Глава 4
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХРОНОЛОГИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ
Историю и общие закономерности развития и образования земной коры изучает специальная наука — историческая геология. Для восстановления истории развития земной коры используют геологические «документы» в виде толщ пород, которые характером своих напластований, остатками ископаемых организмов свидетельствуют об этапах развития земной коры.
Установление возраста горных пород необходимо для оценки их свойств и определения положения среди других пород. Вся
95
геологическая документация, в частности геологические карты и разрезы, требует применения показателей возраста пород. Различают абсолютный и относительный возраст горных пород.
Абсолютный возраст— это продолжительность существования («жизни») породы, выраженная в годах. Для его определения применяют методы, основанные на использовании процессов радиоактивных превращений, которые имеют место в некоторых химических элементах (уран, калий, рубидий и др.), входящих в состав пород. С помощью одних элементов устанавливают возраст в миллионах лег, другие дают возможность вычислить более короткие отрезки времени. Так, зная, какое количество свинца образуется из1г урана в год, определяя их совместное содержание в данном минерале, можно найти абсолютный возраст минерала и той горной породы, в которой он находится. Это позволяет определять возраст в миллионах лет. По углероду14С, период полураспада которого равен 5568 лет, можно устанавливать возраст более молодых образований. Абсолютные значения возраста горных пород приведены в геохронологической шкале (табл.8).
Таблица
8
Шкала
геологического времени Земли
Зон
(эонотема)
Эра
(эратема)
Период
(система)
Индекс
периода
Ъшичные
организмы
Абсолютный
возраст, млн лет
Неохрон
Кайнозой
Четвертичный
0
Человек,
млеко
90-95
(фанерозой)
ская
KZ
Неогеновый
N
питающие,
цвет
Палеогеновый
£
ковые
растения
Мезозой
Меловой
К
Головоногие,
550-570
ская
MZ
Юрский
J
моллюски,
прес
Триасовый
Т
мыкающиеся
Палеозой
Пермский
Р
Амфибии
и
600-620
ская
PZ
споровые
Каменноугольный
С
Рыбы,
плечено-
400-410
Девонский
D
гие
Силурийский
S
Первые
беспоз
>1500
Ордовикский
О
воночные
Кембрийский
е
Палеохрон
PR
—
—
—
(криптозой)
AR
Планетарная
стадия земли
Относительный возрастпозволяет определять возраст пород относительно друг друга, т. е. устанавливать, какие породы древ-
96
нее, какие моложе. Для установления относительного возраста используют два метода: стратиграфический и палеонтологический.
Стратиграфический методприменяют для толщtс ненарушенным горизонтальным залеганием слоев. При этом считают, что нижележащие слои (породы) являются более древними, чем вышележащие. Из рис. 29,авидно, что самым молодым является верхний слой3,самым древним — нижний1.Этот метод не используют при залегании слоев в виде складок. На рис. 29,б показан выход на склон рельефа слоев, смятых в складки. Видно, что более древние слои(1и2)лежат на более молодом слое3.
Палеонтологический методпозволяет определять возраст осадочных пород по отношению друг к другу независимо от характера залегания слоев и сопоставлять возраст пород, залегающих на различных участках. В основу метода положена история развития органической жизни на Земле. Животные и растительные организмы развивались постепенно, последовательно. Остатки вымерших организмов захоронялись в тех осадках, которые накапливались в тот отрезок времени, когда они жили.
Зная последовательность и период жизни вымерших организмов, по их остаткам можно определить относительный возраст слоев осадочных пород (рис. 30).
Шкала геологического времени Земли. Все геологическое время разделили на отрезки. Так была создана геохронологическая шка-
Р
и с. 29. Формы залегания слоев осадочных
пород: а— горизонтальное (вид на стенку шурфа);
6 — складчатое
Стратиграфическая
шкала
|
Геохронологическая шкала времени |
Стратиграфическая шкала слоев пород |
|
Эон |
Эонотема |
|
Эра |
Эратема (групп) |
|
Период |
Система |
|
Эпоха |
Отдел |
|
Век |
Ярус |
Таблица 9
Палеогеографическая
и палеоклиматическвя обстановка в
истории Земли
Эра
Период
Эпоха
Время
(млн лет)
Палеогеография
и палеоклимат
Кайнозойская
(«эра новой жизни»)
Четвер
тичный
Голоцен
0,01
В
течение всего голоцена материки
занимали практически те же места,
что и в наши дни, климат также был
похож на современный, каждые несколько
тысячелетий становясь то теплее, то
холоднее. Сегодня мы переживаем один
из периодов потепления. По мере
уменьшения ледниковых покровов
уровень моря медленно поднимается
Плейсто
цен
2
Это
была эпоха великого оледенения с
чередованием периодов похолодания
и потепления и колебаниями уровня
моря. Эта ледниковая эпоха длится и
по сей день
Неоге
новый
Плиоцен
5
Материки
почти достигли их нынешнего положения.
Громадные ледниковые покровы
распространились в Северном полушарии,
так же как и в Антарктиде и на юге
Южной Америки. Климат стал прохладнее,
чем в миоцене
Миоцен
25
Африка
столкнулась с Европой и Азией,
образовав Альпы. Индостан врезался
в Азию, «выдавив» кверху Гималаи. По
мере наползания других материковых
плит друг на друга начали формироваться
также Скалистые горы и Анды. Ледниковый
покров в Южном полушарии распространился
на всю Антарктиду, что привело к
дальнейшему охлаждению климата
Палео
геновый
Олигоцен
38
Индостан
пересек экватор, а Австралия наконец-то
отделилась от Антарктиды. Климат
стал прохладнее, над Южным полюсом
образовался огромный ледниковый
покров, что привело к понижению
уровня моря
Эоцен
55
Индостан
приблизился к Азии, Антарктида и
Австралия в начале эпохи еще
располагались радом, но в дальнейшем
начали отодвигаться. Северная Америка
и Европа также разделились, при этом
возникли новые горные цепи. Море
затопило часть суши. Климат повсеместно
был теплым
Палеоцен
65
Южные
материки продолжали раскалываться.
Южная Америка была полностью
отрезана от внешнего мира. Африка,
Индостан и Австралия еще дальше
отодвинулись друг от друга, причем
Австралия оставалась рядом с
Антарктидой. Обнажились новые участки
суши, уровень моря понизился
|
Эра |
Период |
Время (млн лет) |
Палеогеография и палеоклимат |
|
Мезозойская («эра средней жизни») |
Меловой |
144 |
С удалением материков друг от друга Атлантический океан, разделяющий Южную Америку и Африку, становился все шире. Африка, Индостан и Австралия, все еще расположенные южнее экватора, начали отодвигаться в разные стороны. Море затопило обширные участки суши. Останки твердопокровных планктонных организмов образовали на океанском дне огромные толши меловых отложений. Поначалу климат был теплым и влажным, однако затем заметно похолодало |
|
|
Юрский |
213 |
Пангея продолжала раскалываться, и море затопило значительную часть суши. Происходило интенсивное горообразование. В начале периода климат был повсеместно теплым и сухим, затем стал более влажным |
|
|
Триасовый |
248 |
Пангея вновь начала раскалываться на Гондвану и Лавразию, начал образовываться Атлантический океан. Уровень моря по всему миру был очень низок. Климат, почти повсеместно теплый, постепенно становился более сухим, и во внутриматериковых областях сформировались обширные пустыни. Мелкие моря и озера интенсивно испарялись, из-за чего вода в них стала очень соленой |
|
Палеозойская («эра древней жизни») |
Пермский |
286 |
Гондвана и Лавразия еще больше сблизились, Индостан столкнулся с Азией, и возник гигантский сверхматерик Пангея. Это столкновение породило новые горные цепи. Пангея начала перемещаться к северу. Пермский период начался с оледенения, вызвавшего понижение уровня моря. По мере движения Гондваны к северу земля прогревалась, и льды постепенно растаяли. В Лавразии сделалось очень жарко и сухо, по ней распространились обширные пустыни |
|
|
Карбоновый (каменноугольный) |
360 |
Гондвана и Лавразия постепенно сближались, при этом возникали новые горные цепи. В раннем карбоне на обширных пространствах раскинулись мелкие прибрежные моря и болота, и на большей части суши установился почти тропический климат. Громадные леса с пышной растительностью существенно повысили содержание кислорода в атмосфере. В дальнейшем похолодало, и на Земле произошло по меньшей мере два крупных оледенения |
|
Палеозойская («эра древней жизни») |
Девонский |
408 |
В Южном полушарии раскинулась Гондвана. В тропиках все еще формируется Лавразия. Происходит интенсивная эрозия недавно образовавшихся гор, в результате чего возникают мощные отложения красного песчаника и широкие заболоченные речные дельты. К концу периода уровень моря понизился. Климат со временем потеплел и стал более резким, с чередованием периодов ливневых дождей и сильной засухи. Обширные районы материков стали безводными |
|
|
Силурийский |
438 |
Гондвана надвинулась на Южный полюс. Океан Япетус уменьшался в размерах, а массивы суши, образующие Северную Америку и Гренландию, сближались. В результате они столкнулись, образовав гигантский сверхматерик Лавразию. Это был период бурной вулканической активности и интенсивного горообразования. Начался он с эпохи оледенения. Когда льды растаяли, уровень моря повысился и климат стал мягче |
|
|
Ордовикский |
500 |
Гондвана по-прежнему находится в Южном полушарии, а остальные материки — в районе экватора. Европа и Северная Америка постепенно отодвигались друг от друга, а океан Япетус расширялся. На протяжении периода массивы суши смещались все дальше и дальше к югу. Старые ледниковые покровы кембрия растаяли, и уровень моря повысился. Большая часть суши была сосредоточена в теплых широтах. В конце периода началось новое оледенение |
|
|
Кембрийский |
570 |
Поперек экватора распростерся сверхматерик Гондвана. Наряду с ним было еще четыре материка меньших размеров, соответствовавших нынешним Европе, Сибири, Китаю и Северной Америке. В мелких тропических водах формируются обширные строматолитовые рифы. На суше происходила интенсивная эрозия, большое количество осадков смывалось в моря. Содержание кислорода в атмосфере постепенно повышалось. Ближе к концу периода началось оледенение, приведшее к понижению уровня моря |
|
Протерозойская («эра пред- жизни», архейская эра) |
Докембрий |
4600 |
Земная кора и атмосфера все еще формируются. В течение докембрия древнейшие горные породы подвергались складкообразованию, сдвигам, метаморфизму и эрозии. В раннем докембрии Земля была еще очень горячей. С тех пор она постепенно охлаждается. Первая известная нам эпоха оледенения имела место около 2,3 млрд лет назад, позднее в докембрии было еще два оледенения. Величайшее оледенение в истории планеты произошло между 1 млрд и 600 млн лет назад |
Самый длительный отрезок времени — эон.Толщу, образованную за это время из слоев пород, называют эонотемой.Самый короткий отрезок —век.Толщу, образующуюся в течение века, называютярусом.Каждый отрезок времени получил наименование и обозначение в виде индекса (табл.8), а на геологических картах — свою окраску. Так, современный период называют четвертичным, его индекс —Q; на геологических картах для его обозначения принят серо-зеленый цвет. Самый древний период — кембрийский.
Периодыделят наэпохи (отделы),например, триасовый период подразделяют на нижнюю (Т,), среднюю (Т2) и верхнюю (Т3) эпохи. Каждую эпоху разделяют навека (ярусы),напримерKdat, что читается как меловой период, верхняя эпоха, датский век. Верхний индекс дает наименование века. Современный четвертичный период имее.т деление на эпохи, обозначенные римскими цифрами —Qj,Qu,Qn, иQ(V. Кроме того, перед индексомQставят знаки, обозначающие генезис (происхождение) пород, например,aQ,M— породы аллювиального (речного) происхождения,eoQn— эолового (ветрового) генезиса,mQ, — морского происхождения и т. д.
В табл. 10 показаны палеогеографическая и палеоклиматиче- ская обстановка в истории Земли в целом и в пределах каждого отрезка времени.
Возраст горных пород в виде индексов широко используется в геологической документации (карты и разрезы), которая является неотъемлемой частью проектирования зданий и сооружений.