Геохронология земли и геохронологическая шкала

Оглавление

Введение

Начиная с XVIII в. ученые пытались использовать различные химические, физические, геологические и даже биологические явления для определения абсолютного возраста Земли и отдельных этапов в истории ее развития (подсчет накопления солей в океане, скорость образования осадков и их мощность, быстрота эволюции органического мира на Земле и др.). Эти попытки не принесли положительных результатов. Лишь в начале XIX в. геологи нашли способ определения абсолютного возраста горных пород, основанный на изучении процесса радиоактивного распада атомов некоторых элементов.  Однако, проблема влияния геологических условий различных эпох на формирование горных пород до сих пор является актуальной.

Геологи и палеонтологи начали изучать осадочные породы,по сохранившимся в них остаткам растений и животных они со временем восстановили картину жизни на земле. Развитие растений и животных шло от простых форм к сложным, от низших к высшим в связи с изменением условий существования. Ученые выделили в истории Земли и жизни пять эр, в каждой эре несколько периодов, а в периодах в свою очередь эпохи и века.   Каждый последующий период отличается от предыдущего возникновением новых, более высокоорганизованных растений и животных, изменениями климата, расположения суши и моря.      Целью этой работы было определить абсолютный возраст земли, охарактеризовать этапы её развития, условия формирования различных горных пород.

В связи  с указанной целью были поставлены следующие задачи: 1) проанализировать геохронологическую шкалу времени; 2) описать методы определения относительного возраста Земли; 3) описать горные породы.  Первыми учёными применившими этот метод были  П. Кюри (Франция) и Э. Резерфорд (Великобритания). Принцип, положенный этими учёными в основу определений абсолютного возраста, используется до сих пор.    В этой работе содержится три главы,с входящими в них подглавами,объём составляет 25 страниц. В главах рассказывается о горных породах,методах определения возраста этих пород,основных этапах развития земли,а так же показана геохронологическая шкала.

1. Геохронология земли и геохронологическая шкала.

1. Геохронологическая шкала.

 Геохронологическая шкала (Рис. 1) — геологическая временная  шкала истории Земли, применяемая  в геологии и палеонтологии, своеобразный календарь для промежутков времени в сотни тысяч и миллионы лет.  Согласно современным общепринятым представлениям возраст Земли оценивается в 4,5—5 млрд лет. В современной геологии наиболее часто встречается оценка возраста в 4,55—4,56 млрд. лет, с оценкой погрешности в несколько процентов. Подобные оценки основаны на данных определения возраста пород методами радиоизотопной датировки. Цифра в 4,567 млрд лет представляет собой своего рода компромисс между различными датировками возраста горных пород, которые дают цифры от 4,2 до 4,6 млрд лет.

Это время  было разделено на различные временные  интервалы по важнейшим событиям, которые тогда происходили.

Граница между  эрами фанерозоя проходит по крупнейшим эволюционным событиям — глобальным вымираниям. Палеозой отделён от мезозоя крупнейшим за историю Земли пермо-триасовым вымиранием видов. Мезозой отделён от кайнозоя мел-палеогеновым вымиранием.

Во второй половине XIX века на II—VIII сессиях Международного геологического конгресса (МГК) в 1881—1900 гг. были приняты иерархия и номенклатура большинства современных геохронологических подразделений. В последующем Международная геохронологическая (стратиграфическая) шкала постоянно уточнялась.        Конкретные названия периодам давали по разным признакам. Чаще всего использовали географические названия. Так, название кембрийского периода происходит от лат. Cambria — названия Уэльса, когда он был в составе Римской империи, девонского — от графства Девоншир в Англии, пермского — от г. Перми, юрского — от гор Юра в Европе. В честь древних племён названы вендский (венды — нем. название славянского народа лужицких сорбов), ордовикский и силурийский (племена кельтов ордовики и силуры) периоды. Реже использовались названия, связанные с составом пород. Каменноугольный период назван из-за большого количества угольных пластов, а меловой — из-за широкого распространения писчего мела.

Принцип построения шкалы

Геохронологическая  шкала создавалась для определения  относительного геологического возраста пород. Абсолютный возраст, измеряемый в годах, имеет для геологов второстепенное значение.      Время существования Земли разделено на два главных интервала (эона): Фанерозой и Докембрий (Криптозой) по появлению в осадочных породах ископаемых остатков. Криптозой — время скрытой жизни, в нем существовали только мягкотелые организмы, не оставляющие следов в осадочных породах. Фанерозой начался с появлением на границе Эдиакария (Венд) и Кембрия множества видов моллюсков и других организмов, позволяющих палеонтологии расчленять толщи по находкам ископаемой флоры и фауны.           Другое крупное деление геохронологической шкалы имеет своим истоком самые первые попытки разделить историю земли на крупнейшие временные интервалы. Тогда вся история была разделена на четыре периода: первичный, который эквивалентен докембрию, вторичный — палеозой и мезозой, третичный — весь кайнозой без последнего четвертичного периода. Четвертичный период занимает особое положение. Это самый короткий период, но в нём произошло множество событий, следы которых сохранились лучше других

2. Основные эры развития земли.

 Догеологический этап. 4,5 млрд лет назад Земля представляла собой гигантский раскалённый шар, образовавшийся из “слепленных” друг с другом небольших космических тел (рис. 2). В расплавленных недрах планеты твёрдые частицы опускались к центру, образуя ядро, а лёгкие поднимались к поверхности. Извергались вулканы, сверкали молнии, кометы и метеориты бомбардировали поверхность Земли. В этот период образовалась первая атмосфера – воздушная оболочка, которая ещё была лишена кислорода.  
 Архейский период. (5 – 2,5 млрд лет назад). В архее (от греч. “археос” – древний) Земля была совершенно непохожа на современную планету и окутана иной атмосферой: более половины её составлял углекислый газ, а остальное – сероводород, азот, аммиак, сернистый газ, пары воды и различных кислот. Несмотря на то, что светимость Солнца тогда была на 18 % ниже, чем в наши дни, поверхность Земли и атмосфера прогревались намного сильнее. Причина этого – парниковый эффект: из-за высокой концентрации углекислого газа тепло от нагретой солнечными лучами земной поверхности не могло уходить в космическое пространство, и температура нижних слоев атмосферы превышала +50 °С             Вулканы вместе с другими газами извергали водяной пар. Испаряясь, он поднимался вверх и образовывал облака, а потом выпадал в виде дождей. Распределение суши и моря в архее тоже отличалось от нынешнего. Рассеянные по земной поверхности небольшие островки вообще вряд ли можно назвать сушей. Как утверждают астрономы, Луна в то время находилась ближе к Земле, и гигантские приливы и отливы регулярно обнажали морское дно на сотни километров (глубоких морских впадин тогда не было) и также регулярно скрывали под мелкой водой невысокие выступы земной коры. “Не суша и не море” – так характеризуют учёные земной ландшафт архейского времени. 
 В архее бактерии были единственными хозяевами планеты. Сами они почти не сохранились, но повсюду встречаются следы их жизнедеятельности – строматолиты (греч. “строма” – “подстилка”) (рис. 3). Бактерии жили исключительно в сложных сообществах, где каждая их группа выполняла строго определённую функцию. Одни поглощали углекислый газ, другие – метан, третьи – сероводород и т.д., причём каждая зависела от слаженной работы остальных.           Жизнь тогда ещё только зарождалась и, по существу, главной её задачей было приспособиться к любым условиям             

 
 Протерозой (2,5 млрд – 545 млн лет назад). Протерозой (от греч. “протерос" – более ранний и “зое” – жизнь) характеризуется появлением земной коры современного типа – более тонкой и тяжёлой океанической и гораздо более толстой и лёгкой континентальной (Рис. 4). Континентальная кора начала объединятся в единый суперконтинент – Родиния. На полюсах образовались ледниковые шапки. Известно, что на протяжении позднего архея и протерозоя пять раз наступал ледниковый период: 2,65; 2,3; 0,9; 0,8 и 0,6 млрд. лет назад. Появились внутриконтинентальные моря.     Протерозой характеризуется образованием кислородной атмосферы и появлением озонового слоя планеты. Формируется современный объем мирового океана. Появляются многоклеточные организмы: губки, грибы. Конец протерозоя (венд) можно назвать «веком медуз». Результатом жизнедеятельности прокариотов (одноклеточные живые организмы) стало образование почвы.           Живые организмы (бактерий магнетоспириллум)производят минерал – магнетит при обычной температуре и атмосферном давлении. В протерозое эти бактерии выполнили титаническую по своим масштабам работу, создав многокилометровые толщи железистых кварцитов по всему миру. Это знаменитые железорудные месторождения Курской магнитной аномалии в России, Кривого Рога в Украине, штата Минас-Жерайс в Бразилии.  

 
 Палеозой. Кембрийский период (545 – 490 млн лет назад). Появилась скелетная фауна. Именно с этого периода начался новый отсчёт времени. Закончился криптозой (время скрытой жизни) и наступил фанерозой – время явной жизни. Образовываются характерные для кембрия археоциаты – первые фильтры в живой природе.        Суперконтинент Родиния продолжал распадаться на отдельные блоки; протерозойские ледники растаяли, наступил период всеобщего потепления. Вся эта континентальная масса постепенно перемещалась от Южного полюса к северу, и уже к концу кембрия основная часть земной суши и окраинных морей располагалась в низких широтах, в тропическом и субтропическом поясах. На протяжении кембрия возникли представители практически всех известных в наше время типов животного царства. Появились даже первые хордовые животные. Существовали брахиоподы, иглокожие и все классы моллюсков. Олицетворением кембрия, как и ордовика, являются трилобиты. 
 В начале кембрийского периода (включая и самый конец протерозоя) происходило образование громадных толщ пластовых фосфоритов – осадочных пород, насыщенных фосфатами (т.е. солями фосфорных кислот). Ими сложено богатейшее месторождение Каратау в Казахстане и не менее крупные в Китае и других регионах.              Ордовикский период (490 – 443 млн лет назад). В ордовике сложилась рифовая экосистема с гораздо большим, чем в кембрии, разнообразием организмов. Появились кораллы ругозы (рис. 5). Отдельные виды трилобитов в ордовике достигали 1,5 м в длину. Самыми же крупными хищниками были огромные головоногие моллюски эндоцератиты.       В конце ордовика произошло оледенение, которое сильно повлияло на весь облик морской фауны и вызвало одно из крупнейших в фанерозое массовых вымираний.           В ордовике известно два типа крупных месторождений, образование которых напрямую связано с деятельностью организмов, – это залежи фосфоритов и горючих сланцев. Еще одним видом полезных ископаемых являются медноколчеданные руды, образующиеся на океаническом дне в местах выходов горячих подземных растворов под названием «черные курильщики».

 
 
 Силурийский период (443 – 417 млн лет назад). Столкновение континентов привело к образованию складчатой горной системы в Британии и Скандинавии, которая соединила их в новый крупный материковый массив – Еврамерику. Появились первые рыбы, раки, тип брахиопод. В классе головоногих моллюсков появилась маленькая, почти незаметная группа – бактритоидеи, но именно от неё в будущем, в девоне, произойдут аммониты – одни из самых известных ископаемых животных.          Во второй половине силура море начало уходить с материков, и климат становился всё более засушливым. Эпиконтинентальные моря, занимавшие обширные пространства Балтии, Сибири, Казахстана, Лаврентии, постепенно мелели, теряли связь с открытым океаном и превращались в замкнутые или полузамкнутые солеродные (эвапоритовые) бассейны, где выпаривание воды происходило быстрее её поступления. В них накапливались мощные толщи доломитов, солей, сульфатных минералов, гипса и ангидрита.    В силуре на побережье водоемов появились первые наземные растения –  риниевые. С силура растения начали свое интенсивное развитие, распространились на все континенты, становясь основой для выхода животных на сушу.           Девонский период (417 – 354 млн лет назад). В это время не происходило никаких радикальных перемен ни в облике планеты, ни в органическом мире. Однако уже в конце раннего девона (390 млн лет назад) тенденции, наметившиеся во второй половине силура, постепенно привели к таким исключительным событиям, которые сделали девон одним из самых своеобразных периодов в истории Земли.        В девоне существовали представители всех классов рыб. Они были настолько многочисленны, что этот геологический период часто называют веком рыб и брахиопод. Появились в девоне и двоякодышащие рыбы, которые кроме жабр имели легкие и могли дышать атмосферным воздухом. Резкое изменение климата вызвало обширное вымирание морских обитателей. Наземные растения всё дальше отступали от берега. К концу девона существовали уже все группы споровых: плауновидные, хвощевидные, разнообразные папоротниковидные и первые голосеменные. Это были уже не травянистые растения, а нечто похожее на пальму высотой до 30 м с разветвлённой кроной.

 Каменноугольный период (354 – 290 млн лет назад). Каменноугольный период, или карбон, – самый длительный в палеозое (64 млн лет).  Наиболее характерной и самой известной его чертой является то, образование огромных залежей каменного угля – более 30% мировых запасов. Они выявлены на всех континентах, а накапливались в разных условиях: и во влажных тропиках, и по соседству с полярными льдами.     На протяжении каменноугольного периода произошли большие изменения в физико-географическом облике планеты, в распределении водных и континентальных масс; менялся климат, перестраивался органический мир. На исходе каменноугольного периода завершилось глобальное перемещение земных континентов, все они соединились в один огромный материк – Пангею. Эти изменения в физическом облике планеты и рост ледниковых щитов вокруг полюсов привели к осушению эпиконтинентальных морей: вода уходила, превращаясь в лёд, начинался очередной в истории Земли период “высокого стояния” материков (первый, как мы помним, был в конце силура – начале девона).                                                 
  Пермский период (290 – 248,2 млн лет назад). Характеризуется мощной толщей красных песчаников – так называемый верхний красный песчаник или “мёртвый лежень”. В пермский период появились первые рептилии, которые вновь вернулись в воду.           Во второй половине перми на месте морского прогиба образовались Уральские горы, которые вплотную приблизились к Русской равнине.   В конце перми жизнь на Земле испытала новый глубочайший кризис, самый катастрофический за свою историю. Исчезло около половины ранее существовавших семейств морских организмов и более 80 % родов.     В этот период полностью вымерли отдельные группы древних споровых растений: древовидные плауновидные, хвощевидные. Главенствующее место перешло к голосеменным. Однако этот новый облик растительности сложился ещё раньше, кризис же только укрепил положение прогрессивных групп.  Во второй половине пермского периода море отступало, и эпиконтинентальные моря превращались в гигантские солеродные бассейны, где откладывались гипс, доломит, калийная и поваренная соли. Более 80% всех мировых запасов калийной соли образовалось в это время. Самое крупное месторождение – Делавэрский калиеносный бассейн в штатах Нью-Мексико и Техас (США) протяжённостью 265 км с юга на север. Пласты калийной соли, достигающие четырёхметровой толщины, занимают площадь 2330 км2.   
 Мезозой. Триасовый период (248 – 205 млн лет назад). Время гигантских рептилий, обширных теплых морей, населенных ихтиозаврами, аммонитами, белемнитами. Материк Пангея стал более монолитным. Горные сооружения Лавразии (Урал, Аппалачи, Западная и Центральная Европа) интенсивно разрушались, поставляя огромные количества обломочного материала. Континентальные блоки Северного и Южного Китая и Индокитая соединились и продвигались к юго-западной окраине Лавразии.   Отложения отчетливо подразделяются на три толщи: пестрый песчаник, раковинный известняк и “радужные” мергели, поэтому система и стала называться триасовой (от греч. Триас – троица).          Юрский период (205 – 142 млн лет назад) – олицетворение всего самого необычного, что когда-либо существовало на нашей планете. Удивительные ландшафты, невообразимые по своей величине и внешнему виду животные, как наземные, так и морские. Заливы океана Тетис все глубже вклинивались между Афкикой, Аравией и Европой. А к середине юры стали расходиться континентальные блоки Африки и Южной Америки и образовалась центральная часть Атлантического океана. Впервые Александр фон Гумбольт выделил юрские отложения в горах Юры, расположенных в Восточной Франции и Швейцарии. Отложения юрской системы в Западной Европе отчетливо подразделяются на три части: черная юра, бурая юра и белая юра. Известняки верхнего отдела – белой юры, венчают гряды Средиземноморского побережья Франции и Италии, Южного берега Крыма, защищая от северных ветров благодатные курортные места. В Юре рифовые постройки окаймляли побережья океана Тетис. Формировали их шестилучевые кораллы, мшанки, губки. Рифовые сооружения тянутся высокой горной грядой вдоль Южного берега Крыма, от нынешней Ялты на западе до Карадага на востоке. Появились “древнекрылы”, летающие волосатики – первые птицы. Признанным олицетворением юрского периода являются аммониты.  
 Меловый период (142 – 65 млн лет назад). Название этого периода пошло от мела. Растительность приобрела почти современный облик. Животные были представлены гигантскими динозаврами, летающими рептилиями. Существовали все основные группы организмов: аммониты, белемниты, шестилучевые кораллы.        Предположительно в конце мела произошла серьезная катастрофа, приведшая к полному вымиранию всего живого.       Кайнозой. Палеогеновый и неогеновый периоды (65 – 1,8 млн лет назад). Часто отложения палеогена и неогена называют третичными, так как в древние и средние века “первичными” называли кристаллические магматические и метаморфические образования, вторичными отложения палеозоя и мезозоя. К “четвертичным” относят наносы, образовавшиеся уже во время существования человека.           Распространение в морской фауне моллюсков и фораминифер и гигантских одноклеточных – фораминиферы нуммулиты. Началось похолодание, появились первые горные ледники в Антарктиде, что привело к вымиранию архаических копытных и хищников.       В палеогене и неогене начали формироваться горные системы, протянувшиеся на тысячи километров. К таким относится Альпийский складчатый пояс: Пиренеи, Альпы, Балканы, Малый Кавказ. Тетис как единый морской бассейн перестал существовать. В конце неогена вся Антарктида была покрыта ледяным щитом. Появились человекообразные обезьяны.     Антропогеновый (четвертичный) период (1,8 млн лет назад – наши дни). 
Великое оледенение и появление человека – эти два события отмечают начало четвертичного, или антропогенового периода (от греч. Антропос – человек). Чередование оледенений и относительных потеплений – самая характерная черта четвертичного периода. Всего насчитывают от четырех до шести оледенений. Наиболее обширное из них произошло в середине периода. На территории Восточной Европы оно называется днепровским, в Западной Европе рисским, в Северной Америке – иллинойским. На северо-американском континенте льдом было покрыто более 60 % площади.  
 Отсюда мы узнали что Земля развивалась постепенно, никогда не останавливаясь в своём развитии,в каждую эру Земля принимала новый облик,появлялись новые виды жизни. Некоторые виды живых существ со временем  вымирали, некоторые эволюционировали и приспосабливались к новым условиям жизни.