные трудности возникают и при определении возраста горных пород. Для этой цели используют непалеонтологические методы определения относительного возраста горных пород и методы определения их абсолютного возраста.

Для докембрия не выработаны еще единые международные геохронологические и стратиграфические подразделения. Принято выделять две эры (группы) -- архейскую и протерозойскую, границу между которыми зачастую провести нелегко. При помощи радиометрических методов установлено, что эта граница проходит на рубеже 2600 млн. лет. Протерозойскую эру (группу) обычно подразделяют на 2 подэры (подгруппы), более мелкие подразделения являются местными региональными.

Принято следующее деление докембрия

Эры (группы)	Подразделения протерозоя	Основные границы
Протерозойская PR (более 2 млрд. лет)	Поздний (верхний) протерозой, или рифей, PR2 (1030 млн. лет)	Венд V Поздний (верхний) рифей R3 Средний рифей R2 Ранний рифей (нижний) R1	Конец 570 млн. лет 1600 млн. лет
	Ранний (нижний) протерозой, или карелий, PR1 (1000 млн. лет)	2600 млн. лет начало более 4000 млн. лет
Архейская AR (примерно 1,5 млрд. лет)	Общепринятых подразделений не имеется, нижняя граница не установлена

1.6 Полезные ископаемые

С докембрийскими толщами связан разнообразный комплекс полезных ископаемых: свыше 70% запасов железных руд, 63% -- марганцевых, 73% -- хромовых, 61% -- медных, 72% -- сульфидных никелевых, 93% -- кобальтовых, 66% -- урановых руд. В докембрии содержатся богатейшие залежи железных руд -- железистых кварцитов и джеспилитов (Курская магнитная аномалия, Карсакпайское месторождение Казахстана и др.). С докембрием связаны также месторождения алюминиевого сырья (кианит и силлиманит, бокситы, например Боксонское месторождение в России), марганца (многочисленные месторождения Индии). Конгломераты докембрия Витватерсранда заключают крупнейшие месторождения урана и золота, а многочисленные интрузии основных и ультраосновных пород во многих областях мира -- месторождения руд меди, никеля и кобальта. К карбонатным породам докембрия приурочены свинцово-цинковые месторождения, а с самыми верхами докембрия восточной Сибири связаны месторождения нефти (Марковское месторождение в Иркутской области).

Раздел 2. Палеозойская эра

Палеозомйская эмра, Палеозомй, PZ (греч. р?лбйьт -- древний, греч. жщЮ -- жизнь) -- геологическая эра древней жизни планеты Земля. Самая древняя эра в фанерозойском эоне, следует за неопротерозойской эрой, после неё идет мезозойская эра. Палеозой начался 542 миллиона лет назад и продолжался около 290 миллионов лет. Состоит из кембрийского, ордовикского, силурийского, девонского, карбонского и пермского периодов. Палеозойскую группу впервые выделил в 1837 году английский геолог Адам Седжвик. В начале эры южные материки были объединены в единый суперконтинент Гондвану, а к концу к нему присоединились другие континенты и образовался суперконтинент Пангея. Началась эра с Кембрийского взрыва таксономического разнообразия живых организмов, а закончилась массовым Пермским вымиранием.

2.1 Органический мир

В кембрийском периоде основная жизнь была сосредоточена в морях. Организмы заселили все разнообразие доступных мест обитания, вплоть до прибрежного мелководья и, возможно, пресных водоёмов. Водная флора была представлена большим разнообразием водорослей, основные группы которых возникли ещё в протерозойскую эру. Начиная спозднего кембрия постепенно сокращается распространение строматолитов. Это связано с возможным появлением растительноядных животных (возможно, какие-то формы червей) поедающих строматолитообразующие водоросли.

Донная фауна неглубоких тёплых морей, прибрежных отмелей, заливов и лагун была представлена разнообразными прикреплёнными животными: губками, археоциатами, кишечнополостными (различными группами полипов),стебельчатыми иглокожими (морские лилии), плеченогими (лингула) и другими. Большинство из них питалось различными микроорганизмами (простейшие, одноклеточные водоросли и так далее), которых они отцеживали из воды. Некоторые колониальные организмы (строматопоры, табуляты, мшанки, археоциаты), обладающие известковым скелетом, возводили на дне моря рифы, подобно современным коралловым полипам. К роющей жизни в толще донных осадков приспособились различные черви, в том числе полухордовые. По морскому дну среди водорослей и кораллов ползали малоподвижные иглокожие (морские звёзды, офиуры, голотурии и другие) и моллюски с раковинками. В кембрии появляется первое свободно плавающий головоногий моллюск -- наутилоидей или кораблик. В девоне появились более совершенные группы головоногих (аммониты), а в нижнем карбоне возникли первые представители высших головоногих (белемниты), у которых раковина постепенноредуцировалась и оказалась заключённой мягких тканей тела. В толще и на поверхности воды в морях обитали животные, дрейфующие по течению и удерживающиеся на поверхности с помощью специальных плавательных пузырей или «поплавков», заполненных газом (кишечнополостные сифонофоры, полухордовые граптолиты). В кембрийских морях обитали и высокоорганизованные животные -- членистоногие: жабродышащие, хелицеровые и трилобиты. Трилобиты достигли расцвета в раннем кембрии, составляя в это время до 60 % всей фауны, и окончательно вымерли в пермском периоде. В это же время появляются первые крупные (до 2-х метров в длину) хищные членистоногие эвриптериды, достигшие наибольшего расцвета в силуре и первой половине девона и исчезнувшие в ранней перми, когда их вытеснили хищные рыбы.

Начиная с нижнего ордовика в морях появляются первые позвоночные. Древнейшие позвоночные были рыбообразными животными, лишенными челюстей, с телом, защищённым панцирем (панцирные бесчелюстные). В верхнесилурийских и девонских отложениях начинают встречаться остатки древнейшие остракодермы, лишённые тяжёлого костного панциря, но покрытие чешуйками. Древнейшие представители рыб появились в морях и пресных водоёмах раннего и среднего девона и были одеты в более менее сильно развитый костный панцирь (панцирные рыбы). К концу девона панцирные беспозвоночные вымирают, вытесненные более прогрессивными группами челюсторотых. В первой половине девона уже существовали разнообразные группы всех классов рыб (лучепёрые, двоякодышащие и кистепёрые), имеющие развитую челюсть, настоящие парные конечности и усовершенствованный жаберный аппарат. Подгруппа лучепёрых рыб в палеозое были малочисленна. «Золотым веком» двух других подгрупп пришёлся на девон и первую половину карбона. Они сформировались во внутриконтинентальных пресных водоёмах, хорошо прогреваемых солнцем, обильно заросших водной растительностью и отчасти заболоченных. В таких условиях недостатка кислорода в воде возник дополнительный орган дыхания (лёгкие), позволяющий использовать кислород из воздуха.

2.2.2 Платформы

Геологическое развитие древних платформ протекало в более спокойных условиях, чем развитие геосинклинальных поясов. В начале раннего палеозоя платформы северного полушария испытывали опускания и на больших площадях были покрыты морскими водами. Опускания сменились медленными поднятиями, которые в конце раннего палеозоя привели к почти полному осушению всех древних платформ. Существовавший в южном полушарии огромный платформенный массив Гондвана был приподнят и только отдельные краевые его части периодически покрывались небольшими мелководными морями.

Восточно-Европейская древняя платформа

Большая часть территории этой платформы в течение раннего палеозоя представляла собой сушу. К югу от Балтийского щита находился обширный морской залив, который располагался в так называемом Балтийском прогибе. Море заходило в этот прогиб с запада и в раннем кембрии достигало границы платформы у гористой области тимано-печорских байкалид. В мелководном морском бассейне в кембрии накапливались пески и глины небольшой мощности. В Санкт-Петербурге мощность кембрийских отложений достигает 140 м, наибольшая мощность наблюдается в бассейне Северной Двины-- более 500 м. По сравнению с мощностями в геосинклинальных областях эти мощности кажутся небольшими.

В ордовике площадь морского бассейна сократилась. В его прибрежных частях накапливались пески, а на большей площади -- карбонатные илы, из которых в дальнейшем образовались известняки и мергели. Глинистые осадки формировались на крайнем западе. Среди ордовикских известняков встречаются горючие сланцы, которые образовались из сине-зеленых водорослей. Их давно разрабатывают в ряде месторождений на территории Эстонии. Наибольшую мощность отложения ордовика имеют на западе, где прогибания были более интенсивными; в окрестностях Осло мощность достигает 350--500 м, а в России в районе Вологды она несколько превышает 250 м.

В силуре площадь морского бассейна продолжала сокращаться, но отложения по своему составу и мощности мало отличались от ордовикских; среди них преобладают известняки и глины, а горючие сланцы отсутствуют. Регрессия моря продолжалась в течение всего силура, она привела сначала к установлению лагунных условий, а в конце периода -- к полному осушению платформы.

Сибирская древняя платформа

В течение раннего палеозоя на Сибирской платформе господствовали морские условия и ее геологическая история отличалась от истории Восточно-Европейской платформы. Особенно сильные опускания происходили в кембрийском периоде, когда почти вся территория платформы (кроме Алданского и Анабарского щитов) была покрыта морем. Среди кембрийских пород резко преобладают известняки и доломиты, они формировались почти повсеместно. Только в начале периода на юге в лагунных условиях шло накопление соленосных отложений -- гипсов, ангидритов и каменной соли вместе с карбонатными и обломочными. Мощность кембрийских пород на Сибирской платформе значительно больше, чем на Восточно-Европейской, она достигает 2,5--3 км, а на юго-западе даже превышает 5 км.

В ордовике площадь морского бассейна сократилась. В нем продолжали накапливаться карбонатные осадки, а по мере движения на юго-запад возрастала роль обломочного материала.

Мощность ордовикских отложений меньше кембрийских, она не превышает 2 км и обычно равна 500--700 м.

В силуре морской бассейн продолжал сокращаться и в начале периода он занимал примерно половину платформы. Это был огромный морской залив, располагавшийся в северо-западной части платформы, в котором продолжали накапливаться карбонатные осадки. Только на юго-западе этого бассейна, как и в ордовике, формировались конгломераты, песчаники и глины. В конце силура регрессия моря достигла своего апогея и почти вся территория Сибирской платформы превратилась в низменную сушу. Мощность силурийских отложений меньше ордовикских, она не превышает 500 м.

Гондвана

Начиная с кембрийского периода Гондвана представляла собой огромный платформенный массив, который в течение всего раннего палеозоя находился в континентальных условиях и лишь краевые части его были покрыты мелководными морями. На территории Гондваны протекали процессы размыва, кое-где во впадинах накапливались континентальные осадки.

2.2.3 Геосинклинальные пояса

В течение раннего палеозоя на обширных площадях всех геосинклинальных поясов господствовал геосинклинальный режим. Исключение составляют те участки поясов, которые превратились в байкалиды; они развивались как молодые платформы.

Раннепалеозойская геологическая история геосинклинальных поясов сложна и изучена неравномерно в разных поясах. Более полно она восстановлена в Атлантическом и Урало-Монгольском поясах.

Атлантический геосинклинальный пояс

Этот пояс охватывает прибрежные участки Европы и Северной Америки. В Европе в состав пояса входят ее северо-западная часть и небольшой участок северо-востока Гренландии, в Северной Америке -- узкая полоса восточного побережья Канады, США и Мексики. Центральная часть пояса в настоящее время занята северной впадиной Атлантического океана, которой в палеозое еще не существовало. В качестве примера рассмотрим раннепалеозойскую историю Северо-Западной Европы, где располагалась Грампианская геосинклинальная система.

Грампианская геосинклинальная система охватывает Ирландию, Англию и Норвегию. В ее состав входят породы нижнего палеозоя, смятые в сложные складки, вытянутые в северо-восточном направлении. В западной части Англии -- Уэльсе -- находятся полные и хорошо изученные разрезы кембрия, ордовика и силура; здесь еще в 30-х годах прошлого столетия были выделены соответствующие системы.

Разрез Уэльса начинается кембрийскими отложениями, состоящими преимущественно из песчаников и глинистых сланцев большой мощности (до 4,5 км). Эти морские отложения накапливались в глубоких геосинклинальных прогибах, разделенных геоантиклинальными поднятиями -основными источниками сноса. Геосинклинальные прогибы продолжали интенсивно опускаться в ордовике, в течение этого периода сформировалась мощная толща (5 км) глинистых и вулканических пород основного состава. Присутствие мощных эффузивных пород свидетельствует о том, что в ордовикский период сильные погружения в геосинклинальных прогибах и воздымания в геоантиклиналях привели к возникновению глубинных разломов, по которым изливался магматический материал на поверхность морского дна. Близкие условия существовали в начале силурийского периода, но вулканическая деятельность прекратилась, поэтому накапливались глинистые и песчаные осадки. Вверх по разрезу силурийских отложений увеличивается роль обломочного материала, он становится все более грубым. Глинистые породы встречаются все реже и реже, а песчаники и конгломераты резко преобладают. Такое изменение пород в разрезе свидетельствует о процессе общего воздымания в силуре, который привел к увеличению сноса с суши и поступлению в прогибы массы обломочного материала. К концу периода все геосинклинальные прогибы Уэльса были заполнены грубообломочными осадками, достигающими в некоторых участках очень большой мощности (до 7 км). Нижнепалеозойские отложения в конце силурийского периода оказались интенсивно перемятыми и поднятыми выше уровня моря. Геосинклинальные прогибы прекратили свое существование.

Анализ геологического разреза Уэльса позволяет построить палеогеографическую кривую, которая отображает тектонические движения в раннем палеозое на рассматриваемом участке Грампианской геосинклинальной системы. Максимум прогибания и проявления вулканической деятельности приходился на первую половину ордовика. Затем начались воздымания, которые непрерывно увеличивались и привели к всеобщему поднятию. Характерно, что и другие участки этой системы испытали подобное развитие в раннем палеозое. Горообразовательные процессы, охватившие Грампианскую систему и приведшие к всеобщему воздыманию, получили название каледонской складчатости (от старого названия Шотландии -- Каледония), а возникшие структуры называются каледонидами. В результате этой складчатости в конце раннего палеозоя в Грампианской системе завершился главный геосинклинальный этап развития. Вместо системы геосинклинальных прогибов и геоантиклинальных поднятий возникла горная складчатая система. Завершение главного геосинклинального этапа сопровождалось интрузивной деятельностью -- внедрением магмы гранитного состава. Рассмотренная геологическая история Уэльса в раннем палеозое типична для развития геосинклинальных областей на главном геосинклинальном этапе.

Каледонская складчатость проявилась и в других геосинклинальных системах Атлантического пояса, но не всюду она привела к завершению главного геосинклинального этапа и созданию складчатых систем каледонид. Каледониды возникли на северо-востоке Гренландии, на Шпицбергене, на Ньюфаундленде и в северной части Аппалачских гор. Что касается Южных Аппалачей и побережья Мексиканского залива, то в этих участках Атлантического пояса главный геосинклинальный этап продолжался и в позднем палеозое.

Урало-Монгольский геосинклинальный пояс

Огромная территория этого пояса имеет сложное строение. В его современной структуре выделяется несколько областей разной по возрасту складчатости. Байкалиды располагаются по краям древних платформ (Тимано-Печорская и Байкало-Енисейская области байкалид); каледониды -- в центре пояса (Кокчетавско - Киргизская область) и южнее сибирских байкалид (Алтае - Саянская область); герциниды охватывают большую часть пояса (Урало-Тянь-Шаньская и Казахстано-Монгольская области). В раннем палеозое указанные области развивались по-разному. Области байкальской складчатости завершили геосинклинальное развитие, все остальные находились на главном геосинклинальном этапе.

Алтае-Саянская геосинклинальная область. Эта область охватывает Горный и Монгольский Алтай, Западный Саян, хребет Танну-Ола и Центральную Монголию. Ее раннепалеозойская история была сходна с историей Грампианской системы -- здесь также проявилась каледонская складчатость, сформировались каледониды и в конце силура завершился главный геосинклинальный этап. Широким распространением пользуются породы вулканогенно-осадочной, терригенной и карбонатной формаций. В отличие от Грампианской системы мощности нижнепалеозойских отложений здесь значительно больше (кембрий -- 8--14 км, ордовик -- до 8 км, силур -- 4,5--7,5 км).

Кокчетавско-Киргизская геосинклинальная область. Эта область, расположенная в средней части Урало-Монгольского пояса, протягивается широкой дугообразной полосой от Центрального Казахстана в Северный Тянь-Шань. Здесь широко распространены мощные (до 15 км) морские кембрийские и ордовикские отложения, а силурийские развиты незначительно и представлены красноцветными континентальными породами молассовой формации.

Анализ состава пород и их распространения свидетельствует, что горообразовательные процессы в Кокчетавско-Киргизской области проявились в конце ордовика. На рубеже ордовика и силура завершился главный геосинклинальный этап, а в силуре начался орогенный.

Урало-Тянь-Шаньская геосинклинальная область. Внутри этой области, расположенной в западной части Урало-Монгольского пояса, выделяются две геосинклинальные системы: Уральская и Южно-Тянь-Шаньская. Хорошо изучены геологическое строение и геологическая история Уральской системы.

В состав Уральской геосинклинальной системы входят Урал и Новая Земля. Будучи естественной кладовой огромных минеральных богатств, Урал до сих пор является основным горнорудным районом нашей страны. В его недрах хранятся большие запасы самых разнообразных полезных ископаемых.

Кембрийские породы в Уральской системе распространены незначительно на юге, на крайнем севере Урала и на Новой Земле. Небольшая площадь распространения и преобладание обломочных пород свидетельствуют о том, что в кембрии Урал представлял собой горную страну, возникшую в результате байкальской складчатости. Море существовало только на юге и севере.

Байкальская складчатость, проявившаяся на Урале, не привела к завершению геосинклинального режима, как это произошло в расположенной рядом Тимано-Печорской области. Процессы прогибания, начавшиеся в конце кембрия, охватили в ордовике всю территорию Урала и привели к возникновению Уральской геосинклинальной системы -- ряда меридиональных геосинклинальных прогибов, разделенных геоантиклинальными поднятиями. Об этом свидетельствует широкое распространение мощных ордовикских отложений. В центральной части Уральской системы в ордовике возникло геоантиклинальное поднятие Уралтау, которое было выражено в рельефе цепочкой меридионально вытянутых островов. Это поднятие делило Урал на две части -- западную и восточную, развитие которых шло по-разному. В западных прогибах в ордовике накапливались песчано-глинистые и карбонатные отложения, а в восточных - мощные вулканогенно-осадочные породы. Такое же распределение отложений сохранилось в силуре, когда процессы прогибания шли особенно интенсивно, о чем свидетельствует большая мощность отложений. На востоке породы силура достигают 5 км, а на западе не превышают 2 км. Большая мощность отложений и присутствие вулканических пород на востоке являются доказательством более сильного прогибания и резких дифференцированных движений восточной части Уральской геосинклинальной системы. Образование глубинных разломов сопровождалось подводным вулканизмом. На западе осадконакопление происходило в более спокойных условиях.

Отмеченная закономерность развития геосинклинальных прогибов присуща и другим геосинклинальным системам: прогибы, расположенные вблизи платформ, испытывали более плавное опускание, чем прогибы, расположенные вдали от платформ. Этим объясняются меньшая мощность отложений и отсутствие вулканического материала в околоплатформенных прогибах.

Основным отличием раннепалеозойской истории Уральской геосинклинальной системы от Грампианской является отсутствие следов каледонского орогенеза на Урале. Известняки верхнего силура сменяются известняками нижнего девона без всяких следов перерыва и отличаются друг от друга только по составу ископаемой морской фауны. Каледонская складчатость на Урале не проявилась, главный геосинклинальный этап продолжался в позднем палеозое.

Даже краткое рассмотрение раннепалеозойской истории трех геосинклинальных областей Урало-Монгольского пояса показывает, что они развивались по-разному. Каледонская складчатость проявилась в Алтае-Саянской и Кокчетавско-Киргизской областях, но в разное время. В Кокчетавско-Киргизской области она завершилась на границе ордовика и силура, а в Алтае-Саянской -- в конце силура. Поэтому заключительный этап геосинклинального развития в этих областях начался в разное время. В Урало-Тянь-Шаньской области каледонская складчатость не проявлялась и главный геосинклинальный этап продолжался в позднем палеозое.

Проявившиеся в течение раннего палеозоя отдельные фазы каледонской складчатости заметно влияли на палеогеографию, что хорошо отображают палеогеографические карты.

2.2.4 Эпохи складчатости

Тектонические движения, магматизм и осадконакопление. В течение раннего палеозоя земная кора испытала сильные тектонические движения, получившие название каледонской складчатости. Эти движения проявились в геосинклинальных поясах не одновременно и достигли своего максимума в конце силурийского периода. Наиболее широко каледонская складчатость проявилась в Атлантическом поясе, большая северная часть которого превратилась в складчатую область каледонид. Каледонский орогенез сопровождался внедрением различных интрузий.

В тектонических движениях раннего палеозоя наблюдается определенная закономерность: в кембрии и начале ордовика преобладали процессы опускания, а в конце ордовика и в силуре -- процессы воздымания. Эти процессы в первой половине раннего палеозоя вызвали интенсивное осадконакопление в геосинклинальных поясах и на древних платформах, а затем привели к созданию горных цепей каледонид в ряде участков геосинклинальных поясов и к общей регрессии моря с территории древних платформ.

Основными областями осадконакопления были геосинклинальные пояса, где шло накопление очень мощных, многокилометровых вулканогенно-осадочных, терригенных и карбонатных формаций. На древних платформах северного полушария шло образование карбонатных и терригенных осадков. Обширные площади осадконакопления располагались на Сибирской и Китайско-Корейской платформах, а на Восточно-Европейской и Северо-Американской осадконакопление происходило на ограниченных участках. Гондвана была преимущественно областью размыва, и морское осадконакопление происходило на незначительных краевых участках.

2.2.5 Физико-географические условия

Согласно теории тектоники литосферных плит положение и очертания материков и океанов в палеозое отличались от современного. К началу эры и в течение всего кембрия древние платформы (Южно-Американская, Африканская, Аравийская, Австралийская, Антарктическая, Индостанская), повернутые на 180°, были объединены в единый суперконтинент, называемый Гондваной. Этот суперконтинент располагался главным образом в южном полушарии, от южного полюса до экватора, и занимал общую площадь более 100 миллионов кмІ. В Гондване находились разнообразные возвышенные и низменные равнины и горные массивы. Море периодически вторгалось лишь в окраинные части суперконтинента. Остальные меньшие по размерам материки находились в основном в экваториальной зоне: Северо-Американский, Восточно-Европейский и Сибирский.

Там же находились микроконтиненты:

Среднеевропейский, Казахстанский и другие. В окраинных морях располагались многочисленные острова, окаймлённые низменными побережьями с большим числом лагун и дельт рек. Между Гондваной и другими материками был океан, в центральной части которого находились срединно-океанические хребты. В кембрии существовали две наиболее крупные плиты: целиком океаническая Прото-Кула и преимущественно материковая Гондванская плита.

В ордовике Гондвана двигаясь на юг, вышла в район Южного географического полюса (сейчас это северо-западная часть Африки). Происходило поддвигание океанической литосферной плиты Прото-Фараллон (и вероятно Прото-Тихоокеанской плиты) под северную окраину Гондванской плиты. Началось сокращение Прото-Атлантической впадины, расположенной между Балтийским щитом, с одной стороны, и единым Канадо-Грендландским щитом -- с другой стороны, а также сокращение океанического пространства. В течение всего ордовика происходит сокращение океанических пространств и закрытие краевых морей между материковыми фрагментами: Сибирским, Прото-Казахстанским и Китайским. В палеозое (вплоть до силура--начала девона) продолжалась Каледонская складчатость. Типичные каледониды сохранились на Британских островах, Скандинавии, Северной и Восточной Гренландии, в Центральном Казахстане и Северном Тянь-Шане, в Юго-Восточном Китае, в Восточной Австралии, в Кордильерах, Южной Америке, Северных Аппалачах, Срединном Тянь-Шане и других областях. В результате рельеф земной поверхности в конце силурийского периода стал возвышенным и контрастным, особенно на континентах, расположенных в северном полушарии. В раннем девоне происходит закрытие Прото-Атлантической впадины и образования Еврамериканского материка, в результате столкновения Про-Европейского материка с Про-Северо-Американским в районе нынешней Скандинавии и Западной Гренландии. В девоне смещение Гондваны продолжается, в результате Южный полюс оказывается в южной области современной Африки, а возможно и нынешней Южной Америки. В этот период сформировалась впадина океана Тетис между Гондваной и материками вдоль экваториальной зоны, образовались три целиком океанические плиты: Кула, Фараллон и Тихоокеанская (которая погружалась под Австрало-Антарктическую окраину Гондваны).

В среднем карбоне произошло столкновение Гондваны и Евроамерики. Западный край нынешнего Северо-Американского материка столкнулся с северо-восточной окраиной Южно-Американского, а северо-западный край Африки -- с южным краем нынешней Центральной и Восточной Европы. В результате образовался новый суперконтинент Пангея. В позднем карбоне -- ранней перми произошло столкновение Евроамериканского материака с Сибирским, а Сибирского материка с Казахстанским континентом. В конце девона началась грандиозная эпоха Герцинской складчатости с наиболее интенсивным проявлением при формировании горных систем Альп в Европе, сопровождавшихся интенсивной магматической деятельностью. В местах столкновения платформ возникли горные системы (с высотой до 2000--3000 м), некоторые из них просуществовали и до нашего времени, к примеру Урал илиАппалачи. Вне Пангеи находилась только Китайская глыба. К концу Палеозоя в персмком периоде Пангея протягивалась от южного полюса до Северного. Южный географический полюс в это время находился в пределах современной Восточной Антарктиды. Входивший в состав Пангеи Сибирский материк, являвшийся северной окраиной, приближался к Северному географическому полюсу, не доходя до него 10--15° по широте. Северный полюс в течение всего палеозоя находился в океане. В это же время образовался единый океанический бассейн с главной Прото-Тихоокеанской впадиной и единая с ней впадина океана Тетис.