ОБРАЗОВАНИЕ ЗЕМЛИ

Согласно современным космологическим представлениям, Земля образовалась примерно 4,6 млрд лет назад. К такому выводу ученые пришли в результате исследования возраста древнейших минералов и горных пород, а также на основе изучения процессов распада радиоактивных веществ и исследования метеоритов. Они относятся к числу наиболее изученных космических объектов и несут ценную научную информацию. Исследования метеоритов показывают, что возраст как железных, так и каменных метеоритов совпадает и составляет примерно 4,5—4,6 млрд лет. Схожие данные получены при исследовании лунных пород, образцы которых были доставлены на Землю с помощью космических станций «Луна» и экипажами американских космических кораблей «Аполлон». Оказалось, что возраст самых древних лунных образцов совпадает с возрастом самой Луны и составляет 4—4,5 млрд лет. Значит, первичная лунная кора возникла вскоре после образования Луны и отдельные участки этой коры сохранились до сегодняшнего дня, поэтому делается вывод о возрасте нашей планеты, равном примерно 4,6 млрд лет. Он включает около 90% геологического времени.

Древнейший период в истории нашей планеты, называемый до- кембрийским, продолжался от образования планеты (около 4,6 млрд лет назад) до начала кембрийского периода (541 млн лет назад) и включал четыре зона: фанерозой (542 млн лет), протерозой (1958 млн лет), архей (1000 млн лет), катархей (600 млн лет). Эон — отрезок времени геологической истории, в течение которого формировалась эонотема; объединяет несколько эр[1].

Геохронологическая шкала — временная шкала истории Земли, применяемая в геологии и палеонтологии, своеобразный календарь для промежутков времени в сотни тысяч и миллионы лет. На поверхности Земли не обнаружены горные породы или минералы, которые могли быть свидетелями образования планеты. Максимальный возраст Земли ограничивается возрастом самых ранних твердых образований в Солнечной системе — тугоплавких включений, богатых кальцием и алюминием из углистых хондритов. Последующее время в истории Земли было разделено на временные интервалы, границы которых проведены по важнейшим событиям. Например, граница между эрами фанерозоя проходит по крупнейшим эволюционным событиям — глобальным вымираниям. Палеозой отделен от мезозоя крупнейшим в истории Земли пермо-триасовым вымиранием видов, которое произошло 252 млн лет назад в завершение пермского периода. Это событие признано наиболее масштабным вымиранием в истории нашей планеты, когда погибло 90% всех живых организмов на Земле.

До недавнего времени наиболее вероятной причиной вымирания считалось падение гигантского метеорита, но исследования американских ученых из Массачусетсского технологического института (МТИ) указывают на причастность микроорганизмов к древней биологической катастрофе. Ученые пришли к выводу, что массовое пермское вымирание могли вызвать микробы из класса археи, известные под названием Methanosarcina. Эти микробы стали массово и быстро размножаться в океанах, выделяя огромное количество метана в атмосферу Земли. Неожиданное увеличение содержания метана в атмосфере привело не только к резкому изменению климата, но и к ухудшению химического состава океанской воды. Причиной ускоренного размножения микробов ученые называют извержения вулканов (микробам был необходим источник углекислого газа, который обеспечили извержения). Быстрый рост содержания углекислого газа предполагает размножение микробов, а рост популяции микробов является одним из немногих феноменов, способных вызывать экспоненциальное увеличение содержания углерода. Чтобы подтвердить свою версию причин древней биологической катастрофы, ученые в первую очередь собрали геохимические свидетельства ускоренного повышения уровня углекислого газа в земных океанах около 250 млн лет назад, отследили генетические изменения в микробах Methanosarcina, которые позволили им производить большой объем метана. В породах, датированных окончанием пермского периода, естествоиспытатели обнаружили повышенное содержание никеля, необходимого для размножения микробов. Собранные доказательства убедительно свидетельствуют о достоверности теории, объясняющей причины пермского вымирания.

Мезозой отделен от кайнозоя мел-палеогеновым вымиранием — одним из пяти великих массовых вымираний на границе мелового и палеогенового периодов, около 65 млн лет назад. Пока нет единой точки зрения, было ли это вымирание постепенным или внезапным, что является в настоящее время предметом исследований. Частью этого массового вымирания явилось вымирание динозавров, морских рептилий, в том числе мезазавров и плезиозавров, летающих ящеров, многих моллюсков и мелких водорослей.

Принципы периодизации геологической истории Земли. Дальнейшие события в геологическое время часто определяются, согласно относительной геохронологии, категориями «древнее», «моложе», например какая-то эра древнее некоторой другой. Отдельные отрезки геологической истории называются (в порядке уменьшения их продолжительности) зонами, эрами, периодами, эпохами, веками. Их выявление основано на том факте, что геологические события запечатлеваются в горных породах, а осадочные и вулканогенные породы располагаются в земной коре слоями. В 1669 г. датский анатом и геолог Н. Стено установил закон последовательности напластования, согласно которому нижележащие пласты осадочных пород древнее вышележащих, т.е. образовались ранее их. Благодаря этому появилась возможность определения относительной последовательности образования слоев, а значит, связанных с ними геологических событий.

Основным методом в относительной геохронологии является био- стратиграфический, или палеонтологический, метод установления относительного возраста и последовательности залегания пород. Дело в том, что в большинстве осадочных пород можно встретить останки животных или растительных организмов. Ж.Б. Ламарк и Ч. Дарвин установили, что животные и растительные организмы в течение геологической истории постепенно совершенствовались в борьбе за существование, приспосабливаясь к изменяющимся условиям жизни. На определенных стадиях развития Земли некоторые животные и растительные организмы вымирали, их сменяли другие, более совершенные. Таким образом, по останкам ранее живших более примитивных предков, найденным в каком-нибудь пласте, можно судить об относительно более древнем возрасте данного пласта.

Метод геохронологического расчленения пород, особенно важный для расчленения магматических образований океанического дна, основан на свойстве магнитной восприимчивости горных пород и минералов, образующихся в магнитном поле Земли. С изменением ориентировки породы относительно магнитного поля или самого поля часть «врожденной» намагниченности сохраняется, а смена полярности запечатлевается в изменении ориентировки остаточной намагниченности пород. В настоящее время установлена шкала смены таких эпох.

Абсолютная геохронология — учение об измерении геологического времени, выраженного в обычных абсолютных астрономических единицах (годах), — определяет время возникновения, завершения и длительность всех геологических событий, в первую очередь время образования или преобразования (метаморфизма) горных пород и минералов, так как по их возрасту определяется возраст геологических событий. Основным методом здесь является анализ соотношения радиоактивных веществ и продуктов их распада в горных породах, образовывавшихся в разные эпохи. Древнейшие породы в настоящее время установлены в Западной Гренландии (3,8 млрд лет). Самый большой возраст (4,1—4,2 млрд лет) получен по цирконам из Западной Австралии. С учетом представлений об одновременности образования всех планет Солнечной системы и Луны и возраста самых древних метеоритов (4,5—4,6 млрд лет) и древних лунных пород (4,0—4,5 млрд лет) возраст Земли принимается равным 4,6 млрд лет.

В 1881 г. на II Международном геологическом конгрессе в Болонье (Италия) были утверждены основные подразделения совмещенных стратиграфической (для разделения слоистых осадочных пород) и геохронологической шкал. По этой шкале история Земли делилась на четыре эры в соответствии с этапами развития органического мира: 1) архейская, или археозойская, — эра древнейшей жизни; 2) палеозойская — эра древней жизни; 3) мезозойская — эра средней жизни; 4) кайнозойская — эра новой жизни. В 1887 г. из состава архейской эры выделили протерозойскую — эру первичной жизни. Позднее шкала совершенствовалась. Один из вариантов современной геохронологической шкалы представлен в табл. 3.1.

Геохронологическая шкала

Таблица 3.1

Эон

Эра

Период

Возраст (начало), млн лет

Фанерозой

Кайнозойская

Четвертичный

1,8

Неогеновый

23±1

Палеогеновый

65±3

Мезозойская

Меловой

130±5

Юрский

204±5

Триасовый

245± 10

Палеозойская

Пермский

290± 10

Каменноугольный

360±10

Девонский

410± 10

Силурийский

440± 15

Ордовикский

495±20

Кембрийский

570± 10

Криптозой

Протерозойская

Вендский

650± 100

Рифейский

1650±100

Карельский

26001100

Архейская

35001100

Катархейская

45001100

  • [1] Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Развитие Земли. Гл. 3. Происхождение Земли и ее догеологическая история. М.: Изд-во МГУ, 2002. С. 92—93.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >