Догеологический этап 4,6 –4 млрд. лет – лунная стадия.

История Земли

1.7.1. Методы восстановления истории Земли.

Мы с достоверностью не знаем, как и когда образовалась Земля, и лишь догадываемся о том, какой она была в первоначальные периоды своего существования. Однако чем ближе к нашему времени, тем более достоверны наши сведения о ней. Для восстановления истории Земли геологи пользуются, в основном, естественно – историческим, биостратиграфическим и радиоактивным методами.

Естественно-исторический метод заключается в предположении, что в древности геологические процессы протекали более, или менее так же, как и в настоящем. Благодаря эндогенным силам возникали горы, которые затем разрушались, продукты разрушения перемещались под действием силы тяжести вниз, образуя осадки. Следовательно, слои осадочных пород представляют собой каменную летопись Земли, фиксируя прогибание земной коры. Отсутствие слоев определенного возраста свидетельствует о наличии в это время размывов, суши. При осадконакоплении более древние слои оказываются внизу, а молодые – наверху. Попадая в недра, породы подвергаются метаморфизму, переплавляются. Перемещаясь к поверхности Земли, выветриваются. Если геолог встречает, например, коралловые известняки, он полагает, что в этом месте во время формирования коралла было теплое море. А если исследователь встречает горную породу конгломерат – сцементированные гальки, он полагает, что во время отложения галек в этом месте был пляж и т.д. Когда ученые обнаружили, что в породах более древних, чем 1 млрд. лет не встречается железа в окисной форме, они сделали вывод, что в атмосфере тогда был недостаток свободного кислорода. В относительно молодых породах железная руда встречается либо в виде сульфидов, либо в виде окислов. Это значит, что атмосфера с тех пор обогатилась кислородом. Встречая толщи красноцветных (окрашенных окислами железа, ржавых пород) предполагают накопление этих толщ в обогащенных кислородом, континентальных условиях.

- Биостратиграфический метод, развился на основе открытия английского инженера В.Смита, сделанного в 1800 году. Наблюдая за рытьем каналов, он увлекался сбором окаменелостей. Раскладывая свою коллекцию по полкам, В.Смит обнаружил, что одинаковые окаменелости встречаются в одинаковых по высоте последовательностях слоев. На этом основании был сделан вывод, о возможности сопоставлять толщи по встречающимся в них руководящим ископаемым – остаткам организмов, которые были широко распространены по планете в течение сравнительно короткого промежутка времени. Соответственно, сейчас они в большом количестве встречаются в виде окаменелостей в синхронных слоях. По руководящим ископаемым оказалось возможным устанавливать одновременность накопления отложений, распространенных в разных частях Земли. Вторая половина XIX века, когда геологи выделяли одновозрастные слои, выясняли хронологическую последовательность их накопления, сопоставляли их и строили геологические карты, на которых изображали выходы на земную поверхность пород того, или иного хронологического диапазона, названа героическим периодом истории геологии. Понятно, что с помощью биостратиграфического метода можно определять только относительную геохронологию, какие породы моложе, а какие древнее.

- Радиоактивный метод (метод абсолютной геохронологии) основан на изучении относительного соотношения в горных породах радиоактивных природных элементов и продуктов их распада. Чем древнее порода, тем больше продуктов распада радиоактивного элемента и меньше исходного вещества. Этот метод применим для определения возраста магматических горных пород. Для осадочных горных пород при изучении содержания радиоактивного элемента в минерале, мы получаем возраст минерала, а не горной породы, которая может быть значительно моложе. Применяя методы абсолютной геохронологии, необходимо очень внимательно следить за возможностью оттока, ухода из породы радиоактивных элементов и продуктов распада в результате каких-либо геологических процессов, потому что это приводит к нарушению естественных соотношений между ними, и соответственно завышению, или занижению возраста горных пород.

1.7.2. Стратиграфическая (геохронологическая) шкала

Изучая окаменелости в различных частях Земли, геологам удалось сопоставить между собой толщи, находящиеся на разных континентах и предположительно восстановить облик Земли для различных времен. В результате была воссоздана последовательность накопления осадочных толщ и развития органического мира, то есть, реконструирована история Земли представленная в виде геохронологической таблицы (если мы имеем в виду время и события), или международной стратиграфической шкалы (если мы говорим о горных породах, образовавшихся в данное время). В таблице (приложение 1) выделены различные отрезки времени (эры, периоды, эпохи и века) в течение которых были сформированы толщи (системы, отделы, ярусы) с тем, или иным набором руководящих ископаемых. В приложении указаны наиболее употребительные названия стратиграфических подразделений. При пользовании таблицей, следует учитывать следующие обстоятельства.

1. Для подразделений неогена, четвертичной системы, а так же и докембрия общепринятых подразделений нет. Причины этого различны. В близкие к нам времена из-за обилия и разнообразия фактического материала никак не удается придти к надежным обобщениям. Для древних времен слишком мало надежных фактических данных сохранилось.

2. Названия ярусов приведены по последним данным. Однако геологи продолжают работать, появляются новые данные. Поэтому положение, название и детальность расчленения стратиграфических подразделений меняется со временем, появляются новые названия, которые входят в кодексы и справочники. А в литературе продолжают бытовать исторически сложившиеся названия.

3. Эталонные толщи того, или иного стратиграфического подразделения, обычно называются по месту его первоначального описания (Юрские горы во Франции, Пермская губерния в России), или как-либо связаны с данным местом (Силуры – древнее племя в Англии), либо по характерным горным породам (меловая система). Кроме того, существуют местные стратиграфические шкалы, которые также называются по географическому нахождению. Местные шкалы выделяются, если по каким-либо причинам невозможно привязать толщу к международной единой стратиграфической шкале с достаточной точностью. В обозначениях на картах они надписываются курсивом.

4. Более древние подразделения оказываются большими по длительности потому, что близкие к нам времена мы можем расчленить с гораздо большей подробностью.

1.7.3. Основные этапы развития Земли.

Схематически история Земли выглядит следующим образом:

Догеологический этап 4,6 –4 млрд. лет – лунная стадия.

Оценка возраста основана на анализе вещества метеоритов и лунного грунта. Древнейшие из Земных минералов имеют возраст 4,2 млрд. лет. В момент образования Земли входящие в ее состав элементы были распространены в Земле более, или менее равномерно. Затем начинается гравитационная дифференциация: под действием силы тяжести тяжелые соединения (железо) опускаются к центру планеты, а легкие (кремний) всплывают к земной поверхности. На Земле нет ни водной, ни газовой оболочки, земная кора сложена продуктами первичной дифференциации мантии. Многочисленные метеориты падают на незащищенную атмосферой Землю, пробивают земную кору и свозь нее «выплескивается» вещество Земли, формируя крупнейшие нуклеары (кольцевые структуры). Примерами могут служить Прикаспийская и Мексиканская впадины.

2. Криптозой ( скрытая жизнь) 4 млрд.—0.6 млрд. лет.

2.1 Катархей (глубокий архей) 4 млрд.-2700 млн. лет – мрачной и безжизненной была земная поверхность. Не было ни свободного кислорода, ни жизни. Земная кора и атмосфера были еще очень тонкими. Для катархея характерен восстановительный состав атмосферы (состав - пары воды ~ 75%, углекислоты~ 15%, остальной объем составляли аммиак, метан, соединения серы). В это время происходит конденсация первичной гидросферы.

Возрастом 2 млрд. – датируются первые находки железобактерий (цианобактерий). Сообщества микроорганизмов формируют в своем непосредственном окружении «кислородные оазисы».

2.3. Протерозой – (заря первой жизни) 1800-570 млн. лет. Эра водорослей и бактерий. Для этого времени характерно появление платформ и геосинклиналей, которые по некоторым реконструкциям образованы в результате появления трещин в тонкой земной коре и локализации тектонической активности по ним. В результате образуются, Рифейские (Уральские) и др. горы. В протерозое существовало уже 10 платформ, называемых древними (Восточно-Европейская, Восточно-Сибирская). Территории, перешедшие к платформенному этапу развития в более поздние эпохи, называются молодыми платформами.[2][1]

Распространение микробов железобактерий и водорослей, в том числе и многоклеточных, приводит к формированию кислородной атмосферы. Анаэробная жизнь сменилась аэробной, значительно более активной. Развитие жизни пошло стремительными темпами. Органическая жизнь стала преобразовывать землю, ее атмосферу, литосферу и гидросферу (рис. 1.17).

Рис. 1.17. Изменение содержания кислорода в атмосфере

за более, или менее известный период времени

(шкалы логарифмические). По Реймерсу, 1990 г.

Для венда уже характерны черви, губки, археоцеаты. Все, что происходило до фанерозоя, объединяется под общим названием «докембрия».

3. Фанерозой – явная жизнь.