учебники / Гаврилов В.П. «Путешествия в прошлое Земли»

Южной Америкой и Африкой. В 1915 г. он завершает и

пуб.ли::кует свой труд <<Происхождение материков и океа­

нов», гипотеза дрейфа материков становиrся известной

всему научному миру. Эта гипотеза вызвала бурную ре­

акцию среди геологов и геофизиков: одни ее приветсrво­

вали, другие ожесточенно на нее нападали.

А Вегепер доказывал, что существовал единый ги­ гантский материк Пангея (Всеобщая Земля), объединя­

ющий все известные нам континенты. Эrот праматери:к

был окружен безбрежным океаном, который по анало­ гии называют Паиталассом (Всеобщий Океан). По мне­ нию А Вегенера, Панrея, сложенная гранитной корой,

под влиянием сил вращения Земли на рубеже палеозойс­

кой и мезозойской эр (250-200 млн. лет назад) расколо­

лась на отдельные блоки - современные материки. Ро­

тационные силы расталкивали эти материки, которые как

бы плыли по более плотным породам мантии.

В гипотезе дрейфа материков бьmо много недоказан­

ного: не бьmо зафиксировано перемещение континен­

тальных масс, не установлены причины дрейфа и пере­

мещающие силы. Противники А. Вегепера активно выс­

71

проблемами. Он вышел в Зимнюю Ночь и не устоял пе­

ред ее натиском, но его высокие Идеалы освятили траги­

ческую кончину)>. С гибелью АВегенера гипотеза пре­

дается забвенmо и, казалось бы, навсегда. Однако через

40 лет на Токийской объединенной океанографической

ассамблее большинство геологов и геофизиков вновь ре­ шительно выеказались в пользу Идеи дрейфа континен­

тов.

Основные доказательства перемещения материков сво­

дятся следующему.

1. Удивительное сходство очертаний атлантических побережий Северной и Южной Америк, Европы, Афри­

ки. Наиболее удачную их реконструкцию осуществил ан­

глийский геофизик Е. Буллард со своими коллегами в

1965 г. На ЭВМ бьш произведен расчет наилучшего со­

впадения очертаний материков, разделенных Атланти­

кой. Бъuю установлено, что наиболее точное совпадение

достигается в том случае, если за rрающу материков при­

нять изобату в 2000 м.

2.Сходство ископаемой фауны и флоры, населявшей

впалеозойскую и мезозойскую эры континенты, разде­ ленные ныне Атлантическим океаном.

3.Сходство горных пород и тектонических структур

атлантических побережий материков.

4. Общие палеогеоrрафические условия Южной Аме­ рики, Африки, Индии, Австралии, Антарктиды в палео­

зое и в начале мезозоя.

5. Миграция во времени и в пространстве магнитного а::~ полюса Земли (поскольку считается, что магнитный по­

~ люс не менял своего положения, то делается вьшод о

:s:

g. дрейфе материков).

~6. Современные данные о перемещении материков

~относительно друг друга, полученные с помощью но-

вейшей геофизической и геодезической аппаратуры.

8 Следуя этим доводам, можно допустить, что после за-

72

вершения раинекарельской эпохи складчатости древние

платформы действительно образовывали единый моно­

лиrный маrерик: ПашеЮ. Соотношение суши и водытогда,

возможно, бьmо несколько иное, чем сейчас. Основную

массу их составляли только что возникшие древние плат­

формы, по окраинам которых располаrались rеосинкли­ нальные пояса. Панrея бьmа окружена древними океа­

нами. Возможно, что уже существовал Тихий океан, яв­

лявшийся основным водным бассейном Земли. Клином

между континентами северного и южного полушарий

вдавался гипотетический океан Тетис, названный в честь

греческой богини моря. По мнению профессора Иохан­

несбурrского университета Дю Тойта, этот океан разде­

лял континенты северного и южного полушарий. Пер­ вые объединялисъ в суперконтинент Лавразию, а вторые

-в суперконтинент Гондвану (рис. 8).

располагалось небольтое внуrриконтинентальное море;

Атлантический и Индийский океаны еще не зародились. •

СОЛОНОВАТЫЕ ОКЕАНЫ И АТМОСФЕРА БЕЗ КИСЛОРОДА Молодость нашей IШанеты поражает не только чрез­

вычайно активными тектоническими движениями, гран­

диозностъю..геологичес:ких преобразоваюfЙ. Неповтори­

мость того времени проявилась также в специфике гид­

росферы и атмосферы.

Непривычную обстановку застали бы мы на Земле 3,5- 3 млрд. лет назад. Первое, что бросилось бы в глаза, -

это обширные океанические пространства, разделенные

архипелагами островов. Тут и там над архейскими океа­ нами возвышались конусы вулканических гор. Привыч­

ные континенты - крупные массивы cyurn - нам вряд

ли удалось бы обнаружить. Они появляются только в са­

мом конце архея, после проявления кеноранской эпохи

диастрофизма, и разрастаются уже в протерозое. Круп­

ные размеры--континенты приобретают лишь в позднем протерозое, после образования древних IШатформ, объе­

динившихся в Лавразию и Гондвану. Эго были голые,

гористые пустыни с довольно разветвленными речными

артериями.

Необычно быстро в то далекое время происходила сме­

на суток. Как считает австралийский ученый Б.Хант на

основании изучения известковых скелетов коралловых

полипов, многие сотни миллионов лет назад скорость

вращения Земли вокруг оси бьmа намного больше со­ временной. Соответственно укорачивалась продолжитель­ ность суток до 9 часов, а земной год длился около 900

суток. Замедление вращения земного шара явилось след-

а::~ ствием влияния лунных приливно-отливных сил. В ар­

~ хее Луна располагалась значительно ближе к нашей пла­

CDа.. нете, и ее притяжение оказывало сильное воздействие на

~Землю. В краткие ночные часы того времени огромная

~Луна занимала половину небосвода, озаряя ярким се­

ребристым светом безжизненную сушу и воду.

•Вода архейских океанов была, вероятно, слабо соло-

74

75

ре происходил неравномерно. Так, например, резкое по­

вьШiение произошло в девонекарбоне (350-300 МJПI.

лет назад). Затем содержание кислорода уменьшилось, и

в триасе (примерно 200 млн. лет назад) его бьmо в три

раза меньше современного. В середине мезозойской эры (около 150 МJПI. лет назад) произошло новое повьШiение

массы кислорода, достигшей современного значения.

Специфика гидросферы и атмосферы архея и раннего протерозоя определила и своеобразный комrтекс осадков

и полезных ископаемых того времени: широкое развитие

получили кремнистые породы (кварциты и джеспилиты).

Джеспилиты, представляющие собой железистые кварци­

ты, встречаются в колоссальном изобилии в древних тол­

щах, но практически отсуrствуют в позднем протерозое, в

палеозойских и более молодых отложениях. Часто джес­

пилиты образуют высококачественные железные руды.

Месторождения железа такого типа известны в районах Курской магнитной аномалии (КМА), Кривого Рога, в

Северной Америке, в Африке. Содержание железа дости­ гает при этом 62 %. О масштабах железонакопления архея

и раннего протерозоя можно судить по установленньiМ

запасам железных руд: запасы древних руд оцениваются в

3 000 млрд. т, тогда как запасы железных руд последую­

щих эр не превьШiюот 135 млрд. т.

Среди осадочных пород раннего протерозоя сравни­

тельно широко развиты известняки и доломиты, образо­

ванию которых способствовало широкое распростране­

ние в атмосфере и гидросфере со2 и нсоз.

а:~ Интересно, что в древних толщах отсутствуют камеи­

~ ная соль, ангидриды, гипс, фосфориты. Причины этого s

а. полностью не выяснены. Остается добавить, что все оса-

~ дочныепородыархеяираннегопротерозояобломочного

~ или химического происхождения.

Несмотря на большие масштабы развития осадочных

8 отложений в древних океанах (имеются в виду и те ме-

76

таморфические породы, коrорые образовзлись из осадоч­ ных), они состаШIЯЮТ ЛШIIЬ 40% от общего объема по­

род архея (по данным А.И. Тугаринова). В середине про­

терозоя их удельный вес уже достиг 80 %. К позднему

протерозою интенсивность маrматических процессов рез­ ко уменьшилась, о чем можно судить по сокращению

объема магматических пород с 60 до 20 %.

КЛИМАТ АРХЕЯ

Начиная с архейской эры, когда уже возникли гидро­ сфера и атмосфера, ведуЩуЮ роль в распределении тепла

на поверхности планеты играет энергия Солнца. Если

это так, то на Земле уже в архейскую эру должна была

бы существовать КJШМатическая зональность, поскольку

количество СОJm:ечного тепла зависит от широты местно­

сти.

Наличие КJШМатических зон в архее может быть под­

твер:жцено некоторыми, хотя и единичными, фактами.

К ним относятся, в частности, находки древних мета­

морфизованньrх ледниковых отложений - тиллитов. Ос­

татки их установлены, например, в Северной Америке,

вЦентральной и Южной Африке, в Южной Австралии,

вСибири. Центр древних оледенений определить пока

s;

не удается. Для Северной Америки известно, что следы ~

77

ло горный характер. Таких ледников, какие мы видим

сейчас в Анrарктиде площадью до 13 МJШ. км2, в архейс­

кую и протерозойскую эры, верояnю, не бьmо, так как не

бьто еще обширных кшrrинентальных массивов. Скорее

всего, ледники покрывали вершины отдельных гор или

горных массивов и языками спускались к подножиям.

Наряду с ледниковыми отложеiШЯМИ в древних тол­

щах встречаются и метаморфизованные органические ос­ татки, очевидно, растительного происхоЖдения (скорее всего, водоросли)- это различные графитовые сла1щы,

включения графита в другие породы. Косвенно развитие

примитивной растительности в древних океанах указыва­

ет на сравнительно теплый климат, существовавший в от­ дельных зонах земного шара. Возможно, что теплый кли­

матический пояс располагался по побережью океана Те­ тис. На основании этих скудных данных можно сделать

вывод лишь о наличии климатической зональности, су­

ществовавшей на Земле 2-3 млрд. лет назад. Как прохо­

дили климатические пояса и какие именно пояса суще­

ствовали - об этом пока ничего не известно.

В последнее время распространяются уrверЖдения: о необычайно высоких температурных условиях в древней

атмосфере и гидросфере нашей планеты. В частности,

доказывается, что примерно 3,8 млрд. лет назад темnера­

тура океанических вод достигала 100 ос; 3 млрд. лет на­

зад темпера1)1Jа атмосферы и гидросферы на Земле в сред­

нем составляла уже 70 ос. Почти два миллиарда лет по­

надобилось, чтобы она понизилась до 30 ос. Как вИдим,

палеогеография архея еще во многом противоречива и

~ оченьдалека от своей окончательной расшифровки.

а.

3 САМЫЕ ПЕРВЫЕ ОРГАНИЗМЫ

~Породы архея и раннего протерозоя дошли до нас в

сильно измененном состоянии. Высокие давления и тем-

•пературы иреобразовали первоначальный облик породы,

78

Эги организмы преспокойно живут в кипятке, а серу они ~

используют в качестве ежедневного рациона. Еще более

сенсационное открытие бьшо сделано при исследовании •

79

горячих струй, бьющих со дна Тихого океана в районе

Воеточно-Тихоокеанского хребта (21° с.ш.). Эrо так на­

зываемые «черные гейзеры~> (или <<Черные курильщики~>).

Давление воды в районе их действия 25 МПа, а темпера­

тура поднимается вьШiе 350 ас. И в этих условиях были

обнаружены термостойкие бактерии. Мнение ученых: от­

крыты реликrовые бактерии, обитавшие на Земле 4 млрд.

лет назад!

На основании изложенного можно с большой долей

достоверности предполагать, что уже в океанах архея и

раннего протерозоя господствовали простейшие однокле­

точные организмы: бактерии, водоросли, грибы, простей­

шие животные. Нельзя исключать и возможность засе­

ления бактериями и лишайниками древней суши. Орга­

ническая жизнь могла тогда развиваться непосредствен­

но в горных породах, которые служили своеобразным

щитом, укрывавшим древние организмы от губительно­

го космического излучения. Интересные находКИ, дока­

зывающие возможность жизни внутри камня, бьmи сде­

ланы биологом Фридманном в 1974 г. Им бьша обнару­

жена в Антарктиде колония микроскопических лишай­

ников, живущих в глыбах песчаника, причем они нико­

им образом не выдают своего присутствия на поверхнос­

ти камня.

В архее происходило приспособление первых организ­

мов к различньiМ формам питания. Одни организмы ус­ ваивали в процессе фотосинтеза питательные вещества

из воды, углекислотыинеорганических солей (автотро-

СD фы); другие либо жили за счет автотрофов (rетеротро­

~фы), либо питались разлагающимися органическими oc-

g. татками (сапрофаги). Происходило деление органичес-

~кого мира на царство растенииu и царство животньrх.

~В протерозое, по-видимому, появились первые мно-

гоклеточные организмы. Эrо наиболее примитивные фор-

•мы без четко дифференцированных тканей. К ним от-

80