Історична теологія. Історична геологія: основи науки, вчені-засновники, огляд літератури. Історична геологія з основами палеонтології та астрономії
ПЕРЕДМОВА ................................................. .................................................. .............................. 3
ВСТУП................................................. .................................................. ...................................... 4
ЧАСТИНА I ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ І МЕТОДИ ІСТОРИЧНОЇ ГЕОЛОГІЇ 7
ГЛАВА 1. ПРЕДМЕТ І ЗАВДАННЯ ІСТОРИЧНОЇ ГЕОЛОГІЇ.............................. 7
РОЗДІЛ 2. СТРАТИГРАФІЯ І ГЕОХРОНОЛОГІЯ............................................ ............ 14
2.1. ТИПИ СТРАТИГРАФІЧНИХ ОДИНИЦЬ І КРИТЕРІЇ ЇХ ВИДІЛЕННЯ 16
2.2. ВІДНОСНА ГЕОХРОНОЛОГІЯ................................................ ............. 18
2.3. АБСОЛЮТНА ГЕОХРОНОЛОГІЯ................................................ .................... 36
2.4. МІЖНАРОДНА ГЕОХРОНОЛОГІЧНА ШКАЛА................ 41
2.5. ЕТАЛОНИ СТРАТИГРАФІЧНИХ ПІДРОЗДІЛІ ............... 42
ГЛАВА 3. ОСНОВНІ МЕТОДИ ІСТОРИКО-ГЕОЛОГІЧНОГО АНАЛІЗУ 47
3.1. ФАЦІЙНИЙ МЕТОД................................................ .......................................... 48
3.2. АНАЛІЗ ПАЛЕОНТОЛОГІЧНОГО МАТЕРІАЛУ (БІОФАЦІЙНИЙ І ПАЛЕОЕКОЛОГІЧНІ АНАЛІЗИ)......................................... .................................................. ................................ 54
33. ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ МЕТОДИ............................................... .................. 57
3.4. ФОРМАЦІЙНИЙ АНАЛІЗ................................................ ................................. 77
3.5. ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ КАРТИ................................................ ................... 79
ЧАСТИНА ІІ. Найдавніша історія землі........................ .................. 82
ГЛАВА 4. ВИНИКНЕННЯ ЗЕМЛІ І ДОАРХЕЙСЬКА ІСТОРІЯ 82
4.1. ОСВІТА СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ............................................... ........ 82
4.2. ОСВІТА ПЛАНЕТ, КОНДЕНСАЦІЯ ТА АКУМУЛЯЦІЯ МІЖЗІРКОВОЇ РЕЧОВИНИ 84
4.3. ДОАРХЕЙСЬКИЙ (ГАДІЙСЬКИЙ) ЕТАП РОЗВИТКУ ЗЕМЛІ........................ 86
ГЛАВА 5. АРХЕЙСЬКА ІСТОРІЯ.............................................. ........................................ 88
5.1. ЗАГАЛЬНЕ РОЗЧІЛЕННЯ ДОКЕМБРІЯ............................................... ............... 88
5.2 РАННІЙ АРХЕЙ (4,0-3,5 млрд років).................................... ................................... 90
5.3. СЕРЕДНИЙ І ПІЗНІЙ АРХЕЙ (3,5-2,5 млрд років)................................... ....... 98
5.4. ГЕОЛОГІЧНІ ОБСТАНОВКИ В АРХЕЇ.............................................. ... 106
5.5. ЗАРОДЖЕННЯ ЖИТТЯ................................................ ......................................... 108
5.6. КОРИСНІ КОПАЛИНИ................................................ ................................ 109
6.2. СЕРЕДОВИЩЕ ОСАДКОНАКОПЛЕННЯ................................................ ........................ 121
6.3. КОРИСНІ КОПАЛИНИ................................................ ................................ 122
РОЗДІЛ 7. ПІЗНЯ ПРОТЕРОЗА................................................ ................................... 123
7.1. СТРАТИГРАФІЧНЕ РОЗЧІЛЕННЯ І СТРАТОТИПИ..................... 123
7.2. ОРГАНІЧНИЙ СВІТ................................................ .......................................... 129
7.3. ПАЛЕОТЕКТОНІЧНІ ТА ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ УМОВИ.. 129
7.4. КЛІМАТИЧНА ЗОНАЛЬНІСТЬ................................................ ............... 141
7. 5. КОРИСНІ КОПАЛИНІ............................................... ................................... 142
ЧАСТИНА III ФАНЕРОЗОЙСЬКА ІСТОРІЯ ЗЕМЛІ............................................. ......... 145
ПАЛЕОЗОЙСЬКА ЕРА................................................ .................................................. ............. 145
РОЗДІЛ 8. ВЕНДСЬКИЙ ПЕРІОД............................................. ............................................ 149
8.1 ПРО ПОЛОЖЕННЯ ВЕНДСЬКОЇ СИСТЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ХРОНОСТРАТИГРАФІЧНОЇ ШКАЛЕ 149
8.2. СТРАТОТИПИ ВЕНДСЬКОЇ СИСТЕМИ............................................... ........... 150
8.3. ОРГАНІЧНИЙ СВІТ................................................ .......................................... 155
8.4. ПАЛЕОТЕКТОНІЧНІ ТА ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ УМОВИ.. 156
8.5 КЛІМАТИЧНА ЗОНАЛЬНІСТЬ............................................... ................. 162
РОЗДІЛ 9. КЕМБРІЙСЬКИЙ ПЕРІОД............................................. .................................. 166
9.1. СТРАТИГРАФІЧНЕ РОЗЧІЛЕННЯ І СТРАТОТИПИ..................... 166
9.2. ОРГАНІЧНИЙ СВІТ................................................ .......................................... 170
9.3. ПАЛЕОТЕКТОНІЧНІ ТА ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ УМОВИ.. 173
9.4: КЛІМАТИЧНА І БІОГЕОГРАФІЧНА ЗОНАЛЬНІСТЬ......... 180
9.5. КОРИСНІ КОПАЛИНИ................................................ ................................ 185
РОЗДІЛ 10. ОРДОВИКСЬКИЙ ПЕРІОД............................................. ................................. 185
10.1. СТРАТИГРАФІЧНЕ РОЗЧІЛЕННЯ І СТРАТОТИПИ.................. 186
10.2. ОРГАНІЧНИЙ СВІТ................................................ ........................................ 187
103. ПАЛЕОТЕКТОНІЧНІ ТА ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ УМОВИ. 191
10.4. КЛІМАТИЧНА І БІОГЕОГРАФІЧНА ЗОНАЛЬНІСТЬ....... 201
10.5. КОРИСНІ КОПАЛИНИ................................................ ............................. 204
РОЗДІЛ 11. СИЛУРІЙСЬКИЙ ПЕРІОД............................................. ................................ 205
11.1. СТРАТИГРАФІЧНЕ РОЗЧІЛЕННЯ І СТРАТОТИПИ.................. 205
11.2. ОРГАНІЧНИЙ СВІТ................................................ ........................................ 207
11.3. ПАЛЕОТЕКТОНІЧНІ ТА ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ УМОВИ 209
11.4. КЛІМАТИЧНА І БІОГЕОГРАФІЧНА ЗОНАЛЬНІСТЬ....... 216
11.5. КОРИСНІ КОПАЛИНИ................................................ ............................. 219
РОЗДІЛ 12. ДЕВОНСЬКИЙ ПЕРІОД............................................. ...................................... 219
12.1. СТРАТИГРАФІЧНЕ РОЗЧІЛЕННЯ І СТРАТОТИПИ.................. 219
12.2. ОРГАНІЧНИЙ СВІТ................................................ ........................................ 221
12.3. ПАЛЕОТЕКТОНІЧНІ ТА ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ УМОВИ 224
12.4. КЛІМАТИЧНА І БІОГЕОГРАФІЧНА ЗОНАЛЬНІСТЬ....... 236
12.5. КОРИСНІ КОПАЛИНИ................................................ ............................. 239
РОЗДІЛ 13. КАМ'ЯНОКУТНИЙ ПЕРІОД............................................. ................. 240
13.3 СТРАТИГРАФІЧНЕ РОЗЧІЛЕННЯ І СТРАТОТИПИ................... 240
13.2. ОРГАНІЧНИЙ СВІТ................................................ ........................................ 246
13.4. КЛІМАТИЧНА І БІОГЕОГРАФІЧНА ЗОНАЛЬНІСТЬ....... 263
135. КОРИСНІ КОПАЛИНІ................................................. ................................ 269
РОЗДІЛ 14. ПЕРМСЬКИЙ ПЕРІОД............................................. ......................................... 270
14.2. ОРГАНІЧНИЙ СВІТ................................................ ........................................ 271
14.3. ПАЛЕОТЕКТОНІЧНІ ТА ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ УМОВИ 274
14.5. КОРИСНІ КОПАЛИНИ................................................ ............................. 289
МЕЗОЗОЙСЬКА ЕРА................................................ .................................................. ................ 290
РОЗДІЛ 15. ТРІАСОВИЙ ПЕРІОД............................................. ...................................... 290
15.1. СТРАТИГРАФІЧНЕ РОЗЧІЛЕННЯ І СТРАТОТИПИ.................. 290
15.2. ОРГАНІЧНИЙ СВІТ................................................ ........................................ 292
15.3. ПАЛЕОТЕКТОНІЧНІ ТА ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ УМОВИ 294
15.4. КЛІМАТИЧНА І БІОГЕОГРАФІЧНА ЗОНАЛЬНІСТЬ....... 303
15.5. КОРИСНІ КОПАЛИНИ................................................ ............................. 305
РОЗДІЛ 16. ЮРСЬКИЙ ПЕРІОД................................................ .............................................. 307
16.1. СТРАТИГРАФІЧНЕ РОЗЧІЛЕННЯ І СТРАТОТИПИ.................. 307
16.2. ОРГАНІЧНИЙ СВІТ................................................ ........................................ 312
163. ПАЛЕОТЕКТОНІЧНІ ТА ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ УМОВИ. 315
16.4. КЛІМАТИЧНА І БІОГЕОГРАФІЧНА ЗОНАЛЬНІСТЬ....... 325
165. КОРИСНІ КОПАЛИНІ.............................................. ................................ 331
РОЗДІЛ 17. Крейдовий період............................................. ............................................ 331
17.1. СТРАТИГРАФІЧНЕ РОЗЧІЛЕННЯ І СТРАТОТИПИ.................. 332
17.2. ОРГАНІЧНИЙ СВІТ................................................ ........................................ 335
17.3. ПАЛЕОТЕКТОНІЧНІ ТА ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ УМОВИ 341
17.4. ЕВОЛЮЦІЯ ТА ВИМИРАННЯ ФАУНИ У крейдяному періоді......... 356
175. КЛІМАТИЧНА І БІОГЕОГРАФІЧНА ЗОНАЛЬНІСТЬ........ 358
17.6 КОРИСНІ КОПАЛИНІ............................................... ............................... 363
КАЙНОЗОЙСЬКА ЕРА................................................ .................................................. ............. 364
18.2 ОРГАНІЧНИЙ СВІТ............................................... .......................................... 368
18.3. ПАЛЕОТЕКТОНІЧНІ ТА ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ УМОВИ 369
18.4. КЛІМАТИЧНА І БІОГЕОГРАФІЧНА ЗОНАЛЬНІСТЬ....... 383
18.5. КОРИСНІ КОПАЛИНИ................................................ ............................. 388
РОЗДІЛ 19. НЕОГЕНОВИЙ ПЕРІОД............................................. .................................. 389
19.1 СТРАТИГРАФІЧНЕ РОЗЧІЛЕННЯ І СТРАТОТИПИ................... 389
19.2. ОРГАНІЧНИЙ СВІТ................................................ ........................................ 391
19.3. ПАЛЕОТЕКТОНІЧНІ ТА ПАЛЕОГЕОГРАФІЧНІ УМОВИ 393
19.4. КЛІМАТИЧНА І БІОГЕОГРАФІЧНА ЗОНАЛЬНІСТЬ....... 407
19.5 КОРИСНІ КОПАЛИНІ.................................................. ............................... 410
РОЗДІЛ 20. ЧЕТВЕРТИЧНИЙ (АНТРОПОГЕНОВИЙ) ПЕРІОД.......................... 412
20.1. СТРАТИГРАФІЧНЕ РОЗЧІЛЕННЯ................................................ .... 412
20.2. ОРГАНІЧНИЙ СВІТ................................................ ........................................ 417
20.3. ПРИРОДНІ УМОВИ................................................ ..................................... 420
20.4. КОРИСНІ КОПАЛИНИ................................................ ............................. 427
ВИСНОВОК................................................. .................................................. ........................... 428
ЛІТЕРАТУРА................................................. .................................................. ............................. 438
ІСТОРИЧНА ГЕОЛОГІЯ
Навчальний посібник
ПЕРЕДМОВА
Історична геологія - один із фундаментальних предметів програми підготовки фахівців за напрямом "Геологія". Для ефективного засвоєння матеріалу потрібне забезпечення студентів достатньою кількістю навчально-методичної літератури. За останні півтора десятиліття провідними колективами країни випущено три відомі підручники, які широко використовуються в більшості вузів. Це підручник колективу кафедри історичної та динамічної геології Санкт-Петербурзького державного гірничого інституту (нині СПДГУ) "Історична геологія з основами палеонтології" 1985 року випуску. Автори – Є.В. Володимирська, А.Х. Кагарманов, Н.Я. Спаський та ін. У 1986 році опубліковано підручник "Історична геологія" Г.І.Немкова, Є.С. Левицького, І.А. Гречишникова- та ін., підготовлений на кафедрі регіональної геології та палеонтології Московського геологорозвідувального інституту (нині ММДА). Вченими МДУ 1997 р. випущено підручник "Історична геологія"; автори - В.Є. Хаїн, Н.В. Короновський та Н.А. Ясаманів. Всі ці підручники використані для підготовки даного посібника з історичної геології. Згадаємо також вийшла у 1998 р. "Історичну геологію з основами палеонтології" (автор - М.Д. Парфьонова). Посібник підготовлений на кафедрі загальної та історичної геології Томського політехнічного університету. Проте дефіцит навчальних посібників з цього курсу не ліквідовано, оскільки перші два підручники випущені досить давно, а два останні мають невеликий тираж і вже стали бібліографічною рідкістю. Виникла необхідність підготувати новий навчальний посібник, доступний для наших студентів і враховувати сибірський оригінальний матеріал.
Потрібно наголосити також на наступній обставині. У відомих підручниках з історичної геології по-різному трактується розвиток Землі та приділяється неоднакова увага питанням нової глобальної тектоніки. Якщо підручниках Е.В.Владимирской та інших. (1985), Г.И.Немкова та інших. (1986) питання тектоніки літосферних плит майже розглядаються чи займають дуже скромне місце, то останній підручник В.Е.Хаина, М.В. В.Короновського та Н.А.Ясаманова (1997) цілком базується на цій концепції.
На думку авторів, потрібно критично ставитися до гіпотези мобілізму, оскільки багато фактичних даних неможливо вмістити у рамки лише плитної тектоніки. Особливі труднощі відчуває концепція літосферних плит стосовно палеозойського та докембрійського етапів земної історії. Основним протиріччям є глибоке коріння континентів, що не дозволяє їм вільно переміщатися астеносферним шаром, а також присутність кільцевих структур і відсутність великих скупчень осадового матеріалу в зонах субдукції. На наш погляд, виправданим є застосування пульсаційної гіпотези, в основі якої лежить чергування епох стиснення та розширення Землі, зумовлених космічними причинами. Очевидно, з епохами розширення пов'язані поява рифтових зон і розбіжність континентів. Після робіт В.А.Обручева та М.А.Усова ці ідеї в останні роки особливо активно розвиваються Є.Є.Мілановським та його прихильниками; цим ідеям надається перевага у цьому навчальному посібнику. Концепція нової історичної геології, мабуть, повинна враховувати лише обмежений спрединг при пульсаційному розвитку Землі, циклічність та еволюцію всіх геологічних процесів, у тому числі й еволюцію органічного світу, що спостерігається на палеонтологічному матеріалі.
Пропонований навчальний посібник має об'єм, який можна порівняти зі згаданими вище підручниками, і охоплює всі розділи курсу, передбачені програмою. Одним із нововведень у даному навчальному посібнику є поєднання відомостей з палеогеографії різних періодів фа-нерозою з найбільш характерними розрізами, на яких показано також поширення викопних залишків. За основу палеогеографічних реконструкцій взято відомі схеми Н.М.Страхова, доповнені авторами. Ці узагальнені схеми вперше даються в кольоровому варіанті, що має значно підвищити сприйняття матеріалу, що викладається. Поряд з цими схемами, що не враховують концепцію нової глобальної тектоніки, у навчальному посібнику вміщені плейттектонічні реконструкції стародавніх континентів, запозичені нами з книги J. Monroe & R. Wicander, 1994. Таблиці характерних організмів різних систем складені за прикладом таких з підручників. І.Немкова та ін. (1986), доповнені сибірським матеріалом та максимально; наближені до колекцій, що є на кафедрі палеонтології та історичної геології Том*ського державного університету.
Зміст підручника обговорювався з колегами на кафедрі палеонтології та історичної геології ТГУ. Автори вдячні доценту Н.І.Савіній за допомогу в редагуванні навчального посібника, професору ТДУ А.І.Родигину та доценту Г.М.Татьянину за цінні поради при читанні низки глав, а також доценту МДУ Д.І.Панову, який зробив важливі критичні зауваження, що дозволило покращити зміст та структуру навчального посібника. Висловлюємо подяку начальнику управління МПР Росії, заслуженому геологу Росії Л.В.Оганесяну і генеральному директору ЗАТ "Геоінформмарк" Г.М.Гейшеріку за сприяння у випуску навчального посібника до 300-1, тию гірничо-геологічної служби Росії. Дякуємо В.А.Коновалову, Т.Н.Афанасьєву та Е.С.Аб-дурахманову, які брали участь у комп'ютерному наборі тексту, а також всіх осіб, які сприяли опублікуванню даної роботи.
ВСТУП
Історична геологія- синтетична дисципліна, що інтегрує дані багатьох інших геологічних наук. ПредметомВивчення історичної геології є Земля, точніше, її верхня тверда оболонка – земна кора. ЦільІсторична геологія - виявлення процесів, що відбувалися в земній корі протягом геологічного часу, з'ясування закономірностей її розвитку, відтворення з найбільшою повнотою картин еволюції біосфери в минулі геологічні епохи нашої планети.
Основними документами, за якими реконструюється геологічна історія розвитку регіону, є гірські породи та ув'язнені у них викопні органічні залишки, зібрані геологами у процесі польових робіт. На цих матеріалах ґрунтуються відомості про геологічні явища та епізоди, що відбувалися в геологічному минулому. Дозволяють розшифрувати ті чи інші геологічні події, що відбувалися, і реконструювати фізико-географічні умови, що існували на земній поверхні в минулі геологічні епохи.
Історична геологія вирішує такі основні завдання:
1. Вивчення залягання шарів гірських порід, відновлення хронологічної послідовності.
£ості їхньої освіти, визначення відносного віку. Породи, що складають земну кору,
сформувалися не відразу, а в якійсь послідовності; причому в один і той же відрізок часу
мені на різних ділянках земної поверхні виникали різні за складом та походженням
породи. Це завдання - вивчення складу, місця та часу утворення пластів гірських порід, а
також виявлення їх взаємовідносин та зіставлення (кореляцію) між собою - вирішує гер-
логічна дисципліна стратиграфія(Від латинського stratum - шар та грецького grapho - пишу).
При цьому стратиграфія значною мірою використовує дані літології, палеонтології,
структурної геології, відносної та абсолютної геохронології.
2. Аналіз становлення та розвитку життя Землі - прерогатива палеонтології.Розділи па
леонтології: палеофауністикаі палеофлористикавивчають сукупність відповідно живіт
них і рослин, що мешкали в певний час у різних кліматичних умовах, а також
виходження та розвиток фаун та флор у часі. Розділ палеобіогеографіявиявляє закономірно
просторового, а також тимчасового поширення копалин тварин і рослин.
3. Відновлення фізико-географічних умов земної поверхні геологічного про
минулого, зокрема, розподіл суші та моря, рельєфу суші та Світового океану, глибин, солі
ності, температур, щільності, динаміки морських басейнів, клімату, біологічних та геохімі
чеських умов - одне з найважчих завдань в історичній геології. Вона є основною
завданням науки палеогеографії,яка в минулому столітті виділилася з історичної геології в
самостійну галузь наукових знань. Палеогеографічні дослідження неможливо про
водити без вивчення речовинного складу, структурної та текстурної будови осадових гір
них порід.
4. Відновлення історії тектонічних рухів. Різновікові та різномаштабні
сліди тектонічних рухів у вигляді порушень первинного залягання шарів гірських порід та
Геологічні тіла спостерігаються повсюдно на земній поверхні. Визначенням часу
прояви, характеру, величини та спрямованості тих чи інших тектонічних рухів регіональна геотектоніка,а історію розвитку різних структурних елементів окремих ділянок та всієї земної кори вивчає Історична геотектоніка.
5. Відновлення та пояснення історії вулканізму, плутонізму та метаморфізму. В основі
досліджень лежить визначення відносного та абсолютного віку вулканогенно-осад-
них, магматичних і метаморфічних порід, а також встановлення первинної природи після
дних. Після цього виділяють області вулканічної активності, виявляють та реконструюють вус
ловія вулканізму та плутонізму, визначають геохімічну особливість мантійних потоків.
Це завдання геохіміїі петрології.
6. Виявлення закономірностей розміщення в земній корі корисних копалин – це завдання
допомагає вирішувати розділ геології вчення про корисні копалини.
7. Встановлення будови та закономірностей розвитку земної кори. Це одна з найважливіших
задач історичної геології, яка не може бути вирішена без використання знань з багатьох
дисциплін та напрямів наук про Землю. Вирішенню цього завдання допомагають насамперед регіональ
ня геологія, регіональнаі історична геотектоніка, геохімія, космічна геологія, геофі
зика, петрологіята інші науки.
Історична геологія на основі узагальнення, аналізу різноманітних фактів на документальному матеріалі відтворює фрагменти еволюції земної кори та картини геологічного минулого. Це, власне, і її головне завдання.
Історична геологія використовує головним чином дані з геологічної будови суші, що займає лише одну третину земної поверхні. Бурхливий розвиток морської геології за останні два десятиліття дав нам нові відомості з геології дна морів і океанів; ці матеріали допомагають відновити лише порівняно недавню історію розвитку океанічної кори. Виявлені у своїй закономірності навряд можна інтерполювати більш віддалені геологічні зони і епохи (докембрій, палеозою). Відновлення геологічної історії Землі у всій її повноті з допомогою всієї сукупності як колишніх, і нових методів і закономірностей - завдання дослідників наступаючого XXI століття.
Знання історичної геології необхідне щодо регіональної геології, що розглядає геологічне будова окремих регіонів Землі як наслідок їх геологічної історії. У той же час узагальнення та аналіз даних регіональної геології дозволяють відновити історію Землі в цілому і виявити закономірності її розвитку в минулі геологічні епохи.
Історична геологія як наука виникла межі XVIII і XIX століть. Однак людство давно цікавили питання походження гірських порід і в них скам'яні-лостей, шляхи перетворення земної поверхні. У працях вчених Стародавнього Єгипту, Греції, Риму, Індії та Китаю з цих проблем є чимало цікавих геологічних спостережень та ідей, але їм не надавалося особливого значення аж до епохи Відродження.
У 1669 р. датський дослідник природи Нільс Стенсен (1638-1686), який працював в Італії і відомий в наукових колах під ім'ям Миколи Стенона, сформулював шість основних правил (постулатів) стратиграфії.
1. Шари Землі – результат осадження у воді.
2. Шар, що містить уламки іншого шару, утворився після нього.
3. Будь-який шар відклався пізніше шару, на якому залягає, і раніше того, що його пер
криє.
5. Шар повинен мати невизначену протяжність і його можна простежувати впоперек
будь-якої долини.
6. Шар відкладався спочатку горизонтально; якщо він нахилений, то він зазнав будь-якого вигину. Якщо інший шар залягає на похилих шарах, їх вигин стався раніше відкладення цього другого шару.
У цих основних положеннях Стенона ми бачимо насамперед початок таких наук, як стратиграфія та тектоніка,
У середині XVIII ст. з'явилися роботи Ж.Бюффона та І.Канта, в яких на підставі космогонічних уявлень висловлювалися ідеї про мінливість та розвиток MHpo3flaHHЈj про тривалість історії Землі.
Найбільш правильне пояснення геологічних явищ було дано у працях геніального російського вченого М.В.Ломоносова (1711–1765). Він розділяв геологічні процеси на внутрішні та зовнішні та відводив провідну роль внутрішнім причинам у освіті гір та западин. М.В.Ломоносов фактично вперше застосував принцип актуалізму. Він ясно вказував, що вивчення сучасних геологічних процесів дозволяє зрозуміти минуле Землі. Торкаючись умов утворення осадових порід, у своїй праці «Про шари земні» (1763) він писав: "... ці одна на іншій лежать різного роду матерії (які флецами називають) показують, що відбулися не в один час; проте ж і разом перетерпіли... зміни загальні й особливі. Піщані верстви були насамперед дно морське чи річки великої".
Історична геологія виникла у другій половині XVIII ст. і становила єдине ціле зі стратиграфією. Проте стратиграфічні дослідження були рідкісні і мали розрізнений характер. Великий внесок у розвиток цієї науки зробив італійський учений Д. Ардуіно, який створив у 1760 р. першу схему розчленування гірських порід за віком. Завдяки дослідженням німецьких геологів, особливо А. Вернера (1750-1817), було розроблено регіональну стратиграфічну схему Центральної Німеччини та на її основі реконструйовано геологічну історію розвитку Європи.
Наприкінці XVIII в. накопичилося багато геологічних відомостей, але поки не було знайдено надійний метод визначення синхронності, одновіковості відкладень і, отже, їх процесів. Тому була неможлива історична систематизація зібраних відомостей. Таким ключем став палеонтологічний (біостратиграфічний) метод, засновником якого був англійський інженер В.Сміт (1769-1839). Правда, його попередник французький абат Жиро Сулаві ще в 1779 р. встановив послідовну зміну комплексів викопних організмів у розрізі осадових товщ Південної Франції і дійшов висновку, що хронологічна черговість епох панування різних комплексів морських тварин відповідає послідовності залягання і відносному віку вміщують цю фауну. порід. Однак практичне значення викопних організмів для розчленування та кореляції осадових товщ було показано В. Смітом, який становив на основі біостратиграфічного методу першу шкалу вертикальної послідовності осадових порід Англії.
Засновниками палеонтологічного методу поряд із В.Смітом є французькі вчені Ж.Кюв'є (1769-1832) та А.Броньяр (1801-1876). Проводячи геологічні дослідження в один і той же час, але незалежно один від одного, вони дійшли однакових висновків, пов'язаних з послідовністю залягання шарів і залишків викопної фауни, що знаходяться в них, що дало можливість скласти перші стратиграфічні колонки, розрізи і геологічні карти ряду районів Англії та Франції. На основі палеонтологічного методу в XIX столітті було виділено більшість відомих нині геологічних систем та складено геологічні карти. Відкриття нового методу сприяло швидкому становленню історичної геології і знаменувало початок "стратиграфічного" етапу розвитку цієї науки. Протягом 20 років ХІХ ст. (:1822-1841 рр.), названих Б.С.Соколовим "героїчною епохою" у розвитку геології, було встановлено майже всі основні підрозділи загальної стратиграфічної шкали, що дозволило систематизувати великий геологічний матеріал у хронологічній послідовності. Однак ці здобутки пройшли під знаком панування ідей катастрофізму, божественних актів Творіння, якими пояснювалася зміна комплексів тварин та рослин у вертикальному розрізі.
Найбільший французький вчений Ж.Кюв'є був не лише одним із засновників палеонтологічного методу, а й автором теорії катастроф, яка свого часу мала широку популярність. З геологічних спостережень він показав, деякі групи організмів протягом геологічного часу вимирали, та їх місце займали нові. Його послідовники Ж. Агассіс (1807-1873), А. д. "Орбіньї (1802-1857), Л. Елі де Бомон (1798-1874) та інші стали пояснювати катастрофами не тільки вимирання організмів, але і багато інших подій на земній поверхні На їхню думку, будь-які зміни залягання гірських порід, рельєфу, зміни ландшафтів або умов довкілля, а також вимирання організмів були результатами різномаштабних катастрофічних явищ, що відбувалися на земній поверхні. 1744-1829), Ч.Лайелем (1797-1875), Ч.Дарвіном (1809-1882) Французький дослідник природи Ж.Ламарк створив вчення про еволюцію органічного світу і вперше проголосив її загальним законом живої природи. праці "Основи геології" доводив, що великі зміни на Землі відбувалися не в результаті руйнівних катастроф, а внаслідок повільних, тривалих геологічних процесів. геологічних процесів минулого”. Це становище Чарльза Лайеля отримало згодом назву "принципу актуалізму".
Нищівний удар катастрофізму було завдано появою праці Чарльза Дарвіна "Походження видів шляхом природного відбору" (1859). Його висновки про значення природного відбору в еволюції органічного світу зміцнили роль копалин органічних залишків як документів історії життя та як основи хронологічного розчленування верств гірських порід. Велике значення у розвитку історичної геології мали також ідеї Ч.Дарвіна про неповноту геологічного та палеонтологічного літопису. Поява праць Ч.Дарвіна надала велику підтримку вченню еволюціоністів, оскільки доводилося, що органічний світ перетворюється шляхом повільних еволюційних змін.
На думку В.М.Подобиной і Г.М.Татьянина (Еволюція.., 1997), історія Землі під впливом переважно космічного і тектонічного чинників спостерігається поступове ускладнення біоти з періодичним порушенням її рівноваги і рівномірного розвитку. З часів Ж.Кюв'є дослідники неодноразово зазначали, як одні організми через певні проміжки часу поступалися місцем в екосистемах іншим, більш прогресивним формам. Однак розвиток подібних уявлень на науковій основі став можливим лише у XX ст., З накопиченням інформації про органічний світ минулих геологічних епох. Геохронологічний чинник (геологічний час) у разі стає однією з провідних. Переривчастий характер безперервного розвитку біоти є невід'ємною складовою глобального процесу еволюції організмів і визначається, як показали дослідження багатьох учених, зверненням Землі разом із Сонячною системою навколо центру Галактики, проходженням різних секторів галактичної орбіти та іншими "космічними" причинами, їх взаємодією з внутрішньою енергією. .
У складно організованих форм зі статевою диференціацією спостерігається циклічність у розвитку (становлення, розвиток та згасання), і такі організми більш схильні до вимирання під час природних катастроф. Прогресивна (магістральна) еволюція, на погляд В.М.Подобіної та Г.М.Татьяніна (1997), мабуть, обумовлена, крім природного відбору за Ч.Дарвіном, впливом так званих "каталізаторів" (активні зони, рифти і т.п. .д.), що сприяли прискореному мутаційному процесу та швидкому розвитку організмів, що потрапляли під час міграції у зазначені зони.
Досліджуючи форамініфери фанерозою, а також враховуючи розвиток інших організмів за опублікованими роботами, В.М.Подобіна та Г.М.Татьянін припускають, що на еволюцію біоти вплинули такі основні фактори:
1. Космічний (звернення Землі разом із Сонячною системою навколо центру Галактики,
зміна величини сонячної радіації, падіння астероїдів, метеоритів, зміна ексцентри
земної орбіти, осі обертання Землі та ін).
2. Тектонічний (орогенез, рифтогенез, утворення глибоководних жолобів, опускань,
піднятий та ін.).
3. Геохронологічний (геологічний час).
З першими двома факторами взаємопов'язані такі два фактори:
4. Палеогеографічний (екосистемні перебудови: абіотичні та біотичні зради
ня, взаємозв'язок організмів).
5. Температурний (кліматична та вертикальна зональність: зменшення температури до
полюсів та з глибиною, підвищення в окремих місцях температури, пов'язаної з ендогенними
процесами).
6. Міграційний фактор (має велике значення в мезозої і, особливо, кайнозої).
Протягом геологічного часу вплив перелічених чинників еволюцію організмів було нерівнозначним. Як вказувалося, дія першого і, як наслідок, другого факторів переважала на перших та наступних етапах розвитку біоти, потім почався вплив геохронологічного та інших факторів. Шостий фактор став особливо відчуватися при появі нектонних, планктонних і деяких бентосних організмів, що активно або пасивно переміщаються в результаті виникнення більш різноманітних кліматичних та інших обстановок, що призвело до прискореної еволюції окремих груп цих організмів.
Швидкість еволюції представників біоти не залишалася постійною. На підставі дослідження деяких загонів форамініфер за швидкістю еволюції виділено три основні групи, які можуть бути простежені і серед інших органічних форм:
1) прискореної еволюції (планктон, нектон та частково рухливий бентос); 2) помірної еволюції (рухливий бентос); 3) уповільненої еволюції (повільно пересувається і сидячий бентос). У межах кожної групи, своєю чергою, за швидкістю еволюції можуть бути виділені підлеглі підгрупи, що відрізняються деякими особливостями.
Одне з катастрофічних вимирань організмів на межі крейди та палеогену торкнулося, як відомо, найбільш спеціалізованих форм, що перебувають у великій мірі на третій стадії розвитку (згасання). Це переважно глоботрункани (форамініфери), амоніти, белемніти, динозаври та ін. За швидкістю еволюції вони належать до першої групи. Більшість організмів другої та, в основному, третьої груп пройшли цей рубіж без помітних змін.
Поруч із розвитком історичної геології ще наприкінці XVIII в. склалося уявлення про існування більш різноманітної геологічної науки, яка стала називатися "геогнозією". За змістом геогнозія відповідала землезнавству, оскільки у ній розглядалося стан всіх відомих оболонок Землі. Як зазначав Г.П.Леонов (1980), на початку ХІХ ст. визначилося два суттєво різних напрями дослідження Землі: геологічне та геогностичне. Геологічний напрямок зосередило свою увагу на вивченні верхнього осадового шару земної кори, причому його будову та розвиток розглядалося в основному з історичної точки зору; геогностичне - своїми дослідженнями охоплювало всю планету і включало об'єкти вивчення як земну кору, а й інші оболонки Землі. Це, своєю чергою, змушувало геологів як розглядати Землю з історичної боку, а й зосередити свою увагу визначенні складу геосфер, виникненні та розвитку геологічних процесів. Тому з часом історичний напрямок дослідження поступово став відступати на другий план.
До середини ХІХ ст. відносяться перші спроби-реконструкції фізико-географічних умов окремих геологічних епох як для великих ділянок суші (Г. А. Траутшольд, Дж. Дена, В. О. Ковалевський), так і для всієї земної кулі (Ж. Марку). Ці роботи знаменували собою "па-
леогеографічний" етап розвитку історичної геології. Велике значення для становлення палеогеографії мало введення в 1838 р. А.Гресслі (1814-1865) поняття про фації, сутність якого полягає в тому, що породи одного і того ж віку можуть мати різний склад, струк- » туру та текстуру, що відображають умови їх утворення.
У 1859 р. у Північній Америці зароджується уявлення про геосинкліналі (Дж.Холл)г, а" ■ кінці XIX ст. видатний російський геолог А.П.Карпінський у своїх працях, що розкривають закономірності геологічного розвитку європейської частини Росії, закладає основи вчення про платформи Уявлення про геосинкліналі і платформи як найголовніші елементи структури земної кори оформилося у вигляді стрункої теорії в праці французького вченого Е.Ога "Геосинк-» ліна і континентальні площі" (1900) і стало найважливішим узагальненням геологічної історії земної кори.
Широким поширенням та розвитком цих ідей вітчизняна геологічна наука зобов'язана А.А.Борисяку, який за Е.Огом став розглядати історичну геологію як історію розвитку геосинкліналей і платформ. Ідеї А.А.Борисяка є основою багатьох напрямів сучасної історичної геології. У 20-х роках учень А.А.Борисяка Д.В.Наливкін закладає основи вчення про фації; Дещо пізніше у працях Р.Ф.Геккера, Б.П.Марковського та інших дослідників починає оформлятися " палеоэкологический " напрям у вивченні взаємо-, взаємовідносин між організмами та середовищем проживання у минулому.
Невдовзі після робіт Е.Ога німецький геофізик А.Вегенер формулює у найбільш повному вигляді гіпотезу дрейфу континентів (гіпотезу мобілізму). Після деякого періоду забуття, починаючи з 60-х років XX ст., ця ідея відродилася на новій фактичній основі вже як гіпотеза неомобілізму (нова глобальна тектоніка або тектоніка літосферних плит). Великий внесок у розвиток цієї концепції зробили А. Холмс, Г. Хес, Р. Дітц, Ф. Вейн, Д. Метьюз, Д. Вілсон, З. Ле Пішон і багато інших дослідників.
20-40-ті роки з'явилися часом широкого розвитку регіональних геологічних досліджень, на базі яких створені великі узагальнюючі зведення по території Європи (С.Н.Бубнов), Сибіру (В.А.Обручев), СРСР (А.Д. Архангельський). Виконанню цих робіт сприяли уявлення про фази складчастості, висунуті видатним німецьким тектоністом Г. Штілле. За підсумками узагальнення величезного фактичного матеріалу зі стратиграфії, палеогеографії, магматизму і тектоніці формулюються основні закономірності геологічного розвитку Землі у працях зарубіжних (Л.Кобер, Г.Штилле) і вітчизняних (А.Д.Архангельський, Д.В.Наливкищ Н.М.). Страхов, Н.С.Шатський та ін) вчених.
Якщо кінець XIX – 60-ті роки XX ст. можуть бути виділені в "тектонічний" етап розвитку історичної геології, то для сучасного етапу характерні синтез уточнених даних з геології континентів, аналіз постійно збільшується потоку відомостей з геології дна океанів, роботи зі створення цільної картини геологічної історії Землі, виявлення закономірностей цієї історії та пояснення їх причинної залежності. У цьому наука спирається як на старі, постійно удосконалюються методи дослідження, а й у нові методи: абсолютної геохронології, геохімічні, геофізичні, палеомагнітні, глибокого і надглибокого буріння.
Поряд із науковими дослідженнями, вже на початку XX ст. провідні професори почали читати курс історичної геології у вищих навчальних закладах - спочатку в Санкт-Петербурзі, потім в інших містах Росії.
У першому етапі викладання використовувалися перекладні підручники, наприклад двотомник М.Неймайра " Історія Землі " (1897-1898) під редакцією А.А.Иностранцева. Пізніше з'явилися підручники, написані російськими вченими. В Імператорському Санкт-Петербурзькому університеті професором А. А. Іноземцевим (1903, том II) вперше читався курс лекцій з історичної геології. Поруч із описом геологічних розрізів інших країнах світу, А.А. Іноземцевим
наводиться геологічна характеристика окремих регіонів Росії. Особливо докладні відомості даються їм за четвертинною системою, вивченню якої досі приділялося недостатньо уваги.
У 1910-1911 pp. у Санкт-Петербурзькому гірничому інституті Ф.Н.Чернишев читав курс лекцій з історичної геології, у якому було враховано його багаторічні дослідження з окремих регіонів Росії.
Як зазначалося, ідеї А.А.Борисяка лежать в основі палеогеографічних реконструкцій та пов'язаної з ними послідовної зміни фізико-географічних обстановок. Надалі вчення про фації, розроблене Д.В.Налівкіним, також сприяло розвитку історико-геологічних досліджень та збагаченню вузівського курсу історичної геології. Д.В.На-лівкін, крім того, ввів у 1932 р. в курс історичної геології відомості про магматизм та корисні копалини. У 40-х роках Б.С.Соколов читав цей курс лекцій у ЛДУ, доповнюючи характеристику періодів палеогеографічними особливостями континентів. В цей же час виходять підручники з історичної геології Г.Ф.Мірчинка, О.М.Мазаровича, М.К.Коровіна та ін. за цим курсом, яке палеогеографічні схеми не втратили свого значення до нашого часу.
"Основи історії Землі, або введення в історичну геологію" американського дослідника У.Стокса (W.Stokes, 1960) дає уявлення про єдину історію земної кори та її органічного світу на підставі інтеграції локальних подій як у просторі, так і в часі.
Однією з основних є підручник Г.П.Леонова (1980), у якому історична геологія сприймається як галузь науки, висвітлює закономірності розвитку земної кори та Землі загалом.
Великою подією в дослідженнях з історичної геології стала Міжнародна науково-методична конференція, організована кафедрою історичної та динамічної геології (зав. кафедрою професор А.Х.Кагарманов) у Санкт-Петербурзькому гірничому інституті (Технічний університет) (20-21 квітня 1999 р.) та присвячена 110-річчю від дня народження видатного вченого академіка Д.В.Налівкіна. Ця конференція сприяла виробленню концепції цього навчального посібника, дала можливість по-новому осмислити новий теоретичний матеріал, що накопичився, і значно поліпшити його демонстраційну частину.
В останні роки основними за курсом історичної геології є підручники за редакцією професора А.Х.Кагарманова (1985), професора Г.І.Немкова (1986) та академіка В.Є.Хаїна (1997).
Перспективи розвитку історичної геології пов'язані зі створенням стрункої теорії розвитку земної кори, що узагальнює нові відомості, одержувані останнім часом геофізикою, геохімією, петрологією, палеонтологією та інші науками. Необхідно правильно відобразити се-відношення вертикальних і горизонтальних рухів земної кори. Основою для цих узагальнень може бути вже не мобілізм, який не в змозі пояснити нагромаджені факти, що суперечать йому, а, наприклад, пульсаційна концепція, що ґрунтується на ідеях циклічності та спрямованості геологічних процесів, що розвивається в даний час академіком Є.Є.Міла-новським та іншими дослідниками.
Одне з найважливіших завдань історичної геології – виявлення закономірностей розміщення корисних копалин – ускладнюється полігенністю та поліхронністю мінерагенезу. Великий інтерес представляють дані плюм-тектоніки (суперплюми і т.д.), що з'явилися останнім часом, і перспективи побудови, що відкрилися, на новій основі концепції рудоутворення, нафто-ті- і газоутворення.
Пошуки нових слідів життя в докембрії та пізньому протерозої можуть дати цікаві результати та доповнити наші уявлення про найраніші етапи розвитку біосфери та земної кори.
ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ТА МЕТОДИ ІСТОРИЧНОЇ ГЕОЛОГІЇ
Для успішного вирішення поставлених завдань історична геологія повинна мати набір методів.Виходячи з комплексної, синтетичної природи історичної геології, вона ставить собі на службу методи всіх перерахованих у введенні геологічних наук, а також методи біології, фізики, хімії, астрономії, математики, інформатики тощо.
Розглянемо методи історичної геології.
Розділ 1. Історична геологія – як наука
докембрій палеозойський викопний геосинклінальний
Історична геологія включає ряд розділів. Стратиграфія займається вивченням складу, місця та часу утворення пластів гірських порід та їх кореляцію. Палеогеографія розглядає клімат, рельєф, розвиток давніх морів, річок, озер тощо. у минулі геологічні епохи. Визначенням часу, характеру, величини тектонічних рухів займається геотектоніка. Час та умови утворення магматичних порід відновлює петрологія. Таким чином, історична геологія тісно пов'язана практично з усіма галузями геологічного знання.
Однією з найважливіших проблем геології є проблема визначення геологічного часу формування осадових порід. Формування геологічних порід у фанерозої супроводжувалося біологічною активністю, що все посилюється, тому палеобіологія має велике значення в геологічних дослідженнях. Для геологів важливим моментом є те, що еволюційні зміни в організмах та поява нових видів відбувається у певний проміжок геологічного часу. Принцип фінальної сукцесії постулює, що одночасно в океані поширені одні й самі організми. З цього випливає, що геолог, визначивши набір викопних залишків у породі, може знайти породи, що одночасно утворилися.
Межі еволюційних перетворень – межі геологічного часу утворення осадових горизонтів. Чим швидше або коротше цей проміжок, тим більше можливостей для більш дробових стратиграфічних поділів товщ. Отже, вирішується завдання визначення віку осадових товщ. Інше важливе завдання – визначення умов проживання. Тому так важливо визначити ті зміни, які на організми наклало місце існування, знаючи які ми можемо визначити умови формування опадів.
"Геологічна колонка" та її інтерпретація креаціоністами та уніформістами
Геологія, або наука про Землю, є науковою дисципліною, яка найбільш успішно використовувалася скептиками для дискредитації Біблії. Вивчення структури Землі, особливо гірських порід, що утворюють верхню частину земної кори.
До XIX століття тема «людини та природа» досліджувалася майже виключно в рамках філософії. Чи не були систематизовані відповідні факти. Не проводилася класифікація форм впливів людини на природу.
Геологічна діяльність людини та її наслідки
«Думка не є формою енергії, - писав В.І. Вернадський. - Як же вона може змінювати матеріальні процеси? Справді, техногенез постає як геологічна сила, що приводить у рух гігантські маси речовини.
Геоекологічні проблеми стану та функціонування екосистеми Краснодарського водосховища
У жовтні 1973 р. у краснодарських газетах з'явилися перші нотатки про грандіозне будівництво найбільшого на Кубані водосховища - Краснодарського. Воно споруджувалося за розпорядженням Ради Міністрів СРСР...
Ґрунтознавство як наука
Ґрунтознавство - наука про ґрунт, його утворення (генезис), будову, склад, властивості, закономірності географічного поширення, взаємозв'язок з навколишнім середовищем, роль у природі, шляхи та методи його меліорації...
Петрографія магматичних та метаморфічних порід
Петрографія є наукою геологічного циклу, метою якої є всебічне вивчення гірських порід, включаючи їхнє походження. Слід зазначити, що за своєю суттю петрографія повинна займатися всіма типами гірських порід.
Ґрунти Гатчинського району Ленінградської області
Здебільшого Гатчинський район лежить на Ордовікському вапняковому плато. Це відносно піднята рівнина з невеликим ухилом у південному та південно-східному напрямках, складена ордовикськими вапняками.
Проект комбінованої розробки рудного покладу
Розробка Лебединського гірничорудного родовища
Лебединський родовище приурочено до центральної частини північно-східної смуги Курської магнітної аномалії, що проходить у південній частині Середньоруської височини вододілом річок Дніпра (на заході) і Дону (на сході).
Історична геологія це комплексна наука, що займається вивченням розвитку планети та земної кори та послідовності геологічних подій.
Дослідження у дисциплінах геологічного циклу проводиться в історичному контексті. Кожна з наук розглядає розвиток і послідовність предметів, що вивчаються, і явищ. До того ж у геології існує низка дисциплін, які займаються дослідженням загальної геологічної історії. До них належать історична геологія.
Історія
Знання геологічної історії Землі накопичувалися з давніх часів у межах єдиного геологічного напрями. Однак передумови формування історичної геології виникли лише до ХІХ ст., коли Ж. Кюв'є, У. Сміт, А. Броньяр отримали висновки про послідовність зміни горизонтів з органічними залишками. Це послужило основою для палеонтологічного методу, одного з головних у цій дисципліні.
Становлення її як самостійної науки відбувалося у XIX ст. і включало два етапи, що виділяються на основі теоретичних положень, що використовуються. Так було в першій половині століття розвиток цієї дисципліни йшло під впливом розробленої А. д "Орбиньи і Ж. Кювье теорії катастроф, тоді як у другій половині її змінили ідеї еволюційного розвитку Ч. Дарвіна, Ж. Ламарка і Ч. Лайеля.
Крім того, відповідно до порядку становлення близьких дисциплін, що переважають у розвитку історичної геології, цей процес до середини XX ст. поділяють на три етапи: стратиграфічний, палеогеографічний, тектонічний. На початку століття сформувалася стратиграфія: утворили структуру стратиграфічної шкали, розробили шкалу для Європи, хронологічно систематизували геологічний матеріал. У середині століття почалося становлення палеогеографії завдяки реконструкціям фізико-географічних умов Дж. Дана та В.О. Ковалевського та введення А. Гресслі поняття «фація». Трохи пізніше почало зароджуватися вчення про геосинкліналі, а до кінця століття - вчення про платформи, що становлять основу тектоніки. Потім розпочався сучасний етап.
Сама історична геологія оформилася у другій половині ХІХ ст. Тоді ж було сформульовано основні напрями досліджень.
Історична геологія зробила значний внесок у розвиток геологічних знань. Так, у рамках цієї науки було з'ясовано закони розвитку геологічних процесів (формування материків, виникнення та перетворення платформ та геосинкліналів, зміни характеру магматизму тощо), спрогнозовано загальну спрямованість еволюції планети та земної кори.
Сучасна наука
Наразі історична геологія включає два напрями:
- Дослідження геологічної історії у контексті тектоніки, палеогеографії, стратиграфії
- Створення загальної історико-геологічної картини із встановленням закономірностей та його взаємозв'язків.
Таким чином, дана наука включає геохронологію, палеотектоніку, палеогеографію, стратиграфію.
Нині сфера дослідження історичної геології включає кілька предметів. До них відноситься вік порід (хронологічна послідовність їх формування та положення в розрізі, а також органічні залишки, історія розвитку організмів), фізико-географічні умови (становище суші та океану, клімат, рельєф у різні періоди геологічної історії), тектонічна обстановка та магматизм ( розвиток земної кори, формування та розвиток дислокацій: піднять, складок, прогинів, розривних порушень та ін.), взаємозв'язок геологічних процесів, закономірна приуроченість родовищ до магматичних тіл, геологічним комплексам та структурам.
Таким чином, основна мета історичної геології полягає у відтворенні послідовності геологічних процесів у надрах та на поверхні планети.
Спільно з іншими геологічними дисциплінами, історична геологія становить основу загальної геології, вивчаючи закони розвитку Землі. До того ж ця наука має прикладне значення, яке полягає у застосуванні її даних для створення наукових основ пошуків та розвідки корисних копалин шляхом з'ясування умов їхнього генези та законів розташування родовищ.
Ця дисципліна пов'язані з усіма геологічними науками, оскільки розгляд предметів вивчення у цій сфері відбувається у історичному контексті. До того ж історична геологія використовує дані, висновки та методи багатьох з них: стратиграфії, літології, палеонтології, петрології, тектоніки, геохімії, регіональної геології, палеогеографії, геофізики. Найбільш близька історична геологія до інших історико-геологічних дисциплін, таких як стратиграфія та палеонтологія. Понад те, першу їх іноді вважають розділом історичної геології. Стратиграфія, зокрема біостратиграфія, становить основу аналізованої науки, встановлюючи послідовність формування порід, і розробляючи геохронологічну систему, що забезпечує взаємодію Космосу з геохронологією. Через біостратиграфію утворюється зв'язок історичної геології з палеонтологією. Відтворення фізико-географічних умов на основі отриманих даних відноситься до палеогеографії. Вивчення розвитку земної кори і послідовності процесів, що відбуваються в ній, входить у сферу тектоніки. Дослідження історії процесів магматизму, метаморфізму, вулканізму пов'язує історичну геологію з петрографією.
Предмет, завдання, методи
Предметом історичної геології є породи та органічні рештки, на основі яких з'ясовують послідовність геологічних процесів.
До завдань цієї науки відносяться реконструкція та систематизація етапів розвитку земної кори та біосфери, з'ясування законів та рушійних сил цих процесів. Це передбачає обчислення віку порід, відтворення тектонічних структур та рухів, вулканізму, метаморфізму, плутонізму, фізико-географічних умов минулого.
Для з'ясування тривалості та послідовності геологічних процесів служить стратиграфія. Фаціальні обстановки відновлюють переважно шляхом дослідження порід та органічних залишків у межах петрології та палеонтології. З'ясуванням послідовності тектонічних рухів займається тектоніка, використовуючи незгоди, перерви в опади, диз'юнктиви, пликативні деформації. Для встановлення законів будови та еволюції земної кори використовують дані геотектоніки, геофізики, регіональної геології.
Історична геологія, як було зазначено вище, застосовує методи інших геологічних дисциплін:
- Біостратиграфії(еволюційний, керівних копалин, палеоекологічні, кількісні методи кореляції),
- Геологічні(літологічний, мінерало-петрографічний, структурний, екостратиграфічний, ритмостратиграфічний, кліматостратиграфічний),
- Геофізичні(магнітостратиграфічний, сейсмостратиграфічний),
- Абсолютної геохронології(урано-торієво-свинцевий, свинцевий, рубідій-стронцієвий, калій-аргоновий, самарій-неодимовий, радіовуглецевий, треків осколкового поділу),
- Історико-геологічний(Фаціальний, формаційний аналізи).
Крім названих прикладних методів, у цій науці застосовують загальнотеоретичні, такі як діалектичний та актуалістичний.
Освіта та робота
Історичну геологію вивчають у межах геологічних спеціальностей, оскільки вона становить основу цієї сфери знань. Як окрема спеціальність вона зустрічається рідко.
Трудова сфера визначається спрямованістю спеціальності та вибором випускника, оскільки багато з геологічних спеціальностей дозволяють працювати за кількома професіями. В основному такі фахівці працюють у виробництві та науково-освітній сфері. Щодо людей, спеціалізованих саме на історичній геології, вони працюють в основному в науці та освіті.
Висновок
Історична геологія - одна з основних дисциплін геологічного циклу. Вона взаємопов'язана з іншими науками за допомогою використання їх даних та методів та формування історико-геологічної основи для їх досліджень. До того ж, застосовується для пошуків родовищ. Незважаючи на відсутність такої професії, знання у цій сфері використовуються у всіх галузях геології.
Найдавніші породи, що оголювалися на поверхні материків, утворилися в архейську епоху. Розпізнавання цих порід утруднено, оскільки їхні виходи розосереджені і здебільшого перекриті потужними товщами молодших порід. Там, де ці породи оголюються, вони настільки метаморфізовані, що часто не можна відновити їхній вихідний характер. Під час численних тривалих етапів денудації були зруйновані потужні товщі цих порід, а ті, що збереглися, містять дуже мало викопних організмів і тому їх кореляція скрутна або взагалі неможлива. Цікаво відзначити, що найдавніші відомі архейські породи, ймовірно, є сильно метаморфізованими осадовими породами, а більш древні породи, перекриті ними, були розплавлені і зруйновані внаслідок численних магматичних інтрузій. Тому досі не виявлено слідів первинної земної кори.
У Північній Америці є два великі ареали виходів на поверхню архейських порід. Перший з них – Канадський щит – розташований у центральній Канаді по обидва боки Гудзонової затоки. Хоча місцями архейські породи перекриті молодшими, переважно території Канадського щита вони складають денну поверхню. Найдавніші відомі в цьому районі породи представлені мармурами, аспідними та кристалічними сланцями, що перешаровуються з лавами. Спочатку тут було відкладено вапняки та глинисті сланці, згодом запечатані лавами. Потім ці породи зазнали впливу потужних тектонічних рухів, які супроводжувалися великими гранітними інтрузіями. Зрештою товщі осадових порід зазнали сильного метаморфізму. Після тривалого періоду денудації ці сильно метаморфізовані породи місцями вивели на поверхню, але загальний фон становлять граніти.
Виходи архейських порід є також у Скелястих горах, де складають гребені багатьох хребтів та окремі вершини, наприклад Пайкс-Пік. Молодші породи там зруйновані денудацією.
У Європі архейські породи оголюються біля Балтійського щита не більше Норвегії, Швеції, Фінляндії та Росії. Вони представлені гранітами та сильно метаморфізованими осадовими породами. Такі ж виходи архейських порід є на півдні та південному сході Сибіру, у Китаї, західній Австралії, Африці та на північному сході Південної Америки. Найдавніші сліди життєдіяльності бактерій та колоній одноклітинних синьо-зелених водоростей Collenia були виявлені в архейських породах південної Африки (Зімбабве) та провінції Онтаріо (Канада).
Протерозойська епоха.
На початку протерозою після тривалого періоду денудації суша була значною мірою зруйнована, окремі частини материків зазнали занурення і були затоплені мілководними морями, а деякі низинні улоговини почали заповнюватися континентальними відкладеннями. У Північній Америці найбільші виходи протерозойських порід є у чотирьох районах. Перший з них присвячений південній частині Канадського щита, де потужні товщі глинистих сланців і пісковиків розглянутого віку оголюються навколо оз. Верхнього та північно-східніше оз. Гурон. Ці породи мають як морське, і континентальне походження. Їх розподіл вказує на те, що становище мілководних морів протягом протерозою значно змінювалося. У багатьох місцях морські та континентальні опади перешаровуються з потужними лавовими товщами. Після закінчення осадконакопичення відбувалися тектонічні рухи земної кори, протерозойські породи зазнавали складкоутворення і формувалися великі гірські системи. У передгірських районах на схід від Аппалач є численні виходи протерозойських порід. Спочатку вони відкладалися у вигляді пластів вапняків та глинистих сланців, а потім під час орогенезу (гороутворення) метаморфізувалися та перетворилися на мармури, аспідні та кристалічні сланці. У районі Великого каньйону потужна товща протерозойських пісковиків, глинистих сланців та вапняків незгодно перекриває архейські породи. У північній частині Скелястих гір була відкладена товща протерозойських вапняків потужністю бл. 4600 м. Хоча протерозойські утворення у цих районах зазнали впливу тектонічних рухів і були зім'яті в складки і розбиті розломами, ці зрушення були недостатньо інтенсивними і не могли призвести до метаморфізації порід. Тому там збереглися вихідні осадові текстури.
У Європі значні виходи протерозойських порід є не більше Балтійського щита. Вони представлені сильно метаморфізованими мармурами та аспідними сланцями. На північному заході Шотландії потужна товща протерозойських пісковиків перекриває архейські граніти та кристалічні сланці. Великі виходи протерозойських порід трапляються на заході Китаю, в центральній Австралії, південній Африці та центральній частині Південної Америки. В Австралії зазначені породи представлені потужною товщею неметаморфізованих пісковиків та глинистих сланців, а в східній Бразилії та південній Венесуелі – сильно метаморфізованими аспідними та кристалічними сланцями.
Викопні синьо-зелені водорості Collenia дуже поширені всіх материках в неметаморфизованных вапняках протерозойського віку, де також виявлено нечисленні уламки раковин примітивних молюсків. Однак залишки тварин дуже рідкісні, і це свідчить про те, що більшість організмів відрізнялася примітивною будовою і ще не мала твердих оболонок, які зберігаються у викопному стані. Хоча сліди льодовикових періодів фіксуються для ранніх етапів історії Землі, широке заледеніння, що мало майже глобальне поширення, відзначається лише наприкінці протерозою.
Палеозойська ера.
Після того, як суша пережила тривалий період денудації наприкінці протерозою, деякі її території зазнали прогинання і були затоплені мілководними морями. Внаслідок денудації піднесених ділянок осадовий матеріал зносився водними потоками у геосинкліналі, де накопичилися товщі палеозойських осадових порід потужністю понад 12 км. У Північній Америці на початку палеозойської ери утворилися дві великі геосинкліналі. Одна з них, звана Аппалачською, простяглася від північної частини Атлантичного океану через південно-східну Канаду і далі на південь до Мексиканської затоки вздовж осі сучасних Аппалачів. Інша геосинкліналь з'єднувала Північний Льодовитий океан з Тихим, проходячи трохи на схід від Аляски на південь через східну частину Британської Колумбії та західну частину Альберти, далі через східну Неваду, західну Юту та південну Каліфорнію. Таким чином, Північна Америка була розділена на три частини. В окремі періоди палеозою її центральні райони частково затоплювалися і обидві геосинкліналі поєднувалися мілководними морями. В інші періоди внаслідок ізостатичних піднятий суші або коливань рівня Світового океану відбувалися морські регресії, і тоді в геосинкліналях відкладався теригенний матеріал, змитий з піднесених піднесених районів.
У палеозої подібні умови існували і інших материках. У Європі величезні моря періодично затоплювали Британські острови, території Норвегії, Німеччини, Франції, Бельгії та Іспанії, а також велику область Східноєвропейської рівнини від Балтійського моря до Уральських гір. Великі виходи палеозойських порід є також у Сибіру, Китаї та північній Індії. Вони є корінними породами більшості районів східної Австралії, північної Африки, і навіть у північних і центральних районах Південної Америки.
Палеозойська ера ділиться на шість періодів неоднакової тривалості, що чергуються з короткочасними етапами ізостатичних піднять або морських регресій, під час яких у межах материків осадоутворення не відбувалося.
Кембрійський період
– ранній період палеозойської ери, названий за латинською назвою Уельсу (Камбрія), де вперше були вивчені породи цього віку. У Північній Америці в кембрії обидві геосинкліналі були затоплені, а в другій половині кембрія центральна частина материка займала настільки низьке положення, що обидва прогини з'єднувалися мілководним морем і там накопичувалися шари пісковиків, глинистих сланців і вапняків. У Європі та Азії відбувалася велика морська трансгресія. Ці частини світла були значною мірою затоплені. Виняток становили три великих відокремлених масиву суші (Балтійський щит, Аравійський півострів та південна Індія) і ряд невеликих ізольованих ділянок суші в південній Європі та південній Азії. Менш великі морські трансгресії відбувалися в Австралії та центральній частині Південної Америки. Кембрій вирізнявся досить спокійними тектонічними обстановками.
У відкладеннях цього періоду збереглися перші численні копалини, які свідчать розвитку життя Землі. Хоча наземні рослини або тварини не відзначені, мілководні епіконтинентальні моря та затоплені геосинкліналі рясніли численними безхребетними тваринами та водними рослинами. Найбільш незвичайні та цікаві тварини того часу – трилобіти (рис. 11), клас вимерлих примітивних членистоногих, були поширені в кембрійських морях. Їхні вапняно-хітинові панцирі виявлені в породах цього віку на всіх материках. Крім того, існувало багато типів плечіногих (брахіопод), молюсків та інших безхребетних. Таким чином, у кембрійських морях були присутні всі основні форми безхребетних організмів (за винятком коралів, мшанок та пелеципод).
Наприкінці кембрійського періоду більша частина суші зазнала підняття і відбулася короткочасна морська регресія.
Ордовицький період
- другий період палеозойської ери (який називається на ім'я кельтського племені ордовиків, що населяв територію Уельсу). У цей період материки знову випробували прогинання, в результаті чого геосинкліналі і низовини улоговини перетворилися на мілководні моря. Наприкінці ордовика прибл. 70% території Північної Америки було затоплено морем, де відклалися потужні товщі вапняків і глинистих сланців. Морем були покриті також значні території Європи та Азії, частково Австралія та центральні райони Південної Америки.
Усі кембрійські безхребетні продовжували розвиватись і в ордовику. Крім того, з'явилися корали, пелециподи (двостулкові молюски), мошанки та перші хребетні. У Колорадо в ордовикських пісковиках виявлено фрагменти найпримітивніших хребетних – безщелепних (остракодерм), які не мали справжні щелепи та парні кінцівки, а передня частина тіла була вкрита кістковими пластинками, що утворюють захисний панцир.
На основі палеомагнітного вивчення порід встановлено, що протягом більшої частини палеозою Північна Америка розташовувалася в екваторіальній зоні. Викопні організми та широко поширені вапняки цього часу свідчать про панування в ордовику теплих мілководних морів. Австралія розташовувалась поблизу Південного полюса, а північно-західна Африка – в районі самого полюса, що підтверджується ознаками широкого поширення заледеніння, що зафіксувалися в ордовикських породах Африки.
Наприкінці ордовицького періоду внаслідок тектонічних рухів відбувалися підняття материків та морська регресія. Місцями корінні кембрійські та ордовикські породи зазнали процесу складкоутворення, що супроводжувався зростанням гір. Цей найдавніший етап орогенезу зветься каледонської складчастості.
Силурійський період.
Вперше породи цього періоду були вивчені також в Уельсі (назва періоду походить від кельтського племені силурів, що населяв цей регіон).
Після тектонічних піднять, що ознаменували закінчення ордовицького періоду, настав денудаційний етап, а потім на початку силуру материки знову зазнали прогинання, а моря затопили низинні райони. У Північній Америці у ранньому силурі площа морів суттєво скоротилася, однак у середньому силурі вони зайняли майже 60% її території. Сформувалася потужна товща морських вапняків ніагарської формації, що отримала назву від Ніагарського водоспаду, поріг якого вона складає. У пізньому силурі площі морів значно скоротилися. У смузі, що тягнеться від сучасного штату Мічиган до центральної частини штату Нью-Йорк, накопичувалися потужні солоносні пласти.
У Європі та Азії силурійські моря були широко поширені та займали майже ті ж території, що й кембрійські моря. Незатопленими залишалися ті ж ізольовані масиви, що у кембрії, і навіть значні території північного Китаю та Східного Сибіру. У Європі потужні вапнякові товщі накопичувалися по периферії південного краю Балтійського щита (нині вони частково затоплені Балтійським морем). Невеликі моря були поширені у східній Австралії, північній Африці та центральних районах Південної Америки.
У силурійських породах виявлено загалом самі основні представники органічного світу, що у ордовикских. Наземні рослини в силурі ще з'явилися. Серед безхребетних набагато ряснішими стали корали, внаслідок життєдіяльності яких у багатьох районах сформувалися масивні коралові рифи. Трилобіти, настільки характерні для кембрійських та ордовикських порід, втрачають своє домінуюче значення: їх стає менше як у кількісному, так і видовому відношенні. Наприкінці силуру з'явилося багато великих водних членистоногих, званих евриптеридами, або ракоскорпіонами.
Силурійський період у Північній Америці завершився без великих тектонічних зрушень. Однак у Західній Європі на цей час утворився пояс каледонід. Цей гірський ланцюг простягався на території Норвегії, Шотландії та Ірландії. Орогенез відбувався також у північному Сибіру, внаслідок чого її територія була так високо піднята, що більше ніколи не затоплювалася.
Девонський період
названо на ім'я графства Девон в Англії, де вперше були вивчені породи цього віку. Після денудаційної перерви окремі райони материків знову зазнали занурення і були затоплені мілководними морями. У північній Англії та частково в Шотландії молоді каледоніди перешкоджали проникненню моря. Однак їх руйнування призвело до накопичення потужних товщ теригенних пісковиків у долинах передгірських річок. Ця формація древніх червоних пісковиків відома викопними рибами, що добре збереглися. Південна Англія тим часом була покрита морем, у якому відкладалися сильні товщі вапняків. Значні території на півночі Європи були тоді затоплені морями, де накопичувалися шари глинистих сланців і вапняків. При врізанні Рейну в ці товщі в районі масиву Ейфель утворилися мальовничі скелі, що піднімаються берегами долини.
Девонські моря покривали багато районів європейської частини Росії, південного Сибіру та південного Китаю. Великий морський басейн затопив центральну та західну Австралію. Ця територія не покривалася морем із кембрійського періоду. У Південній Америці морська трансгресія поширилася деякі центральні і західні райони. Крім того, існував вузький субширотний прогин у Амазонії. У Північній Америці дуже поширені девонські породи. Протягом більшої частини цього періоду існували два великі геосинклінальні басейни. У середньому девоні морська трансгресія поширилася на територію сучасної долини річки. Міссісіпі, де накопичилася багатошарова товща вапняків.
У верхньому девоні потужні горизонти сланців та пісковиків сформувалися у східних районах Північної Америки. Ці уламкові товщі відповідають етапу гороутворення, що розпочався наприкінці середнього девону і тривав до закінчення цього періоду. Гори тяглися вздовж східного крила Аппалачської геосинкліналі (від сучасних південно-східних районів США до південно-східної Канади). Цей регіон був сильно піднятий, його північна частина зазнала складкоутворення, потім там сталися великі гранітні інтрузії. Цими гранітами складено гори Уайт-Маунтінс у Нью-Гемпширі, Стоун-Маунтін у Джорджії та низку інших гірських споруд. Верхньодевонські, т.зв. Акадські гори були перероблені денудаційними процесами. В результаті на захід від Аппалацької геосинкліналі накопичилася шарувата товща пісковиків, потужність яких місцями перевищує 1500 м. Вони широко представлені в районі гір Кетскілл, звідки й пішла назва пісковиків Кетскілл. У менших масштабах гороутворення у цей час виявилося у деяких районах Західної Європи. Орогенез і тектонічні підняття земної поверхні спричинили морську регресію наприкінці девонського періоду.
У девоні відбулися деякі важливі події в еволюції життя Землі. У багатьох районах земної кулі було виявлено перші безперечні знахідки наземних рослин. Так, наприклад, на околицях Гілбоа (шт. Нью-Йорк) було знайдено багато видів папоротьподібних, включаючи гігантські деревоподібні.
Серед безхребетних були поширені губки, корали, мшанки, брахиоподы і молюски (рис. 12). Існувало кілька типів трилобітів, хоча їх чисельність та видове розмаїття значно скоротилися порівняно із силуром. Девон часто називають «століттям риб» завдяки пишному розквіту цього класу хребетних. Хоча ще існували примітивні безщелепні, переважати стали досконаліші форми. Акулоподібні риби досягали в довжину 6 м. У цей час з'явилися риби, що дихають дихання, у яких плавальний міхур трансформувався в примітивні легені, що дозволяло їм існувати якийсь час на суші, а також кістепері і променепері. У верхньому девоні виявлено перші сліди наземних тварин – великих саламандроподібних земноводних, які називаються стегоцефалами. Особливості скелета показують, що вони розвинулися з подвійних риб шляхом подальшого вдосконалення легень і видозміни плавців і перетворення їх у кінцівки.
Кам'яновугільний період.
Після деякої перерви материки знову зазнали занурення і їх низовинні ділянки перетворилися на мілководні моря. Так почався кам'яновугільний період, який отримав свою назву з поширення вугільних покладів як у Європі, і у Північній Америці. В Америці його ранній етап, що характеризувався морськими обстановками, раніше називали міссісипським по потужній товщі вапняків, що сформувалася в межах сучасної долини р. Міссісіпі, а тепер його відносять до нижнього відділу кам'яновугільного періоду.
У Європі протягом усього кам'яновугільного періоду території Англії, Бельгії та північної Франції були здебільшого затоплені морем, у якому сформувалися потужні горизонти вапняків. Затоплювалися також деякі райони південної Європи та південної Азії, де відклалися потужні верстви глинистих сланців та пісковиків. Деякі з цих горизонтів мають континентальне походження і містять багато викопних залишків наземних рослин, а також містять вугленосні пласти. Оскільки нижньокам'яновугільні формації мало представлені в Африці, Австралії та Південній Америці, можна припускати, що ці території були переважно в субаеральних умовах. Крім того, є свідчення широкого поширення там материкового заледеніння.
У Північній Америці Апалацьку геосинкліналь з півночі обмежували Акадські гори, а з півдня, з боку Мексиканської затоки, до неї проникало Міссісіпське море, яке заливало і долину Міссісіпі. Невеликі морські басейни займали деякі ділянки на заході материка. У районі долини Міссісіпі накопичувалася багатошарова товща вапняків та сланців. Один із цих горизонтів, т.зв. індіанський вапняк, або спергеніт, є добрим будівельним матеріалом. Він використовувався для спорудження багатьох урядових будівель у Вашингтоні.
Наприкінці кам'яновугільного періоду у Європі широко виявилося гороутворення. Ланцюги гір простягалися від південної Ірландії через південну Англію та північну Францію до південної Німеччини. Цей етап орогенезу називають герцинським або варисційським. У Північній Америці локальні підняття відбувалися наприкінці міссісіпського періоду. Ці тектонічні рухи супроводжувалися морською регресією, розвитку якої сприяли також заледеніння південних материків.
Загалом органічний світ нижньокам'яновугільного (або міссісипського) часу був таким самим, як і в девоні. Однак, окрім більшого розмаїття типів деревоподібних папоротей, флора поповнилася деревоподібними плаунами та каламитовими (деревоподібними членистостебельними класами хвощів). Безхребетні переважно були представлені тими самими формами, як у девоні. У місісіпскій час стали більш звичайними морські лілії – донні тварини, формою схожі з квіткою. Серед копалин хребетних численні акулоподібні риби та стегоцефали.
На початку пізньокам'яновугільного часу (у Північній Америці – пенсільванського) умови на материках стали швидко змінюватися. Відповідно до значно ширшого поширення континентальних опадів, моря займали менші простори. Північно-західна Європа більшу частину цього часу перебувала в субаеральних умовах. Велике епіконтинентальне Уральське море широко поширилося в північній і центральній Росії, а велика геосинкліналь простягалася через південну Європу та південну Азію (сучасні Альпи, Кавказ та Гімалаї розташовані вздовж її осі). Цей прогин, що називається геосинкліналлю, або морем, Тетіс, існував протягом низки наступних геологічних періодів.
На території Англії, Бельгії та Німеччини сягали низовини. Тут внаслідок невеликих коливальних рухів земної кори відбувалося чергування морських та континентальних обстановок. Коли море відступало, формувалися низовинні заболочені ландшафти з лісами з деревоподібних папоротей, деревоподібних плаунів та каламітових. При настанні морів осадові утворення перекривали ліси, ущільнюючи дерев'яні залишки, які перетворювалися на торф, а потім на вугілля. У пізньокам'яновугільний час на материках Південної півкулі поширилося покривне заледеніння. У Південній Америці в результаті морської трансгресії, що проникала із заходу, було затоплено більшу частину території сучасних Болівії та Перу.
У ранньопенсільванський час у Північній Америці Аппалачська геосинкліналь замкнулася, втратила зв'язок із Світовим океаном, і у східних та центральних районах США накопичувалися теригенні пісковики. У середині і наприкінці цього періоду у внутрішніх районах Північної Америки (так само, як у Західній Європі) переважали низовини. Тут мілководні моря періодично поступалися місцем болотам, у яких накопичувалися потужні торф'яні поклади, що згодом трансформувалися у великі вугільні басейни, що тягнуться від Пенсільванії до східного Канзасу. Деякі західні райони Північної Америки заливались морем протягом більшої частини цього періоду. Там відкладалися верстви вапняків, сланців та пісковиків.
Широке поширення субаеральних ситуацій значною мірою сприяло еволюції наземних рослин та тварин. Гігантські ліси з деревоподібних папоротей і плаунів покривали великі заболочені низовини. Ці ліси рясніли комахами та павукоподібними. Один із видів комах, найбільший у геологічній історії, був схожий на сучасну бабку, але мав розмах крил бл. 75 см. Значно більшого видового розмаїття досягли стегоцефали. Деякі перевищували в довжину 3 м. Тільки в Північній Америці в болотних відкладах пенсильванського часу було виявлено понад 90 видів цих гігантських земноводних, які мали схожість із саламандрами. У цих породах було знайдено залишки найдавніших плазунів. Однак через фрагментарність знахідок важко скласти повне уявлення про морфологію цих тварин. Ймовірно, ці примітивні форми були схожі на алігаторів.
Пермський період.
Зміни природних умов, що почалися в пізньокам'яновугільний час, ще більше проявилися в пермському періоді, що завершив палеозойську еру. Його назва походить від Пермської області у Росії. На початку цього періоду море займало Уральську геосинкліналь - прогин, що прямував згідно з простяганням сучасних Уральських гір. Дрібноводне море періодично покривало деякі райони Англії, північної Франції та південної Німеччини, де накопичувалися шаруваті товщі морських та континентальних опадів – пісковиків, вапняків, глинистих сланців та кам'яної солі. Море Тетіс існувало протягом більшої частини періоду, і в районі північної Індії та сучасних Гімалаїв утворилася потужна товща вапняків. Пермські відкладення великої потужності представлені у східній та центральній Австралії та на островах Південної та Південно-Східної Азії. Вони широко поширені у Бразилії, Болівії та Аргентині, а також у південній Африці.
Багато пермських формацій у північній Індії, Австралії, Африці та Південній Америці мають континентальне походження. Вони представлені ущільненими льодовиковими відкладеннями, а також широко поширеними водно-льодовиковими пісками. У Центральній та Південній Африці цими породами починається сильна товща континентальних відкладень, відома як серія кару.
У Північній Америці пермські моря займали меншу площу, порівняно з попередніми періодами палеозою. Головна трансгресія поширювалася із західної частини Мексиканської затоки на північ через територію Мексики та проникла у південні райони центральної частини США. Центр цього епіконтинентального моря розташовувався в межах сучасного штату Нью-Мексико, де сформувалася товща вапняків серії кепітен. Завдяки діяльності підземних вод ці вапняки набули стільникової структури, особливо яскраво вираженої у знаменитих Карлсбадських печерах (шт. Нью-Мексико, США). На схід, у Канзасі та Оклахомі, відклалися прибережні фації червоних глинистих сланців. Наприкінці пермі, коли площа, зайнята морем, значно скоротилася, сформувалися потужні солоносні та гіпсоносні товщі.
Наприкінці палеозойської ери, частково в кам'яновугільному періоді та частково – у пермському, у багатьох районах почався орогенез. Потужні товщі осадових порід Аппалацької геосинкліналі були зім'яті в складки та розбиті розломами. У результаті утворилися гори Аппалачі. Цей етап горотворення у Європі та Азії називають герцинським, або варисційським, а Північній Америці – аппалачским.
Рослинний світ пермського періоду був такий самий, як і в другій половині кам'яновугільного. Проте рослини мали менші розміри і були такі численні. Це вказує на те, що клімат пермського періоду став холоднішим і сухішим. Безхребетні тварини пермі були успадковані від попереднього періоду. Великий стрибок стався у еволюції хребетних (рис. 13). На всіх материках континентальні відкладення пермського віку містять численні залишки плазунів, що досягали в довжину 3 м. Всі ці предки мезозойських динозаврів відрізнялися примітивною будовою і зовні були схожі на ящірок або алігаторів, але іноді мали незвичайні особливості, наприклад, високий вітроподібний плав. до хвоста вздовж спини, у диметродону. Досі численними були стегоцефали.
Наприкінці пермського періоду гороутворення, що виявилося у багатьох районах земної кулі і натомість загального підняття материків, призвело до настільки значних змін довкілля, що почали вимирати багато характерних представників палеозойської фауни. Пермський період був завершальною стадією існування багатьох безхребетних, особливо трилобітів.
Мезозойська ера,
підрозділяється на три періоди, відрізнялася від палеозойської переважанням континентальних обстановок над морськими, а також складом флори та фауни. Наземні рослини, багато груп безхребетних і особливо хребетних тварин пристосувалися до нових обстановок і зазнали істотних змін.
Тріасовий період
відкриває мезозойську епоху. Його назва походить від грец. trias (трійця) у зв'язку з чітким тричленним будовою товщі відкладень цього періоду у північній Німеччині. В основі товщі залягають червонокольорові пісковики, у середині – вапняки, а вгорі – червонокольорові пісковики та глинисті сланці. Протягом тріасу значні території Європи та Азії були зайняті озерами та мілководними морями. Епіконтинентальне море покривало Західну Європу, причому його берегова лінія простежується біля Англії. У цьому морському басейні і накопичувалися вищезгадані стратотипічні опади. Пісковики, що залягають у нижній та верхній частинах товщі, частково мають континентальне походження. Інший тріасовий морський басейн проникав на територію північної Росії і поширювався на південь Уральським прогином. Величезне море Тетіс тоді покривало приблизно таку саму територію, як і в пізньокам'яновугільний і пермський час. У цьому морі нагромадилася потужна товща доломітових вапняків, якими складені Доломітові Альпи північної Італії. На півдні центральної Африки тріасовий вік має більшу частину верхньої товщі континентальної серії кару. Ці горизонти відомі великою кількістю викопних залишків плазунів. Наприкінці тріасу біля Колумбії, Венесуели та Аргентини утворилися покриви алевритів і пісків континентального генези. Плазуни, знайдені в цих шарах, виявляють дивовижну схожість з фауною серії кару в південній Африці.
У Північній Америці тріасові породи негаразд широко поширені, як у Європі Азії. Продукти руйнування Аппалачів – червонокольорові континентальні піски та глини – накопичувалися у западинах, розташованих на схід від цих гір і занурюваних. Ці відкладення, що перешаровуються з горизонтами лави та пластовими інтрузіями, розбиті розломами та мають падіння на схід. У Ньюаркському басейні в Нью-Джерсі та долині р.Коннектикут їм відповідають корінні породи серії Ньюарк. Дрібноводні моря займали деякі західні райони Північної Америки, де накопичувалися вапняки та глинисті сланці. Континентальні пісковики і глинисті сланці тріасу виходять бортами Великого каньйону (шт. Арізона).
Органічний світ у тріасовому періоді був значно іншим, ніж у пермському періоді. Для цього часу характерна розмаїтість великих хвойних дерев, залишки яких найчастіше зустрічаються в тріасових континентальних відкладеннях. Глинисті сланці формації чинл на півночі Арізони насичені окремими стовбурами дерев. Внаслідок вивітрювання сланців вони оголилися і тепер утворюють кам'яний ліс. Широкий розвиток отримали саговникові (або цикадофіти), рослини з тонкими або бочкоподібними стовбурами і звисаючим з верхівки розсіченим, як у пальм, листям. Деякі види саговникових існують у сучасних тропічних районах. З безхребетних найпоширенішими були молюски, серед яких переважали амоніти (мал. 14), які мали віддалену подібність із сучасними наутілусами (або корабликами) та багатокамерну раковину. Існувало багато видів двостулкових молюсків. Значний прогрес відбувся в еволюції хребетних. Хоча стегоцефали були ще досить звичайні, переважати стали плазуни, серед яких з'явилося безліч незвичайних груп (наприклад, фітозаври, форма тіла яких була, як у сучасних крокодилів, а щелепи вузькі та довгі з гострими конічними зубами). У тріасі вперше з'явилися справжні динозаври, еволюційно розвиненіші, ніж їхні примітивні предки. Кінцівки в них були спрямовані вниз, а не в сторони (як у крокодилів), що дозволяло їм пересуватися подібно до ссавців і підтримувати тіло над землею. Динозаври пересувалися на задніх ногах, утримуючи рівновагу за допомогою довгого хвоста (як кенгуру), і відрізнялися невеликим зростом – від 30 см до 2,5 м. Деякі плазуни пристосувалися до життя в морському середовищі, наприклад іхтіозаври, тулуб яких був схожий на акулі, а кінцівки трансформувалися на щось середнє між ластами і плавниками, і плезіозаври, тулуб яких став сплощеним, шия витяглася, а кінцівки перетворилися на ласти. Обидві ці групи тварин стали чисельнішими в наступні етапи мезозойської ери.
Юрський період
отримав свою назву від гір Юра (у північно-західній Швейцарії), складених багатошаровою товщею вапняків, глинистих сланців та пісковиків. У Юрі відбулася одна з найбільших морських трансгресій у Західній Європі. Величезне епіконтинентальне море поширювалося на більшій частині Англії, Франції, Німеччини та проникало в деякі західні райони європейської Росії. У Німеччині відомі численні виходи верхньоюрських лагунних дрібнозернистих вапняків, у яких було виявлено незвичайні копалини. У Баварії, у знаменитому містечку Золенхофен, знайдено залишки крилатих плазунів та обидва з відомих видів перших птахів.
Море Тетіс простягалося від Атлантики через південну частину Піренейського півострова вздовж Середземного моря і через Південну і Південно-Східну Азію виходило до Тихого океану. Більша частина північної Азії в цей період була вище рівня моря, хоча епіконтинентальні моря з півночі проникали в Сибір. Континентальні відкладення юрського віку відомі у південному Сибіру та північному Китаї.
Невеликі епіконтинентальні моря займали обмежені площі вздовж узбережжя західної Австралії. У внутрішніх районах Австралії є виходи континентальних юрських відкладень. Більша частина Африки в юрський період була вище рівня моря. Виняток становила її північна околиця, що заливалася морем Тетіс. У Південній Америці витягнуте вузьке море заповнювало геосинкліналь, що розміщувалася приблизно на місці сучасних Анд.
У Північній Америці юрські моря займали обмежені території на заході материка. Потужні товщі континентальних пісковиків і глинистих сланців, що криють, накопичилися в районі плато Колорадо, особливо на північ і схід від Великого каньйону. Пісковики утворилися з пісків, що складали пустельні дюнні ландшафти улоговин. В результаті процесів вивітрювання пісковики набули незвичайних форм (як, наприклад, мальовничі гострокінцеві піки в національному парку Зайон або національний пам'ятник Рейнбоу-Брідж, що представляє собою арку, що височить на 94 м над дном каньйону з прольотом 85 м; ці пам'ятки знаходяться в штаті. Відкладення глинистих сланців формації морісон відомі знахідками 69 видів копалин динозаврів. Тонкодисперсні опади у цьому районі, ймовірно, накопичувалися за умов заболоченої низини.
Рослинний світ юрського періоду загалом був подібний до існував у тріасі. У флорі домінували саговникові та хвойні деревини. Вперше з'явилися гінкгові – голонасінні широколистяні деревні рослини з опадаючим восени листям (ймовірно, це сполучна ланка між голонасінними та покритонасінними рослинами). Єдиний вид цього сімейства – гінкго дволопатевий – зберігся до теперішнього часу і вважається найдавнішим представником деревних, справді живих копалин.
Юрська фауна безхребетних дуже подібна до тріасової. Проте чисельнішими стали корали-рифобудівники, широко поширилися морські їжаки та молюски. З'явилися багато двостулкові молюски, споріднені з сучасними устрицями. Досі були численні амоніти.
Хребетні були представлені переважно плазунами, оскільки стегоцефали вимерли наприкінці тріасу. Динозаври досягли кульмінації свого розвитку. Такі травоїдні форми, як апатозаври та диплодок, стали пересуватися на чотирьох кінцівках; багато хто мав довгі шию і хвіст. Ці тварини придбали гігантські розміри (до 27 м у довжину), а деякі важили до 40 т. У окремих представників травоїдних динозаврів менших розмірів, наприклад, стегозаврів, розвинувся захисний панцир, що складався з пластин і шипів. У м'ясоїдних динозаврів, зокрема алозаврів, сформувалися великі голови з потужними щелепами та гострими зубами, в довжину вони досягали 11 м і пересувалися на двох кінцівках. Інші групи плазунів теж були дуже численними. У юрських морях мешкали плезіозаври та іхтіозаври. Вперше з'явилися плазуни, що літають - птерозаври, у яких розвинулися перетинчасті крила, як у кажанів, а маса зменшилася за рахунок трубчастих кісток.
Поява птахів у Юрі – важливий етап у розвитку тваринного світу. У лагунних вапняках Золенхофена було виявлено два пташині скелети та відбитки пір'я. Однак ці примітивні птахи ще мали багато рис, спільних з плазунами, включаючи гострі зуби конічної форми та довгі хвости.
Юрський період завершився інтенсивною складчастістю, в результаті якої на заході США сформувалися гори Сьєрра-Невада, що тяглися далі на північ у межі сучасної західної Канади. Згодом південна частина цього складчастого пояса знову зазнала підняття, яке зумовило будову сучасних гір. На інших материках прояви орогенезу у юре були незначні.
Крейдяний період.
У цей час накопичувалися потужні шаруваті товщі м'якого слабо ущільненого білого вапняку - крейди, від якої походить назва періоду. Вперше такі верстви були вивчені в оголеннях по берегах протоки Па-де-Кале поблизу Дувру (Великобританія) та Кале (Франція). В інших частинах світла відкладення відповідного віку також називають крейдовими, хоча там трапляються й інші типи порід.
У крейдяний період морські трансгресії охоплювали значні частини Європи та Азії. У центральній Європі моря заливали два субширотні геосинклінальні прогини. Один із них розташовувався в межах південно-східної Англії, північної Німеччини, Польщі та західних районів Росії та на крайньому сході досягав субмеридіонального Уральського прогину. Інша геосинкліналь, Тетіс, зберігала своє колишнє простягання в південній Європі та північній Африці і з'єднувалася з південним краєм Уральського прогину. Далі море Тетіс тривало в Південній Азії і на схід від Індійського щита з'єднувалося з Індійським океаном. За винятком північної та східної околиць, територія Азії протягом усього крейдяного періоду не заливалася морем, тому там поширені континентальні відкладення цього часу. Потужні верстви крейдових вапняків представлені у багатьох районах Західної Європи. У північних районах Африки, куди заходило море Тетіс, нагромадилися великі товщі пісковиків. Піски пустелі Сахара утворилися переважно за рахунок продуктів їх руйнування. Австралія покривалася крейдяними епіконтинентальними морями. У Південній Америці протягом більшої частини крейдяного періоду Андський прогин заливався морем. На схід на значній території Бразилії відклалися теригенні алеврити та піски з численними залишками динозаврів.
У Північній Америці окраїнні моря займали берегові рівнини Атлантичного океану та Мексиканської затоки, де накопичувалися піски, глини та крейдяні вапняки. Інше окраїнне море розташовувалося на західному узбережжі материка в межах Каліфорнії і сягало південних підніжжів відроджених гір Сьєрра-Невада. Однак остання найбільша морська трансгресія охопила західні райони центральної частини Північної Америки. У цей час сформувався великий геосинклінальний прогин Скелястих гір, і величезне море поширювалося від Мексиканської затоки через сучасні Великі рівнини та Скелясті гори на північ (на захід від Канадського щита) аж до Північного Льодовитого океану. Під час цієї трансгресії було відкладено потужну багатошарову товщу пісковиків, вапняків та глинистих сланців.
Наприкінці крейдяного періоду відбувався інтенсивний орогенез у Південній та Північній Америці та Східній Азії. У Південній Америці осадові породи, що накопичилися в Андській геосинкліналі за кілька періодів, були ущільнені і зім'яті в складки, що призвело до утворення Анд. Аналогічним чином у Північній Америці дома геосинкліналі сформувалися Скелясті гори. Багато районах світу посилилася вулканічна діяльність. Лавові потоки покрили всю південну частину півострова Індостан (таким чином сформувалося широке плато Декан), а невеликі виливи лави мали місце в Аравії та Східній Африці. Всі материки зазнали значних підняттів, і відбулася регресія всіх геосинклінальних, епіконтинентальних та окраїнних морів.
Крейдяний період ознаменувався кількома великими подіями у розвитку органічного світу. З'явилися перші квіткові рослини. Їхні копалини залишки представлені листям і деревиною порід, багато з яких ростуть і в даний час (наприклад, верба, дуб, клен і в'яз). Крейдяна фауна безхребетних загалом аналогічна юрській. Серед хребетних тварин настала кульмінація видового розмаїття плазунів. Існували три основні групи динозаврів. Хижі з добре розвиненими масивними задніми кінцівками були представлені тиранозаврами, які в довжину досягали 14 м, а у висоту – 5 м. Набула розвитку група двоногих травоїдних динозаврів (або траходонтів) з широкими сплощеними щелепами, що нагадують качину дзьоба. Численні скелети цих тварин зустрічаються в крейдяних континентальних відкладах Північної Америки. До третьої групи належать рогаті динозаври з розвиненим кістяним щитом, який захищав голову та шию. Типовий представник цієї групи – трицератопс з коротким носовим та двома довгими надочними рогами.
У крейдяних морях мешкали плезіозаври та іхтіозаври, з'явилися морські ящірки мозазаври з витягнутим тулубом та порівняно невеликими ластоподібними кінцівками. Птерозаври (ящіри, що літають) втратили зуби і краще пересувалися в повітряному просторі, ніж їхні юрські предки. В одного з видів птерозаврів – птеранодону – розмах крил досягав 8 м.
Відомі два види крейдового періоду, що зберегли деякі морфологічні особливості рептилій, наприклад розміщені в альвеолах зуби конічної форми. Один з них – гесперорніс (пірнаючий птах) – пристосувався до життя в морі.
Хоча перехідні форми, більше схожі на рептилій, ніж на ссавців, відомі з тріасу та юри, вперше численні залишки справжніх ссавців були виявлені в континентальних верхньокремових відкладеннях. Примітивні ссавці крейдяного періоду відрізнялися невеликими розмірами та чимось нагадували сучасних землерийок.
Широко розвинені Землі процеси гороутворення і тектонічні підняття материків наприкінці крейдяного періоду сприяли настільки значних змін природи і клімату, що багато рослин і тварин вимерли. З безхребетних зникли амоніти, що панували в мезозойських морях, а з хребетних – всі динозаври, іхтіозаври, плезіозаври, мозазаври та птерозаври.
Кайнозойська ера,
що охоплює останні 65 млн. років, підрозділяється на третинний (у Росії прийнято виділяти два періоди – палеогеновий та неогеновий) та четвертинний періоди. Хоча останній відрізнявся малою тривалістю (вікові оцінки його нижньої межі коливаються від 1 до 2,8 млн. років), він зіграв велике значення історія Землі, оскільки із нею пов'язані неодноразові материкові заледеніння і поява людини.
Третичний період.
У цей час багато районів Європи, Азії та Північної Африки були покриті мілководними епіконтинентальними та глибоководними геосинклінальними морями. На початку цього періоду (у неогені) море займало південно-східну Англію, північно-західну Францію та Бельгію і там накопичилася потужна товща пісків та глин. Все ще продовжувало існувати море Тетіс, що тягнеться від Атлантичного до Індійського океану. Його води заливали Піренейський та Апеннінський півострова, північні райони Африки, південно-західну Азію та північ Індостану. У цьому басейні відкладалися сильні горизонти вапняків. Більшість північного Єгипту складена нуммулітовими вапняками, які використовувалися як будівельний матеріал при зведенні пірамід.
У цей час майже вся південно-східна Азія була зайнята морськими басейнами, і невелике епіконтинентальне море поширювалося на південному сході Австралії. Третні морські басейни покривали північний і південний край Південної Америки, а епіконтинентальне море проникало на територію східної Колумбії, північної Венесуели та південної Патагонії. Потужні товщі континентальних пісків та алевритів накопичувалися у басейні Амазонки.
Окраїнні моря розташовувалися на місці сучасних Берегових рівнин, прилеглих до Атлантичного океану та Мексиканської затоки, а також вздовж західного узбережжя Північної Америки. Потужні товщі континентальних осадових порід, що утворилися внаслідок денудації відроджених Скелястих гір, накопичувалися на Великих рівнинах та у міжгірських западинах.
У багатьох районах земної кулі в середині третинного періоду відбувався активний орогенез. У Європі утворилися Альпи, Карпати та Кавказ. У Північній Америці на заключних етапах третинного періоду сформувалися Берегові хребти (у межах сучасних штатів Каліфорнія та Орегон) та Каскадні гори (у межах Орегона та Вашингтона).
Третій період ознаменувався суттєвим прогресом у розвитку органічного світу. Сучасні рослини виникли ще у крейдяному періоді. Більшість третинних безхребетних були успадковані від крейдяних форм. Численнішими стали сучасні костисті риби, зменшилися чисельність та видова різноманітність земноводних та плазунів. Відбувся стрибок у розвитку ссавців. Від примітивних форм, схожих на землерийок і які вперше з'явилися в крейдяному періоді, беруть початок багато форм, які вже належать до початку третинного періоду. Найдавніші копалини залишки коней і слонів виявлені в нижньотретинних породах. З'явилися м'ясоїдні та парнокопитні тварини.
Видова різноманітність тварин сильно зросла, проте багато хто з них вимерли вже до кінця третинного періоду, а інші (подібно до деяких мезозойських плазунів) повернулися до морського способу життя, як, наприклад, китоподібні та морські свині, у яких плавці являють собою трансформовані кінцівки. Кажани змогли літати завдяки перетинці, що з'єднує їх довгі пальці. Динозаври, що вимерли наприкінці мезозою, поступилися місцем ссавцям, які стали домінуючим класом тварин на суші на початку третинного періоду.
Четвертинний період
підрозділяється на еоплейстоцен, плейстоцен та голоцен. Останній розпочався лише 10 000 років тому. Сучасний рельєф і ландшафти Землі переважно оформилися в четвертинний період.
Гороутворення, яке відбувалося наприкінці третинного періоду, зумовило значне підняття материків та регресію морів. Четвертичний період ознаменувався суттєвим похолоданням клімату та широким розвитком покривного заледеніння в Антарктиді, Гренландії, Європі та Північній Америці. У Європі центром заледеніння був Балтійський щит, звідки льодовиковий покрив поширювався до південної Англії, середньої Німеччини та центральних районів Східної Європи. У Сибіру покривне заледеніння мало менші розміри, переважно обмежуючись передгірськими районами. У Північній Америці льодовикові покриви займали величезну територію, включаючи більшу частину Канади та північні райони США аж до південного Іллінойсу. У Південній півкулі четвертинний льодовиковий покрив характерний як для Антарктиди, але й Патагонії. Крім того, на всіх материках було широко поширене гірське заледеніння.
У плейстоцені виділяють чотири основні етапи активізації заледеніння, що чергувалися з міжльодовиками, під час яких природні умови були близькі сучасним або навіть теплішими. Останній льодовиковий покрив на території Європи та Північної Америки досягав найбільших розмірів 18–20 тис. років тому і остаточно розтанув на початку голоцену.
У четвертинний період вимерло багато третинних форм тварин і з'явилися нові, що пристосувалися до більш холодних умов. Особливо слід зазначити мамонта та шерстистого носорога, які населяли північні області у плейстоцені. У південних районах Північної півкулі зустрічалися мастодонти, шаблезубі тигри та інших. Коли льодовикові покриви розтанули, представники плейстоценової фауни вимерли та його місце зайняли сучасні тварини. Первісні люди, зокрема неандертальці, ймовірно, існували вже під час останнього міжльодовиків, але людина сучасного типу – людина розумна (Homo sapiens) – з'явилася лише в останню льодовикову епоху плейстоцену, а в голоцені розселилася по всій земній кулі.
Література:
Страхів Н.М. Типи літогенезу та його еволюція історія Землі. М., 1965
Аллісон А., Палмер Д. Геологія Наука про Землю, що вічно змінюється. М., 1984
Існували в різні часи геологічної історії.
тектонічну обстановку та характер минулих, розвиток земної кори, історію виникнення та розвитку - піднять, прогинів, складок, розривних порушень та інших тектонічних елементів.
Історична геологія одна із великих розділів геологічних наук, у якому хронологічному порядку розглядається геологічне минуле Землі. Оскільки геологічним спостереженням доступна поки що земна кора, остільки розгляд різноманітних природних явищ і процесів поширюється на земну кору. Формування Земної кори визначають різноманітні чинники, у тому числі провідними є - час, фізико-географічні умови і тектоніка. Тож відновлення історії земної кори вирішуються такі:
Визначення віку гірських порід.
Відновлення фізико-географічних умов земної поверхні минулого.
Відновлення тектонічних рухів та різних тектонічних структур
Визначення будови та закономірностей розвитку земної кори
1.Включає вивчення складу, місця та часу утворення пластів гірських порід та їх кореляцію. Її вирішує розділ історичної геології – стратиграфія.
2.Розглядає – клімат, рельєф, розвиток стародавніх морів, річок, озер тощо. у минулі геологічні епохи. Усі ці питання розглядає палеогеографія.
3.Тектонічні рухи змінюють первинне залягання гірських порід. Вони відбуваються внаслідок горизонтальних чи вертикальних рухів окремих блоків земної кори. Визначенням часу, характеру, величини тектонічних рухів займається геотектоніка. Тектонічні рухи супроводжуються проявом магматичної діяльності. Час та умови утворення магматичних порід відновлює петрологія.
4. Вирішується на основі аналізу та синтезу результатів вирішення перших трьох завдань.
Усі основні завдання тісно пов'язані між собою та вирішуються паралельно за допомогою різних методів.
Як наука історична геологія почала формуватися на рубежі 18-19 століть, коли У. Сміт в Англії, а Ж. Кюв'є та А. Броньяр у Франції дійшли однакових висновків про послідовну зміну шарів і залишків викопних організмів, що знаходяться в них. На основі біостратиграфічного методу було складено перші стратиграфічні колонки, розрізи, що відображають вертикальну послідовність осадових порід. Відкриття цього поклало початок стратиграфічному етапу розвитку історичної геології. Протягом першої половини 19 століття було встановлено майже всі основні підрозділи стратиграфічної шкали, проведено систематизацію геологічного матеріалу в хронологічній послідовності, розроблено стратиграфічну колонку для всієї Європи. У цей період у геології панувала ідея катастрофізму, яка пов'язувала всі зміни, що відбуваються на Землі (зміна залягання товщ, утворення гір, вимирання одних видів організмів та поява нових та ін) з великими катастрофами.
Ідею катастроф змінює вчення про еволюцію, яке зміни на Землі розглядає як результат дуже повільних і тривалих геологічних процесів. Основоположниками навчання є Ж. Ламарк, Ч. Лайєль, Ч. Дарвін.
На середину 19 в. відносяться перші спроби провести реконструкцію фізико-географічних умов за окремими геологічними епохами для великих ділянок суші. Ці роботи проведені вченими Дж. Дана, В.О. Ковалевським та ін., започаткували палеогеографічний етап розвитку історичної геології. Велику роль для становлення палеогеографії мало введення поняття про фації вченим А. Гресслі в 1838 р. Сутність його полягає в тому, що породи одного і того ж віку можуть мати різний склад, що відображає умови їхньої освіти.
У другій половині 19 ст. зароджується уявлення про геосинкліналі як протяжні прогини, заповнені потужними товщами осадових порід. До кінця століття А.П. Карпінським закладаються основи вчення про платформи.
Уявлення про платформи та геосинкліналі як найголовніші елементи структури Земної кори дає початок третьому «тектонічному» етапу розвитку історичної геології. Воно вперше було викладено у працях вченого Еге. Ога «Геосинкліналі та континентальні площі». У Росії її поняття про геосинкліналях було запроваджено Ф.Ю. Левінсон-Лессінгом на початку 20 ст.
Отже, бачимо, що у середини 20 в. історична геологія розвивалася з величезним переважанням якогось одного наукового напрями. На етапі історична геологія розвивається за двома напрямами. Перший напрямок - це детальне вивчення геологічної історії Землі у сфері стратиграфії, палеогеографії та тектоніки. При цьому вдосконалюються старі методи досліджень та залучаються нові, такі як: глибоке та надглибоке буріння, геофізичні, палеомагнітні; космічного зондування, абсолютної геохронології тощо.
Другий напрямок - роботи зі створення цілісної картини геологічної історії земної кори, виявлення закономірностей розвитку та встановлення причинної залежності між ними.
1. Метод стрічкових глин - ґрунтується на явищі зміни складу опадів, що відкладаються у спокійному водному басейні при сезонній зміні клімату. За 1 рік утворюється 2 шари. В осінньо-зимовий сезон відкладається шар глинистих порід, а весняно-літній утворюється шар піщаних порід. Знаючи кількість таких пар шарів, можна визначити – скільки років формувалася вся товща.
2.Методи ядерної геохронології
Ці методи спираються явище радіоактивного розпаду елементів. Швидкість цього розпаду стала і залежить від будь-яких умов, що відбуваються Землі. При радіоактивному розпаді відбувається зміна маси радіоактивних ізотопів та накопичення продуктів розпаду – радіогенних стабільних ізотопів. Знаючи період напіврозпаду радіоактивного ізотопу, можна визначити вік мінералу, що його містить. Для цього потрібно визначити співвідношення між вмістом радіоактивної речовини та продукту її розпаду в мінералі.
У ядерній геохронології основними є:
Свинцевий метод - використовується процес розпаду 235U, 238U, 232Th на ізотопи 207Pb та 206Pb, 208Pb. Використовуються мінерали: монацит, ортит, циркон та уранініт. Період напіврозпаду ~4,5 млрд. Років.
Калій-аргоновий - при розпаді До ізотопи 40К (11%) переходять в аргон 40Ar, а решта - в ізотоп 40Ca. Оскільки К присутній у породоутворюючих мінералах (польові шпати, слюди, піроксени та амфіболи), метод широко застосовується. Період напіврозпаду ~1.3млрд. років.
Рубідій-стронцієвий - використовується ізотоп рубідія 87Rb з утворенням ізотопу стронцію 87Sr (використовувані мінерали - слюди, що містять рубідій). Через великий період напіврозпаду (49.9 млрд. років) застосовується для найдавніших порід земної кори.
Радіовуглецевий - застосовується в археології, антропології та наймолодших відкладах Земної кори. Радіоактивний ізотоп вуглецю 14С утворюється при реакції космічних частинок з азотом 14N і накопичується у рослинах. Після їх загибелі відбувається розпад вуглецю 14С, і за швидкістю розпаду визначають час загибелі організмів і вік порід, що вміщають (період напіврозпаду 5.7тис. років).
До недоліків всіх цих методів належать:
невисока точність визначень (похибка 3-5% дає відхилення 10-15 млн. років, що дозволяє розробляти дробову стратифікацію).
спотворення результатів через метаморфізм, коли утворюється новий мінерал, аналогічний мінералу материнської породи. Наприклад, серіцит-мусковіт.
Проте, за ядерними методами велике майбутнє, оскільки постійно удосконалюється апаратура, що дозволяє отримувати надійніші результати. Завдяки цим методам встановлено, що вік Земної кори перевищує 4.6 млрд. років, тоді як до застосування цих методів він оцінювався лише у десятки та сотні млн. років.
Відносна геохронологія визначає вік порід та послідовність їх утворення стратиграфічними методами, а розділ геології, що вивчає взаємини гірських порід у часі та просторі називається стратиграфією (від латів. stratum-шар + грец. grapho).
біостратиграфічні або палеонтологічні,
не палеонтологічні.
Палеонтологічні методи (біостратиграфія)
В основі методу-визначення видового складу копалин залишків давніх організмів та уявлення про еволюційний розвиток органічного світу, згідно з яким у давніх відкладах знаходяться залишки простих організмів, а в молодших - організми складної будови. Ця особливість використовується визначення віку порід.
Для геологів важливим моментом є те, що еволюційні зміни в організмах та поява нових видів відбувається у певний проміжок часу. Кордони еволюційних перетворень - це межі геологічного часу накопичення осадових шарів та горизонтів.
Метод визначення відносного віку шарів за допомогою керівних копалин так і називається метод керівних копалин. Відповідно до цього методу одновіковими є шари, у яких містяться близькі керівні форми. Цей метод став першим палеонтологічним методом визначення віку порід. На його основі було розроблено стратиграфію багатьох регіонів.
Щоб уникнути помилок, поряд із цим методом використовується метод палеонтологічних комплексів. У цьому випадку використовується весь комплекс вимерлих організмів, зустрінутий у товщі, що досліджується. При цьому можуть бути виділені:
1-копали форми, що жили тільки в одному шарі; 2-форми, що вперше з'явилися в шарі, що вивчається і переходять у вищележачий (проводиться нижня межа шару); 3-форми, що переходять з нижнього шару і закінчили своє існування в шарі, що вивчається (доживають форми); 4-форми, що жили в нижньому або верхньому шарі, але не зустрінуті в шарі, що вивчається (верхня і нижня межі шару).
Чи не палеонтологічні методи
Основні їх поділяються на:
літологічні
структурно-тектонічні
геофізичні
Літологічні методи поділу товщ спираються на відмінності окремих шарів, що становлять товщу, що вивчається, за кольором, речовинним складом (мінералого-петрографічним), текстурним особливостям. Серед шарів та пачок у розрізі знаходять такі, що різко відрізняються за цими властивостями. Такі шари та пачки легко визначаються у сусідніх оголеннях та простежуються на великі відстані. Їх називають маркуючим горизонтом. Метод поділу осадової товщі на окремі пачки та шари називається метод маркіруючих горизонтів. Для окремих регіонів або вікових інтервалів маркуючим горизонтом можуть бути прошарки вапняку, крем'янистих сланців, конгломерати тощо.
Мінерало-петрографічний метод застосовується, коли відсутня маркуючий горизонт і осадова товща за літологічним складом досить одноманітна, тоді для зіставлення в розрізі окремих шарів та їх відносного віку спираються на мінерало-петрографічні особливості окремих шарів. Наприклад, у кількох шарах пісковика встановлені такі мінерали як рутил, гранат, циркон і визначили їх вміст. По кількісному співвідношенню цих мінералів поділяють товщу деякі шари чи горизонти. Таку ж операцію проводять у сусідньому розрізі, а потім зіставляють результати між собою та проводять кореляцію шарів у розрізі. Метод трудомісткий – необхідно відібрати та проаналізувати велику кількість зразків. У той же час метод застосовується для невеликих площ.
Структурно-тектонічний метод - в його основі лежить уявлення про існування перерв в опаді накопиченні на великих ділянках земної кори. Перерви в осадконакопиченні наступають тоді, коли ділянка морського басейну, де накопичувалася осадова товща, стає піднятим і на цей період тут припиняється формування опадів. У наступне геологічне час ця ділянка може знову почати занурення, знову стати морським басейном, в якому відбувається накопичення нових осадових товщ. Кордон між товщами є поверхнею незгоди. За такими поверхнями проводять розчленування осадової товщі на пачки і зіставляють їх у сусідніх розрізах. Товщі, укладені між однаковими поверхнями незгоди розглядаються як одновікові. На відміну від літологічного методу, структурно-тектонічний метод використовується для зіставлення великих стратиграфічних підрозділів у товщах.
Окремим випадком структурно-тектонічного методу є метод ритмостратиграфії. В цьому випадку проводять розчленування осадового розрізу на пачки, які формувалися в басейні при чергуванні занурення та підняття поверхні осадокопичення, яке супроводжувалося настанням та відступом моря. Таке чергування позначилося на товщі осаду як послідовна зміна горизонтів глибоководних порід на мілководні і навпаки. Якщо така послідовна зміна горизонтів спостерігається у розрізі багаторазово, кожну їх виділяють у ритм. І за такими ритмами зіставляють стратиграфічні розрізи в межах одного басейну опади. Цей метод широко використовується кореляції розрізів потужних вугленосних товщ.
Процес формування магматичних тіл супроводжується їх використанням в осадову товщу порід. Тому в основі визначення їх віку лежить вивчення взаємовідносин між магматичними та житловими тілами та пачками осадових порід, які вони перетнули, та вік яких встановлений.
Геофізичні методи засновані на порівнянні порід за фізичними властивостями. За своєю геологічною сутністю геофізичні методи близькі мінерало-петрографічному методу, оскільки і в цьому випадку виділяються окремі горизонти, зіставляються їх фізичні параметри і по них проводиться кореляція розрізів. Геофізичні методи не мають самостійного характеру, а застосовуються в комплексі з іншими методами.
Розглянуті методи абсолютної та відносної геохронології дозволили визначити вік та послідовність утворення гірських порід, а також встановити періодичність геологічних явищ та виділити етапи у тривалій історії Землі. У кожен етап послідовно накопичувалися товщі порід, і це накопичення відбувалося певний проміжок часу. Тому всяка геохронологічна класифікація містить подвійну інформацію та поєднує дві шкали - стратиграфічну та геохронологічну. Стратиграфічна шкала відбиває послідовність накопичення товщ, а геохронологічна шкала - відповідний цього процесу період.
На основі великої кількості даних по різних регіонах та континентах було створено загальну для земної кори Міжнародну геохронологічну шкалу, що відображає послідовність підрозділів часу, протягом яких формувалися певні комплекси відкладень та еволюцію органічного світу.
У стратиграфії підрозділи розглядаються від великих до дрібних:
еонотема – група – система – відділ – ярус. Їм відповідають
еон - ера - період - епоха - століття
