Историческая геология (практикум). Учебно-методическое пособие
.pdfпеременно-влажным климатом кроме эвапоритов. Известны угленосные толщи, каолинитовые коры выветривания. В позднем плиоцене наступило похолодание. Около 2 млн лет назад практически вся Антарктида покрылась льдом. Возникли горные ледники в Южной Аргентине, Исландии, появилось оледенение вблизи северного полюса.
Четвертичный период. Последние 1,5–2 млн лет характеризовались чередованием длительных ледниковых периодов средней продолжительностью 70–120 тыс. лет с более короткими межледниковыми периодами по 15–20 тыс. лет. Предпоследний теплый межледниковый период отмечался 75–120 тыс. лет назад. Согласно палеоклиматическим данным в течение последних 2 млн лет средняя температура Земли была близка к нынешней, т. е. порядка 15° С, и колебалась в пределах ±5-10° С при переходе от ледниковых к межледниковым периодам.
Вопросы к теме 15
1.Что такое климат?
2.Климатические пояса и типы климата.
3.Факторы, определяющие климат.
4.Осадки, показатели различных климатов.
5.Климат архея.
6.Климат протерозоя.
7.Климаты периодов фанерозоя.
Литература к теме 15
Борисенко Е.П. Климат и его изменения. М., 1976.
Кислов А.В. Климат в прошлом, настоящем и будущем. М., 2001.
Короновский Н.В., Хаин В.Е., Ясаманов Н.А. Историческая геоло-
гия. М., 2006.
Монин А.С., Шишков Ю.А. История климата. М., 1979.
Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Эволюция климата Земли. М., 2002.
51
Тема 16. ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ
Среди факторов, определяющих условия образования осадочных пород и закономерности их формирования, ведущее положение за-
нимают вертикальные движения земной коры переменного знака и меняющейся амплитуды, или колебательные движения. Они вызывают существенные изменения физико-географических условий на земной поверхности и этим определяют особенности образования осадков. Интенсивность, частота, региональность тектонических колебательных движений отражаются на составе, строении, скорости накопления и мощности осадков, а также на форме осадочных тел.
Колебательные движения вызывают трансгрессии и регрессии морских водоёмов и, следовательно, перемещение береговых линий. Вместе с изменением положения берега меняется состав осадка. Колебательные движения могут привести к формированию мелководных водоемов, в которых при интенсивном испарении терригенное осадконакопление может смениться солеобразованием.
Колебательные тектонические движения в пределах суши приводят к изменению положения области сноса обломочного материала, изменению базиса эрозии, что, в свою очередь, отражается на составе накапливающегося осадка.
Скорость накопления и мощность осадков в значительной степени зависят и от количества поступающего обломочного материала. В тех случаях, когда его количество незначительно, прогибание не в состоянии обеспечить большую скорость накопления и мощность осадка. При обильном поступлении осадочного материала, превышающем необходимое количество для компенсации прогибания, будет происходить обмеление бассейна и изменение условий осадконакопления, а в конечном итоге аккумуляция может сменится денудацией. Максимальные мощности и скорости осадконакопления в крупных водных бассейнах характерны для областей компенсированного прогибания (впадинах, прогибах). При региональном продолжительном погружении территории образуются мощные, огромные по площади осадочные толщи.
Тектонический режим в значительной степени определяет форму и размер осадочных тел. Осадочные породы в большинстве своём за-
52
легают в виде слоев и пластов значительной протяжённости, с относительно параллельными поверхностями. Тектонические колебательные движения являются одной из основных причин слоистого строения осадочных толщ, чередования в разрезе пород разного состава. Граница между слоями бывает выражена достаточно четко, это означает, что смена одной обстановки осадконакопления другой совершалось достаточно быстро, т.е. колебательные тектонические движения происходили не плавно, а прерывисто, с паузами, сопровождающимися стабилизацией обстановок осадконакопления.
С колебательными тектоническими движениями связано образование рифовых тел, представляющих собой карбонатные органогенные постройки, возникшие в зонах прогибания дна морского бассейна. Они очень чутко реагируют на темп тектонического прогибания. При значительной скорости и амплитуде прогибания они в целом имеют куполовидный в поперечном сечении облик с относительно высоким значением отношения высоты к площади основания, округлую или удлиненную в плане форму. В случае медленного прогибания рифы быстро достигают уровня моря и начинают разрастаться не столько вверх, сколько в стороны. При этом они приобретают в профиле вид усеченного с плоской вершиной конуса, с малыми значениями отношения высоты к площади основания и весьма прихотливую конфигурацию, на которую большое влияние оказывают экзогенные факторы – направление ветров и течений, их сила, постоянство.
Вдоль крупных тектонических разломов на суше в результате деятельности рек нередко формируются рукавообразные осадочные тела.
Закономерные связи фаций с тектоникой позволяют использовать анализ фаций как один из важнейших методов тектонического и палеотектонического анализа. Прежде всего изучение характера фаций позволяет в общем виде охарактеризовать особенности тектонических движений в регионе.
Вопросы к теме 16
1.Какие движения земной коры оказывают значительное влияние на условия осадконакопления?
2.Как влияют вертикальные движения земной коры на осадконакопление в морских бассейнах?
53
3.Как влияют вертикальные движения земной коры на осадконакопление на суше?
4.Влияние тектонического режима на рифообразование.
Литература к теме 16
Ежова А.В. Литология: Учебник. Томск: Изд-во Том. политехн.
ун-та, 2009. 336 с.
Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология. М.: Недра, 1991. 444 с.
54
ЧАСТЬ 3. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ В ИСТОРИИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ
Тема 17. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ ЖИВОТНОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО МИРА В ДОКЕМБРИИ
Органический мир архея. Первыми живыми организмами были бактерии, превращавшие неорганические соединения в органические. Бактерии разлагали сероводород, выделяя при этом серу. В древнейших архейских породах комплекса Исуа в Гренландии присутствует графит, в котором содержание изотопов 13С/12С почти такое же, как и в современных органических остатках. Следы органической жизни известны в древних породах блока Пилбара (3,4–3,5 млрд лет) в Западной Австралии, где обнаружены следы жизнедеятельности сине-зеленых водорослей – строматолиты.
Органический мир протерозоя. В протерозое увеличению содержания свободного кислорода, вероятно, способствовала деятельность фотосинтезирующих бактерий и сине-зеленых водорослей (цианобактерий), следы жизнедеятельности которых – разнообразные строматолиты – широко распространены в нижнепротерозойских отложениях. Не исключено, что выделяющийся кислород, реагируя с растворенным в воде железом, способствовал осаждению окислов железа, в результате чего сформировались толщи полосчатых железистых кварцитов – джеспилитов.
Прокариотные организмы – бактерии – эволюционировали очень медленно. Важнейшим этапом в развитии органического мира докембрия является появление и широкое распространение эукариотов
– организмов, клетки которых имели обособленные ядра. Эукариоты стали частично переходить к кислородному дыханию или могли чередовать кислородное дыхание с брожением. Это зависело от частоты и продолжительности смены условий среды обитания. В позднем протерозое появились первые планктонные организмы. Второй важнейший рубеж развития органического мира совпадает с началом среднего рифея (мезопротерозой). В это время появились и расселились примитивные многоклеточные организмы среди растений и животных. В составе последних уже были не только бентоносные
55
формы, прикрепленные к дну, но и подвижные илоеды. Предполагают, что следами жизнедеятельности илоедов являются катаграфии, впервые встречающиеся в отложениях, имеющих возраст 1200 млн лет. В среднем рифее появляются акритархи. Эти образования по внешнему виду напоминали споры растений, но в действительности представляли остатки фито- и зоопланктона. В среднем рифее особенно пышное развитие получили сине-зеленые водоросли (цианобактерии).
Вопросы к теме 17
1.Органический мир архея и его влияние на осадконакопление.
2.Органический мир протерозоя и осадочные породы, связанные органогенного происхождения.
Литература к теме 17
Гордиенко И.В. История развития Земли. Новосибирск: ГЕО,
2008. 285 с.
Короновский Н.В., Хаин В.Е., Ясаманов Н.А. Историческая геоло-
гия. М.: Академия, 2008. 460 с.
Подобина В.М., Родыгин С.А. Историческая геология. Томск,
2000.
Тема 18. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ ЖИВОТНОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО МИРА В ПАЛЕОЗОЕ
Органический мир кембрийского периода характеризовался ста-
новлением всех известных ныне типов животных и растений. Животные кембрийского периода приобрели способность строить прочный хитиново-фосфатный и известковый скелет. В составе органического мира большую роль играла своеобразная группа животных, называемых археоциатами, которая вымерла в самом конце кембрия. Вместе с водорослями они принимали участие в построении рифовых тел. Кембрий – время возникновения и расцвета трилобитов. Они представляют собой древнюю группу членистоногих животных, ближе всего стоящих к ракообразным. Все известные представители класса трилобитов являлись морскими животными. Многие из них
56
существовали, зарываясь в ил, большинство принадлежало к блуждающему бентосу. Некоторые трилобиты, вероятно, являлись нектонными формами, а те из них, которые обладали многочисленными длинными шипами, были приспособлены к планктонному образу жизни. Также широким распространением пользовались брахиоподы и разнообразные мелкораковинные организмы (гастроподы, хиолиты и др.).
Органический мир ордовикского периода. В морях ордовикского периода были широко распространены беспозвоночные и водоросли и дальнейшее развитие получили позвоночные организмы. На суше во второй половине ордовика появились наземные растения. Трилобиты, игравшие ведущую роль в кембрии, хотя и сохраняют свою роль, но число их уменьшается. Очень важную роль в ордовике играли граптолиты. В морях помимо перечисленных организмов жили фораминиферы, радиолярии, разнообразные губки и черви, остракоды, двустворчатые и брюхоногие моллюски, мшанки и конодонты, а также бесчелюстные рыбообразные организмы. Кишечнополостные представлены строматопороидеями, примитивными четырехлучевыми кораллами – ругозами. Появились первые гелиолиты. Все они вместе с водорослями принимали активное участие в построении рифов. В раннем и среднем ордовике образовались зернисто-ракуш- няковые фосфориты на Восточно-Европейской и Сибирской платформах, в Англии и Швеции.
Органический мир силурийского периода. По-прежнему важней-
шую роль играли граптолиты, на основании которых и производится расчленение силура. Рифостроители представлены строматопороидеями, табулятами, гелиолитами. Впервые появились двузонные четырехлучевые кораллы. Сильно сокращается количество, а значит, и роль трилобитов, но усиливается значение конодонтов, которые становятся более разнообразными. Характерной особенностью силурийского периода является освоение во второй его половине бесчелюстными позвоночными организмами пресноводных бассейнов. В конце силура появились первые настоящие рыбы. На суше появились мхи, грибы, а также высшие растения – риниофиты, а в самом конце силура – примитивные плауновые.
Органический мир девонского периода. В конце девона произошло вымирание, а в ряде случаев простое угасание многих групп организ-
57
мов, некогда широко распространенных на Земле. К концу девонского периода широко расселились наземная растительность и сухопутные позвоночные. Появились первые аммоноидеи с простой лопастной линией, достигли расцвета четырехлучевые кораллы, мшанки, фузулиниды, некоторые отряды замковых брахиопод. Характерной особенностью девона является преобладающее развитие разнообразных рыб. Девонские моря были населены разнообразными водорослями, причем известковые водоросли вместе с кишечнополостными принимали участие в строительстве рифовых тел. Считается, что крупная регрессия на рубеже силура и девона способствовала быстрому расселению растений. В раннем и среднем девоне на суше господствовали риниофиты, которые росли в основном в заболоченных ландшафтах. В конце девона риниофиты повсеместно вымерли. В среднем девоне вместе с риниофитами существовали уже все основные группы споровых растений. В зонах влажного климата формировались самые древние в истории Земли угольные пласты. Месторождения этого возраста известны на о. Медвежий в Норвегии, на Тимане и северо-востоке Кузнецкой впадины (месторождение Барзас). На Тимане распространены битуминозные сланцы. Девонский возраст имеют важные нефтегазоносные горизонты ВолгоУральской и Тимано-Печорской областей, Припятского прогиба, месторождений Канады, США, Амазонской впадины и Сахары.
Органический мир каменноугольного периода. В начале карбона вымирают последние граптолиты, полностью теряют свое значение трилобиты и гигантские раки, снижается численность наутилоидей. Наиболее примечательной чертой каменноугольного периода является пышное развитие древесной наземной растительности, покрывавшей все континенты. Интенсивное угленакопление происходило как на платформах, так и в пределах краевых и межгорных прогибов, как во внутриконтинентальных бассейнах, в частности на озерно-ал- лювиальных низменностях, так и на приморских низменностях, и в мелководных обширных заливах. Угли карбонового возраста составляют почти 30 % мировых запасов. Крупнейшие угольные месторождения находятся в Северном полушарии. Это Донецкий, Карагандинский, Кизеловский, Подмосковный, Экибастузский бассейны. Каменноугольный возраст имеют нижние части угленосных толщ Кузнецкого, Минусинского и Тунгусского бассейнов. Важная особен-
58
ность – появление в середине периода новой группы наземных позвоночных – пресмыкающихся. Одной из наиболее важных и характерных групп беспозвоночных животных являлись крупные фораминиферы со сложно построенной спиральнозавитой раковиной, относящиеся к семейству фузулинид. Фузулиниды в каменноугольных отложениях встречаются в массовом количестве, являются породообразующими и имеют большое стратиграфическое значение. Из членистоногих большое распространение получили насекомые. Это скорее всего было связано с пышным расцветом наземной растительности. В каменноугольном периоде насекомые были единственными представителями летающего животного мира. Карбон был также временем расцвета четырехлучевых кораллов. Распространены как одиночные, так и колониальные формы. Последние вместе с табулятами и мшанками участвовали в рифовых постройках.
Органический мир пермского периода. Среди морских беспозво-
ночных особенно широким распространением пользовались фузулиниды, аммоноидеи и замковые брахиоподы. Фузулиниды достигли значительного разнообразия. Среди брахиопод ведущая роль принадлежала продуктидам и спириферидам. Существенный прогресс наблюдается в развитии позвоночных. В начале перми по-прежнему обильны рыбы, в том числе и пресноводные. К концу перми вымирают древние лучеперые, сокращается количество акуловых, кистеперых, двоякодышащих. Земноводные, как и в карбоне, были представлены отрядом панцирноголовых (стегоцефалов), которые достигли своего расцвета. В конце пермского периода имело место одно из крупнейших вымираний палеозойских организмов. Исчезли фузулиниды, четырехлучевые кораллы, табуляты, почти все палеозойские брахиоподы, гониатиты и наутилоидеи с прямой раковиной. Вымерли трилобиты, древние морские ежи и древние морские лилии, многие палеозойские рыбы и позвоночные, а также целый ряд споровых растений. Несмотря на то что пермский период был одним из самых засушливых в истории Земли, для него характерны угольные месторождения, в основном раннепермского возраста. Более четверти мировых запасов угля сосредоточены в Печорском и Таймырском угольных бассейнах, угольных бассейнах востока Китая и в Индии, Австралии, ЮАР. Кроме того, пермский возраст имеют верхние горизонты угленосных толщ Минусинского, Кузнецкого и Тунгус-
59
ского бассейнов. Пермский возраст имеют также отдельные нефтеносные горизонты Волго-Уральской области и ряда месторождений США. К пермской системе относятся продуктивные горизонты некоторых газовых месторождений. Сверхгигантскими являются залежи газа Шебелинского (Украина) и Вуктыльского (Коми) месторождений, месторождения Гронинген в Нидерландах, Хьюготон в США и ряда месторождений Ирана.
Вопросы к теме 18
1.Органический мир палеозоя и органогенные породы.
2.Основные биотические события палеозоя.
Литература к теме 18
Гордиенко И.В. История развития Земли. Новосибирск: ГЕО,
2008. 285 с.
Короновский Н.В., Хаин В.Е., Ясаманов Н.А. Историческая геоло-
гия. М.: Академия, 2008. 460 с.
Подобина В.М., Родыгин С.А. Историческая геология. Томск,
2000.
Тема 19. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ ЖИВОТНОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО МИРА В МЕЗОЗОЕ
Органический мир триасового периода. В морских бассейнах ши-
рокое развитие получили цератиты. Уже в начале триаса они достигли своего расцвета и также быстро стали вымирать в конце триаса. Другие головоногие моллюски – наутилиды, ортоцератиты и белемниты – в триасе были распространены значительно меньше. Более разнообразными стали морские позвоночные. Продолжали существовать лучеперые, хрящекостные и цельнокостные рыбы. В раннем триасе возникли ихтиозавры, а в среднем – плезиозавры. Для триасового периода характерно большое разнообразие комплексов голосеменной растительности. Просторы суши и мелководные пресные бассейны были населены рептилиями, число которых постепенно возрастало, а количество амфибий, в частности стегоцефалов, умень-
60