Головні етапи геологічної історії Землі

1) Історія Землі в докембрії.

Докембрій, що охоплює переважну частину геологічної історії Землі (понад 80%), залишається разом з тим найменш вивченим відрізком часу. З-за високого ступеня метаморфізму товщ докембрію, відсутності викопних решток, слабка оголеність докембрійських порід і т.д.

Докембрій називають найдавніший етап геологічного розвитку Землі, що охоплює архейську і протерозойських ери. Протягом цього етапу утворилися всі породи, що залягають нижче кембрійських відкладень, тому його і називають докембрію. Докембрійський етап сильно відрізняється від усіх більш пізніх етапів - палеозойського, мезозойського і кайнозойського. Головними особливостями докембрію є наступні:

1. Дуже велика тривалість. Раніше вже було зазначено, що тривалість архейської ери оцінюється приблизно в 1,5 млрд. років, а протерозойський перевищує 2 млрд. років. Тривалість докембрію в 6 разів більше всієї подальшої історії Землі (від початку палеозойської ери до наших днів пройшло 570 млн. років). За це величезне за тривалістю час на Землі, безсумнівно, сталося дуже багато важливих подій, які настільки віддалені від нашого часу, що їх важко розшифрувати сучасними методами історичної геології.

2. Органічний світ докембрію дуже скупо представлений палеонтологічними залишками. У архейську еру органічний світ тільки зароджувався, і ми не маємо про нього навіть приблизного уявлення. У протерозойських еру (особливо в її кінці) органічний світ був вже порівняно багатий і різноманітний, але копалини органічні залишки в породах протерозою зустрічаються дуже рідко. Це пов'язано з тим, що в докембрії мешкали м'якотілі бесскелетние організми, які не утворювали скам'янілостей, і дуже рідко зустрічаються у викопному стані, та й то лише у вигляді відбитків. Тому для докембрію не можна застосувати ні палеонтологічні методи визначення відносного віку гірських порід, ні біономіческій аналіз для відновлення фізико-географічних умов (крім порід верхнього протерозою).

3. Переважна більшість докембрійських гірських порід в тій чи іншій мірі змінені, метаморфізовані. Як правило, чим давніший порода, тим сильніше вона метаморфізовани. Особливо сильно метаморфізовані стародавні архейські і нижньопротерозойський породи. У процесі метаморфізму багато докембрійські відклади були настільки сильно змінені, що відновити умови їх первісного освіти вкрай важко. Як і всі молодші, докембрійські відклади за своїм походженням складаються з осадових і магматичних гірських порід, метаморфізованних після свого формування. Тільки вивчення цих метаморфічних порід під мікроскопом дозволяє встановити, чи були вони спочатку осадовими або магматичними. Осадові породи перетворені в гнейси, кристалічні сланці, мармури, кварцити. Гнейси і кристалічні сланці відбулися за рахунок глибокого метаморфізму різних глинистих, піщано-глинистих і вулканічних гірських порід; мармури - за рахунок метаморфізму карбонатних порід - вапняків і доломітів; кварцити - за рахунок метаморфізму різних за складом пісковиків. Магматичні гірські породи в процесі метаморфізму були перетворені в різні за складом гнейси і кристалічні сланці. Наприклад, граніти стали гранітогнейсамі, придбали полосчата структуру, властиву всім метаморфічних порід. Гнейси, що відбулися за рахунок магматичних порід, називають ортогнейсамі, за рахунок осадових - парагнейсамі.

4. Більшість докембрійських гірських порід зім'яте в дуже складні складки. Це стосується головним чином, найбільш стародавнім, архейських і нижньопротерозойських, породам, які зазнали багато разів повторювані процеси складкоутворення. Тому умови залягання докембрійських порід дуже складні, вони інтенсивно перемяти і передроблени. Все це сильно ускладнює відновлення тектонічних рухів у докембрії.

5. Фізико-географічна обстановка в докембрії відрізнялася не тільки від сучасної, але й від тієї, яка існувала в мезозої і палеозої. У архейську еру вже існувала гідросфера і йшли процеси осадкообразованія, але атмосфера Землі ще не мала кисню, його накопичення було пов'язано з життєдіяльністю водоростей, які тільки в протерозої завойовували все більші і більші простори океанічного дна, поступово збагачуючи атмосферу киснем. Процеси осадконакопичення перебувають у прямій залежності від фізико-географічних умов; в докембрії ці умови мали свої специфічні риси, багато в чому відмінні від сучасних. Так, наприклад, серед докембрійських гірських порід часто зустрічаються залізисті кварцити, кременисті породи, марганцеві руди і, навпаки, зовсім відсутні фосфорити, боксити, соленосні, вугленосні і деякі інші осадкові відкладення.

Всі зазначені особливості докембрію сильно ускладнюють відновлення його геологічної історії. Значні труднощі виникають і при визначенні віку гірських порід. Для цієї мети використовують непалеонтологіческіе методи визначення відносного віку гірських порід і методи визначення їх абсолютного віку.

Виключне значення для встановлення віку докембрійських гірських порід мають радіометричні методи визначення абсолютного віку. Особливо широко їх стали застосовувати в останні 15-20 років, що дозволило провести перегляд стратиграфії докембрію. Давно використовують непалеонтологіческіе методи визначення відносного віку гірських порід: стратиграфічний, мінералого-петрографічний і тектонічний. Палеонтологічні методи почали застосовувати тільки в останні роки для наймолодших, верхньопротерозойських відкладень. Для цих відкладень застосовують і фаціального аналізу.

 

2) Історія землі в палеозої.

Палеозойська – перша після докембрію ера в геологічній історії Землі. Настала 570±20 млн років тому, тривала 340±5 млн років. Палеозойська ера, що в перекладі означає древнє (“ палеос ”) життя, характеризується тривалістю 320-325 млн. років і поділяється на шість періодів (період – це відтинок часу тривалістю в декілька десятків мільйонів років, який характеризується значними змінами границь та поширення морських басейнів і континентів, а також видового складу фауни і флори): кембрійський, ордовицький, силурійський, девонський, кам’яновугільний (карбоновий) та пермський. Характерною особливістю палеозойського етапу є широкий розвиток окраїнних морів і острівних дуг. Органічний світ палеозойських морів на відміну від органічного світу докембрію був більш високоорганізований В ранньому палеозої, який включає кембрійський, ордовицький і силурійський періоди, з’явилися і набули широкого розквіту безхребетні організми, які мали хітиново - фосфатний і вапнистий зовнішній або внутрішній скелет. Найбільшого поширення серед них набули археоціати, трилобіти, граптоліти, брахіоподи, кишковопорожнинні, голкошкірі та головоногі молюски (наутилоідеї). В значно меншій кількості у ранньопалеозойських морях проживали губки, моховатки, пелециподи та інші безхребетні. Світ хребетних на початку палеозою був представлений так званими панцирними (безщелепними) рибами і тільки з’явилися риби з хрящовим внутрішнім скелетом. Основними представниками рослинного світу в ранньому палеозої були синьо-зелені водорості, лишайники та гриби. Наприкінці силурійського періоду з’являються перші наземні вищі рослини – псилофіти, котрі започаткували вихід тваринного і рослинного світу на суходіл, який активізувався у пізньому палеозої, тобто в девонський, карбоновий та пермський періоди. В девонських морях продовжували інтенсивно розвиватися колоніальні та поодинокі корали, крупні форамініфери, голкошкірі. В прісноводних і слабо солоних басейнах еволюціонують двостулкові та черевоногі молюски.

Колоніальні корали разом з моховатками були основними будівничими рифів пізньопалеозойських морів, в яких активно множилася кількість кісткових, хрящових та панцирних риб. Останні належали до хижаків. Вони мали щелепи з гострими зазубреними кістковими пластинами, а частина тіла та голова були покриті кістковим панцирем. Представники цієї групи риб вимерли в кінці девонського періоду, а замість них з’явилися хрящові акули та скати. Кісткові риби поклали початок розвитку променевоперих, двоякодихаючих і кистеперих риб.

Палеозойська ера відзначилась також і еволюцією поверхні Землі. Під дією внутрішніх та зовнішніх процесів відбувалось прогинання окремих ділянок земної кори, на місці яких формувались глибоководні басейни, де відбувалось нагромадження уламкового матеріалу, що зносився численними потоками з суходолу, а також інтенсивні вулканічні виверження. Поступово ці прогини заповнювалися теригенними, хемогенними, органогенними і вулканогенним відкладами, які згодом перетворювалися в гірські породи. Опускання земної кори з часом змінювалося висхідними рухами і на місці прогинів утворювалися ланцюги гірських областей. Так в ранньому палеозої утворилися гори Скандинавії, Британії, Алтаю, Шорії, Кузнецького Алатау, Західних Саян, Західної Туви, Північноїь Монголії, південно-західного Забайкалля, Західного і Північного Казахстану та Північного Тянь-Шаню. Утворення цих гірських областей призвело до своєрідного “зпаювання” брил континентальної земної кори в північній півкулі Землі і формування суперконтиненту Лавразія. В пізньому палеозої продовжувалось “нарощування” суперконтинентів Гондвани і Лавразії за рахунок закриття морських басейнів шляхом підняття окремих ділянок земної кори і формування нових гірських областей. Так наприкінці палеозою утворилися Урал, Тянь-Шань, Піренеї, гори північної та крайньої південної частин Африки, на сході Австралії і на заході Південної Америки. Гороутворення супроводжувалось складними деформаціями земної кори, утворенням серій глибинних розломів, а також широкими проявами гранітоїдного магматизму. Розломи слугували каналами для підняття на поверхню магми, частина якої застигала безпосередньо в земній корі, а частина у вигляді лави, покривала значні території поверхні планети. Ці процеси сприяли “зпаюванню” утворених під кінець протерозою окремих “брил” континентальної земної кори, що привело до формування на заключній стадії палеозойського етапу розвитку Землі єдиного величезного материка, відомого під назвою – Пангея.

У межах України палеозойські відклади складають так звану Дніпровсько-Донецьку западину, яка займає територію Придніпровської низовини, поширені вони також на Волині і Поділлі, а палеозойське гороутворення закарбувалось у формуванні Донецького кряжу. Потужні поклади вугілля в Донбасі і Львівсько-Волинському басейні також належать до утворень палеозойської ери, а у червонобарвних пісковиках Придністров’я присутні скам’янілі рештки риб девонського періоду.

 

3) Історія землі в мезозої.

До відкладів мезозою приурочена найбільша кількість світових запасів нафти і природного газу, дуже нерівномірно розподілених як територіально, так і за стратиграфічними комплексами. Бідніша за інші — тріасова система, але і до неї належать досить великі поклади в Сицилії, Сх. Україні, Передкавказзі, на Мангишлаку і т. д. Гол. роль в мезозойському комплексі відкладів відіграють юрські і крейдові товщі, що містять рідинні і газоподібні горючі корисні копалини практично на всіх континентах. В цих товщах знаходяться родов. найбільшого Персидської затоки нафтогазоносного басейну та ін. (Зах.-Сибірська нафтогазоносна провінція, район Передкавказзя, зах. і сх. частини Сер. Азії).На частку М.е. припадає бл. 37 % світових запасів вугілля. Осн. скупчення мезозойського вугілля належать до відкладів юрської (16 %) і крейдової (21 %) систем. У півн. півкулі, де зосереджені найбільші вугільні басейни цієї доби, вони розміщуються по обидва боки Тихого ок. У Півн. Америці найважливіші родов. знаходяться у Скелястих горах і на схилах Кордильєр. Великими запасами виділяється буро-вугільний басейн, на півн.-зах. США і в сусідніх районах Канади (Альберта). Вугленосні товщі крейди поширені також на Алясці і о-вах Арктичного архіпелагу. Гол. область мезозойського вугленакопичення — обширна півн.-сх. частина Азії. Вугленосні площі знаходяться в РФ, Монголії і Китаї.За поширенням горючих сланців на першому місці серед порід мезозою стоїть юрська система, до якої відносять родов. Зах. Сибіру і Волго-Уральської обл., Великобританії, ряду країн Африки і ін.Родов. бокситів активно утворюються в 2-й половині мезозою, і особливо в крейді, що належить до числа найбільш продуктивних систем фанерозою. Пром. родов. бокситів цієї доби є в Україні, Франції, Іспанії, Греції, балканських і ін. країнах Середземномор'я. У кінці крейдового періоду почалося формування великих покладів бокситів у Півн. Австралії, Індії, Екваторіальній Африці і Півд. Америці, що тривало в палеогені. Така ж залежність від кліматичних умов виявляється в поширенні осадових зал. руд. Великі скупчення їх знаходяться серед юрських і крейдових прибережно-морських відкладів. Важливе значення можуть мати також сидеритові руди, пов'язані з вугленосними товщами Сибіру і Китаю.У лагунових відкладах верх. тріасу і верх. юри укладена величезна маса різних солей і гіпсу. Накопичення солей продовжувалося в ранній крейді.Пром. скупчення фосфоритів приурочені переважно також до 2-ї половини мезозою. У самому кінці мезозою і на початку палеогену в Півн. Африці утворився один з найбільших у світі фосфоритоносних регіонів — Аравійсько-Африканська фосфоритоносна провінція. Інтенсивний магматизм, що виявився у 2-й половині мезозою, спричинив утворення різноманітних рудних корисних копалин. Переважна частина пов'язаних з ним скупчень руд кольорових і рідкісних металів тяжіє до складчастого пояса, що оточував западину Тихого ок. У його сх. гілці, що простяглася від Аляски до Чилі, зосереджена більшість мідно-порфірових родов. Вони відомі і на зах. від Чукотки до Філіппін і Нової Гвінеї, що дало підставу називати Тихоокеанський пояс «Великим мідним кільцем». Тут же є родов. руд золота, срібла, свинцю, цинку, ртуті, а також олова. До раннього мезозою належать утворення великих родов. нікелевих руд, генетично пов'язаних з траповим комплексом Сибірської платформи. Велике значення мають родов. хромітів верхньої крейди, виявлених на Балканському п-ові, в Туреччині, Японії, М'янмі, Центр. Америці і ряді ін. країн.

 

Історія землі в кайнозої.

Кайнозойська ера розпочалася близько 65 млн. років назад і триває досі. До її складу входять палеогеновий (тривалістю від 65,0 до 23,8 млн. р.), неогеновий (23,8 – 1,8 млн. р.) і четвертинний, або антропогеновий (1,8 – сьогодні) періоди. Незважаючи на те, що наприкінці мезозойської ери сформувалися в загальному вигляді всі існуючі сьогодні континенти та океани, основні риси рельєфу нашої планети, а також тваринний і рослинний світ у кайнозої зазнали суттєвих еволюційних змін. У кайнозойську еру поступово вимирають амоніти та белемніти, а також морські і наземні рептилії. Їх місце займають інші організми. Серед морських безхребетних широкого розвитку набувають головоногі (гастроподи) і двостулкові (пелециподи) молюски, а серед найпростіших – форамініфери. Прогресували також рифоутворюючі шестипроменеві корали, голкошкірі, а також кісткові риби, які зайняли домінуюче положення в кайнозойських морях.

Суттєві зміни геоморфології планети впродовж кайнозойської ери позначилися і на еволюції клімату, який вже носив характер зонального. В палеогеновий час зони тропічного і субтропічного клімату досягали широти Південної України, Північного Передкавказзя, Нижнього Поволжя. Північна Європа,

Гренландія, Шпіцберген знаходились в зоні помірного клімату, який також був характерним для Аляски та північної частини Азії. Припускається, що у палеогені арктичної зони в північній півкулі не існувало. Близько 5,0 млн. років тому кліматичні умови зазнали суттєвих змін під впливом формування Антарктичного зледеніння. Поява під кінець палеогену льодовиків в районі південного полюсу призвела у неогені до глобального похолодання, а вже в антропогені потужне зледеніння охопило континенти північної півкулі. В Європі його центрами стали Альпи і Скандинавський півострів. Крижаний покрив займав більшу частину території Європи і північні райони України (приблизно до широти м. Дніпропетровська). Зледеніння захопило значні території північної Азії та Північну Америку.

Центри льодовиків знаходилися на Новій Землі, Таймирі, у Забайкаллі та Гренландії. Близько 10 тис. років тому розміри крижаного покриву різко зменшилися і материкові льодовики залишилися тільки в Антарктиді, Гренландії та на деяких островах Північного Льодовитого океану. Межі кліматичних зон, які оформилися впродовж льодовикового періоду зберегли своє положення до сьогоднішнього часу.

З кайнозойськими відкладами в Україні пов’язані родовища нафти і газу (Передкарпатська нафто-газоносна область), бурого вугілля (Дніпровський буровугільний басейн), марганцевих руд (Нікопольський марганцевий басейн), кам’яних та калійних солей (Передкарпатський соленосний басейн). Породи кайнозою використовують як мінеральну сировину.

До кайнозойських відкладів приурочено близько 25% всіх відомих запасів нафти і газу, зокрема Передкарпатської нафтогазоносної області, близько 15% запасів вугілля (головним чином бурого). Осадові товщі кайнозою містять великі поклади оолітових залізних руд (Керченський залізорудний басейн), марганцевих руд (Чіатурське родовище, Нікопольський марганцеворудний басейн), кам'яних і калійних солей в Україні (Прикарпатський калієносний басейн), Італії (Сицилія), Франції (Ельзас), Румунії, Ірані, Ізраїлі, Йорданії. З кайнозойськими товщами пов'язані великі запаси бокситів, фосфоритів, діатомітів, різноманітних нерудних будівельних матеріалів.

13) Міжнародна стратиграфічна і геохронологічна таблиця

Стратиграфічні підрозділи.

Стратиграфічною основою для проведення геологічних робіт на будь-якій площі (ділянці) є стратиграфічна схема, побудована з врахуванням опорного геологічного розрізу і зкорельованих з ним типових розрізів, які відображають зміну об'ємів і співвідношень виділених стратонів, або їхню стабільність на даній площі. Стратиграфічна основа — це фундамент, на який спираються геологічна зйомка, тектонічні і палеогеографічні побудови, висновки про вік і нерідко про форми прояву магматизму, про вік і особливості сингенетичних, і до певної міри постседиментаційних родовищ корисних копалин.

Стратиграфічна схема (шкала) — таблиця в яку зведено і зкорельовано місцеві і регіональні стратиграфічні підрозділи, які складають повний, чи частковий розріз ділянки земної кори. Місцева стратиграфічна послідовність відкладів відображається у вигляді стратиграфічної колонки. Для районів з сильною фаціальною мінливістю товщ стратиграфічна шкала доповнюється геологічним профілем, що розкриває характер взаємовідносин товщ різного складу як за розрізом, так і за простяганням.

2) Геохронологія.Геохронологічна шкала.

Геохронологія - вчення про вік, тривалість і послідовність формування гірських порід, що складають земну кору; визначення часу утворення гірських порід, з яких складаються земні верстви. Розрізняють геохронологію відносну та абсолютну (ядерну, ізотопну).Відносна геохронологія користується палеонтологічним методом і визначає відносний вік порід за скам’янілими органічними рештками фауни і флори, які збереглися в цих породах на основі принципу послідовності нашарувань. У результаті виявляють відносну послідовність і час винекнення одних гірських порід чи живих організмів щодо інших.Відносний вік гірських порід визначають стратиграфічними та палеонтологічними методами. Стратиграфічні методи базуються на відносній послідовності утворення і залягання шарів земної кори. Палеонтологічні методи беруть до уваги викопні рештки організмів і послідовність їх еволюції.Абсолютна геохронологія встановлює час утворення гірських порід на основі визначення радіологічного віку їх за допомогою різних методів (калій-аргонового, рубідій-стронцієвого, урано-торієво-свинцевого, гелієвого, вуглецевого, мономінеральних фракцій та ін.). За цими методами вік Землі становить приблизно 4-4,5 млрд. років, вік найдавніших порід в Україні — 3,5 млрд. років. Перші визначення абсолютного віку радіоактивних мінералів за накопиченням у них свинцю були виконані Б.Болтвудом в Канаді в 1907. На підставі геохронологічних досліджень розроблено геохронологічну шкалу. Найбільшими її підрозділами є криптозой, що поділяється на архей і протерозой та фанерозой. Останній поділяється на три ери — палеозойську, мезозойську і кайнозойську. Ери поділяються на періоди.Абсолютна геохронологія встановлюється радіологічними методами. Радіологія користується для визначення абсолютного віку ізотопним методом, який полягає у визначенні співвідношення у мінералі первинних радіоактивних ізотопів і продуктів їх розпаду. Швидкість розпаду радіоактивних ізотопів є постійною. Порівнюючи залишкову радіоактивність з природною, можна встановити час, протягом якого відбулася часткова втрата радіоактивності.Існує декілька різних методів визначення абсолютного віку, напр., уран-торій-свинцевий, калій-аргоновий, радіовуглецевий та інші. Період напіврозпаду ізотопів, які використовуються в цих методах, різний (напр., торій -232 = 13,9 мільярда років, уран -233 = 162 тисячі років, калій -40 = 1,31 мільярда років, вуглець -14 = 5570 років).

Геохронологічна шкала в сучасному вигляді об`єднує дані відносної і абсолютної геохронології. Якщо складають стратиграфічну шкалу (від лат. “stratum”- шар) – то в ній показують еонотему, групу, систему, відділ. Однак, у більшості випадків ці дві шкали для зручності у користуванні об`єднують.

Крім розвитку життя, при виділенні підрозділів геохронологічної і стратиграфічної шкали були враховані також зміни в тектонічних рухах на великих територіях земної кулі. Від них залежали палеогеографічні зміни, періоди активного руйнування порід на материках і ритми осадконагромадження в морях.

Геохронологічна (стратиграфічна) шкала

Мегацикли, тривалість, млн. років	Ери, індекс, тривалість млн. років	Періоди назва, індекс	Абсолютний вік (трива-лість, млн. років)	Найголовніші групи організмів
Фанерозой-ський	Кайнозой-ська, KZ,	Четвертинний, Q	2-0 (2)	Поява на початку періоду людини
Неоген, N	25-2 (23)	Розквіт птиць, ссавців, костистих риб. Розквіт покритонасінних (злаків, листяних дерев)
Мезозой-ська, MZ,	Палеоген, Pg	70-25 (45)
Крейдяний, К	140-70 (70)	Зубасті птиці, розквіт pептилій, перші костисті риби
Юрський, J	185-140 (45)
Тріасовий, Т	225-185 (40)	Поява перших ссавців (сумчастих). Поява покритонасінних, Розквіт голонасінних
Палеозойська, PZ, 345	Пермський, Р	270-225 (45)	Примітивні рептилії, розквіт акулоподібних та панцирних риб, поява комах. Поява голонасінних рослин. Розквіт деревоподібних спорових рослин. Поява папоротників
Кам'яно-вугільний (карбон), С	320-270 (50)
Девонський, D	400-320 (80)
Силурій-ський, S	420-400 (20)	Поява риб Розвиток безщелепових тварин. Поява перших наземних тварин (скорпіонів багатоніжок) Численні червоні та блакитнозелені водорості
Ордовик-ський, О	480-420 (60)	Поява перших наземених тварин (скорпіони, багатоніжки). Розвиток псилофітів
Кембрій-ський, См	570-480 (90)	Поява примитивних безщелепових тварин. Давні наземні рослини - псилофіти
	Протеро-зойська, РR, 1330		1900-570 (1330)	Масовий розвиток багатоклітинних бактерій, водоростей. Поява губок, червяків, медуз
Криптозой-ський
Архейська, 800, АR		2700-1900 (800)	Поява мікроплазмоподібних бактерій, водоростей
Катархей-ська, KR800		3500-2700 (800)	Залишки організмів відсутні
Планетарна епоха Землі більше 3500

Говорячи про періодизацію порід і подій, потрібно відзначити, що є поняття неповноти геологічного літочислення. Мова йде про те, що в певних місцях не збереглось ніяких шарів якогось часу. Тобто час прийшов, а відповідних відкладів немає. Це спостерігається, наприклад, у тих випадках, коли осадки були знесені екзогенними процесами, або не відклались на якомусь підвищенні. В іншому місці в цей час, наприклад, нашарувались відклади досить великої потужності. Згодом територія, що певний час була без осадочних шарів, опустилась, і на ній відклались молодші шари. Неповнота літочислення попадає у інтервал часу між верхньою і нижньою товщами порід. Він може охопити сотні мільйонів років – наприклад, коли на породах палеозою залягають шари кайнозойської ери. Тоді ми можемо тільки здогадуватись, що породи в якийсь час були змиті (наприклад, у тріасовому періоді), або територія в той час була настільки піднятою, що на ній осадки зовсім не відкладались