Николай Ясаманов - Популярная палеогеография
В составе каледонской тектоно-магматической эпохи выделяются таконская и позднекаледонская фазы. В результате столкновения континентов были образованы горно-складчатые системы, носящие название каледонид. Они сохранились на западе Северо-Американской платформы (Аппалачи), в Центральной Азии (Центральный Казахстан, Алтай, Саяны, Монголия), Восточной Австралии, на о-ве Тасмания и в Антарктиде.
В герцинскую тектоно-магматическую эпоху произошло соединение в единый материк Пангею Гондванского и Лавразийского суперконтинентов. Так же, как и в позднем рифее, Пангею омывал единый океан. Герцинская тектоно-магматическая эпоха подразделяется на бретонскую, судетскую, астурийскую, заальскую и пфальцскую фазы. Столкновение континентов привело к возникновению крупных горных систем, носящих название герцинид. Все они располагаются на перифериях древних платформ. К ним относятся Тибет, Гиндукуш, Каракорум, Тянь-Шань, Алтай, Куньлунь, Урал, горные системы Центральной и Северной Европы, Южной Америки, Северной Америки (Аппалачи, Кордильеры), Северо-Западной Африки и Восточной Австралии. В эту же эпоху в результате консолидации складчатых областей образовались так называемые эпигерцинские плиты, или молодые платформы, — Скифская, Туранская, Западно-Сибирская плиты и др.
В киммерийскую тектоно-магматическую эпоху, подразделяющуюся на ранне- и позднекиммерийскую фазы, произошли внедрение интрузий различного состава в пределы подвижных поясов, распад Пангеи и горообразование. В течение триасового, юрского периодов и раннемеловой эпохи вновь возникли супер-континенты Лавразия и Гондвана, разделенные молодым океаном Тетис и Южной Атлантикой. Горообразовательные процессы проявились главным образом на окраинах Лавразии. Значительные движения испытали и ранее возникшие горные системы Аппалачей и Кавказа.
Геохронологическая шкала фанерозоя
Альпийская тектоно-магматическая эпоха с ларамийской, пиренейской, савской, штирийской, аттической, роданской и валахской фазами началась в конце мелового периода и продолжается до настоящего времени. С ней связаны внедрение интрузий кислого, основного и щелочного составов в подвижных поясах, возникновение океанов и континентов современного очертания, а также величайших горных систем — Гималаев, Альп, Динарид, Кавказа, Анд, Кордильер и т. д.
О последних 570 млн. лет истории Земли учеными накоплено много фактических данных. Богатство органическими остатками фанерозойских отложений позволило расчленить их на более мелкие подразделения. Основой такого расчленения служит эволюция животного и растительного мира, выраженная в возникновении и исчезновении целых семейств, отрядов, родов и видов организмов. Так, для палеозоя (эра древней жизни) было характерно господство морских беспозвоночных, рыб, папоротников и плаунов, для мезозоя (эра средней жизни) — пресмыкающихся и голосеменных, для кайнозоя (эра новой жизни) — млекопитающих и покрытосеменных.
Начало биографии Земли
Уже в глубокой древности человечество волновала мысль о причинах возникновения нашей планеты и даже всей Солнечной системы. Хотя абсолютное большинство идей и предположений были фантастичными, все же некоторые из них поражают нас своей близостью к современным представлениям. Большую помощь в формировании представлений о рождении Земли оказали метеориты, эти пришельцы из далекого космоса. Оказалось, что средний состав метеоритов близок к земному, а их возраст не менее 4–5 млрд. лет.
Согласно гипотезе академика О. Ю. Шмидта, Солнечная система образовалась путем аккумуляции твердого вещества, рассеянного в космическом пространстве. Сгущение или гравитационное сжатие газового пылевого облака до состояния вещества звезд привело к повышению внутренней температуры облака, и с этого момента стали действовать термоядерные реакции, в процессе которых водород превращался в гелий и происходило обильное выделение огромного количества энергии.
Новая звезда — наше Солнце — родилась в чудовищных вихрях термоядерных реакций. Произошло это около 6–7 млрд. лет назад. Во время термоядерных взрывов в космическое пространство выбрасывались необозримые газовые плазменные облака. Из этого вещества в дальнейшем возникли планеты, кометы, астероиды и другие космические тела. Несколько сот миллионов лет газообразное вещество протопланетного облака, или первичного вещества планет, остывало.
Около 5,5 млрд. лет назад из холодного протопланетного вещества возникла Протоземля. Однако ее так же, как и зачатки других планет, еще нельзя было назвать планетой в полном смысле этого слова, поскольку в ее пределах отсутствовали твердые участки. В течение сравнительно долгого времени на нашей планете протекали реакции и процессы совершенно иного типа, чем те, которые мы обычно привыкли называть геологическими процессами. Поэтому этот далекий этап развития Протоземли носит название догеологического, или астрономического.
Согласно современным представлениям, первичная Земля была холодной. По сути дела, это было беспорядочное скопление космического вещества. Под влиянием гравитационного уплотнения, постепенно нагреваясь от бесчисленных ударов метеоритов и астероидов и в результате выделения тепла при распаде радиоактивных элементов, земное вещество вновь стало разогреваться. Одни ученые считают, что температура разогрева составляла десятки тысяч градусов, а другие — не более 1000 °C.
Разогрев Протоземли способствовал дифференциации ее вещества: во внутренние части постепенно опускались тяжелые вещества, а на периферии скапливались сравнительно легкие. Эти процессы привели к разделению земных недр на ядро и мантию. Мантия Земли действует как гравитационный сепаратор, который доставляет к границе внешнее ядро — мантия свежее вещество. Тяжелые соединения железа остаются, а легкие возвращаются в верхние слои.
Сепарация вещества в недрах Земли протекала довольно медленно, и мантийное вещество множество раз совершало кругооборот. Некоторые исследователи связывают полный круг обращения мантийного вещества с длительностью глобальных геологических процессов, в частности вулканической активностью, горообразованием, трансгрессией (наступление) моря.
Долгое время после своего рождения Земля оставалась безжизненной и неуютной планетой. Только космический холод и солнечный ветер господствовали на поверхности планеты. Твердая оболочка на ее поверхности была тонкой и хрупкой, потоки раскаленного материала из глубин Земли быстро достигали ее поверхности и растекались на огромные расстояния.
Атмосферы еще не существовало и это делало земную поверхность очень уязвимой для обстрела из космоса метеоритами и космической пылью. Над планетой поднимались тучи пепла и газов, поступающих из недр во время грандиозных извержений. К земной поверхности медленно двигался свободный кислород, освобождаемый в процессе дифференциации вещества. Кислород впервые появился на границе ядра и мантии, т. е. там, где происходили сепарация и переработка вещества. Увлекаемый конвективными потоками кислород постепенно уходил вверх, и долгое время весь он расходовался на окисление железа и его соединений.
Рождение атмосферы и гидросферы
Атмосфера возникла в начальные периоды формирования земной коры. Существуют две гипотезы ее образования. В первой атмосфера рассматривается как производная первичного материала, оставшегося от упрощенных флюидов, которые когда-то обрамляли расплавленную Землю. По второй гипотезе, атмосфера рассматривается как вторичное образование, возникшее при освобождении свободных химических элементов и соединений из лавы, извергавшейся на земную поверхность. Благодаря этой лаве была создана первичная земная кора. Большинство ученых придерживаются второй гипотезы происхождения атмосферы, считая, что в противном случае любая первичная атмосфера на ранней стадии развития Земли была бы сравнительно быстро ей утеряна.
Таким образом, условно можно считать, что источником веществ, составляющих первичную атмосферу, служили продукты выплавления горных пород земной коры, мантии и ядра. Считается что она была бескислородной. Крупнейший американский геохимик Г. Юри высказал мнение, что атмосфера могла состоять из смеси водяного пара, водорода, метана, аммиака и сернистого водорода. Английский геохимик П. Клауд считает, что в ранней атмосфере преобладали вода, углекислый газ, окись углерода, азот, хлористый водород, водород и сера. Следовательно, атмосфера состояла только из летучих и легких газообразных веществ, которые в момент формирования Земли входили в состав твердых веществ. Свободной воды не существовало, она была связана в гидроокислах, азот — в нитридах и, возможно, нитритах, кислород — в окислах металлов, углерод — в карбидах и карбонатидах и.т.д.
