Геологическая история Земли

1. Геологическая история Земли

Геологическая история Земли восстанавливается на основании изучения горных пород, слагающих земную кору. Абсолютный возраст самых древних из известных в настоящее время горных пород составляет около 3,5 млрд. лет, а возраст Земли как планеты оценивается в 4,5 млрд. лет. Образование Земли и начальный этап её развития относятся к догеологической истории. Геологическая история Земли делится на два неравных этапа: докембрий, занимающий около ⁵/₆ всей геологической истории (около 3 млрд. лет), и фанерозой, охватывающий последние 570 млн. лет. Докембрий делится на архей и протерозой. Фанерозой включает палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры. Наиболее изучена история материковой части земной коры, в пределах которой около 1500—1600 млн. лет тому назад закончилось в основном образование древних (докембрийских) платформ, составивших основные массивы современных материков. Это: Восточно-Европейская (Русская) в Европе; Сибирская, Китайско-Корейская, Южно-Китайская и Индийская в Азии; Африканская, Австралийская, Южно- и Северо-Американская (Канадская), а также Антарктическая платформы. История земной коры материков в значительной степени определяется развитием её геосинклинальных поясов, состоящих из отдельных геосинклинальных систем. Эволюция всех геосинклинальных систем начинается длительным геосинклинальным этапом заложения и развития глубоких субпараллельных прогибов, или геосинклиналей, разделённых поднятиями (геоантиклиналями) и обычно заполненных морем, в водах которого отлагались мощные толщи осадочных и вулканических пород. Затем геосинклинальная система претерпевала интенсивную складчатость, которая преобразовывала её в складчатую систему (складчатое сооружение), вступала в стадию горообразования (орогенеза) и высоко вздымалась в целом в виде горной страны. На этом заключительном орогенном этапе только кое-где в новообразованных внутренних (межгорных) впадинах и формирующихся вдоль окраин соседних платформ передовых (краевых) прогибах накапливались главным образом грубообломочные отложения и на обширных площадях развивался связанный с разломами земной коры так называемой орогенный вулканизм. С концом орогенного этапа складчатая система теряла былую тектоническую подвижность, её рельеф постепенно выравнивался денудацией, и она превращалась в фундамент молодой платформы, внутри которой впоследствии обособлялись участки, перекрывавшиеся вновь отложенным платформенным чехлом (плиты). Развитие большинства фанерозойских геосинклинальных систем укладывается в рамки немногих обобщённых тектонических циклов планетарного значения. Хотя начало и конец каждого из них в разных случаях разнятся на десятки млн. лет, в целом они являются естественными стадиями общей эволюции структуры материковой коры. Два из них — каледонский и герцинский — приходятся на палеозойскую эру (570—230 млн. лет назад). Завершившие их каледонская и герцинская складчатости сформировали фундаменты самых обширных и типичнее всего построенных эпипалеозойских молодых платформ. Всю последующую тектоническую историю часто рассматривают как единый альпийский цикл. Однако он отчётливо распадается на частные циклы не всеобщего значения, в значительной степени перекрывающие друг друга хронологически, но имеющие вполне самостоятельное значение в развитии определённых регионов земного шара. Первый из них наиболее характерен для геосинклинального пояса, окружающего Тихий океан. Начало его относится к последнему отрезку палеозойской эры — пермскому периоду и совпадает по времени с завершающими этапами герцинского цикла в других областях. Но основная часть приходится уже на мезозойскую эру (230—70 млн. лет назад), почему и сам цикл и завершающая его складчатость называются обычно мезозойскими. Мезозойские складчатые системы до сих пор отличаются гористым рельефом, и настоящие эпимезозойские плиты с хорошо развитым платформенным чехлом мало распространены. Другой, собственно альпийский цикл развития наиболее типичен для Средиземноморского геосинклинического пояса, протянувшегося из Южной Европы через Гималаи в Индонезию, и менее типично проявился в некоторых геосинклинальных системах Тихоокеанского побережья. Его начало приходится на ранний мезозой, а окончание — на разные отрезки последней, кайнозойской эры геологического прошлого. Лишь в немногих альпийских геосинклинальных системах существуют ныне развивающиеся геосинклинали (например, глубоководные впадины внутренних морей типа Средиземного). Подавляющее их большинство переживает орогенный этап и на их месте расположены высокие и интенсивно растущие горные системы — области молодой кайнозойской, или альпийской, складчатости. Современные геосинклинальные системы (или области) сосредоточены преимущественно по западной периферии Тихого океана, в меньшей мере — в других приокеанических районах. Иногда их также причисляют к площадям кайнозойской складчатости, хотя они и находятся в наиболее активной стадии геосинклинального развития. После окончания цикла геосинклинальное развитие может повториться, но всегда какая-то часть геосинклинальных областей в конце очередного цикла превращается в молодую платформу. В связи с этим в течение геологической истории площадь, занятая геосинклиналями, уменьшалась, а площадь платформ увеличивалась. Именно геосинклинальные системы являлись местом образования и дальнейшего нарастания континентальной коры с её гранитным слоем. Периодический характер вертикальных движений в течение тектонического цикла (преимущественно опускание в начале и преимущественно поднятие в конце цикла) каждый раз приводил к соответствующим изменениям рельефа поверхности, к смене трансгрессий и регрессий моря. Те же периодические движения влияли на характер отлагавшихся осадочных пород, а также на климат, который испытывал периодические изменения. Уже в докембрий тёплые эпохи прерывались ледниковыми. В палеозое оледенение охватывало по временам Бразилию, Южную Африку, Индию и Австралию. Последнее оледенение (в Северном полушарии) было в антропогене. Первая половина каждого тектонического цикла проходила на материках в общем под знаком наступания моря, которое заливало и на платформах, и в геосинклиналях всё большую площадь. В каледонском цикле наступание моря развивалось в течение кембрийского и ордовикского периодов, в герцинском цикле — в течение второй половины девонского периода и начале каменноугольного, в мезозойском — в течение триасового периода и начале юрского, в альпийском — в течение юрского и мелового периодов, в кайнозойском — в течение палеогенового периода. В морях сначала преобладало отложение песчано-глинистых осадков, которые, по мере увеличения площади морей, уступали своё место известнякам. Когда в середине цикла поднятия земной коры становились преобладающими, начиналось отступание моря, площадь суши увеличивалась и в геосинклиналях возникали горы. К концу тектонического цикла почти повсеместно материки освобождались от морских бассейнов. Соответственно менялся и характер возникающих во впадинах осадочных пород. Сперва это были ещё морские осадки, но не известняки, а пески и глины. Породы становились всё более грубозернистыми. В конце тектонического цикла морские осадки почти всюду сменялись континентальными. Такой процесс изменения осадков в сторону всё более грубых и, наконец, континентальных в каледонском цикле происходил в силурийском периоде и начале девонского, в герцинском цикле — в конце каменноугольного, пермском и начале триасового периода, в альпийском цикле — в течение кайнозоя, в мезозойском цикле — в меловом периоде, а в кайнозойском — в неогеновом периоде. В конце цикла образовались также хемогенные лагунные отложения (соль, гипс), являвшиеся продуктом выпаривания солей из воды замкнутых и мелководных морских бассейнов. Периодические изменения условий образования осадков вели к сходству между осадочными формациями, принадлежащими одинаковым стадиям разных тектонических циклов. А это в ряде случаев вело к повторному возникновению залежей полезных ископаемых осадочного происхождения. Например, наибольшие залежи углей приурочены к той стадии герцинского и альпийского циклов, когда преобладание от погружений земной коры только что перешло к поднятию (середина и конец каменноугольного периода в герцинском цикле и палеогеновый период в альпийском). Образование больших залежей поваренной и калийной солей было приурочено к концу тектонического цикла (конец силурийского периода и начало девонского в каледонском цикле, пермский период и начало триасового в герцинском, неогеновый и антропогеновый периоды в альпийском). Однако сходство осадочных формаций, принадлежащих к одной стадии разных циклов, не полное. Благодаря поступательной эволюции животного и растительного мира от цикла к циклу менялись породообразующие организмы, менялся и характер воздействия организмов на горные породы. Например, отсутствие соответствующего растительного покрова на материках в раннем палеозое явилось причиной отсутствия в каледонском цикле залежей угля, которые характерны для герцинского и более поздних циклов. Преобразованием тектонических подвижных зон материковой коры в платформы не ограничиваются закономерности её развития. Многие геосинклинальные системы, например в Верхоянско-Колымской области и в значительной части Средиземноморского геосинклинального пояса, закладывались в теле более древних складчатых сооружений, включая и древние платформы, реликтами которых являются некоторые внутренние массивы. Наряду с такой ассимиляцией участков соседних платформ геосинклинальными системами обширные зоны внутри этих последних испытывали временами тектоническую активизацию, выражающуюся в значительных относительных вертикальных перемещениях крупных блоков по системам разломов и общих поднятиях, приводящих к возникновению на месте ранее выровненных пространств горного рельефа. Подобный эпиплатформенный орогенез сильно отличается от выше охарактеризованного эпигеосинклинального отсутствием настоящей складчатости и сопровождающих её явлений глубинного магматизма, а также слабым проявлением вулканизма.

Процессы тектонической активизации неоднократно на протяжении геологической истории охватывали платформы. Особенно ярко они проявились в конце неогена, когда на платформах снова поднялись высокие горы, образовавшиеся ещё в конце каледонского или герцинского циклов и с тех пор выровненные (например, Тянь-Шань, Алтай. Саяны и многие другие); тогда же на платформах образовались крупные системы грабенов — рифтов, указывающие на процесс глубокого раскалывания земной коры (Байкальская система рифтов, Восточно-Африканская зона разломов). Процесс сокращения площади, занятой геосинклиналями, и соответственно роста площади платформ подчинялся некоторой пространственной закономерности: образовавшиеся в среднем протерозое на месте архейских геосинклиналей первые устойчивые платформы в дальнейшем играли роль «очагов стабилизации», которые с периферии обрастали всё более молодыми платформами. В результате к началу мезозоя геосинклинальные условия сохранились в двух узких, но протяжённых поясах — Тихоокеанском и Средиземноморском. Под влиянием взаимодействия внутренних и внешних сил природа земной поверхности изменялась на протяжении всей геологической истории. Неоднократно изменялся рельеф, очертания материков и океанов, климат, растительность и животный мир. Развитие органического мира было тесно связано с основными этапами развития З., среди которых выделяют длительные периоды относительно спокойного развития и периоды сравнительно кратковременных перестроек земной коры, сопровождаемых изменениями физико-географических условий на её поверхности.