Гипотеза континентального дрейфа оказала большое влияние на развитие многих разделов геологии, в том числе, и историческую геологию. Этот раздел геологической науки хотелось бы рассмотреть подробнее, в связи с большим его значением не только для восстановления картины прошлого Земли, но, в значительной степени, и для прогнозирования ее будущего. Историческая геология является одним из крупных разделов геологических наук, в котором в хронологическом порядке рассматривается геологическое прошлое Земли. Поскольку геологическим наблюдениям доступна пока земная кора, постольку рассмотрение разнообразных природных явлений и процессов распространяется на земную кору. Формирование Земной коры определяют многообразные факторы, из которых ведущими являются – время, физико-географические условия и тектоника. Поэтому для восстановления истории земной коры решаются следующие задачи:
1. Определение возраста горных пород.
2. Восстановление физико-географических условий земной поверхности прошлого.
3. Восстановление тектонических движений и различных тектонических структур.
Историческая геология включает в себя ряд разделов. Стратиграфия занимается изучением состава, места и времени образования пластов горных пород и их корреляцию. Палеогеография рассматривает климат, рельеф, развитие древних морей, рек, озер и т.д. в прошлые геологические эпохи. Определением времени, характера, величины тектонических движений занимается геотектоника. Время и условия образования магматических пород восстанавливает петрология. Таким образом, историческая геология тесно связана практически со всеми областями геологического знания.
|
|
Одной из важнейших проблем геологии является проблема определения геологического времени формаирования осадочных пород. Формирование геологических пород в фанерозое сопровождалось все усиливающейся биологической активностью, поэтому палеобиология имеет большое значение в геологических исследованиях. Для геологов важным моментом является то, что эволюционные изменения в организмах и появление новых видов происходит в определенный промежуток геологического времени. Принцип финальной сукцессии постулирует, что в одно и тоже время в океане распространены одни и те же организмы. Из этого следует, что геолог, определив набор ископаемых остатков в породе, может найти одновременно образовавшиеся породы.
Границы эволюционных преобразований – границы геологического времени образования осадочных горизонтов. Чем быстрее или короче этот промежуток, тем больше возможностей для более дробных стратиграфических делений толщ. Таким образом, решается задача определения возраста осадочных толщ. Другая важная задача – определение условий обитания. Поэтому так важно определить те изменения, которые на организмы наложила среда обитания, зная которые мы можем определить условия формирования осадков
Еще в начале прошлого века все основные выводы об относительной геохронологии строились главным образом на изучении более или менее крупных и сравнительно высокоорганизованных животных, таких как моллюски, кораллы, трилобиты, некоторые ракообразные, брахиоподы и позвоночные. По этим организмам устанавливались и главные этапы развития животного мира планеты. На остатки простейших и других микроскопических организмов геологи обычно не обращали серьезного внимания, ибо в свете господствовавших тогда эволюционных воззрений предполагалось, что эти животные крайне незначительно изменяются во времени и не могут быть использованы в качестве указателей возраста отложений.
|
|
Однако при бурении скважин часто бывает совершенно невозможно обнаружить в тонком столбике (керне) поднятой на поверхность породы какие-либо признаки «традиционной» фауны. А если остатки таких животных и встречаются – это нередко разрезанные буром фрагменты, определить которые удается далеко не всегда. Поэтому пришлось обратить внимание и на те организмы, которые раньше считались бесперспективными для стратиграфии.
Одной из первых новых групп, которой особенно заинтересовались геологи-стратиграфы, были фораминиферы. Это небольшие простейшие животные из класса корненожек, населяющие ныне тысячи квадратных километров морского дна. Одни из них имеют шарообразную форму, другие – звездчатую, третьи – линзовидную. Еще до того как биологи обнаружили эти существа в современных морях, людям были известны их ископаемые остатки.
Двадцать веков назад древнегреческий географ Страбон отмечал, что в Египте встречаются в большом количестве мелкие плоские камни, которые египтяне считают окаменевшей чечевицей. Впоследствии было выяснено, что мнимая чечевица представляет собой панцири животных. Но только в XX столетии фораминиферы заняли достойное место в шкале геохронологии.
|
|
Как в палеозойскую, так и в мезозойскую эру фораминиферы играли огромную роль в накоплении осадков морского дна. Еще большее количество их скелетов содержится в отложениях кайнозойского возраста. Сравнительное изучение морфологического строения этих простейших показало их быструю эволюцию во времени. Определив виды и роды фораминифер, встреченных в керне скважины, геолог может уверенно судить об относительном возрасте вмещающих их горных пород. Благодаря исследованию древних фораминифер были внесены серьезные уточнения в стратиграфические схемы многих районов.
Иногда раковин этих животных накапливалось на дне морей так много, что они образовывали мощные пласты толщиной до нескольких сотен метров. Такие породы, почти полностью состоящие из скелетов фораминифер, даже получили название по преобладающим формам этих организмов. Подобного происхождения известняки, названные альвеолииовыми, встречены на западе Франции и к востоку от Адриатического моря. Другой известняк – нуммулитовый – прослеживается в широкой полосе, простирающейся от Альп и Южного Средиземноморья до Гималаев. В странах бывшего СССР нуммулитовые известняки тянутся вдоль северных склонов Крымского хребта от Севастополя до Феодосии, а за Каспийским морем встречаются в палеогеновых отложениях Устюрта и Мангышлака.
С годами методы изучения микроскопических окаменелостей совершенствовались, становились более точными и разносторонними. Ныне микропалеонтология – ветвь палеонтологии, занимающаяся исследованием остатков мелких организмов, – стала равноправной участницей стратиграфических изысканий.
Все большее значение приобретает сейчас изучение примитивных ракообразных – остракод и филлопод. Эти мелкие рачки, строение которых можно рассмотреть только под микроскопом, интересны тем, что они обитают в бассейнах различной солености. Это позволяет сопоставлять отложения различного происхождения, а, зная признаки, по которым различают обитателей морских и пресноводных водоемов, можно судить и об условиях, в которых отложились данные осадки.
В последние годы внимание многих исследователей привлекают сколекодонты - ископаемые зазубренные челюсти кольчатых червей-аннелид и конодонты - мелкие, состоящие из кристаллического апатита пластинчатые образования, происхождение которых до сих пор еще недостаточно выяснено. Многие из них, по-видимому, также представляют собой челюсти хищных червей, а некоторые, вероятно, являются частями тела круглоротых позвоночных.
В последние десятилетия в арсенале науки об относительном возрасте Земли появился еще один метод, получивший название спорово-пыльцевого. При спорово-пыльцевом анализе исследуют ископаемые остатки пыльцы семенных растений и спор, принадлежащих древним споровым, таким как мхи, плауны, папоротники. Ветер и водные потоки разносят мириады этих частиц по поверхности Земли. Плотные внешние покровы спор превосходно сохраняются в ископаемом состоянии. Впервые примененный для уточнения истории современных лесов и торфяников спорово-пыльцевой метод занял ныне видное место в ряду исследований, позволяющих устанавливать возраст осадочных пород.
Иногда, чаще всего в морских отложениях, вместе со спорами и пыльцой растений встречаются микроскопические организмы - перидинеи и акритархи. Установлено, что перидинеи представляют собой ископаемые остатки динофлагеллят (или жгутиковых). Что же такое акритархи - пока не вполне выяснено. Одни исследователи считают их мелкими колониальными животными, другие - яйцами ракообразных, водорослями или даже динофлагеллятами, облеченными в цисту (оболочка, которой окружают себя некоторые организмы, попадая в неблагоприятные условия). Но хотя природа этих микрофоссилий продолжает еще оставаться неясной, их обилие и широкое распространение заставили ученых взять на вооружение и эту группу, которая также помогает решать вопрос о возрасте пород и условиях их образования. Вместе с акритархами и динофлагеллятами предметом стратиграфических исследований стали диатомовые и золотистые водоросли. Все эти четыре группы палеонтологических объектов объединяются под общим названием «нанопланктон».
В ряду новых направлений исследований растет значение палеокарпологии (от латинского «карпус» - семя) - отрасли палеонтологии, занимающейся изучением ископаемых плодов, семян и мегаспор папоротникообразных. Судя по успехам, достигнутым при определении возраста кайнозойских отложений, можно надеяться, что палеокарпологические методы окажутся полезными и для стратиграфии более древних образований.
Возникла и развивается еще одна палеонтологическая дисциплина - палеомикология, предметом изучения которой являются ископаемые грибы. Остатки грибов в неисчислимом множестве можно обнаружить в древних осадочных породах, погребенных почвах, углях, горючих сланцах и торфе. Водные грибы-паразиты поражали водоросли, чешую рыб и скелетные образования беспозвоночных. А среди наземных отложений грибы можно найти в окаменелой древесине, в янтаре, на отпечатках листьев и на костях вымерших животных. Столь широкое распространение представителей грибного царства позволяет привлекать палеомикологические данные для восстановления условий обитания организмов, а при изучении докембрийских образований - и для расчленения осадочных толщ.
Представители того или иного вымершего вида могут встречаться в различных по своей протяженности интервалах разреза осадочных отложений, что косвенным образом указывает на продолжительность существования этого вида. Сравнивая закономерности распределения различных организмов во времени, удается установить стратиграфическую ценность каждого из них и обосновать точность, с которой можно измерить продолжительность геологических событий. Трудом многих поколений палеонтологов создается шкала относительного времени - геологический календарь фанерозоя.
Ископаемые остатки древних растений и животных позволяют выяснить последовательность залегания земных слоев и достаточно точно сопоставить пласты, заключающие окаменелости. По ним можно судить, древнее или моложе тот или иной пласт по сравнению с другим. Остатки организмов укажут, на каком этапе истории Земли образовались изучаемые отложения, позволят соотнести их с определенной строкой геохронологической шкалы. Но если породы «немые», т. е. не содержат ископаемых организмов, этот вопрос решить невозможно. А между тем многокилометровые толщи докембрийских образований лишены окаменелостей. Стало быть, чтобы определить возраст древнейших слоев Земли, необходимы какие-то иные методы, принципиально отличающиеся от традиционных приемов, взятых на вооружение палеонтологией.
Для выполнения этой задачи с давних времён разработан ряд простых и интуитивно очевидных признаков временных соотношений пород. Интрузивные взаимоотношения представлены контактами интрузивных пород и вмещающих их толщ. Обнаружение признаков таких взаимоотношений (зоны закалки, даек и т. п.) однозначно указывает на то, что интрузия образовалась позже, чем вмещающие породы.
Секущие взаимоотношения также позволяют определить относительный возраст. Если разлом рвёт горные породы, значит он образовался позже, чем они. Ксенолиты и обломки попадают в породы в результате разрушения своего источника, соответственно они образовались раньше вмещающих их пород, и могут быть использованы для определения относительного возраста.
Принцип актуализма постулирует, что геологические силы, действующие в наше время, аналогично работали и в прежние времена. Джеймс Хаттон сформулировал принцип актуализма фразой «Настоящее ключ к будущему». Принцип первичной горизонтальности утверждает, что морские осадки при образовании залегают горизонтально. Принцип суперпозиции заключается в том, что породы находящиеся в не нарушенном складчатостью и разломами залегании следуют в порядке из образования, породы, залегающие выше моложе, а те которые находятся ниже по разрезу – древнее.
Заключение
Подытоживая, можно сказать, что предметом изучения геологии являются основные закономерности геологического развития Земли. Более узкие разделы геологии, например, вулканология, минералогия, петрография, так или иначе, касаются проблем исторического развития планеты. Однако проблемы человека связаны не только с историей.
Прошедший век ознаменовался небывалым наступлением человека на природную, в том числе и геологическую среду, под которой понимается самая поверхностная часть земной коры, подверженная техногенному воздействию. Это воздействие нарастало постепенно, но в ХХ веке, особенно в его второй половине, скорость техногенного воздействия превысила естественные скорости многих геологических процессов и стало носить катастрофический характер. Успехи человечества в технике и технологии позволяют вовлекать в использование гораздо большую часть земной коры, чем это было раньше, причем данное положение касается как континентов, так и океанов.
В.И. Вернадский назвал поверхностную часть земной коры, атмосферу, гидросферу и биосферу ноосферой (ноос – греч. Разум), в которой действует человеческий разум. Нас интересует, как техногенная деятельность человека изменяет геологическую среду – приповерхностную часть земной коры и как скорости этого процесса соотносятся со скоростями естественных процессов. Данные В.А. Королева и В.Н. Соколова показывают, что добыча минерального сырья в год превышает 100 млрд.тонн, тогда как вынос обломочного материала реками в моря и океаны, морская абразия и денудация составляют 17,4 млрд. т. Иными словами, искусственный отбор материала с поверхности Земли в 4 раза превышает естественный.
Средняя температура на Земле медленно, но неуклонно возрастает, что приводит к быстрой деградации ледников и повышению уровня океана. Только в 1999 г. в атмосферу было выброшено 5,8 млрд. т веществ, создающих парниковый эффект, а население Земли уже перевалило за 6 млрд. человек. Перечень техногенного воздействия на геологическую и окружающую среды можно продолжать и продолжать. Важно понять, что довольно широко распространено мнение о том, что «земля» может выдержать все, что угодно, а вот биосфера очень чувствительно к техногенному воздействию. Это, конечно, ошибочное мнение.
Физико-химическое и химическое воздействие на земную кору оказывает организация свалок твердых бытовых отходов (ТБО), промышленные и коммунальные стоки вод, в результате которых оказываются загрязненными запасы питьевых вод. В настоящее время 1 человек обеспечивает в год около 1 тонны коммунальных отходов. Большие площади отводятся под складирование разнообразных отходов, как от горного производства, так и от других видов хозяйственной деятельности человека. Сюда надо добавить и неутилизированные токсичные отходы, которых только в России ежегодно образуется больше 20 млн. т. Все это разрушает верхнюю часть земной коры – геологическую среду и приводит к ее необратимым изменениям.
Техногенное воздействие сейчас проникает и в более глубокие горизонты земной коры, благодаря огромному количеству нефтяных и газовых скважин, подземному строительству в городах, прокладке глубокопогруженных трубопроводов, тоннелей и др. Одних только железных дорог на Земле 1 млн. 400 тыс. км, что составляет 3,5 расстояния от Земли до Луны, а автомобильных дорог намного больше. Каждый километр дорог нарушает 2 гектара почвы и растительности.
Существуют научно обоснованные климатический, биологический и экологический пределы энергопотребления человека. Дело в том, что современная биота приспособлена к тем особенностям природной среды, включая и климат, которые сегодня существуют на Земле. А человек стремится потреблять все больше энергии. В конце XX века антропогенное возмущение парникового эффекта уже в 10 раз превысило пороговое значение по сравнению с биологическим.
В первой половине XXI века человечество приблизится к опасной черте возмущения биосферы, если уровень потребления не изменится, а численность населения не уменьшится до такого уровня, при котором может сохраняться устойчивое, сбалансированное развитие. Все больше природных ресурсов необходимо человечеству, чтобы выжить. Мы научились использовать громадное количество природного сырья, но нельзя отбирать у Земли одни из видов ресурсов, делая вид, что он независим от других. На протяжении истории человечества мы только потребляли во все возрастающих количествах, не думая о последствиях. Задача геологов как раз и состоит в том, чтобы минеральные ресурсы Земли стали бы доступны каждому и человечество в своем познании Земли достигло бы уровня, позволившего ему осознать, что оно стоит на самой границе такого состояния планеты, за которым для его существования уже нет будущего. И нам важно не потерять уникальность нашей планеты в ряду других, заключающуюся в наличии на ней жизни.
Список использованной литературы
1. Белоусов В.В. Очерки истории геологии. У истоков науки о Земле (геология до конца ХVIII в.). – М., – 1993.
2. Вернадский В.И. Избранные труды по истории науки. – М.: Наука, – 1981.
3. Поваренных А.С., Оноприенко В.И. Минералогия: прошлое, настоящее, будущее. – Киев: Наукова Думка, – 1985.
4. Современные идеи теоретической геологии. – Л.: Недра, – 1984.
5. Хаин В.Е. Основные проблемы современной геологии (геология на пороге ХХI века). – М.: Научный мир, 2003..
6. Хаин В.Е., Рябухин А.Г. История и методология геологических наук. – М.: МГУ, – 1996.
7. Хэллем А. Великие геологические споры. М.: Мир,1985.