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 примерно в 5 млрд. лет.

Образование Земли и начальный этап ее развития относятся к догеологической истории. Геологическая история Земли делится на 2 неравных этапа: 1) докембрий, занимающий около ⁵/₆ всей геологической истории (около 3 млрд. лет); 2) 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 ее геосинклинальных поясов, состоящих из отдельных геосинклинальных систем. Эволюция всех геосинклинальных систем начинается длительным геосинклинальным этапом заложения и развития глубоких субпараллельных прогибов, или геосинклиналей, разделенных поднятиями (геоантиклиналями) и обычно заполненных морем, в водах которого отлагались мощные толщи осадочных и вулканических пород. Затем геосинклинальная система претерпевала интенсивную складчатость, которая преобразовывала ее 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 называемый орогенный вулканизм.

С окончанием орогенного этапа складчатая система теряла былую тектоническую подвижность, ее рельеф постепенно выравнивался денудацией. 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 обобщенных 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 отчетливо распадается на частные циклы не всеобщего значения, в значительной степени перекрывающие друг друга хронологически, но имеющие вполне самостоятельное значение в развитии определенных 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 ее 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 теплые 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 все 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 свое 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 еще морские осадки, но не известняки, а пески и глины. Породы становились все более грубозернистыми.

В конце тектонического цикла морские осадки почти всюду сменялись континентальными. Такой процесс изменения осадков в сторону все 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 ее 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 ее 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 еще в конце каледонского или герцинского циклов и с тех пор выровненные (например, Тянь-Шань, Алтай. Саяны и многие др.). Тогда же на платформах образовались крупные системы грабенов – рифтов, указывающие на процесс глубокого раскалывания земной коры.

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 все более молодыми платформами. В результате к началу мезозоя геосинклинальные условия сохранились в 2-х узких, но протяженных 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 Земли, среди которых выделяют длительные периоды относительно спокойного развития и периоды сравнительно кратковременных перестроек земной коры, сопровождаемых изменениями физико-географических условий на ее поверхности.