книги из ГПНТБ / Подобедов, Н. С. Общая физическая география и геоморфология учебник

нагревается до 60—70°, а ночью, вследствие сильного излучения, охлаждается до 0° -и ниже.

Из-за попеременного нагревания и остывания горных пород на поверхности происходит постоянное изменение их объема, чему способствуют разные коэффициенты расширения минералов, слага­ ющих горные породы, также окраска горных пород, их строение и влажность. Так, темноокрашенные породы нагреваются солнеч­ ными лучами быстрее светлоокрашенных, а охлаждаются те и дру­ гие примерно одинаково. Вследствие неравномерного изменения объема различных горных пород происходит их растрескивание, нарушение связи между слагающими породы минералами и даже нарушение связей внутри самих минералов.

Образование трещин идет тем интенсивнее, чем значительнее колебание суточных температур. Появившиеся мелкие трещины с течением времени увеличиваются в длину и ширину и горная порода распадается на отдельные глыбы или более мелкие частицы. Горные породы имеют различные формы выветривания. Так, напри­ мер, граниты распадаются на глыбы, которые напоминают наложен­ ные друг на друга матрацы.

Породы, слагающие горные склоны, обычно по-разному реаги­ руют на процесс температурного выветривания. Поэтому одни участки склонов быстро разрушаются, а другие дольше сопроти­ вляются выветриванию. Продукты разрушения в процессе денуда­ ции выносятся вниз по склону, а поверхность приобретает очень неровную форму. Более плотные породы образуют выступы, кар­ низы, столбы, островерхие скалы и др., а на месте легковыветривающихся пород образуются впадины. Положительные формы выветри­ вания называются скалами-останцами и на топографических картах обозначаются особыми условными знаками.

Морозное выветривание происходит под действием воды при температурах ниже 0° С. Вода проникает в мелкие трещины горных пород и при отрицательной температуре замерзает в них, увеличи­ ваясь при этом в объеме на 10—11%. Она оказывает на стенки трещин большое давление, трещины постепенно расширяются и даже самые прочные породы с течением времени распадаются на обломки той или иной величины.

Процесс морозного выветривания наиболее интенсивно протекает там, где имеется достаточно большое количество воды и где часто происходит ее оттаивание и замерзание. Такие условия, например, создаются летом высоко в горах в зоне вечных снегов или летом

вполярных областях.

Врезультате физического выветривания часть продуктов разру­

шения горных пород не переносится процессами денудации, а остается на месте, образуя скопления обломков горных пород, которые называются элювием. Верхние слои элювия значительно сильнее подвержены действию физического выветривания, чем лежащие ниже. Вследствие этого они измельчены сильнее нижележащих слоев. Однако иногда верхние слои элювия бывают богаче крупными

140

обломками, чем нижние. Это происходит в тех случаях, когда мелкие обломки как более подвижные оседают вниз или сносятся по склону благодаря процессам денудации.

Элювий часто образует крупные скопления на плоских или слабовыпуклых участках гор. Такие скопления называют «камен­ ными морями» или каменистыми россыпями. Они изображаются на топографических картах особым условным знаком.

Химическое выветривание представляет собой процесс разруше­ ния горных пород под влиянием химического воздействия воздуха и воды. Особенно большое значение в этом процессе имеет вода, содержащая кислород, углекислоту и другие вещества’. Она спо­ собна растворить или химически изменить почти все минералы и горные породы. Химическое выветривание может быть выражено несколькими типами, как-то: растворение, окисление, карбонатизация, восстановление.

Органическим выветриванием называется разрушение горных пород растительными или животными организмами в процессе их жизнедеятельности.

В горных районах деревья нередко растут на скалах и пускают корни в трещины. В клетках корней деревьев развивается большое давление, достигающее 60 и даже 100 атмосфер, поэтому они спо­ собны разрывать даже весьма плотные породы.

Разрушение горных пород, скрытых под толщей почвы, произ­ водится также земляными червями, муравьями и термитами. Они проделывают узкие, но многочисленные и длинные подземные ходы, благодаря которым в глубь почвы проникает воздух, содержащий влагу и углекислоту, что способствует химическому выветриванию. В этом же направлении проявляется деятельность землероев — кротов, сусликов и др.

Наконец, большое влияние на процессы разрушения горных пород оказывает хозяйственная деятельность человека (постройка шахт, разработка карьеров и др.).

Процессы выветривания осуществляют работу по преобразова­ нию самых верхних слоев литосферы, которые превращаются в почву. Продукты физического выветривания (щебень, валуны, песок и др.) являются ценными строительными материалами. Кроме того, в про­ цессе их образования из массивных горных пород высвобождаются многие ценные минералы (золото, платина и др.), образующие россыпные месторождения. Химическое выветривание является при­ чиной образования многих ценных полезных ископаемых (бокситы, каолины и др.). Поэтому изучение процессов выветривания имеет большое практическое значение.

§ 61. Методы определения возраста геологических пластов

Для правильного понимания структур земной коры и в целях выявления рационального направления поисков полезных ископае­ мых очень важно определить время образования горных пород

141

Стратиграфический метод заключается в изучении порядка напластований и состава пластов, исходя из предположения, что древним пластом является тот, который лежит ниже данного. Этот метод дает удовлетворительные результаты при изучении небольших территорий, сложенных спокойно залегающими пластами осадоч­ ных пород.

Палеонтологический метод является наиболее удобным и ши­ роко применим. В основу этого метода положено изучение органи­ ческих остатков, заключенных в слоях осадочных пород. Развитие органического мира Земли, как известно, происходило эволюцион­ ным путем, путем приспособления живых организмов к меняющимся условиям существования и постепенного совершенствования их организации. Поэтому чем древнее слои, тем более примитивные организмы в них встречаются.

Остатки живых организмов, наиболее часто встречающиеся в осадочных породах, и существовавших в тот или иной период времени, причем в различных, часто удаленных друг от друга райо­ нах, называются руководящими окаменелостями.

§ 62. Краткие сведения о геологической истории Земли

Определение возраста Земли дает основание считать, что наша планета существует примерно 5 миллиардов лет. Историю Земли как планеты условно можно разделить на два крупных периода: догеологический и геологический. Геологическую историю Земли принято считать с того времени, от которого сохранились наиболее древние (из числа известных) горные породы и минералы. Абсо­ лютная продолжительность геологической истории Земли опреде­ лена примерно в 3,6 миллиарда лет.

На основе использования палеонтологического и стратиграфи­ ческого методов толщи осадочных горных пород и соответствующих им метаморфических и магматических пород деляг на части.

Самые крупные из них называются группами, а время образо­ вания каждой группы пород называют эрой.

Группы подразделяются на системы. Время, в течение которого была образована каждая система, называется периодом.

Системы делятся на отделы, характеризующиеся родственными видами окаменелостей. Каждый отдел образовался в течение опре­ деленного отдела времени, который называется эпохой. Существуют и другие более дробные подразделения.

Для каждого отрезка геологического времени был характерен свой комплекс животных и растительных организмов. Наибольшие различия в составе органического мира относятся к эрам, меньшие характерны для периодов и еще слабее эти различия для сосед­ них эпох.

Группа, система, отдел представляют собой подразделения, которые применимы для всего земного шара. Поэтому в любом месте земного шара соответствующие стратиграфические деления

143

узнаются по находкам окаменелостей, так как каждый ярус содер­ жит определенный комплекс ископаемых организмов.

Последовательный перечень эр и периодов геологической исто­ рии Земли приведен в геохронологической шкале.

Г е о х р о н о л о г и ч е с к а я ( с т р а т и г р а ф и ч е с к а я ) ш к а л а

Земля прошла длительный путь развития через постоянно услож­ нявшиеся по своему содержанию системы этапов. Поэтому целе­ сообразно историю развития географической оболочки Земли рас­ смотреть по отдельным этапам.

Узнать историю Земли можно главным образом путем изучения горных пород. Из известных в настоящее время горных пород самые древние относятся к докембрийскому возрасту, т. е. их возраст,

нием и горообразованием. Эти процессы, проявлявшиеся неодно­ кратно, привели к полному изменению метаморфизации первона­ чально образовавшихся горных пород.

Развитие земной коры можно рассматривать по этапам: докембрийский, каледонский, герцинский и альпийский.

Докембрийский этап продолжался с момента образования пер­ вичной земной коры и охватывал архейскую и протерозойскую эры. Этот промежуток времени охватывает около трех миллиардов лет. « Породы докембрийского этапа сильно метаморфизованы и смяты в складки и часто прорваны внедрениями интрузивных пород, что

свидетельствует о том, что земная кора в области их распростране­ ния прошла через несколько циклов развития. Каждый из таких

144

циклов, по-видимому, начинался образованием пород на дне ка­ ких-то водных бассейнов и заканчивался складчатостью, метаморфизацией этих пород и внедрением в них магматических (интру­ зивных) тел. Возникала суша, которая затем подвергалась раз­ мыву, а высокие горы с течением времени разрушались и поверх­ ность превращалась в равнину. В последующем суша вновь погру­ жалась под уровень моря, на дне которого возобновлялось образо­ вание осадков. Затем вновь наступала эпоха складкообразования, вторжение интрузий и возникновение суши на месте моря и т. д.

Таким образом, каждый участок земной коры становился все более сложно построенным. В результате отмеченных выше измене­ ний участки литосферы, сложенные породами докембрия, распада­ лись на две категории — платформы и геосинклинали. Для первых характерно перекрытие древних, смятых в складки толщ докембрийских пород более молодыми докембрийскими породами, но лежащими на древних горизонтальными пластами. Вторые отличаются от пер­ вых тем, что в складки смяты не только толщи докембрийских отло­ жений, но и перекрывающие их породы последующих периодов.

К концу докембрия сформировались следующие платформы: Русская, которая охватывает Фенноскандию и Восточно-Европей­ скую равнину, Африканская, включающая почти весь материк кроме его окраин на севере и на юге, Сибирская, которая распола­ галась между Леной и Енисеем, а также Китайская, Аравийская, Индийская, Австралийская, Канадская, Бразильская и Антаркти­ ческая. Остальные части современной суши, не занятые платфор­ мами в докембрии, были геосинклиналями. В их числе наиболее значительными были Андийско-Кордильерская, Аппалачская в Се­ верной Америке, Грампианская, там, где в настоящее время нахо­ дятся горы Норвегии, Шотландии и северной части Ирландии, Средиземноморская, располагающаяся на месте горного пояса, тянущегося от Пиринеев на западе до Гималаев и гор Индокитая на востоке и, наконец, Урало-Сибирская.

Органический мир докембрия был не очень богат видами и пред­ ставлен исключительно простейшими морскими организмами (при­ митивные формы губок, черви, ракообразные и некоторые другие). От растительного мира конца докембрия до наших дней сохрани­ лись остатки известковых водорослей. Климат в те отдаленные эпохи был на Земле, по-видимому, теплее современного и малодиф­ ференцированным по зонам.

Каледонский этап развития земной коры охватывает кембрий­ ский, ордовикский и силурийский периоды палеозойской эры. Он продолжался несколько более 160 млн. лет. В течение кембрийского периода преобладали колебательные движения земной коры, про­ являвшиеся одновременно на платформах и в геосинклиналях. В связи с этими движениями в первой половине этого периода пре­ обладали морские трансгрессии, которые достигли наибольшего развития к середине периода.

герцинской складчатости. В первой, наиболее сильной фазе склад­ чатости складкообразование и горообразование захватило Северный Казахстан, Алтай, Судеты, Саксонские Рудные горы, Вогезы и Шварц­ вальд в Европе, а также отдельные участки центральной и южной Азии, Северной Африки и Южной Америки.

Следующая фаза складчатости, бывшая во второй половине ка­ менноугольного периода, захватила восточный склон Урала, ТяньШань, юг Англии, север Франции, Рейнские Сланцевые горы, Гарц и другие районы.

Складчатость и горообразование сопровождались интенсивным проявлением вулканизма, главным образом в виде огромных интру­ зий, что явилось причиной образования крупнейших месторождений некоторых важных полезных ископаемых (руды, драгоценные камни).

Тектонические движения, интенсивно происходившие в камен­ ноугольном периоде, продолжались и нашли свое завершение в сле­ дующем, пермском периоде. Ко второй половине этого периода от­ носится складкообразование на западном склоне Урала, в южных хребтах Тянь-Шаня (хребты Туркестанский, Алайский и др-)г в пределах Казахской складчатой страны (Северный Казахстан), в горном поясе Аппалачей в Северной Америке и в некоторых других местах. Таким образом, в пермском периоде очень сильно выросла площадь континентов и одновременно резко сократились площади морей. В некоторых местах образовался сложный горный рельеф.

Кэтому следует добавить, что в конце каменноугольного периода

ив пермском периоде земной шар охватило великое оледенение, причем ледники были сосредоточены преимущественно в современной экваториальной зоне и слабо были развиты в современных полярных

дили извержения площадного типа.

Наиболее характерными морскими животными девона являются плеченогие (брахиоподы), моллюски и кораллы. Животные и расте­ ния постепенно завоевывают сушу. Появляются древние амфибии — стегоцефалы, родственные современным лягушкам. В растительном мире появились крупные папоротники, хвощи и плауны. Из остатков этих растений впервые в истории Земли начали формироваться за­ лежи каменного угля. Кроме углей полезными ископаемыми девон­ ского периода являются нефть, драгоценные камни, различные руды и др.

Для каменноугольного периода характерны крупные морские трансгрессии на платформы, вследствие чего климат периода был мягкий и более или менее однообразный. Это способствовало развитию богатой фауны и флоры. Для водоемов характерны рыбы, кораллы. Большое развитие получили земноводные амфибии. Известны обиль­ ные остатки насекомых (стрекоз, пауков, жуков).

Особенно богата и разнообразна была флора этого периода, кото­ рая была представлена главным образом различными споровыми растениями (папоротники, хвощи, плауны), достигавшими огромных

размеров. Эта многообразная и пышная растительность явилась причиной появления огромных залежей каменного угля.

Животный мир пермского периода был беднее, чем в каменноуголь­ ном периоде. Большое развитие получили так называемые головоно­ гие моллюски — аммониты. Со второй половины периода замечается изменение в растительном мире. Споровые растения уступили гос­ подствующую роль голосемянным (например, хвойным).

В течение пермского периода образовались крупнейшие место­ рождения каменного угля, меди, хлористых солей и др.

Альпийский этап развития земной коры охватывает огромный по продолжительности отрезок геологической истории Земли от начала мезозойской эры и до наших дней. Общая продолжительность этого этапа составляет около 240 млн. лет.

В начале этого этапа, т. е. в триасовом периоде мезозойской эры, на Земле продолжалось господство континентальных условий, уна­ следованное от пермского периода. Горообразовательные движения в течение этого периода почти отсутствовали, вследствие чего триас нужно рассматривать как период тектонического покоя. Однако на рубеже триасового и следующего за ним юрского периода в геосинклинальных зонах начала возникать новая складчатость, охватив­ шая, в частности, Крым, Кавказ, Кордильеры, южный Китай, Индо­ китай и некоторые другие районы. Эти складчатые движения земной коры (Киммерийская складчатость) были первыми предвестниками альпийской складчатости, в результате которой сформировался современный облик земной поверхности.

Горообразовательные движения триасового периода (Киммерий­ ская складчатость) продолжали развиваться в следующем юрском периоде. Эти движения сопровождались сильным проявлением вул­ канизма. На платформах начались обширные морские трансгрессии.

Меловой период начался преобладанием на Земле морского ре­ жима, который повлек за собой одну из наиболее грандиозных по размерам трансгрессию в истории Земли, сменившуюся в конце периода регрессией.

В течение мелового периода (главным образом во второй половине) на Земле имели место складкообразовательные движения (Ларамийская складчатость), относящиеся также к альпийскому этапу развития земной коры. В это время произошло горообразование в Андах, погрузились в море большие участки суши и сформирова­ лись впадины Индийского и южной части Атлантического океанов.

В палеогеновом периоде, в третий раз на протяжении альпийского этапа, началось широкое развитие трансгрессий, которые в конце периода сменяются поднятием суши и обсыханием больших про­ странств современных материков. Горообразовательные движения второй половины этого периода привели к формированию осевых частей Пиринеев, Кавказа, Копет-Дага.

Неогеновый период является периодом резкого сокращения пло­ щади морей, а к концу периода материки приобретают почти совре­ менные очертания.

448

Мощные складчатые горообразовательные движения, происхо­ дившие на протяжении почти всего периода, привели к формирова­ нию современных грандиозных складчатых горных систем, как-то: Пиринеев, Альп, Балкан, Карпат, Кавказа, Памира, Гималаев, Индокитайских хребтов, Анадыро-Сахалинской складчатой зоны, Анд, Кордильер и др. Эти движения были весьма напряженными, ■сопровождались крупными надвигами и разломами земной коры, вызвавшими опускание складчатых областей и образование таких огромных депрессий, как впадины Средиземного, Черного и Австра­ лийско-Азиатских средиземных морей с их бесчисленными островами.

Альпийская складчатость сказалась и в других районах Земли, смятых в складки еще в течение палеозойской эры. Это выразилось в опускании одних участков земной коры и поднятии других. Так образовались горы Хинган, Сихотэ-Алинь, Тянь-Шань, Алтай, Тарбагатай, Саяны и возникли крупнейшие межгорные котловины (на­ пример, известные африканские грабены, Ферганская котловина), а также впадины крупнейших озер (например, Байкала, Иссык-Куля, Зайсана, Телецкого озера и др.).

Эпоха складчатости сопровождалась интенсивным проявлением вулканизма, причем вулканические зоны приблизительно соответ­ ствовали современным.

Еще в конце неогенового периода началось значительное похо­ лодание климата, которое особенно резко проявилось в антропогеновом (четвертичном) периоде. В результате этого похолодания сначала в горах, а затем и на равнинах появились мощные ледники. Центры оледенения в Европе и Азии располагались на Скандинав­ ском полуострове, на Новой Земле и на полуострове Таймыр. Лед­ ники из этих центров распространялись далеко к югу и покрывали огромные пространства в Европейской части СССР, Западно-Сибир­ ской низменности и в Западной Европе. В Северной Америке были свои центры оледенения. Площади, занятые ледниками, в течение периода то увеличивались, то сокращались и даже наблюдалось стаивание ледников, поэтому выделяют эпохи оледенений и меж­ ледниковые.

В числе морских животных, появившихся в триасовом периоде, следует отметить морских ящеров. На суше господствовали также ящеры, причем некоторые из них достигали огромных размеров. Появились первые млекопитающие животные. Для растений суши было характерно преобладание голосемянных.

Главнейшими полезными ископаемыми юрского периода являются нефть, горючие сланцы, каменный уголь, железо и др.

Для животного мира мелового периода характерно появление настоящих птиц. Голосемянные растения суши уступили место по­ крытосемянным растениям, которые были близки к современным. Появились дубы, буки, магнолии и др.

Характерными животными палеогенового периода были прими­ тивные млекопитающие. Появились предки современных парноко­ пытных животных, хищников, носорогов и др. Беспозвоночные

Ш