25260 (Геологическая история Земли в докембрии)

Реферат

Геологическая история Земли в Докембрии

2. Докембрий как древнейший этап геологического развития

Геологическая история Земли, начинающаяся с архейской эры чрезвычайно длительна и сложна. О более ранней догеологической истории Земли ученые высказывают только гипотезы. Предполагают, что до архейской существовали по крайней мере две эры: начальная и ранняя. Начальная эра являлась эрой космической жизни Земли. По современным воззрениям, наша планета представляла собой газово-пылевое облако и не имела еще коры. В последующую эру возникла тонкая и непрочная первичная земная кора, состоящая из вулканических пород. Эту эру раннего существования земной коры часто называют «лунной», так как она характеризовалась грандиозным развитием вулканических процессов, следы которых в застывшем виде сохранились на Луне в виде кратеров, огромных лавовых потоков и других вулканических форм. В «лунную» эру возникла первичная атмосфера, сильно отличавшаяся от современной. Рубежи «лунной» эры довольно четки: ее начало связывают с образованием первичной земной коры, а конец — с возникновением гидросферы.

Архейская эра является древнейшей из собственно геологических эр. В ее начале возникли первые водоемы, в которых начали накапливаться осадки, из них образовались древнейшие осадочные породы. Пока неизвестно, когда появились первые осадочные породы, ведь даже самые древнейшие из них, найденные человеком, образовались за счет разрушения каких-то еще более древних горных пород. Поэтому начало архейской эры, а следовательно, и всей геологической истории Земли принимают условно — по возрасту наиболее древних осадочных пород, известных в настоящее время на Земле. Таковыми являются горные породы Юго-Западной Гренландии, возраст которых оценивается в 3,76—3,98 млрд. лет (установлено стронциевым методом).

Геологическая история Земли, насчитывающая более 4 млрд. лет, делится на два неравных этапа. Первый из них — докембрийский, охватывающий архейскую и протерозойскую эры, продолжался примерно 3,5 млрд. лет. Второй этап, включающий палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры, длился 570 млн. лет. Геологическая история Земли восстановлена для первого, докембрийского этапа гораздо хуже, чем для второго. Поэтому описанию архейской и протерозойской эр отведено значительно меньше места, чем палеозойской, мезозойской и кайнозойской эрам.

Геологическая история Земли восстановлена в достаточной степени только для территории современных материков. Для океанических впадин при помощи имеющихся методов историко-геологических исследований восстановить геологическую историю пока невозможно; имеются лишь предположения, высказанные в общих чертах. Поэтому описание геологической истории Земли будет проведено для территорий современных материков.

Докембрием называют древнейший этап геологического развития Земли, охватывающий архейскую и протерозойскую эры. В течение этого этапа образовались все породы, залегающие ниже кембрийских отложений, поэтому его и называют докембрием. Докембрийский этап сильно отличается от всех более поздних этапов — палеозойского, мезозойского и кайнозойского. Главными особенностями докембрия являются следующие:

1. Весьма большая продолжительность. Ранее уже было отмечено, что длительность архейской эры оценивается примерно в 1,5 млрд. лет, а протерозойской превышает 2 млрд. лет. Длительность докембрия в 6 раз больше всей последующей истории Земли (от начала палеозойской эры до наших дней прошло 570 млн. лет). За это огромное по продолжительности время на Земле, несомненно, произошло очень много важных событий, которые настолько отдалены от нашего времени, что их трудно расшифровать современными методами исторической геологии.

2. Органический мир докембрия очень скупо представлен палеонтологическими остатками. В архейскую эру органический мир только зарождался, и мы не имеем о нем даже приблизительного представления. В протерозойскую эру (особенно в ее конце) органический мир был уже сравнительно богат и разнообразен, но ископаемые органические остатки в породах протерозоя встречаются очень редко. Это связано с тем, что в докембрии обитали мягкотелые бесскелетные организмы, которые не образовывали окаменелостей, и очень редко встречаются в ископаемом состоянии, да и то лишь в виде отпечатков. Поэтому для докембрия нельзя применить ни палеонтологические методы определения относительного возраста горных пород, ни биономический анализ для восстановления физико-географических условий (кроме пород верхнего протерозоя).

3. Подавляющее большинство докембрийских горных пород в той или иной степени изменены, метаморфизованы. Как правило, чем древнее порода, тем сильнее она метаморфизована. Особенно сильно метаморфизованы древние архейские и нижнепротерозойские породы. В процессе метаморфизма многие докембрийские отложения были настолько сильно изменены, что восстановить условия их первоначального образования крайне трудно. Как и все более молодые, докембрийские отложения по своему происхождению состоят из осадочных и магматических горных пород, метаморфизованных после своего формирования. Только изучение этих метаморфических пород под микроскопом позволяет установить, были ли они первоначально осадочными или магматическими. Осадочные породы превращены в гнейсы, кристаллические сланцы, мраморы, кварциты. Гнейсы и кристаллические сланцы произошли за счет глубокого метаморфизма различных глинистых, песчано-глинистых и вулканических горных пород; мраморы — за счет метаморфизма карбонатных пород — известняков и доломитов; кварциты — за счет метаморфизма различных по составу песчаников. Магматические горные породы в процессе метаморфизма были превращены в различные по составу гнейсы и кристаллические сланцы. Например, граниты стали гранитогнейсами, приобрели полосчатую структуру, свойственную всем метаморфическим породам. Гнейсы, происшедшие за счет магматических пород, называют ортогнейсами, за счет осадочных — парагнейсами.

4. Большинство докембрийских горных пород смято в очень сложные складки. Это относится главным образом к наиболее древним, архейским и нижнепротерозойским, породам, которые испытали многократно повторявшиеся процессы складкообразования. Поэтому условия залегания докембрийских пород очень сложные, они интенсивно перемяты и передроблены. Все это сильно усложняет восстановление тектонических движений в докембрии.

5. Физико-географическая обстановка в докембрии отличалась не только от современной, но и от той, которая существовала в мезозое и палеозое. В архейскую эру уже существовала гидросфера и шли процессы осадкообразования, но атмосфера Земли еще не имела кислорода, его накопление было связано с жизнедеятельностью водорослей, которые только в протерозое завоевывали все большие и большие пространства океанического дна, постепенно обогащая атмосферу кислородом. Процессы осадконакопления находятся в прямой зависимости от физико-географических условий; в докембрии эти условия имели свои специфические черты, во многом отличные от современных. Так, например, среди докембрийских горных пород часто встречаются железистые кварциты, кремнистые породы, марганцевые руды и, наоборот, совершенно отсутствуют фосфориты, бокситы, соленосные, угленосные и некоторые другие осадочные отложения.

Все указанные особенности докембрия сильно затрудняют восстановление его геологической истории. Значительные трудности возникают и при определении возраста горных пород. Для этой цели используют непалеонтологические методы определения относительного возраста горных пород и методы определения их абсолютного возраста.

Исключительное значение для установления возраста докембрийских горных пород имеют радиометрические методы определения абсолютного возраста. Особенно широко их стали применять в последние 15—20 лет, что позволило провести пересмотр стратиграфии докембрия. Давно используют непалеонтологические методы определения относительного возраста горных пород: стратиграфический, минералого-петрографический и тектонический. Палеонтологические методы стали применять только в последние годы для самых молодых, верхнепротерозойских отложений. Для этих отложений применяют и фациальный анализ.

Для докембрия не выработаны еще единые международные геохронологические и стратиграфические подразделения. Принято выделять две эры (группы) — архейскую и протерозойскую, границу между которыми зачастую провести нелегко. При помощи радиометрических методов установлено, что эта граница проходит на рубеже 2600 млн. лет. Протерозойскую эру (группу) обычно подразделяют на 2 подэры (подгруппы), более мелкие подразделения являются местными региональными.

Принято следующее деление докембрия

2. Органический мир

В докембрии существовали организмы, лишенные скелетных образований. Большинство из этих мягкотелых организмов не сохранилось в ископаемом состоянии, что не позволяет палеонтологам восстановить органический мир докембрия. По редким находкам бесспорно установлено, что в архее уже существовали простейшие одноклеточные растительные организмы, а в конце протерозоя обитали представители большинства типов животных. Это свидетельствует о длительном и сложном процессе эволюции органического мира в докембрии, который ученые пока еще не в состоянии проследить.

Последние данные, полученные при изучении архейских пород под микроскопом, показали, что «рубеж жизни» опустился почти до 3,5 млрд. лет. Крайне немногочисленные палеонтологические находки из архейских пород, которые пока еще трудно расшифровать, известны из Африки, Северной Америки, Австралии и европейской части России. Наиболее древние из них (3,2—3,4 млрд. лет) происходят из Южной Африки, где обнаружены мельчайшие шаровидные тельца, принадлежащие, по-видимому, простейшим одноклеточным растительным организмам. В более молодых архейских породах Южной Африки (3 млрд. лет) найдены в виде известковых корок самые древние строматолиты — продукты жизнедеятельности сине-зеленых водорослей. В древнейших породах на Украине (3,1 млрд. лет), обнаружены микроскопические округлые образования, возможно, органического происхождения. Жизнь зародилась в архее еще в условиях бескислородной атмосферы.

В раннем протерозое (2,6—1,6 млрд. лет) продолжали свое развитие простейшие одноклеточные животные и сине-зеленые водоросли. Органических остатков из отложений этого времени известно немного. Органические остатки с хорошо сохранившимся клеточным строением известны из нижнепротерозойских отложений, но все клетки еще были безъядерные.

Органический мир достиг разнообразия в позднем протерозое и особенно в его конце — венде. Верхнепротерозойские известняки содержат в массовом количестве разнообразные строматолиты, при помощи которых разрабатывается стратиграфия рифея и венда.

Наиболее богаты палеонтологическими остатками отложения венда (680—570 млн. лет). В них обнаружены не только многочисленные одноклеточные организмы, но и бесспорные отпечатки мягкотелых многоклеточных: кишечнополостных — медуз, червей, членистоногих, иглокожих и др. Их находки известны из вендских отложений России, Украины Англии, США, Африки, Австралии.

Очень интересны находки многоклеточных из Южной Австралии (Эдиакара, хребет Флиндерс). Здесь в вендских отложениях найдено более 1500 отпечатков разнообразных морских медуз, червей, членистоногих и других бесскелетных животных хорошей сохранности.

По-видимому, они жили в мелководных лагунах, где и были погребены. Медузы заплывали на мелководье. Попадая на песок, они гибли и оставляли четкие слепки. Очевидно, еще отсутствовали хищники: у животных не было зубов и ни у одного организма не найдены следы укусов. На берегу Белого моря в вендских отложениях обнаружены многочисленные отпечатки разнообразных мягкотелых животных и следы их жизнедеятельности (норки, следы ползания, питания и т. д.).

Венд представляет собой важный начальный этап в эволюции беспозвоночных многоклеточных животных.

2. История геологического развития древних платформ

Докембрийские метаморфические горные породы обнажаются на отдельных участках, испытавших длительное поднятие. Наиболее обширными площадями докембрийских пород являются щиты — места выхода на поверхность складчатого основания — фундамента древних платформ. В пределах щитов в основном и проводят изучение докембрийских пород, разрабатывая стратиграфию докембрия.

Докембрийские породы и докембрийская история хорошо изучены на Восточно-Европейской и Северо-Американской древних платформах, в пределах Балтийского и Канадского щитов. Здесь породы докембрия обнажены на больших площадях. Огромные ледники, покрывавшие эти территории во время недавнего четвертичного оледенения, при своем движении к югу сняли с поверхности докембрийских пород мощную кору выветривания, которая широко развита на всех щитах других древних платформ и сильно препятствует изучению докембрия.

1. Восточно-Европейская древняя платформа

Восточно-Европейская платформа охватывает европейскую часть России и Украины (без Крыма, Кавказа и Карпат), а также большую часть Польши, восточную часть Германии и страны Скандинавского полуострова. На платформе выделяют Балтийский и Украинский щиты, между которыми находится обширная Русская плита.

Балтийский щит занимает значительную северо-западную часть платформы. В России в его состав входят Карелия и Кольский полуостров, за пределами — Финляндия, Швеция и небольшая южная часть Норвегии.

Весь Балтийский щит сложен архейскими и протерозойскими породами, которые местами перекрыты четвертичными ледниковыми и другими континентальными отложениями.