 |
© В.С. Смывина Краткий курс лекций по исторической геологии |
|
Историю формирования Земной
коры разделяют на несколько крупных этапов. Не все из них изучены одинаково
детально и достоверно. Это связано с тем, что одни участки, погружаясь,
претерпевали глубокий метаморфизм и их первичную природу трудно восстановить.
Другие участки воздымались и подвергались разрушительным воздействиям
экзогенных процессов. Крупные блоки пород превращались в обломочный материал,
который сносился на большие расстояния, и тем самым выпадали полностью
или частично из первичного геологического разреза. Поэтому еще много событий
в истории Земли рассматривается на уровне предположений. После
возникновения Земли как планеты в ее развитии выделяют догеологический
и геологический этапы. Догеологический
этап охватывает ~ 0.9
млрд. лет, характеризуется широким проявлением вулканизма с выделением
газов и паров воды и формированием базальтового слоя земной коры. Атмосфера состояла из водных паров, метана, углекислого газа,
водорода, аммиака, сероводорода и др. К
концу этого этапа температура опустилась ниже 100оС, что привело
к образованию первых водоемов. Таким образом, в догеологический этап развития
Земли сформировались базальтовый слой, атмосфера и гидросфера. В геологический этап формируются: гранитный и осадочный
слои земной коры, изменился состав атмосферы и гидросферы, появился органический
мир. Геологическая
история развития Земли в свою очередь подразделяется на несколько этапов,
которые охватывают отдельные геохронологические подразделения и характеризуются
особенностями в развитии: органического мира, комплексов горных пород,
палеогеографии, строения земной коры. Докембрийский
этап
Охватывает архейский и протерозойский
эоны. Начало этапа ~4.5 млрд. лет, верхняя граница- 570 млн. лет. Архей
подразделяют на ранний и поздний, а протерозой на: ранне-среднепротерозойскую
и позднепротерозойскую эры. Поздний протерозой еще называют рифеем. На
рубеже с палеозоем выделяют стратиграфическое подразделение- венд (соответствует
периоду). Развитие
гидросферы и атмосферы и органического мира. Состав
первичной гидросферы - HCl, HF, H2S, CO2, SiO2 и др.,
ph=1-2 (очень кислая среда). На рубеже нижнего и верхнего
архея возрастает ph, появляются
хлориды K, Na, Mg, Ca. Состав воды
- хлоридно-карбонатный. Состав первичной атмосферы - CO2, H2S, NH4, CH4, HCl. Температура ~65-80о, давление высокое. Первыми организмами считаются бактерии и сине-зеленые водоросли. Наиболее древние находки
найдены в Австралии, возраст их 3.5 млрд. лет. На
рубеже ~ 3.0 млрд. лет (т.е. на границе нижнего и верхнего архея) появляется
свободный кислород. Его появление способствует накоплению свободного азота-
начинается эволюция атмосферы и гидросферы. К концу докембрийского этапа
в атмосфере снижается содержание СО2 и возрастает О2+N2. Гидросфера
становится хлоридно-карбонатно-сульфатной. На
рубеже архея и протерозоя появляются грибы, в рифее - примитивные многоклеточные,
а в конце протерозоя начинается развитие бесскелетных организмов- черви,
медузы, полипы. Развитие земной коры рассмотрим как параллельное формирование
комплекса пород и структурных элементов. Предполагают, что в раннем архее в обширных прогибах
происходило излияние лав базальтов и образование железокремнистых пород.
Это были прообразы геосинклиналей - протогеосинклинали. В результате метаморфизма
первичные породы превратились в амфиболиты, гранулиты, гнейсы и др., а
затем подверглись гранитизации. В результате этого образовались гранитогнейсовые
купола, давшие начало формированию континентальной коры. В
верхнем архее в геосинклинальных условиях продолжается вулканизм и накопление
осадочных пород, более разнообразных по составу - конгломераты, аркозовые
песчаники, глинистые сланцы и железистые кварциты. Породы претерпели зеленокаменный
метаморфизм, внедрение калиевых гранитов и превратились в зеленокаменные
пояса, которые совместно с гранитогнейсовыми куполами стали прообразами
древних платформ - протоплатформы. В раннем протерозое формируется 2 типа комплексов пород. 1 тип - сильно метаморфизованные вулканогенные (основного
и кислого составов) и осадочные (терригенные) толщи, образующие узкие
линейные зоны. Эти зоны подверглись интенсивному смятию и интрузиям магм
от основного до кислого состава (Бушвельдский дифференцированный массив
в Ю.Африке). К концу раннего протерозоя эти толщи и блоки архейских пород
были охвачены мощной гранитизацией и термальной проработкой (образование
гранитов-рапакиви). Эти процессы спаяли воедино блоки архейских и раннепротерозойских
пород. Таким образом, сформировался фундамент древних платформ, который
некоторые геологи рассматривают как единый суперматерик- Пангея I. 2 тип комплексов пород формировался на обширных впадинах,
представлен конгломератами и песчаниками. Этот комплекс пород залегает
несогласно на архейских толщах, метаморфизован слабее 1 типа. Все это
указывает на формирование платформенного чехла. В верхнем протерозое происходили события, которые подготавливают
последующие этапы формирования Земной коры. В чем это заключается?
Что можно сказать о палеогеографии докембрия? По отдельным
признакам предполагают, что рельеф в докембрии был равнинным или слабо
холмистым. Климат: в архее был парниковый эффект и ультрафиолетовое облучение;
в протерозое начинает формироваться климатическая зональность, но границы
зон и их положение не устанавливаются, в раннем протерозое произошло 2
оледенения, а в венде оледенение было повсеместным. Образование
полезных ископаемых связано с грандиозными по масштабам процессами магматизма
и метаморфизма. Огромные
запасы Fe руд сосредоточены в железистых кварцитах (джеспилитах). Это
- КМА, Кривой Рог, Канада и т.д. С
метаморфическими комплексами пород связаны месторождения слюд (мусковита
и флогопита) в Карелии, Сибири, Индии, Бразилии. С
интрузиями ультраосновного и основного составов связано образование месторождений
Платины, Хромита в Ю.Африке (Бушвельдский и Великая Дайка), Cu-Ni - Печенга,
Мончегорское, Ю.Африка, С.Америка С
осадочными породами формировались месторождения:
Итоги развития Земной
коры в докембрии 1.Сформировался гранитный слой и началось образование
осадочного слоя. 2.Образование устойчивых участков- докембрийских платформ
и подвижных геосинклинальных поясов. 3.Изменение
химического состава гидросферы и атмосферы. 4.Развитие многоклеточной бесскелетной
фауны (преобладали кишечнополостные), появляется возможность использовать
биостратиграфические методы определения возраста пород. 5.Особенности осадконакопления- образование
железистых кварцитов и доломитов. Палеозойский
этап
Палеозой ~
340 млн. лет- эра древней жизни. Подразделяется
на ранний и поздний, в каждом из которых проходил свой этап складчатости
- Каледонский и Герцинский. Органический
мир представлен морскими
беспозвоночными и водорослями. В раннем палеозое широко развиты трилобиты,
брахиоподы, кораллы, граптолиты, археоциаты и др. В конце силура появляются
позвоночные- панцирные рыбы и наземные растения- псилофиты. В позднем
палеозое среди беспозвоночных животных широкое развитие- фораминиферы,
замковые брахиоподы, головоногие моллюски. Позвоночные представлены хрящевыми
и костными рыбами, в конце карбона появляются первые пресмыкающие. Среди
растений к концу девона исчезают псилофиты, появляются плауновые, папоротниковые
и голосеменные. К
концу палеозоя вымирает большинство представителей беспозвоночных, у растений
древовидные споровые вытесняются голосеменными. Развитие Земной коры.
В палеозое земная кора формировалась в два тектонических
этапа - Каледонский и Герцинский, которые по времени соотносятся с ранним
и поздним палеозоем. Каледонский этап
складчатости в геосинклинальных поясах проявился не повсеместно. В Атлантическом
поясе завершение геосинклинального цикла произошло в северной его части.
Здесь сформировалась Грампианская горно-складчатая система, с образованием
которой произошло объединение Северо-Американской и Восточно-Европейской
платформ в единый материк- Лаврентий. В
Палеоазиатском поясе Каледонский тектонический этап охватывал участки
южного обрамления Сибирской платформы (территория Казахстана, Саян, Алтая).
Обособилась Уральская геосинклиналь, в которой Каледонская складчатость
проявилась слабо и не привела к образованию горноскладчатой области. Древние платформы в раннем палеозое испытывали колебательные
движения и формирование осадочного чехла. При этом: Гондвана испытывала поднятия и представляла собой сушу
со смещенным полюсом; Восточно-Европейская платформа в начале этапа испытала
максимальную трансгрессию, а к концу его представляла приподнятую сушу;
Сибирская платформа опускалась незначительно - здесь преобладало мелководное
море, а в силуре произошел подъем платформы. В
герцинский этап завершение складчатости и орогенез происходили:
Таким образом, северные платформы объединились
с Гондваной, и образовался суперконтинент - Пангея-II. Герцинский тектонический
этап на платформах проявился в активизации магматической деятельности
- на многих из них в девоне формировались траппы, а в Пермо-Триасовый
периоды - образовались трубки взрыва (Сибирская и юг Африканской платформы). Палеогеография В раннем палеозое северные
платформы в кембрии покрывало мелководное море, а Гондвана была сушей,
с участками оледенения. В ордовике происходит одна из крупнейших трансгрессий
моря, охватившая все северные платформы и за счет этого здесь происходит
увлажнение климата. На Гондване трансгрессия захватила лишь северо-восточную
часть Австралии и район реки Амазонки. Рельеф на платформах был равнинным, на что указывает
преобладание в осадках карбонатных пород. Широко распространены лагунные
фации, происходило накопление горючих сланцев, нефти и газа. Существовала климатическая зональность, т.е. участки
с аридным, тропическим и нивальным климатом. Расположение же этих зон
отличалось от современных. Есть разные точки зрения на эту проблему. В позднем палеозое в девоне и карбоне
на Гондване сохранялся режим континентального развития, а в карбоне здесь-ледниковый
период. На северных платформах участки, примыкающие к геосинклинальным
поясам, подвергались трансгрессии моря, остальные участки платформ - суша.
В карбоне, в связи с герцинским этапом складчатости,
возникают горные сооружения Урала, Западной Европы, Северной Америки.
На платформах наступает регрессия моря, лишь отдельные их участки погружены
и покрыты морем. Климат девона и карбона в основном аридный и влажный
тропический. В девоне формируются коры выветривания бокситов, а в карбоне
на континентах формируется угленосная толща континентального типа. В пермский период расчлененность
рельефа и сокращение морских площадей вызывает аридизацию климата - это
один из самых жарких и сухих периодов Палеозоя.
В Каледонский этап -
основная часть полезных ископаемых формировалась с осадочным чехлом платформ.
Выделяют эпохи:
В складчатых областях с интрузиями ультраосновного состава
связаны месторождения хромита (Ю.Урал), асбеста (Тува, Канада), а с интрузиями
кислого состава - золоторудные месторождения Сев. Казахстана и Кузнецкого
Алатау. В
Герцинский этап - формируются
наиболее разнообразные по генезису и полезным компонентам полезные ископаемые.
Появляются новые группы - коры выветривания и ископаемые угли. Самые древние (Девонские) месторождения угля - о. Медвежий.
Наиболее мощное угленакопление в краевых прогибах и на платформах происходило
в Карбоне и Перми с образованием Печерского, Таймырского, Тунгусского
бассейнов, в Китае, Индии и Австралии. Нефтеносные
горизонты формируются в Волго-Уральской провинции, на Тимане, в США, Канаде,
Иране. Пермский
период- это эпоха соленакопления - месторождения Верхнекамское, Германия,
США. На
платформах формируются месторождения бокситов - Тихвинское, Сев. Онежское,
Китай. С раннегеосинклинальным вулканизмом связано образование
месторождений медноколчеданных руд на Урале, в Аппалачах; а с периодом
завершающего этапа складчатости и образованием магматических тел среднего
и кислого составов связано образование гидротермальных месторождений золота
на Урале, олова - Корнуолл (Англия), железо - и меднорудных скарновых
месторождений (г. Магнитная, Высокая, Краснотурьинские и др.). Основные
особенности геологической истории Земли в Палеозое
1. Развитие земной коры происходило в два этапа - Каледонский
и Герцинский. Особенность в формировании геосинклинальных складчатых поясов
- завершение складчатости в Каледонский этап лишь на их отдельных участках,
тогда как остальные продолжали свое геосинклинальное развитие и завершили
его в Герцинский этап. 2. Начало каждого этапа на платформах сопровождается
трансгрессией моря, которая сменяется регрессией во время образования
горноскладчатых сооружений в конце тектонического этапа. 3. Существовала палеоклиматическая зональность - выделяются
области аридного, гумидного климатов и древнего оледенения. 4. Формируются основные группы древнего органического
мира, с середины палеозоя жизнь из моря выходит на сушу - возникают огромные
массивы растительности, которые дают начало формированию крупных поясов
угленакопления. Конец Палеозоя сопровождается резким обновлением органического
мира - вымирают древние беспозвоночные животные, а господствующее положение
завоевывают зарождающиеся позвоночные. 5. Формирование складчатых областей вызвало образование
нового структурного элемента - Передового прогиба - области сочленения
платформы и складчатого пояса. В условиях гумидного климата здесь происходило
угленакопление, а в зонах аридного климата - образование солей и гипса.
Примером является Предуральский прогиб с Воркутинским угольным бассейном
и Соликамским бассейном солей. |
 |
|
 |
|