Концепции геологического развития земли

Эволюционные представления широко используются во многих науках о Земле. При этом немаловажное место в них занимает понятие геологического времени, геохронологической шкалы. Систематизация знаний о прошлых эпохах, зарождении и развитии жизни на нашей планете сыграла огромную роль в биологии, геологии, палеонтологии и многих других естественных науках.
Действительно, изучение человеком истории эволюции Земли открыло ему новые перспективы: например, стало возможным просчитывать возможные места залежи полезных ископаемых, применяя знания о движении литосферных плит, вулканических активностях и особенностях развития организмов в ту или иную эру, период или эпоху. Также стратиграфия, являющаяся одним из разделов геологии, основывается на представлениях об истории развития Земли; геологический в ...

1. Введение 3
2. Геохронологическая шкала 5
3. Докембрий 6
3.1. Катархейский эон 7
3.2. Архейский эон 7
3.2.1. Эоархейская эра 8
3.2.2. Палеоархейская эра 8
3.2.3. Мезоархейская эра 9
3.2.4. Неоархейская эра 9
3.3. Протерозойский эон 9
3.3.1. Палеопротерозойская эра 10
3.3.2. Мезопротерозойская эра 11
3.3.3. Неопротерозойская эра 12
4. Фанерозойский эон 14
4.1. Палеозойская эра 16
4.2. Мезозойская эра 19
4.3.1. Палеогеновый период 24
4.3.2. Неогеновый период 26
4.3.3. Четвертичный период 27
5. Заключение 29
6. Список литературы 31

История геологического развития Земли делится учеными на продолжительные промежутки времени, называющиеся эонами. Эоны разделяются на эры, которые состоят из периодов. Периоды, в свою очередь, состоят из эпох, а сами эпохи делятся на века. История Земли разбита по определенным периодам не случайно: смены эр отличались значительными преобразованиями земной поверхности, изменениями ландшафта, горообразовательными процессами.
В 1930 году американский ученый-геолог Чедвик ввел разделение истории развития Земли на криптозойский и фанерозойский эоны. В течение криптозойского эона, составляющего около 5/6 всей истории Земли, сформировались докембрийские слои пород, в которых не было обнаружено остатков скелетной фауны. Этот эон длился более 3000 миллионов лет. Фанерозойский эон включает в себя последние 570 миллионов лет.
В истории развития Земли самыми древними этапами считаются катархей и архей. В это время наша планета была покрыта активно действующими вулканами, и в слое пород этого времени не было найдено остатков организмов. В горных породах времен архея были обнаружены кварциты, сланцы и гнейсы . После этой эры произошли кардинальные изменения в процентном соотношении суши и моря из-за активных горообразовательных процессов.
Следующей эрой развития Земли стал протерозой, продолжительность которого составляет более 2 миллиардов лет. Именно во время протерозоя на нашей планете появилась жизнь. В результате деятельности появившихся организмов активно преобразовывается состав земной коры, облик Земли, благодаря процессам фотосинтеза изменяется и состав атмосферы. В слоях пород протерозоя были найдены множество железных руд органогенного происхождения.
Протерозой сменяется палеозойской эрой, первой в фанерозойском эоне. Ее длительность составляет приблизительно 250-350 миллионов лет. В это время на Земле активно развивается многообразие животного мира: от примитивных морских организмов до пресмыкающихся. Появляются хвойные растения, нефть, фосфориты, каменный уголь.
Во времена мезозойской эры (приблизительно 170 миллионов лет), сменившей палеозойскую, происходит активное горообразование в области Индийского, Тихого и Атлантического океанов. Эта эра характеризуется разнообразием пресмыкающихся (ихтиозавры, динозавры и т.д.), появлением множества видов насекомых, птиц, рыб и млекопитающих. Также произошли изменения и во флоре Земли: появились лиственные деревья.
Наконец, кайнозойская эра, начавшись приблизительно 60-70 миллионов лет назад, длится и по наше время. Она отличается неоднократной сменой ландшафта, изменениями в соотношении воды и суши, а также резким изменением климата, произошедшим около 0,7 – 1,8 миллиона лет назад, и последующим оледенением большей части Северной Америки и Евразии. Из-за скопления огромных объемов льда на суше уровень Мирового океана понизился более чем на 60 метров. Кроме того, именно в конце кайнозоя появляется человек.

Кислородная катастрофа оказала сильное воздействие на биосферу, литосферу и атмосферу Земли. До этого события почти все живые организмы были анаэробными. Для большинства анаэробных бактерий кислород в больших количествах губителен, поэтому произошло исчезновение большего количества живых организмов на Земле. Оставшиеся формы жизни либо жили в среде, лишенной кислорода, либо были невосприимчивы к его воздействию. Из-за кислородной катастрофы большинство осадочных и метаморфических пород, составляющих земную кору, являются окисленными. А в атмосфере в результате изменения химического состава в эру палеопротерозоя, сформировался озоновый слой, благодаря которому сильно уменьшился парниковый эффект и в последствии Земля вступила в эпоху Гуроновского оледенения. В период статерия происходит формирование суперконтинента Колумбия (Нуна).В свою очередь сам палеопротерозой разделяется на четыре периода: сидерий (2.5 – 2.3 млрд. лет назад) риасий (2.3 – 2 млрд. лет назад)орозирий (2 – 1.8 млрд. лет назад)статерий (1.8 – 1.6 млрд. лет назад)Мезопротерозойская эраВторая эра протерозоя – мезозойская эра. Ее продолжительность составляет 600 млн. лет (1.6 – 1.0 млрд. лет назад). В мезопротерозое можно выделить три периода:Калимий (1.6 – 1.4 млрд. лет назад)Эктазий (1.4 – 1.2 млрд. лет назад)Стений (1.2 – 1.0 млрд. лет назад)Во время калимийского периода произошел распад суперконтинента Колумбия.Второй период мезопротерозойской эры, экстазий, характеризуется расширением существующих осадочных пород и появлением новых континентальных плит. В породах острова Сомерсет (Канада) учеными были обнаружены ископаемые красные водоросли, возраст которых оценивается как 1.2 млрд. лет.В стенийский период сформировался суперконтинет Родиния. Возник около 1.1 млрд. лет назад. В то время планета состояла из одной огромной части суши и одного громадного океана, получившего название Мировия. К этому периоду также относят наиболее ранние ископаемые останки эукариот, которые размножались половым путем.Неопротерозойская эраНеопротерозой является последней эрой протерозоя и захватывает временной промежуток 1000 – 542 млн. до н.э. Неопротерозой разделяют на три периода:Тоний (1000 – 850 млн. лет назад)Криогений (850 – 635 млн. лет назад)Эдикарий (635 – 541 млн. лет назад)Тоний характеризуется началом распада суперконтинента Родиния как минимум на 8 фрагментов, в связи с чем суперокеан Мировия прекращает существование. Считается, что во время криогенийского периода наступило самое масштабное оледенение планеты – льды достигали экватора. Существует так называемая гипотеза «Земля-снежок», которая как раз предполагает, что Земля была полностью покрыта льдом. Такая гипотеза позволяет объяснить отложение ледниковых осадков в тропических широтах в период 850 – 630 млн. лет до н.э.Последним периодом неопротерозоя, протерозоя и всего докембрия является эдикарий. Название этот период получил по названию Эдикарской возвышенности, находящейся в Южной Австралии. Официально это название было утверждено в 2004 году Международным союзом геологической науки. До этого времени этот период называли вендским. В отложениях эдикария намного меньше остатков живых организмов, чем в более новых породах, так как еще не было организмов со скелетом. В этот период Землю населяли вендобионты, которые являются первыми из известных и широко распространенных многоклеточных животных. Вендобионты представляют собой мягкотелые, в основном сидячие организмы, которые, скорее всего, обитали в морях. Фанерозойский эонФанерозойский эон - геологический эон, который начался 542 млн. лет назад и продолжается до настоящего времени. В фанерозое выделяют три эры:ПалеозойМезозойКайнозойГраницам между эрами соответствуют крупные события в истории Земли. Это и значительные изменения конфигураций материков, изменение уровня моря, перемены климата, кардинальные перемены в составах морской фауны, растительного мира, массовые вымирания одних групп организмов и появление новых.К фанерозойскому эону также иногда относят эдикарский период протерозоя.Началом фанерозоя считается кембрийский период, который отличается резким увеличением количества биологических видов и появлением организмов, обладающих минеральными скелетами. На протяжении этого периода скорость эволюционного процесса увеличивалась в направлении от низших организмов к высшим, а также происходило возрастание биоразнообразия на уровне низших видов.В геологии существует такое понятие как «Кембрийский взрыв» под которым подразумевается внезапное появление в кембрийских отложениях множества окаменелостей представителей различных подразделений животного царства на фоне их отсутствия в докембрийский эон.На этот ион также приходятся пять сильнейших вымираний в истории планеты:Ордовикско-силурийское вымирание – массовое вымирание, которое произошло на границе ордовикского и силурийского периодов приблизительно 450 – 440 млн. лет назад. Из пяти крупнейших вымираний в истории Земли ордовикско-силурийское является третьим по процентной части вымерших родов и вторым по потерям количества живых существ. Считается, что причина вымирания заключается в движении суперконтинента Гондваны, существовавшего в то время, к области южного полюса. Это движение привело к глобальному похолоданию, оледенению и впоследствии – падению уровня мирового океана, а известно, что вся жизнь в то время происходила в морях и океанах.Девонское вымирание – массовое вымирание в конце девонского периода (374 – 359 млн. лет назад). В этот период резко исчезли почти все бесчелюстные. Всего вымерло около 19% семейств и 50% родов. Трудно найти точную причину девонского вымирания, вероятно, что она заключается в изменениях окружающей среды. Массовое пермское вымирание (252 млн. лет назад). По нему проводят границу между пермским и триасовым периодами. Оно является одним из крупнейших катастроф биосферы в истории Земли, привело к вымиранию 70% наземных видов позвоночных, 96% всех морских видов и 83% видов насекомых. Восстановление биосферы, в связи с такими утратами, заняло весьма длительный период времени. Существует множество предположений относительно причин вымирания, но наиболее распространенной является гипотеза о излиянии траппов. Триасовое вымирание (триасово-юркское) – граница между триасовым и юрским периодами (199 млн. лет назад). В четвертое массовое вымирание полностью исчез целый класс конодонтов, составлявших в то время 20% от всех морских семейств, многие виды земноводных и другие представители живых организмов. Это событие способствовало освобождению экологической ниши и позволило доминировать динозаврам, начиная с юркского периода. Также существует множество гипотез объяснения причин триасового вымирания, связанных с изменением климата, падением астероида, извержением вулкана, но все они не полностью отвечают предъявленным требованиям.Мел-палеогеновое вымирание (мел-третичное, мел-кайнозойское) – вымирание, произошедшее на границе мелового и палеогенового периодов, примерно 65 млн. лет назад. Не существует единой точки зрения о том, было ли это вымирание постепенным или внезапным. В это массовое вымирание вымерли динозавры, морские рептилии, летающие ящеры, многие моллюски, множество водорослей. Всего: 16% семейств морских животных и 18% семейств сухопутных позвоночных, однако большая часть животных и растений пережили этот период. Существует множество гипотез о причине вымирания, но наиболее распространенная версия – падение астероида. Палеозойская эраПалеозойская эра является первой эрой фанерозойского эона. Ее продолжительность составляет приблизительно 289 миллионов лет. Палеозой подразделяется на шесть периодов:Кембрий (541 – 485 млн. лет назад)Ордовик (485 – 443 млн. лет назад)Силур (443 – 419 млн. лет назад)Девон (419 – 359 млн. лет назад)Карбон (359 – 299 млн. лет назад) Пермь (299 – 252 млн. лет назад)Кембрий – первый период палеозоя, его продолжительность составила около 56 миллионов лет. Этот промежуток времени характеризуется расцветом трилобитов. В кембрийский период появились обладающие минеральным скелетом организмы. Также ученые считают, что именно тогда возникли первые беспозвоночные (например, многоножки, черви), моллюски, коралловые полипы. Кембрий характеризуется развитием множества форм жизни, большинство которых были сосредоточены в воде. Кроме того, повышение уровня солености морей в данный период способствовало формированию пласта земной коры, состоящего из различных гипсов, ангидритов, а также калийных и каменных солей. В начале кембрия в атмосфере Земли содержалась значительная доля азота, при этом постоянно увеличивалось количество кислорода. К концу кембрия углекислый газ, азот и кислород стали преобладать в атмосфере. Ордовик – период, пришедший на смену кембрию и длившийся около 42 миллионов лет. В этот период единый материк Гондвана, сформировавшийся еще к кембрию, стал двигаться на юг. Как и кембрий, ордовикский период характеризуется разнообразием бактерий, развитием водорослей, морских форм жизни. В это время были широко распространены всевозможные моллюски, улитки, иглокожие, трилобиты и многие другие животные. К концу ордовика происходит вымирание множества видов кораллов, моллюсков и иглокожих, характеризующих этот временной период. В слоях ордовикских пород встречаются фосфориты, горючие сланцы, золото, нефть, а также марганцевые и железные руды. В этот период происходит выделение нескольких типов климата (тропический, умеренный, экваториальный, субтропический и климат высокогорий).Силур – третий период палеозоя, с продолжительностью около 24 миллионов лет. Граница силура характеризуется вымиранием (приблизительно 60% морских организмов), носящим название ордовикско-силурийского вымирания. В конце силура появляются множество видов рыб (челюстноротые, акантоды, хрящекостные), а также новый вид растений (сосудистые). Ученые считают появление сосудистых растений знаменательным событием в развитии биосферы. В добавление ко всему, этот период происходит активное продвижение Гондваны на юг, интенсивное горообразование. Постепенно в силуре развивается засушливый климат. Пласты силурийских пород включают в себя медь, барит, железные руды, горючие сланцы, золото и фосфориты.Девон является четвертым периодом палеозоя. Он продолжался приблизительно 60 миллионов лет. Этот период характеризуется освоением новых ниш флоры и фауны. Появляются многочисленные виды растений, такие как папоротниковидные, хвощевидные, голосеменные и другие. Также возникли первые наземные позвоночные, насекомые, клещи. В девонский период достигло своего расцвета многообразие морских и пресноводных форм жизни. Конец данного периода характеризуется массовым вымиранием многих видов животных. Среди пород времен девона находят алмазы, кимберлитовые трубки.Карбон, или каменноугольный период, пришел на смену девону и продлился около 60 миллионов лет. В этот промежуток времени начинает приобретать очертания суперконтинент Пангея, появившийся в результате столкновения Гондваны и Лавразии. Значительно обогатилась флора и фауна Земли: возникли новые виды споровых растений, в том числе хвойные, цикадовые, папоротниковидные, плауновидные; появились новые беспозвоночные и позвоночные животные: рептилии, переднежаберные гастроподы, фораминеферы, амфибии и многие другие. К концу карбона произошло вымирание некоторых видов головоногих моллюсков, граптолидов и иглокожих. В морях возросло количество видов рыб, в болотной местности появилось множество видов земноводных и насекомых (стрекоз, летучих тараканов, многоножек). К началу карбона на Земле сложилось два типа климата: экваториальный и тропический. К окончанию этого периода сформировалась ярко выраженная зональность климатов, сильно различались температуры полюсов и экватора. В позднем карбоне всю территорию Австралии, Индии и Южной Америки покрывали ледники. Слои пород этого времени содержат значительное число каменного угля, нефти, железных руд.Последним периодом палеозоя является пермь, длительность которого составляет приблизительно 47 миллионов лет. В этом периоде появились новые виды животных: жуки, скорпионницы, титаноптеры. Конец пермского периода характеризуется наикрупнейшим вымиранием в истории Земли (пермско-триасовое вымирание). Бесследно исчезло приблизительно 90% видов морских животных, а также около 70% наземных. По одной из наиболее распространенных версий, это произошло из-за соединения материков в суперконтинент Пангею, из-за чего значительно усилилась вулканическая активность. Засушливый пермский климат имел ярко выраженную зональность и был довольно близок к современным климатическим условиям. В начале этого промежутка времени все еще продолжалось начавшееся в каменноугольном периоде оледенение. Этот период также характеризуется большим числом пустынь. В слоях пород времен перми содержатся залежи газов, поваренные и калийные соли, медь, золото, ртуть и многие другие.Мезозойская эраМезозойская эра занимает 186 миллионов в геологической временной шкале Земли (252 – 66 млн. лет назад). Мезозой делится на три периода:Триасовый (252 – 201 млн. лет назад)Юрский (201 – 145 млн. лет назад)Меловой (145 – 66 млн. лет назад)Мезозойская эра – эра климатической, тектонической и эволюционной активности. В этот период формируются основные контуры современных материков и происходит горообразование. На протяжении всего периода климат был теплым, это сыграло важную роль в образовании и эволюции новых видов. К концу мезозоя основная часть видового состава жизни приблизилась к нынешнему его состоянию.Мезозойские тектонические деформации можно считать сравнительно мягкими относительно энергичных горообразований позднего палеозоя. Главным тектоническим событием был распад суперконтинента Пангеи снова на Лавразию и Гондвану, позднее они тоже распались. В Мезозое случались обширные трансгрессии, которые привели к образованию множества внутриконтинентальных морей.К концу мезозойской эры континенты практически современные очертания. Лавразия распалась на Евразию и Северную Америку, Гондвана – на Южную Америку, Австралию, Африку, Антарктиду и Индийский субконтинент.Рис. 1. Палеографические изменения. 240 , 150 и 65 млн. лет назад соответственноНа протяжении последних 1.1 млрд. лет истории Земли климат планеты прошел через три сменявших друг друга цикла Вильсона. Наиболее длительные теплые периоды характеризовались равномерным климатом, разнообразием растительного и животного мира, преобладанием эвапоритов и карбонатных осадков. В холодные же периоды происходило сокращение биоразнообразия, они характеризуются терригенными и гляциальными осадками. Причину цикличности находят в периодичности соединения и распада континентов в суперконтинент Пангею. Мезозой является самым теплом периодов фанерозоя. Период глобального потепления практически полностью совпал с мезозойской эрой.Триасовый период – первый период мезозойской эры, который продолжался около 51 млн. лет. Получил свое название по наличию трех слоев в отложениях, найденных в Западной Европе (раковичный известняк, пестрый песчаник и кейпер). До триасового периода существовал один суперконтинент Пангея, который в этом периоде начинает постепенно раскалываться. Развиваются пустынные ландшафты. К этому периоду относится начало отложений пород таврической формации, которые составляют нижнюю часть гор Крыма. Климатические потепления приводят к высыханию многих внутренних морей, в оставшихся – растет соленость. Происходит сглаживание различий в температуре. В этот период происходит вымирание семенных папоротников, начинается преобладание голосеменных, цикадовых и хвойных растений. Появляются устрицы и новые виды улиток. Водные животные становятся крупнейшими хищниками. Происходит уменьшение разнообразия позвоночных. На суше развиваются рептилии. Происходит появление первых теплокровных, яйцекладущих млекопитающих, а также прямых предков птиц (протоавис). В триасовом периоде широко распространены текодонты. Увеличивает видовое разнообразие сетчатокрылых насекомых. Расцветают полужесткокрылые и жесткокрылые, стрекозы. Благоприятные климатические условия способствовали появлению и развитию растительного и животного мира. Однако на границе триасового и юрского периодов произошло массовое вымирание, которое привело к гибели множеств семейств.Юрский период является средним периодом мезозоя, его продолжительность составила около 56 млн. лет. Свое название этот период получил по названию горного массива Юра, проходящего в Швейцарии и Франции, где были найдены первые отложения.