Геологічна історія землі в кайнозойську еру
Кайнозойська ера підрозділяється на три періоди: палеогеновий, неогеновий і четвертинний. Геологічна історія четвертинного періоду має властиві тільки їй відмітні особливості, тому вона розглядається окремо.
Палеогеновий і неогеновий періоди
Довгий час палеогеновий і неогеновий періоди об'єднували під єдиною назвою - третинний період. Починаючи з 1960 р. вони розглядаються як окремі періоди. Відкладення цих періодів складають відповідні системи, що мають власні назви. Усередині палеогену виділяють три відділи: палеоцен, еоцен і олігоцен; всередині неогену - два: міоцен і пліоцен. Цим відділам відповідають епохи з тими ж назвами.
Органічний світ
Органічний світ палеогенового і неогенового періодів суттєво відрізняється від мезозойського. На зміну вимерлим або занепалим мезозойским тваринам і рослинам прийшли нові - кайнозойські. У морях починають розвиватися нові сімейства і пологи двостулкових і черевоногих молюсків, костистих риб і ссавців; на суші - ссавців і птахів. Серед наземних рослин триває швидкий розвиток покритонасінних.
Органічний світ палеогенового періоду. Органічний світ моря був досить різноманітним. Серед безхребетних отримали виключне розвиток найпростіші - форамініфери. Поряд з дрібними форамініферами були широко поширені великі - нуммуліти. Вони мешкали на невеликих глибинах теплих екваторіальних і тропічних морів. Панували двостулкові і черевоногі молюски, вони досягли виключного різноманітності і по своєму складу відрізнялися від сучасних. З інших морських безхребетних були широко поширені морські їжаки, шестипроменеві корали, губки.
Серед морських хребетних панували костисті риби, з'явилися морські ссавці - кити, дельфіни, тюлені.
Органічний світ суші характеризувався пануванням ссавців, які зайняли всі основні середовища проживання вже на початку палеогену. Серед ссавців було ще багато примітивних тварин, що жили в лісах і болотах, але починаючи з середини палеогену відокремлюються групи хижих, копитних, хоботних і приматів, з'являються перші гризуни та комахоїдні. Серед хижих виділявся махайрод - величезний шаблезубий тигр з величезними іклами. У сухих лісостепових ділянках Казахстану та Середньої Азії жили Індрикотерій - гігантські безрогі носороги. Далекі предки слонів-палеомастодонти - досягали іноді розмірів сучасних слонів, але хобот і бивні у них були ще дуже невеликими.
Наземна флора не зазнала значних змін; тривав процес розвитку квіткових покритонасінних рослин, які поширилися по всій земній кулі.
Вивчення складу органічного світу і його розселення свідчить про існування трьох біогеографічних провінцій: середземноморської - теплою, північної і південної - з помірним кліматом. Площа тропічної провінції була більше, ніж в даний час.
Органічний світ неогенового періоду. Органічний світ моря. Серед найпростіших відбулися значні зміни. Більшість великих форамініфер, у тому числі всі нуммуліти, вимерли ще в палеогені, а в неогені продовжували розвиток численні дрібні форамініфери. Серед безхребетних панували двостулкові і черевоногі молюски, їх склад змінився в порівнянні з палеогеновими і до кінця неогену став дуже близький до сучасного. Багата морська фауна населяла тропічну провінцію - тут жили всі типи організмів, особливо ріфостроящіе шестипроменеві корали, різні голкошкірі, губки, маса різноманітних риб, багато ссавців.
Органічний світ суші. Великі зміни відбулися серед пануючих ссавців, вони швидко еволюціонували в Євразії та Африці. Вимерли багато примітивні форми - мешканці лісів, до умов життя в степах пристосувалися копитні, серед яких широко поширилися гиппарион, а також жирафи, носороги, олені. З'явилися величезні мастодонти, що мали дві пари бивнів, причому верхні бивні були розвинені сильніше, ніж нижні. Сучасні слони з'явилися наприкінці неогену, серед порівняно недавно вимерлих був мамонт - величезний волохатий слон, який жив у четвертинному періоді разом з предками людини. Між Азією та Північною Америкою відбувався широкий обмін ссавцями по існував тоді перешийку. Ссавці Південної Америки перебували на значно нижчій стадії розвитку, а найбільш примітивними були ссавці Австралії, які з кінця крейдяного періоду розвивалися в ізоляції від інших материків.
Наземна флора за складом мало відрізнялася від сучасної, продовжувався розвиток покритонасінних рослин. Розквіт ссавців був тісно пов'язаний з розвитком цих рослин, що були основною їжею рослиноїдних тварин.
Біогеографічні провінції стали мати обриси, близькі до сучасних. Протягом неогену поступово скорочувалися розміри тропічної провінції.
Структура земної кори і палеогеографія на початку ери
На початку кайнозойської ери структура земної кори була досить складною і багато в чому близькою до сучасної. Як і у стародавній платформами існували молоді, які займали великі площі всередині геосинклінальних складчастих поясів. Геосинклінальний режим зберігся на значних територіях Середземноморського і Тихоокеанського поясів. У порівнянні з початком мезозойської ери площі геосинклінальних областей сильно скоротилися в Тихоокеанському поясі, де до початку кайнозою виникли великі мезозойські гірські складчасті області. Існували всі океанічні западини, обриси яких дещо відрізнялися від сучасних.
У північній півкулі розташовувалися два величезних платформних масиву - Євразія і Північна Америка, що складалися з древніх і молодих платформ. Вони були розділені западиною Атлантичного океану, але з'єднувалися в районі сучасного Берингової моря. На півдні вже не існувало материка Гондвани як єдиного цілого. Австралія та Антарктида були окремі континенти, а зв'язок між Африкою і Південною Америкою зберігалася до середини еоценової епохи.
Історія геологічного розвитку геосинклінальних поясів
Як і в мезозої, значні території Середземноморського і Тихоокеанського поясів продовжували геосинклінального розвитку. Істотним відмінностями в історії цих поясів був інтенсивний прояв альпійської складчастості в Середземноморському поясі, у той час як в Тихоокеанському вона позначилася набагато слабше і охопила менші площі. Вся територія інших поясів перед складала собою молоді платформи. Кращим прикладом є добре відновлена геологічна історія Середземноморського поясу.
Середземноморський геосинклінальний пояс
Усередині цього поясу, як і в мезозої, продовжували існувати дві геосинклінальні області - Альпійсько-Гімалайський і Індонезійська, геологічна історія яких істотно розрізнялася. У Альпійсько-Гімалайської області інтенсивно проявилася альпійська складчастість, в результаті якої величезна територія перетворилася в гірську країну; в Індонезійської - складчасті процеси йшли значно слабкіше.
Альпійсько-Гімалайський геосинклінальная область. Палеогеновая і неогенова історія цієї величезної області добре відновлена в південній частині Західної Європи і на Кавказі. В якості прикладів коротко розглянемо історію розвитку Альп та Кавказу, вивчену з великою повнотою.
Геосинклінальная система Альп. Сучасна структура Альп дуже складна. Альпи являють собою дугоподібні систему гірських хребтів, яка складається з декількох покривів потужних луски гірських порід, перекинутих та насунутих з півдня на північ. Альпійські гори, як і Кавказькі, є молодими, вони виникли у кайнозої.
Палеогеновая історія Альп істотно відрізняється від неогенової. У палеогені переважали процеси прогинання і опадонакопичення йшло в морських умовах; в неогені Альпи стали гірською країною зі складним складчастим будовою.
У палеогені на території Альп існував ряд вузьких геосинклінальних прогинів, що мали дугоподібну форму, близьку до сучасної структурі Альп. На початку і середині періоду (палеоцене і еоцені) в цих прогинах йшло накопичення морських піщаних, глинистих і карбонатних опадів. В кінці періоду (олігоцені) Альпи були охоплені підняттями, в результаті яких вся територія Альп перетворилася в складчасту гірську систему. Завершився головний геосинклінальний етап. Альпи вступили в заключний - орогенний етап геосинклінального розвитку, який продовжується і в наш час.
У неогені Альпи представляли собою гірську країну, в якій панували процеси руйнування гірських порід. Осадонакопичення відбувалося в континентальних умовах у глибокому передальпійській крайовому прогині, який простягався у вигляді дуги вздовж північного схилу Альп. У цьому прогині формувалася потужна молассовие формація (більше 3-4 тис. м), що складалася з грубих пісковиків і конгломератів. У міру наближення до Альп відкладення ставали все більш грубими, частіше зустрічалися у них конгломерати. Склад і розподіл молассовие відкладів є доказом того, що Альпи в неогені представляли собою найвищий гірський масив, звідки йшов інтенсивний знос грубого матеріалу в розташовувався поруч передальпійські крайовий прогин. У середині неогену цей прогин був заповнений грубими молассовие накопиченнями і припинив своє існування. У гірській частині Альп тривали великі вертикальні підняття і горизонтальні переміщення, які призвели до утворення складної за будовою системі покривів. У результаті цих тектонічних процесів у багатьох ділянках Альп більш давні породи опинилися насунутими на більш молоді.
Геосинклінальниє системи Кавказу. На початку палеогенового періоду на Кавказі продовжували існувати три великі області осадконакопичення, розділені геоантіклінальнимі підняттями (на північ і на південь від Головного Кавказького хребта і на Малому Кавказі). Перші дві входили до складу геосинклінальної системи Великого Кавказу, а третя - до складу Малокавказской системи. Історія розвитку цих систем істотно розрізнялася.
У палеоцене і еоцені в широких прогинах, розташованих на північ і південь від Головного Кавказького хребта, йшло формування піщаних, глинистих і карбонатних відкладень потужністю до 2 км. На Малому Кавказі в цей же час в ряді глибоких прогинів накопичувалася дуже потужна товща вулканічних і осадових відкладень (у Вірменії - до 5 км, а в Грузії - до 7 км). Земна кора тут мала значну рухливість, велику роль грали глибинні розломи, за якими магматичний матеріал надходив на поверхню.
В кінці палеогенового періоду на Кавказі, як і в Альпах, почалися сильні підняття, в результаті яких формувався Головний Кавказький хребет, а в Закавказзі - гірські ланцюги Малого Кавказу. Між ними виникли дві великі міжгірські западини - Колхідська і Куринська, де, починаючи з неогену і до наших днів, відбувалося накопичення потужних опадів за рахунок матеріалу, що надходив з високих гірських хребтів. На північ від Головного Кавказького хребта утворився глибокий і широкий предкавказские крайовий прогин, в якому протягом всього неогену йшло накопичення потужних уламкових та карбонатних порід (потужність перевищує 5 км). До початку четвертинного періоду вся територія Кавказу перетворилася на сушу.
У палеогенової і неогенової історії Альп і Великого Кавказу спостерігалося багато спільного. Відмінності полягали в тому, що процеси осадконакопичення на Кавказі тривали довше і тут не виникла складна система покривів гірських порід, як в Альпах. Історія Малого Кавказу відрізнялася проявом інтенсивної вулканічної діяльності, яка як для Альп, так і для Великого Кавказу не була характерною.
Історія геологічного розвитку інших геосинклінальних систем Альпійсько-Гімалайської області в палеогені і неогені виявляє схожість з розглянутим історією Альп та Кавказу. В кінці палеогену і в неогені повсюдно проявилася альпійська складчастість (Піренеї, Карпати, Балкани і т. д.). В одних системах підняття відбулися раніше, в інших - пізніше. В одних системах вони були сильнішими, в інших - слабше. Неоднаково йшли і процеси осадконакопичення. Незважаючи на ці відмінності, в історії розвитку геосинклінальних систем спостерігалася велика подібність у часі і в характері прояву тектонічних рухів. Головний геосинклінальний етап закінчився в палеогені, а заключний почався в неогені і тривав в четвертинному періоді.
Індонезійська геосинклінальная область. Ця область охоплює величезну територію, зайняту островами Малайського архіпелагу і численними морськими западинами. Палеогенові і неогенові відклади складають більше 3 / 4 всієї площі Малайського архіпелагу, відрізняються великою різноманітністю фацій і часто мають колосальні потужності (наприклад, на острові Калімантан потужність більше 12 км). Широко поширені вулканічні і вулканогенно-осадові відклади, в меншій мірі - піщані, глинисті і карбонатні. Велика рухливість земної кори стала причиною процесів інтенсивного прогинання і підняття, супроводжуваних явищами вулканізму колосальних розмірів. У цілому картина була близька до сучасної, змінилися тільки обриси і місця розташування островів і морських западин.
Сучасний інтенсивний вулканізм і землетруси, великі підняття на островах і опускання в межах морських западин, що супроводжуються складкоутворення і накопиченням потужних опадів, свідчать про те, що Індонезійська геосинклінальная область до цих пір знаходиться на головному етапі геосинклінального розвитку.
Історія геологічного розвитку древніх платформ
Протягом палеогену і неогену древні платформи знаходилися в континентальних умовах, виключаючи окраїнні частини, які відчували незначні прогинання і покривалися мілководними морями. Найбільша трансгресія в крайові частини древніх платформ спостерігалася в еоценову епоху. Неогеновий період характеризувався регресією моря, яка призвела до осушення площ древніх платформ.
Кайнозойська історія Східно-Європейської платформи тісно пов'язана з геологічною історією Середземноморського поясу, де в палеогені відбувалися переважно опускання, а в неогені - великі підняття. У палеогеновом періоді відбувалися опускання південної частини платформи, що примикає до Середземноморського поясу. У мілководній морському басейні накопичувалися піщані і карбонатно-глинисті опади. До кінця палеогену морський басейн почав швидко скорочуватися, і в неогені встановився континентальний режим.
В інших умовах перебувала Сибірська платформа, яка протягом кайнозойської ери являла собою досить високо підняту область розмиву. В кінці неогену в її південній частині проявилися сильні підняття. Утворилася система гірських ланцюгів північно-східного напрямку, висота яких збільшувалася до центру підняття, що отримав назву Байкальського зводу. Виник гірський рельєф з окремими вершинами більше 3000 м. У осьовій частині зводу утворилася система вузьких і довгих западин, що протягнулися на відстань понад 1700 км від кордону з Монголією до середньої течії річки Олекми. Найбільшою є западина озера Байкал - найглибша континентальна западина в світі (найбільша глибина 1620 м).
Горотворні руху подібного типу проявилися в неогені на деяких стародавніх і майже на всіх молодих платформах. Їх результатом були високі гірські ланцюги Тянь-Шаню, Алтаю, Саян; в Західній Європі - Судет, Арденн, Гарца; в Північній Америці - Аппалачів, частини Скелястих гір; в Австралії - Східно-Австралійських гір. Цей процес одержав назву активізації на платформах. На відміну від складчастих структур, що виникли в геосинклінальних умовах, на активізованих платформах переважали склепінчасті підняття з переміщенням окремих великих брил по розломах. Процеси активізації на платформах, що проявилися в неогеновому періоді на великих площах, сильно вплинули на створення сучасного гірського рельєфу поверхні Землі.
Результатом активізації є гігантське гірське сводовое підняття у Східній Африці, в осьовій частині якого знаходиться система Східно-Африканських грабенів, що протягуються на відстань понад 5000 км від південного кордону Туреччини до річки Лімпопо. Найбільші з цих грабенів зайняті водами Червоного і Мертвого морів, Аденською затокою, озерами Рудольф, Альберт, Танганьїка, Ньясса. Процес активізації супроводжувався інтенсивним вулканізмом - виникли гігантські гори: вулкани Кіліманджаро (6010 м), Кенія (5194 м), Меру (4565 м), Карісімбі (4531 м). Два останніх вулкана і ряд дрібніших не припинили свою діяльність до цих пір.
Четвертинний період
Загальні відомості
Четвертинний період сильно відрізняється від всіх попередніх. Головними його особливостями є наступні:
1. Виключно мала тривалість, яка різними дослідниками оцінюється по-різному: від 600 тис. до 2 млн. років. Однак історія цього короткого геологічного проміжку часу настільки насичена геологічними подіями виняткової важливості, що він давно розглядається окремо і є предметом спеціальної науки - четвертинної геології.
2. Найголовнішим подією в історії періоду є поява і розвиток людини, людського суспільства та його культури. Вивчення етапів розвитку викопної людини допомогло розробити стратиграфію і з'ясувати палеогеографічних обстановку. Ще в 1922 р. академік А. П. Павлов запропонував замінити застаріле назву «четвертинний період» (існували раніше найменування «первинний», «вторинний» і, «третинний» періоди ліквідовані) більш правильним - «антропогенового періодів».
3. Важливою особливістю періоду є гігантські материкові зледеніння, викликані сильним похолоданням клімату.
Під час максимального зледеніння більше 27% площі материків було покрито льодами, тобто майже втричі більше, ніж в даний час.
Обсяг і межі четвертинної системи до цих пір є предметом дискусії. Хоча в силі залишається рішення про тривалість четвертинного періоду в 700 тис. років, але є нові переконливі дані на користь того, щоб кордон знизити до рівня 1,8 - 2 млн. років. Ці дані пов'язані насамперед з новими знахідками предків найдавніших людей в Африці.
Прийнято поділ четвертинної системи на ніжнечетвертічние, среднечетвертічние, верхнечетвертичного і сучасні відкладення. Ці чотири підрозділи вживаються без додавання будь-яких назв (відділ, ярус і т. п.) і поділяються на льодовикові і міжльодовикові горизонти. В основу розподілу четвертинної системи в Західній Європі покладені горизонти, виділені в Альпах.
Органічний світ
Рослинний і тваринний світ початку четвертинного періоду мало відрізнявся від сучасного. Протягом періоду відбувалася широка міграція фауни і флори в північній півкулі в зв'язку з оледеніннями, а під час максимального зледеніння вимерли багато теплолюбні форми. Найбільш помітні зміни відбулися серед ссавців північної півкулі. На південь від кордонів льодовика поряд з оленями, вовками, лисицями і бурими ведмедями мешкали холоднолюбівие тварини: волохатий носоріг, мамонт, північний олень, біла куріпка. Вимерли теплолюбні тварини: гігантські носороги, давні слони, печерні леви і ведмеді. На півдні України, зокрема в Криму, з'явилися мамонт, біла куріпка, песець, заєць-біляк, північний олень. Мамонти проникли далеко на південь Європи до Іспанії та Італії.
Загальною закономірністю розвитку флори протягом четвертинного періоду є неодноразове її зміну та пристосування до похолодання, збіднення видового складу і рослинних угруповань, розширення трав'янистої і скорочення лісової рослинності. Протягом періоду була сформована сучасна рослинність.
Найбільш важлива подія, що відрізняє четвертинний період від всіх інших, - поява і розвиток людини. Найближчими предками найдавніших людей вважаються австралопітеки, що з'явилися понад 2,5 млн. років тому і які жили в кінці неогену на території Африки. Еволюція австралопітеків відбувалася протягом 1,5-2 млн. років. Не виключено, що в Африці паралельно з австралопітека розвивалася й інша гілка предків людини, за своєю організацією проміжна між австралопітеками і найдавнішими людьми.
На зламі неогенового і четвертинного періодів з'явилися найдавніші люди - архантропи.
Серед архантропов розрізняють пітекантропів з острова Ява, синантропів з Китаю і Гейдельберзького людини з Німеччини. Архантропи займали проміжне положення між австралопітеками і людиною. Пітекантропи вміли виготовляти грубі кам'яні знаряддя, а синантропи вже користувалися вогнем.
Стародавні люди - палеоантропи, до яких відносяться неандертальці, були попередниками сучасних людей. Вони жили в печерах, широко використовували не тільки кам'яні, а й кістяні знаряддя. Палеоантропи з'явилися в среднечетвертічное час.
Нові люди - неоантропи - з'явилися в післяльодовиковий час, їх представниками спочатку були кроманьйонці, а потім з'явився сучасна людина. Всі нові люди походять від одного предка. Всі раси сучасної людини біологічно рівноцінні. Подальші зміни, які зазнавав людина, залежали від соціальних факторів.
Четвертинні зледеніння
Велике заледеніння охопило північну півкулю з початку четвертинного періоду. Потужний шар льоду (місцями до 2 км завтовшки) покривав Балтійський і Канадський щити, і звідси льодовикові покриви спускалися на південь. Південніше області суцільного заледеніння існували райони гірських зледенінь.
При вивченні льодовикових відкладень з'ясувалося, що четвертинний заледеніння являло собою досить складне явище в історії Землі. Епохи заледеніння чергувалися з міжльодовикових епохами потепління. Льодовик то наступав, то відступав далеко на північ, іноді льодовики, можливо, зникали майже повністю. Більшість дослідників вважає, що у північній півкулі було не менше трьох четвертинних льодовикових епох.
Добре вивчено заледеніння Європи, його центрами були Скандинавські гори й Альпи. На Східно-Європейській рівнині простежено морени трьох зледенінь: раннечетвертічного - окського, среднечетвертічного - дніпровського і пізнього четвертого - валдайського. Під час максимального зледеніння існували два великих льодовикових мови, досягали широти Дніпропетровська і Волгограда. На заході цей льодовик покривав Британські острови і спускався на південь від Лондона, Берліна та Варшави. На сході льодовик охоплював Тіманський кряж і зливався з іншим великим льодовиком, які наступали з Нової Землі і Полярного Уралу.
Територія Азії зазнала меншого за площею заледеніння, ніж Європа. Великі ділянки були охоплені тут гірським і підземним заледенінням.
Література
1. Аллісон А., Палмер Д. Геологія. - М., 1994
2. Гаврилов В.П. Подорож в минуле Землі. - М., 1996
3. Келдер Н. Неспокійна Земля. - М., 2002
4. Монин А.С. Популярна історія Землі. - М., 1980
5. Ясмані Н.А. Популярна палеографія. - М., 1985