Геологічні ери

Існують поняття про відносне і абсолютний вік гірських порід.

Відносний геологічний вік - час якої-небудь події щодо іншого геологічного події. Визначається по залишках вимерлих організмів, що містяться в гірських породах - палеонтологічний метод, і по співвідношенню геологічних тіл: шарів, лінз, потоків між собою - геолого-стратиграфічний метод.

Основою палеонтологічного методу служить принцип послідовної зміни неповторюваних в розрізах фауністичних і флористичних комплексів, що відображають етапність їхнього історичного розвитку. Вони використовують один з основних положень еволюційного вчення - незворотність еволюції: організм не може повернутися, хоча б частково, до колишнього стану, який був вже здійснено в ряді його предків. Ті чи інші види рослин і тварин можуть існувати на Землі тільки один раз. Вони з'являються, максимально можливо розселяються на земній поверхні, а потім вимирають, поступаючись життєву арену більш пристосованим до нової навколишньому середовищу організмам. Тому, кожен комплекс викопних організмів, приурочений до того чи іншого шару, відображає певний етап розвитку органічного світу і є неповторним. Це і дає можливість використовувати залишки викопних організмів для визначення відносного віку гірських порід, визначити які відкладення древнє, а які - молодші, навіть якщо вони один з одним не контактують.

Крім палеонтологічного широко застосовуються мікропалеонтологіческій, спорово-пилковий, діатомовий та інші методи.

Геолого-стратиграфічний метод заснований на тому положенні, що в розрізі нормально залягають відкладень (не перевернутих після накопичення) нижележащий шар завжди древнє вищерозміщеного (закон Н. Стено 1669 р.), а прорвані породи - більш древні по відношенню до прориваються.

Визначення відносного віку гірських порід дозволило всі відомі відкладення земної кулі розділити на п'ять групи: архейську, протерозойських, палеозойську, мезозойську і кайнозойську. Час нагромадження відкладень груп названо ерою. Ери поділяються на періоди (табл. 10).

Архейська ера означає найдавніша, а з урахуванням наступної протерозойський - часу первинної життя або виникнення життя, дожізненная. Палеозойська ера - час давнього життя, мезозойська - середньої життя, кайнозойская - молодого життя.

Таблиця 10. Геохронологічна шкала

Відносна геохронологія не дає реального уявлення про справжню тривалості ер і періодів. Вона дозволяє судити лише про послідовність їх у часі. Тривалість ер і періодів у мільйонах років вирішує абсолютна геохронологія.

Абсолютний геологічний вік - вік гірських порід, мінералів, руд, встановлюваний різними радіологічними методами по накопиченню в мінералах і гірських породах продуктів розпаду радіоактивних ізотопів і виражений в одиницях астрономічного часу. Обчислення ведеться від теперішнього часу, у спадному порядку.

Для визначення абсолютного віку використовуються дані по радіоактивному розпаду урану, торію, калію, вуглецю і деяких інших хімічних елементів. Для радіоактивних ізотопів експериментальним шляхом визначено період напіврозпаду - проміжок часу, протягом якого будь-яку кількість даного нестійкого ізотопу зменшиться наполовину, перетворившись в стабільні ізотопи інших хімічних елементів. Період напіврозпаду Th ²³² равен13, 9 млрд. років, U ²³⁸ - 4,51 млрд. років, U ²³⁵ - 710 млн. років, C ¹⁴ - 5,5-6 тис. років.

Найбільш поширений метод визначення абсолютного віку за ізотопів урану і торію, їх перетворення в стабільні ізотопи свинцю і гелію. Для визначення за цим методом використовуються мінерали, що містять до 1% U або Th: монацит, циркон та ін

U ²³⁸ → 8He ⁴ + Pb ²⁰⁶

U ²³⁵ → 7He ⁴ + Pb ²⁰⁷

Th ²³² → 6He ⁴ + Pb ²⁰⁸

Застосовується аргоновий: K ⁴⁰ → Ar ^40, стронцієвий: Rb ⁸⁷ → Sr ⁸⁷ та інших Радіовуглецевий метод заснований на вивченні розпаду З ^14, що утворюється під впливом космічної радіації на З ¹² повітря.

Найдавнішими на Землі визначені пісковики із Західної Австралії, вік цирконів в яких сягає 4,2 млрд. років. Є публікації і про більш стародавньому абсолютному віці в 5,6 млрд. років і більше, але офіційною наукою такі цифри не приймаються. Вік кварцитів з Гренландії та Північної Канади визначено в 4 млрд. років, гранітів Австралії та Південної Африки до 3,8 млрд. років.

Початок палеозою визначено в 570 млн. років, мезозою - в 240 млн. років, кайнозою - у 67 млн. років

Архейська ера. Найдавніші породи, оголюються на поверхні материків, утворилися в архейську еру. Розпізнавання цих порід утруднено, оскільки їх виходи розосереджені і в більшості випадків перекриті могутніми товщами більш молодих порід. Там, де ці породи оголюються, вони настільки метаморфізовани, що часто не можна відновити їх вихідний характер. Під час численних тривалих етапів денудації були зруйновані потужні товщі цих порід, а збережені містять дуже мало викопних організмів і тому їх кореляція скрутна або взагалі неможлива. Цікаво відзначити, що найдавніші відомі архейські породи, ймовірно, є сильно метаморфізовані осадові породи, а більш давні породи, перекриті ними, були розплавлені і зруйновані в результаті численних магматичних інтрузій. Тому до цих пір не виявлені сліди первинної земної кори.

У Північній Америці є два великих ареалу виходів на поверхню архейських порід. Перший з них - Канадський щит - розташований у центральній Канаді по обидві сторони Гудзонової затоки. Хоча місцями архейські породи перекриті більш молодими, на більшій частині території Канадського щита вони складають денну поверхню. Найдавніші відомі в цьому районі породи представлені мармурами, аспідними і кристалічними сланцями, перешаровуються з лавами. Спочатку тут були відкладені вапняки і глинисті сланці, згодом запечатані лавами. Потім ці породи відчули вплив потужних тектонічних рухів, які супроводжувалися великими гранітними інтрузіями. У кінцевому підсумку товщі осадових порід піддалися сильному метаморфізму. Після тривалого періоду денудації ці сильно метаморфізовані породи місцями були виведені на поверхню, але загальний фон складають граніти.

Виходи архейських порід є також в Скелястих горах, де складають гребені багатьох хребтів і окремі вершини, наприклад Пайкс-Пік. Більш молоді породи там зруйновані денудацією.

У Європі архейські породи оголюються на території Балтійського щита в межах Норвегії, Швеції, Фінляндії та Росії. Вони представлені гранітами і сильно метаморфізованими осадовими породами. Такі ж виходи архейських порід є на півдні та південному сході Сибіру, ​​в Китаї, західній Австралії, Африці і на північному сході Південної Америки. Найдавніші сліди життєдіяльності бактерій і колоній одноклітинних синьо-зелених водоростей Collenia були виявлені в архейських породах південної Африки (Зімбабве) і провінції Онтаріо (Канада).

Протерозойська ера. На початку протерозою після тривалого періоду денудації суша була в значній мірі зруйнована, окремі частини материків зазнали занурення і були затоплені мілководними морями, а деякі ниці улоговини почали заповнюватися континентальними відкладеннями. У Північній Америці найзначніші виходи протерозойських порід є в чотирьох районах. Перший з них приурочений до південної частини Канадського щита, де потужні товщі глинистих сланців і пісковиків розглянутого віку оголюються навколо оз. Верхнього і на північний схід оз. Гурон. Ці породи мають як морське, так і континентальне походження. Їх розподіл вказує на те, що положення мілководних морів протягом протерозою значно змінювалося. У багатьох місцях морські і континентальні опади перешаровуються з потужними лавовими товщами. Після закінчення осадконакопичення відбувалися тектонічні рухи земної кори, протерозойські породи зазнавали складкоутворення і формувалися великі гірські системи. У передгірних районах на схід від Аппалачів є численні виходи протерозойських порід. Спочатку вони відкладалися у вигляді пластів вапняків та глинистих сланців, а потім під час орогенезу (гороутворення) метаморфізовані і перетворилися на мармуру, аспідні і кристалічні сланці. У районі Великого каньйону потужна товща протерозойських пісковиків, глинистих сланців і вапняків незгодне перекриває архейські породи. У північній частині Скелястих гір була відкладена товща протерозойських вапняків потужністю бл. 4600 м. Хоча протерозойські освіти в цих районах відчули вплив тектонічних рухів і були зім'яті в складки і розбиті розломами, ці зрушення були недостатньо інтенсивними і не могли привести до метаморфізації порід. Тому там збереглися вихідні осадові текстури.

У Європі значні виходи протерозойських порід є в межах Балтійського щита. Вони представлені сильно метаморфізованими мармурами і аспідними сланцями. На північному заході Шотландії потужна товща протерозойських пісковиків перекриває архейські граніти і кристалічні сланці. Великі виходи протерозойських порід зустрічаються на заході Китаю, в центральній Австралії, Південній Африці та центральній частині Південної Америки. В Австралії зазначені породи представлені потужною товщею неметаморфізованних пісковиків і глинистих сланців, а в східній Бразилії та південній Венесуелі - сильно метаморфізованими аспідними і кристалічними сланцями.

Викопні синьо-зелені водорості Collenia вельми широко поширені на всіх материках в неметаморфізованних вапняках протерозойського віку, де також виявлені нечисленні уламки раковин примітивних молюсків. Проте залишки тварин дуже рідкісні, і це свідчить про те, що більшість організмів відрізнялося примітивним будовою і ще не мало твердих оболонок, які зберігаються у викопному стані. Хоча сліди льодовикових періодів фіксуються для ранніх етапів історії Землі, велике заледеніння, що мало майже глобального поширення, відзначається тільки в самому кінці протерозою.

Палеозойська ера. Після того, як суша пережила тривалий період денудації в кінці протерозою, деякі її території зазнали прогинання і були затоплені мілководними морями. У результаті денудації піднесених ділянок осадовий матеріал зносився водними потоками в геосинкліналі, де накопичилися товщі палеозойських осадових порід потужністю більше 12 км. У Північній Америці на початку палеозойської ери утворилися дві великі геосинкліналі. Одна з них, звана Аппалачской, простяглася від північної частини Атлантичного океану через південно-східну Канаду і далі на південь до Мексиканської затоки вздовж осі сучасних Аппалачів. Інша геосинкліналь з'єднувала Північний Льодовитий океан з Тихим, проходячи декілька схід Аляски на південь через східну частину Британської Колумбії і західну частину Альберти, далі через східну Невади, західну Юту і південну Каліфорнію. Таким чином Північна Америка була розділена на три частини. В окремі періоди палеозою її центральні райони почасти затоплялися і обидві геосинкліналі з'єднувалися мілководними морями. В інші періоди в результаті изостатических піднять суші або коливань рівня Світового океану відбувалися морські регресії, і тоді в геосинкліналях відкладався теригенний матеріал, змитий із суміжних піднесених районів.

У палеозої подібні умови існували і на інших материках. У Європі величезні моря періодично затопляли Британські о-ва, території Норвегії, Німеччини, Франції, Бельгії та Іспанії, а також велику область Східно-Європейської рівнини від Балтійського моря до Уральських гір. Великі виходи палеозойських порід є також в Сибіру, ​​Китаї та північній Індії. Вони є корінними породами в більшості районів східної Австралії, північної Африки, а також в північних і центральних районах Південної Америки.

Палеозойська ера ділиться на шість періодів неоднаковою тривалості, що чергуються з короткочасними етапами изостатических підняттів або морських регресій, під час яких у межах материків осадкообразованіе не відбувалося (рис. 9, 10).

Кембрійський період - найбільш ранній період палеозойської ери, названий за латинським назвою Уельсу (Камбрія), де вперше були вивчені породи цього віку. У Північній Америці в кембрії обидві геосинкліналі були затоплені, а в другій половині кембрію центральна частина материка займала настільки низьке положення, що обидва прогину з'єднувалися мілководним морем і там накопичувалися верстви пісковиків, глинистих сланців і вапняків. У Європі та Азії відбувалася велика морська трансгресія. Ці частини світу були в значній мірі затоплені. Виняток становили три великих відокремлених масиву суші (Балтійський щит, Аравійський півострів і південна Індія) і ряд невеликих ізольованих ділянок суші в південній Європі та Південній Азії. Менш великі морські трансгресії відбувалися в Австралії та центральній частині Південної Америки. Кембрій відрізнявся досить спокійними тектонічними обстановками.

У відкладеннях цього періоду збереглися перші численні копалини, що свідчать про розвиток життя на Землі. Хоча наземні рослини чи тварини не відзначені, мілководні епіконтинентального моря і затоплені геосинкліналі рясніли численними безхребетними тваринами і водними рослинами. Найбільш незвичайні і цікаві тварини того часу - трилобіти (рис. 11), клас вимерлих примітивних членистоногих, були широко поширені в кембрійських морях. Їх вапняно-хітинові панцирі виявлені в породах цього віку на всіх материках. Крім того, існувало багато типів плеченогих (брахіопод), молюсків та інших безхребетних. Таким чином, в кембрійських морях були присутні всі основні форми безхребетних організмів (за винятком коралів, мшанок і пелециподи).

В кінці кембрійського періоду б ó більша частина суші зазнала підняття і відбулася короткочасна морська регресія.

Ордовикский період - другий період палеозойської ери (називається по імені кельтського племені ордовика, що населяв територію Уельсу). У цей період материки знову зазнали прогинання, в результаті чого геосинкліналі і ниці улоговини перетворилися в мілководні моря. В кінці ордовика ок. 70% території Північної Америки було затоплено морем, в якому відклалися потужні товщі вапняків та глинистих сланців. Морем були вкриті також значні території Європи та Азії, частково - Австралія і центральні райони Південної Америки.

Всі кембрійські безхребетні продовжували розвиватися і в ордовику. Крім того, з'явилися корали, пелециподи (двостулкові молюски), моховинки і перші хребетні. У Колорадо в ордовикских пісковиках виявлені фрагменти самих примітивних хребетних - безщелепних (остракодерм), у яких були відсутні справжні щелепи і парні кінцівки, а передня частина тіла була покрита кістковими пластинками, що утворюють захисний панцир.

На основі палеомагнітного вивчення порід встановлено, що протягом більшої частини палеозою Північна Америка розташовувалася в екваторіальній зоні. Викопні організми і широко поширені вапняки цього часу свідчать про панування в ордовику теплих мілководних морів. Австралія розташовувалася поблизу Південного полюса, а північно-західна Африка - в районі самого полюса, що підтверджується зафіксували в ордовикских породах Африки ознаками широкого поширення заледеніння.

В кінці ордовицького періоду в результаті тектонічних рухів відбувалися підняття материків і морська регресія. Місцями корінні кембрійські і ордовицького породи зазнали процес складкоутворення, який супроводжувався зростанням гір. Цей найдавніший етап орогенезу носить назву каледонской складчастості.

Силурийский період. Вперше породи цього періоду були вивчені також в Уельсі (назва періоду походить від кельтського племені силуру, що населяв цей регіон).

Після тектонічних підняттів, що ознаменували закінчення ордовицького періоду, настав денудаційні етап, а потім на початку силуру материки знову зазнали прогинання, а моря затопили низинні райони. У Північній Америці в ранньому силурі площа морів істотно скоротилася, проте в середньому силурі вони зайняли майже 60% її території. Сформувалася потужна товща морських вапняків Ніагарської формації, що отримала свою назву від Ніагарського водоспаду, поріг якого вона складає. У пізньому силурі площі морів сильно скоротилися. У смузі, що тягнеться від сучасного штату Мічіган до центральної частини штату Нью-Йорк, накопичувалися потужні соленосні пласти.

У Європі та Азії силурійські моря були широко поширені і займали майже ті ж території, що і кембрійські моря. Незатопленому залишалися ті ж ізольовані масиви, що і в кембрії, а також значні території північного Китаю і Східного Сибіру. У Європі потужні вапнякові товщі накопичувалися по периферії південного краю Балтійського щита (в даний час вони частково затоплені Балтійським морем). Невеликі моря були поширені в східній Австралії, північній Африці і в центральних районах Південної Америки.

У силурійських породах виявлені в загальному ті ж основні представники органічного світу, що і в ордовикских. Наземні рослини в силурі ще не з'явилися. Серед безхребетних набагато більш рясними стали корали, в результаті життєдіяльності яких у багатьох районах сформувалися масивні коралові рифи. Трилобіти, настільки характерні для кембрійських і ордовикских порід, втрачають своє домінуюче значення: їх стає менше як у кількісному, так і видовому відносинах. В кінці силуру з'явилося безліч великих водних членистоногих, званих евріптерідамі, або ракоскорпіонів.

Силурийский період в Північній Америці завершився без великих тектонічних зрушень. Однак у Західній Європі в цей час утворився пояс каледонід. Цей гірський ланцюг простягалася на території Норвегії, Шотландії та Ірландії. Орогенез відбувався також у північній Сибіру, ​​в результаті чого її територія була так високо піднята, що більше вже ніколи не затоплюються.

Девонський період названий на ім'я графства Девон в Англії, де вперше були вивчені породи цього віку. Після денудаційного перерви окремі райони материків знову зазнали занурення і були затоплені мілководними морями. У північній Англії і частково в Шотландії молоді каледоніди перешкоджали проникненню моря. Проте їх руйнування призвело до накопичення потужних товщ теригенних пісковиків у долинах передгірних річок. Ця формація давніх червоних пісковиків відома добре збереглися копалинами рибами. Південна Англія в цей час була покрита морем, в якому відкладалися потужні товщі вапняків. Значні території на півночі Європи були тоді затоплені морями, в яких накопичувалися шари глинистих сланців і вапняків. При врізанні Рейну в ці товщі в районі масиву Ейфель утворилися мальовничі скелі, які піднімаються по берегах долини.

Девонські моря покривали багато районів європейській частині Росії, південному Сибіру і південного Китаю. Великий морський басейн затопив центральну і західну Австралію. Ця територія не покривалася морем з кембрійського періоду. У Південній Америці морська трансгресія поширилася на деякі центральні і західні райони. Крім того, існував вузький субширотних прогин в Амазонії. У Північній Америці дуже широко поширені девонські породи. Протягом більшої частини цього періоду існували два великих геосинклінальних басейну. У середньому девоні морська трансгресія поширилася на територію сучасної долини р.. Міссісіпі, де накопичилася багатошарова товща вапняків.

У верхньому девоні потужні горизонти сланців і пісковиків сформувалися в східних районах Північної Америки. Ці уламкові товщі відповідають етапу горотворення, що почався в кінці середнього девону і тривало до закінчення цього періоду. Гори простягалися вздовж східного крила Аппалачской геосинкліналі (від сучасних південно-східних районів США до південно-східної Канади). Цей регіон був сильно піднятий, його північна частина зазнала складкоутворення, потім там відбулися великі гранітні інтрузії. Цими гранітами складені гори Уайт-Маунтинс в Нью-Гемпширі, Стоун-Маунтін в Джорджії і ряд інших гірських споруд. Верхнедевонских, т.зв. Акадскіе, гори були перероблені денудаційних процесів. У результаті на захід від Аппалачской геосинкліналі накопичилася шарувата товща пісковиків, потужність яких подекуди перевищує 1500 м. Вони широко представлені в районі гір Кетскілл, звідки і пішла назва пісковиків Кетскілл. У менших масштабах горотворення в цей же час виявилося в деяких районах Західної Європи. Орогенез і тектонічні підняття земної поверхні послужили причиною морської регресії в кінці девонського періоду.

У девоні відбулися деякі важливі події в еволюції життя на Землі. У багатьох районах земної кулі були виявлені перші безперечні знахідки наземних рослин. Так, наприклад, в околицях Гілбоа (шт. Нью-Йорк) було знайдено багато видів папоротеподібних, включаючи гігантські деревовидні.

Серед безхребетних були широко поширені губки, корали, моховинки, брахіоподи і молюски (рис. 12). Існувало декілька типів трилобітів, хоча їх чисельність і видове різноманіття значно скоротилися в порівнянні з силуру. Девон часто називають «століттям риб» завдяки пишного розквіту цього класу хребетних. Хоча ще існували примітивні безщелепні, переважати стали більш досконалі форми. Акулоподібних риби досягали в довжину 6 м. У цей час з'явилися Дводишні риби, у яких плавальний міхур трансформувався в примітивні легкі, що дозволяло їм існувати якийсь час на суші, а також кістеперие і Променепері. У верхньому девоні виявлені перші сліди наземних тварин - великих саламандроподобних земноводних, званих стегоцефали. Особливості скелета показують, що вони розвинулися з Двоякодихаючих риб шляхом подальшого удосконалення легенів і видозміни плавників і перетворення їх в кінцівки.

Кам'яновугільний період. Після деякої перерви материки знову зазнали занурення і їх низинні ділянки перетворилися в мілководні моря. Так почався кам'яновугільний період, що отримав свою назву з широкого розповсюдження вугільних покладів як в Європі, так і в Північній Америці. В Америці його ранній етап, що характеризувався морськими обстановками, раніше називали міссісіпськими по потужній товщі вапняків, що сформувалася в межах сучасної долини р.. Міссісіпі, а тепер його відносять до нижнього відділу кам'яновугільного періоду.

В Європі вже впродовж всього кам'яновугільного періоду території Англії, Бельгії і північної Франції були більшою частиною затоплені морем, в якому сформувалися потужні горизонти вапняків. Затоплялися також деякі райони південної Європи і південній Азії, де відклалися потужні верстви глинистих сланців і пісковиків. Деякі з цих горизонтів мають континентальне походження і містять багато викопних решток наземних рослин, а також вміщають вугленосні пласти. Оскільки нижньокам'яновугільних формації мало представлені в Африці, Австралії та Південній Америці, можна припускати, що ці території перебували переважно в субаерального умовах. Крім того, є свідчення широкого розповсюдження там материкового зледеніння.

У Північній Америці Аппалачських геосинкліналь з півночі обмежували Акадскіе гори, а з півдня, з боку Мексиканської затоки, у неї проникало Миссисипской море, яке заливало і долину Міссісіпі. Невеликі морські басейни займали деякі ділянки на заході материка. У районі долини Міссісіпі накопичувалася багатошарова товща вапняків і сланців. Один з цих горизонтів, т.зв. Індіанський вапняк, або спергеніт, є гарним будівельним матеріалом. Він використовувався при спорудженні багатьох урядових будівель у Вашингтоні.

Наприкінці кам'яновугільного періоду в Європі широко проявилося горотворення. Ланцюги гір тягнулися від південної Ірландії через південну Англію і північну Францію в південну Німеччину. Цей етап орогенезу називають герцинського, або варісційскім. У Північній Америці локальні підняття відбувалися наприкінці міссісіпского періоду. Ці тектонічні рухи супроводжувалися морської регресією, розвитку якої сприяли також заледеніння південних материків.

У цілому органічний світ нижньокам'яновугільних (або міссісіпского) часу був таким же, як і в девоні. Однак, крім більшого розмаїття типів деревовидних папоротей, флора поповнилася деревовидними плаунами і каламітових (деревовидними членістостебельнимі класу хвощів). Безхребетні в основному були представлені тими ж формами, що і в девоні. У миссисипский часом стали більш звичайними морські лілії - донні тварини, за формою схожі з квіткою. Серед копалин хребетних численні акулоподобние риби і стегоцефали.

На початку позднекаменноугольного часу (у Північній Америці - Пенсильванського) умови на материках стали швидко змінюватися. Як випливає із значно ширшого розповсюдження континентальних опадів, моря займали менші простору. Північно-західна Європа б ó більшу частину цього часу перебувала в субаерального умовах. Велике епіконтинентального Уральське море широко поширилося в північній і центральній Росії, а велика геосинкліналь простягалася через південну Європу і південну Азію (сучасні Альпи, Кавказ і Гімалаї розташовані вздовж її осі). Цей прогин, іменується геосинкліналлю, або морем, Тетіс, існував протягом ряду наступних геологічних періодів.

На території Англії, Бельгії та Німеччини простягалися низовини. Тут в результаті невеликих коливальних рухів земної кори відбувалося чергування морських і континентальних обстановок. Коли море відступало, формувалися ниці заболочені ландшафти з лісами з деревовидних папоротей, деревовидних плаунів і каламітових. При настанні морів осадові утворення перекривали лісу, ущільнюючи деревні залишки, які перетворювалися на торф, а потім у вугілля. У позднекаменноугольное час на материках Південної півкулі поширилося покривне заледеніння. У Південній Америці в результаті морської трансгресії, що проникала з заходу, була затоплена б ó більша частина території сучасних Болівії і Перу.

У раннепенсільванское час у Північній Америці Аппалачських геосинкліналь замкнулася, втратила зв'язок зі Світовим океаном, і в східних і центральних районах США накопичувалися теригенні пісковики. У середині і наприкінці цього періоду у внутрішніх районах Північної Америки (так само, як у Західній Європі) переважали низовини. Тут мілководні моря періодично поступалися місцем болотах, в яких нагромаджувалися потужні торф'яні поклади, згодом трансформувалися у великі вугільні басейни, які простягаються від Пенсільванії до східного Канзасу. Деякі західні райони Північної Америки заливалися морем протягом більшої частини цього періоду. Там відкладалися шари вапняків, сланців і пісковиків.

Широке поширення субаерального обстановок в значній мірі сприяло еволюції наземних рослин і тварин. Гігантські ліси з деревовидних папоротей і плаунів покривали великі заболочені низовини. Ці ліси буяли комахами і павукоподібними. Один з видів комах, найбільший в геологічній історії, був схожий на сучасну бабку, але мав розмах крил ок. 75 см. Значно більшого видового різноманіття досягли стегоцефали. Деякі перевищували в довжину 3 м. Тільки в Північній Америці в болотних відкладах Пенсильванського часу було виявлено більше 90 видів цих гігантських земноводних, що мали схожість з саламандрами. У цих же породах були знайдені залишки найдавніших плазунів. Однак через фрагментарності знахідок важко скласти повне уявлення про морфологію цих тварин. Ймовірно, ці примітивні форми були схожі на алігаторів.

Пермський період. Зміни природних умов, що почалися в позднекаменноугольное час, ще більше проявилися в пермському періоді, який завершив палеозойську еру. Його назва походить від Пермської області в Росії. На початку цього періоду море займало Уральську геосинкліналь - прогин, що слідував згідно простяганню сучасних Уральських гір. Мілководне море періодично покривало деякі райони Англії, північної Франції і південної Німеччини, де накопичувалися шаруваті товщі морських і континентальних опадів - пісковиків, вапняків, глинистих сланців і кам'яної солі. Море Тетіс існувало протягом більшої частини періоду, і в районі північної Індії та сучасних Гімалаїв утворилася потужна товща вапняків. Пермські відкладення великої потужності представлені у східній та центральній Австралії і на островах Південної та Південно-Східної Азії. Вони широко поширені в Бразилії, Болівії і Аргентині, а також у південній Африці.

Багато пермські формації в північній Індії, Австралії, Африці і Південній Америці мають континентальне походження. Вони представлені ущільненими льодовиковими відкладеннями, а також широко поширеними водно-льодовиковими пісками. У Центральній і Південній Африці цими породами починається потужна товща континентальних відкладень, відома як серія кару.

У Північній Америці пермські моря займали меншу площу в порівнянні з попередніми періодами палеозою. Головна трансгресія поширювалася із західної частини Мексиканської затоки на північ через територію Мексики і проникла в південні райони центральної частини США. Центр цього епіконтинентального моря розташовувався в межах сучасного штату Нью-Мексико, де сформувалася потужна товща вапняків серії кепітен. Завдяки діяльності підземних вод ці вапняки придбали стільникову структуру, особливо яскраво виражену в знаменитих Карлсбадська печерах (шт. Нью-Мексико, США). На схід, в Канзасі та Оклахомі, відклалися прибережні фації червоних глинистих сланців. У кінці пермі, коли площа, зайнята морем, значно скоротилася, сформувалися потужні соленосні і гіпсоносние товщі.

Наприкінці палеозойської ери, почасти в кам'яновугільному періоді і частково - у пермському, в багатьох районах почався орогенез. Могутні товщі осадових порід Аппалачской геосинкліналі були зім'яті в складки і розбиті розломами. У результаті утворилися гори Аппалачі. Цей етап горотворення в Європі та Азії називають герцинського, або варісційскім, а в Північній Америці - Аппалачських.

Рослинний світ пермського періоду був такий же, як і в другій половині кам'яновугільного. Однак рослини мали менші розміри і не були такі численні. Це вказує на те, що клімат пермського періоду став холодніше і сухіше. Безхребетні тварини пермі були успадковані від попереднього періоду. Великий стрибок стався в еволюції хребетних (рис. 13). На всіх материках континентальні відкладення пермського віку містять численні залишки плазунів, що досягали в довжину 3 м. Всі ці предки мезозойських динозаврів відрізнялися примітивним будовою і зовні були схожі на ящірок або алігаторів, але іноді мали незвичайні особливості, наприклад, високий парусообразний плавець, що простягається від шиї до хвоста вздовж спини, у диметродона. Усе ще численними були стегоцефали.

В кінці пермського періоду горотворення, що проявилося в багатьох районах земної кулі на тлі загального підняття материків, призвело до такого значних змін навколишнього середовища, що почали вимирати багато характерних представники палеозойської фауни. Пермський період був заключною стадією існування багатьох безхребетних, особливо трилобітів.

Мезозойська ера, підрозділяється на три періоди, відрізнялася від палеозойської переважанням континентальних обстановок над морськими, а також складом флори і фауни. Наземні рослини, багато груп безхребетних і особливо хребетні тварини пристосувалися до нових обстановка і зазнали істотних змін.

Тріасовий період відкриває мезозойську еру. Його назва походить від грец. trias (трійця) у зв'язку з чітким трьохчленним будовою товщі відкладень цього періоду в північній Німеччині. В основі товщі залягають червоноколірні пісковики, в середині - вапняки, а вгорі - червоноколірні пісковики і глинисті сланці. Протягом тріасу значні території Європи та Азії були зайняті озерами і мілководними морями. Епіконтинентального море покривало Західну Європу, причому його берегова лінія простежується на території Англії. У цьому морському басейні і накопичувалися вищезгадані стратотіпіческіе опади. Пісковики, що залягають у нижній і верхній частинах товщі, почасти мають континентальне походження. Інший тріасовий морський басейн проникав на територію північної Росії і поширювався на південь по Уральському прогину. Величезне море Тетіс тоді покривало приблизно таку ж територію, як і в позднекаменноугольное і пермське час. У цьому морі накопичилася потужна товща доломітових вапняків, якими складені Доломітові Альпи північній Італії. На півдні центральної Африки тріасовий вік має б ó більша частина верхньої товщі континентальної серії кару. Ці горизонти відомі великою кількістю викопних решток плазунів. У кінці тріасу на території Колумбії, Венесуели та Аргентини утворилися покриви алевритів і пісків континентального генезису. Плазуни, знайдені в цих шарах, виявляють дивовижну схожість з фауною серії кару в південній Африці.

У Північній Америці тріасові породи не так широко поширені, як у Європі та Азії. Продукти руйнування Аппалачів - червоноколірні континентальні піски та глини - накопичувалися в западинах, розташованих на схід від цих гір і відчували занурення. Ці відкладення, перешаровуються з горизонтами лави і пластовими інтрузіями, розбиті розломами і мають падіння на схід. У Ньюаркского басейні в Нью-Джерсі і долині р.Коннектікут їм відповідають корінні породи серії Ньюарк. Мілководні моря займали деякі західні райони Північної Америки, де накопичувалися вапняки і глинисті сланці. Континентальні пісковики і глинисті сланці тріасу виходять по бортах Великого каньйону (шт. Арізона).

Органічний світ у тріасовому періоді був суттєво іншим, ніж у пермському періоді. Для цього часу характерна велика кількість великих хвойних дерев, залишки яких часто зустрічаються в тріасових континентальних відкладах. Глинисті сланці формації чінл на півночі Арізони насичені окременелимі стовбурами дерев. У результаті вивітрювання сланців вони оголилися і тепер утворюють кам'яний ліс. Широкий розвиток отримали саговникові (або цікадофіти), рослини з тонкими або бочонковіднимі стовбурами і звисаючими з верхівки кавалками, як у пальм, листям. Деякі види саговникових існують і в сучасних тропічних районах. З безхребетних найпоширенішими були молюски, серед яких переважали амоніти (рис. 14), що мали віддалену схожість із сучасними Наутілус (або корабликами) і багатокамерну раковину. Існувало багато видів двостулкових молюсків. Значний прогрес відбувся в еволюції хребетних. Хоча стегоцефали були ще досить звичні, переважати стали плазуни, серед яких з'явилося безліч незвичайних груп (наприклад, фітозаври, форма тіла яких була, як у сучасних крокодилів, а щелепи вузькі і довгі з гострими конічними зубами). У тріасі вперше з'явилися справжні динозаври, еволюційно більш розвинені, ніж їх примітивні предки. Кінцівки у них були спрямовані вниз, а не в сторони (як у крокодилів), що дозволяло їм пересуватися подібно до ссавців і підтримувати тіло над землею. Динозаври пересувалися на задніх ногах, утримуючи рівновагу за допомогою довгого хвоста (як кенгуру), і відрізнялися невеликим зростанням - від 30 см до 2,5 м. Деякі плазуни пристосувалися до життя в морському середовищі, наприклад іхтіозаври, тулуб яких було схоже на акуляче, а кінцівки трансформувалися в щось середнє між ластами і плавниками, і плезіозаври, тулуб яких стало сплощеним, шия витягнулася, а кінцівки перетворилися на ласти. Обидві ці групи тварин стали більш численними в наступні етапи мезозойської ери.

Юрський період отримав свою назву від гір Юра (у північно-західній Швейцарії), складених багатошарової товщею вапняків, глинистих сланців і пісковиків. У юре відбулася одна з найбільших морських трансгресій в Західній Європі. Величезне епіконтинентального море поширювалося на більшій частині Англії, Франції, Німеччини і проникало до деяких західні райони європейської Росії. У Німеччині відомі численні виходи верхньоюрських лагунних дрібнозернистих вапняків, в яких були виявлені незвичайні копалини. У Баварії, в знаменитому містечку Золенхофен, знайдені залишки крилатих плазунів і обидва з відомих видів перших птахів.

Море Тетіс простягалося від Атлантики через південну частину Піренейського півострова уздовж Середземного моря і через Південну і Південно-Східну Азію виходило до Тихого океану. Б ó більша частина північної Азії в цей період розташовувалася вище рівня моря, хоча епіконтинентального моря з півночі проникали до Сибіру. Континентальні відклади юрського віку відомі в південній Сибіру і північному Китаї.

Невеликі епіконтинентального моря займали обмежені площі вздовж узбережжя західній Австралії. У внутрішніх районах Австралії є виходи юрських континентальних відкладень. Б ó більша частина Африки в юрський період розташовувалася вище рівня моря. Виняток становив її північна околиця, заливається морем Тетіс. У Південній Америці витягнуте вузьке море заповнювало геосинкліналь, що розміщувалася приблизно на місці сучасних Анд.

У Північній Америці юрські моря займали дуже обмежені території на заході материка. Могутні товщі континентальних пісковиків і криють глинистих сланців накопичилися в районі плато Колорадо, особливо на північ і схід від Великого каньйону. Пісковики утворилися з пісків, що складають пустельні дюнні ландшафти улоговин. У результаті процесів вивітрювання пісковики придбали незвичайні форми (як, наприклад, мальовничі гострокінцеві піки в національному парку Зайон чи національний пам'ятник Мосту Брідж, що представляє собою підноситься на 94 м над дном каньйону арку з прольотом 85 м; ці пам'ятки знаходяться в штаті Юта). Відкладення глинистих сланців формації Моррісон знамениті знахідками 69 видів копалин динозаврів. Тонкодисперсні опади у цьому районі, ймовірно, накопичувалися в умовах заболоченої низини.

Рослинний світ юрського періоду в загальних рисах був подібний з існуючим в тріасі. У флорі домінували саговникові і хвойні деревні породи. Вперше з'явилися гінкгові - голонасінні широколистяні деревні рослини з опадаючої восени листям (ймовірно, це сполучна ланка між голонасінними і покритонасінними рослинами). Єдиний вид цього сімейства - гінкго дволопатеве - зберігся до нашого часу і вважається найдавнішим представником деревних, воістину живим викопним.

Юрська фауна безхребетних вельми схожа з тріасової. Однак більш численними стали корали-ріфостроітелі, широко поширилися морські їжаки та молюски. З'явилися багато двостулкові молюски, родинні сучасним устриць. Усе ще були численні амоніти.

Хребетні були представлені переважно плазунами, оскільки стегоцефали вимерли в кінці тріасу. Динозаври досягли кульмінації свого розвитку. Такі травоїдні форми, як апатозавр і диплодоки, стали пересуватися на чотирьох кінцівках; багато хто мав довгі шию і хвіст. Ці тварини придбали гігантські розміри (до 27 м у довжину), а деякі важили до 40 т. У окремих представників травоїдних динозаврів менших розмірів, наприклад стегозаврів, розвинувся захисний панцир, що складався з пластин і шпильок. У м'ясоїдних динозаврів, зокрема аллозавр, сформувалися великі голови з потужними щелепами і гострими зубами, в довжину вони досягали 11 м і пересувалися на двох кінцівках. Інші групи плазунів теж були досить численні. У юрських морях мешкали плезіозаври і іхтіозаври. Вперше з'явилися літаючі плазуни - птерозаврів, у яких розвинулися перетинчасті крила, як у летючих мишей, а маса зменшилася за рахунок трубчастих кісток.

Поява птахів у юре - важливий етап у розвитку тваринного світу. У лагунних вапняках Золенхофена були виявлені два пташиних скелета і відбитки пір'я. Однак ці примітивні птахи ще мали багато рис, спільних з плазунами, включаючи гострі зуби конічної форми і довгі хвости.

Юрський період завершився інтенсивної складчастістю, в результаті якої на заході США сформувалися гори Сьєрра-Невада, які простягалися далі на північ у межі сучасної західної Канади. Згодом південна частина цього складчастого поясу знову зазнала підняття, яке визначило будова сучасних гір. На інших материках прояви орогенезу в юрі були незначні.

Крейдяний період. У цей час накопичувалися потужні шаруваті товщі м'якого слабо ущільненого білого вапняку - крейди, від якого пішла назва періоду. Вперше такі верстви були вивчені у відслоненнях по берегах протоки Па-де-Кале поблизу Дувра (Великобританія) і Кале (Франція). В інших частинах світу відкладення відповідного віку теж називають крейдовими, хоча там зустрічаються й інші типи порід.

У крейдяний період морські трансгресії охоплювали значні частини Європи і Азії. У центральній Європі моря заливали два субширотних геосинклінальних прогину. Один з них розташовувався в межах південно-східної Англії, північної Німеччини, Польщі та західних районів Росії і на крайньому сході сягав субмеридіонального Уральського прогину. Інша геосинкліналь, Тетіс, зберігала своє колишнє простягання в південній Європі та північній Африці і з'єднувалася з південним краєм Уральського прогину. Далі море Тетіс тривало в Південній Азії і на схід від Індійського щита з'єднувалося з Індійським океаном. За винятком північної та східної околиць, територія Азії протягом всього крейдяного періоду не заливалася морем, тому там широко поширені континентальні відкладення цього часу. Потужні верстви крейдяних вапняків представлені в багатьох районах Західної Європи. У північних районах Африки, куди заходило море Тетіс, накопичилися великі товщі пісковиків. Піски пустелі Сахара утворилися в основному за рахунок продуктів їх руйнування. Австралія покривалася крейдовими епіконтинентального морями. У Південній Америці протягом більшої частини крейдяного періоду Андійський прогин заливався морем. На схід від нього на значній території Бразилії відклалися теригенні алеврити і піски з численними залишками динозаврів.

У Північній Америці окраїнні моря займали берегові рівнини Атлантичного океану і Мексиканської затоки, де накопичувалися піски, глини і крейдяні вапняки. Інше окраїнне море розташовувалося на західному узбережжі материка в межах Каліфорнії і доходило до південних підстав відроджених гір Сьєрра-Невада. Проте остання найбільша морська трансгресія охопила західні райони центральної частини Північної Америки. У цей час сформувався великий геосинклінальний прогин Скелястих гір, і величезне море поширювалося від Мексиканської затоки через сучасні Великі рівнини і Скелясті гори на північ (на захід від Канадського щита) аж до Північного Льодовитого океану. Під час цієї трансгресії була відкладена потужна багатошарова товща пісковиків, вапняків та глинистих сланців.

В кінці крейдяного періоду відбувався інтенсивний орогенез в Південній і Північній Америці та Східній Азії. У Південній Америці осадові породи, що накопичилися в Андської геосинкліналі за кілька періодів, були ущільнені і зім'яті в складки, що призвело до утворення Анд. Аналогічним чином у Північній Америці на місці геосинкліналі сформувалися Скелясті гори. У багатьох районах світу посилилася вулканічна діяльність. Лавові потоки покрили всю південну частину п-ова Індостан (таким чином сформувалося велике плато Декан), а невеликі сповіді лави мали місце в Аравії і Східній Африці. Всі материки зазнали значних підняття, і сталася регресія всіх геосинклінальних, епіконтинентального і окраїнних морів.

Крейдяний період ознаменувався кількома великими подіями у розвитку органічного світу. З'явилися перші квіткові рослини. Їх викопні рештки представлені листям і деревиною порід, багато з яких ростуть і в даний час (наприклад, верба, дуб, клен та в'яз). Крейдова фауна безхребетних у цілому аналогічна юрської. Серед хребетних тварин настала кульмінація видового різноманіття плазунів. Існували три основні групи динозаврів. Хижі з добре розвиненими масивними задніми кінцівками були представлені тиранозавра, які в довжину досягали 14 м, а у висоту - 5 м. Отримала розвиток група двоногих травоїдних динозаврів (або траходонтов) з широкими сплощеними щелепами, нагадують качиний дзьоб. Численні скелети цих тварин зустрічаються у крейдових континентальних відкладах Північної Америки. До третьої групи належать рогаті динозаври з розвиненим кістяним щитом, що захищав голову і шию. Типовий представник цієї групи - трицератопс з коротким носовим і двома довгими надглазнимі рогами.

У крейдових морях мешкали плезіозаври і іхтіозаври, з'явилися морські ящірки мозазаври з витягнутим тулубом і порівняно невеликими ластовіднимі кінцівками. Птерозаври (літаючі ящери) втратили зуби і краще пересувалися в повітряному просторі, ніж їх юрські предки. В одного з видів птерозаврів - птеранодон - розмах крил досягав 8 м.

Відомі два види птахів крейдяного періоду, зберегли деякі морфологічні особливості рептилій, наприклад розміщені в альвеолах зуби конічної форми. Один з них - гесперорніс (пірнаючої птах) - пристосувався до життя в морі.

Хоча перехідні форми, більше схожі на рептилій, ніж на ссавців, відомі з тріасу і юри, вперше численні залишки справжніх ссавців були виявлені в континентальних верхньокрейдових відкладах. Примітивні ссавці крейдяного періоду відрізнялися невеликими розмірами і чимось нагадували сучасних землерийок.

Широко розвинені на Землі процеси горотворення і тектонічні підняття материків в кінці крейдяного періоду призвели до настільки значних змін природи і клімату, що багато рослин і тварини вимерли. З безхребетних зникли панували в мезозойських морях амоніти, а з хребетних - всі динозаври, іхтіозаври, плезіозаври, мозазаври і птерозаврів.

Кайнозойська ера, яка охоплювала останні 65 млн. років, підрозділяється на третинний (у Росії прийнято виділяти два періоди - палеогеновий і неогеновий) і четвертинний періоди. Хоча останній відрізнявся малою тривалістю (вікові оцінки його нижньої межі коливаються від 1 до 2,8 млн. років), він зіграв велике значення в історії Землі, оскільки з ним пов'язані неодноразові материкові зледеніння і поява людини.

Третинний період. У цей час багато районів Європи, Азії та Північної Африки були покриті мілководними епіконтинентального і глибоководними геосинклінальнимі морями. На початку цього періоду (у неогені) море займало південно-східну Англію, північно-західну Францію і Бельгію і там накопичилася потужна товща пісків і глин. Усе ще продовжувало існувати море Тетіс, що простягалася від Атлантичного до Індійського океану. Його води заливали Піренейський і Апеннінський півострова, північні райони Африки, південно-західну Азію і північ Індії. У цьому басейні відкладалися потужні горизонти вапняків. Б ó більша частина північного Єгипту складена нуммулітові вапняками, які використовувалися в якості будівельного матеріалу при зведенні пірамід.

У цей час майже вся південно-східна Азія була зайнята морськими басейнами і невелике епіконтинентального море поширювалося на південно-сході Австралії. Третинні морські басейни покривали північну і південну краю Південної Америки, а епіконтинентального море проникало на територію східної Колумбії, північній Венесуели і південної Патагонії. Могутні товщі континентальних пісків і алевритів накопичувалися в басейні Амазонки.

Окраїнні моря розташовувалися на місці сучасних Берегові рівнин, прилеглих до Атлантичного океану і Мексиканської затоки, а також уздовж західного узбережжя Північної Америки. Могутні товщі континентальних осадових порід, що утворилися в результаті денудації відроджених Скелястих гір, накопичувалися на Великих рівнинах і в міжгірних западинах.

У багатьох районах земної кулі в середині третинного періоду відбувався активний орогенез. У Європі утворилися Альпи, Карпати і Кавказ. У Північній Америці на заключних етапах третинного періоду сформувалися Берегові хребти (у межах сучасних штатів Каліфорнія і Орегон) і Каскадні гори (в межах Орегона і Вашингтона).

Третинний період ознаменувався істотним прогресом у розвитку органічного світу. Сучасні рослини виникли ще в крейдяному періоді. Більшість третинних безхребетних були безпосередньо успадковані від крейдяних форм. Чисельнішою стали сучасні костисті риби, зменшилися чисельність і видове різноманіття земноводних та плазунів. Стався стрибок у розвитку ссавців. Від примітивних форм, схожих на землерийок і вперше з'явилися в крейдяному періоді, беруть початок багато форми, які належать вже до початку третинного періоду. Найдавніші викопні рештки коней і слонів виявлені в нижньотретинні породах. З'явилися м'ясоїдні і парнокопитні тварини.

Видове різноманіття тварин сильно зросла, проте багато з них вимерло вже до кінця третинного періоду, а інші (подібно до деяких мезозойским гадів) повернулися до морського способу життя, як, наприклад, китоподібні і морські свині, у яких плавці представляють собою трансформовані кінцівки. Летючі миші змогли літати завдяки перетинці, що з'єднує їх довгі пальці. Динозаври, вимерлі в кінці мезозою, поступилися місцем ссавцям, які стали домінуючим класом тварин на суші на початку третинного періоду.

Четвертинний період ділиться на еоплейстоцен, плейстоцен і голоцен. Останній розпочався всього 10 000 років тому. Сучасний рельєф і ландшафти Землі в основному оформилися в четвертинний період.

Горотворення, яке відбувалося в кінці третинного періоду, обумовило значне підняття материків і регресію морів. Четвертинний період ознаменувався істотним похолоданням клімату і широким розвитком покривного заледеніння в Антарктиді, Гренландії, Європі та Північній Америці. У Європі центром заледеніння був Балтійський щит, звідки льодовиковий покрив поширювався до південної Англії, середньої Німеччини і центральних районів Східної Європи. У Сибіру покривне заледеніння мало менші розміри, в основному обмежуючись передгірними районами. У Північній Америці льодовикові покриви займали величезну територію, включаючи б ó більшу частину Канади та північні райони США аж до південного Іллінойсу. У Південній півкулі четвертинний льодовиковий покрив характерний не тільки для Антарктиди, але і для Патагонії. Крім того, на всіх материках було широко поширене гірське заледеніння.

У плейстоцені виділяють чотири основних етапи активізації заледеніння, чергувалися з межледниковья, під час яких природні умови були близькі сучасним або навіть більш теплими. Останній льодовиковий покрив на території Європи і Північної Америки досягав найбільших розмірів 18-20 тис. років тому і остаточно розтанув на початку голоцену.

У четвертинний період вимерли багато третинні форми тварин і з'явилися нові, що пристосувалися до більш холодних умов. Особливо слід відзначити мамонта і шерстистого носорога, які населяли північні області в плейстоцені. У більш південних районах Північної півкулі зустрічалися мастодонти, шаблезубі тигри та ін Коли льодовикові покриви розтанули, представники плейстоценової фауни вимерли і їх місце зайняли сучасні тварини. Первісні люди, зокрема неандертальці, ймовірно, існували вже під час останнього межледниковья, але людина сучасного типу - людина розумна (Homo sapiens) - з'явився лише в останню льодовикову епоху плейстоцену, а в голоцені розселився по всій земній кулі.