Геологическая хронология, или геохронология , основана на выяснении геологической истории наиболее хорошо изученных регионов, например, в Центральной и Восточной Европе. На основе широких обобщений, сопоставления геологической истории различных регионов Земли, закономерностей эволюции органического мира в конце прошлого века на первых Международных геологических конгрессах была выработана и принята Международная геохронологическая шкала, отражающая последовательность подразделений времени, в течение которых формировались определенные комплексы отложений, и эволюцию органического мира. Таким образом, международная геохронологическая шкала - это естественная периодизация истории Земли.
Среди геохронологических подразделений выделяются: эон, эра, период, эпоха, век, время. Каждому геохронологическому подразделению отвечает комплекс отложений, выделенный в соответствии с изменением органического мира и называемый стратиграфическим: эонотема, группа, система, отдел, ярус, зона. Следовательно, группа является стратиграфическим подразделением, а соответствующее ей временное геохронологическое подразделение представляет эра. Поэтому существуют две шкалы: геохронологическая и стратиграфическая. Первую используют, когда говорят об относительном времени в истории Земли, а вторую, когда имеют дело с отложениями, так как в каждом месте земного шара в любой промежуток времени происходили какие-то геологические события. Другое дело, что накопление осадков было неповсеместным.
- Архейская и протерозойская эонотемы, охватывающие почти 80% времени существования Земли, выделяются в криптозой, так как в докембрийских образованиях полностью отсутствует скелетная фауна и палеонтологический метод к их расчленению неприменим. Поэтому разделение докембрийских образований базируется в первую очередь на общегеологических и радиометрических данных.
- Фанерозойский эон охватывает всего 570 млн. лет и расчленение соответствующей эонотемы отложений базируется на большом разнообразии многочисленной скелетной фауны. Фанерозойская эонотема подразделяется на три группы: палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую, отвечающие крупным этапам естественной геологической истории Земли, рубежи которых отмечены достаточно резкими изменениями органического мира.
Названия эонотем и групп происходят от греческих слов:
- "археос" - самый древний, древнейший;
- "протерос" - первичный;
- "палеос" - древний;
- "мезос" - средний;
- "кайнос" - новый.
Слово "криптос" означает скрытый, а "фанерозой" - явный, прозрачный, так как появилась скелетная фауна.
Слово "зой" происходит от "зоикос" - жизненный. Следовательно, "кайнозойская эра" означает эру новой жизни и т.д.
Группы подразделяются на системы, отложения которых сформировались в течение одного периода и характеризуются только им свойственными семействами или родами организмов, а если это растения, то родами и видами. Системы были выделены в различных регионах и в разное время, начиная с 1822 г. В настоящее время выделяются 12 систем, названия большей части которых происходят от тех мест, где они впервые были описаны. Например, юрская система - от Юрских гор в Швейцарии, пермская - от Пермской губернии в России, меловая - по наиболее характерным породам - белому писчему мелу и т.д. Четвертичную систему нередко именуют антропогеновой, так как именно в этом возрастном интервале появляется человек.
Системы подразделяются на два или три отдела, которым соответствуют ранняя, средняя, поздняя эпохи. Отделы, в свою очередь, разделяются на ярусы, которые характеризуются присутствием определенных родов и видов ископаемой фауны. И, наконец, ярусы подразделяются на зоны, являющиеся наиболее дробной частью международной стратиграфической шкалы, которой в геохронологической шкале соответствует время. Названия ярусов даются обычно по географическим названиям районов, где этот ярус был выделен; например, алданский, башкирский, маастрихтский ярусы и т.д. В то же время зона обозначается по наиболее характерному виду ископаемой фауны. Зона охватывает, как правило, только определенную часть региона и развита на меньшей площади, нежели отложения яруса.
Всем подразделениям стратиграфической шкалы соответствуют геологические разрезы, в которых эти подразделения были впервые выделены. Поэтому такие разрезы являются эталонными, типичными и называются стратотипами, в которых содержится только им свойственный комплекс органических остатков, определяющий стратиграфический объем данного стратотипа. Определение относительного возраста каких-либо слоев и заключается в сравнении обнаруженного комплекса органических остатков в изучаемых слоях с комплексом ископаемых в стратотипе соответствующего подразделения международной геохронологической шкалы, т.е. возраст отложений определяют относительно стратотипа. Именно поэтому палеонтологический метод, несмотря на присущие ему недостатки остается наиболее важным методом определения геологического возраста горных пород. Определение относительного возраста, например, девонских отложений, свидетельствует лишь о том, что эти отложения моложе силурийских, но древнее каменноугольных. Однако установить длительность формирования девонских отложений и дать заключение о том, когда (в абсолютном летоисчислении) произошло накопление этих отложений - невозможно. Только методы абсолютной геохронологии способны ответить на этот вопрос.
Таб. 1. Геохронологическая таблица
| Эра | Период | Эпоха | Продол- житель- ность, млн. лет | Время от начала периода до наших дней, млн. лет | Геологические условия | Растительный мир | Животный мир |
| Кайнозой (время млекопитающих) | Четвертичный | Современная | 0,011 | 0,011 | Конец последнего ледникового периода. Климат теплый | Упадок древесных форм, расцвет травянистых | Эпоха человека |
| Плейстоцен | 1 | 1 | Повторные оледенения. Четыре ледниковых периода | Вымирание многих видов растений | Вымирание крупных млекопитающих. Зарождение человеческого общества | ||
| Третичный | Плиоцен | 12 | 13 | Продолжается поднятие гор на западе Северной Америки. Вулканическая активность | Упадок лесов. Распространение лугов. Цветковые растения; развитие однодольных | Возникновение человека от человекообразных обезьян. Виды слонов, лошадей, верблюдов, сходные с современными | |
| Миоцен | 13 | 25 | Образовались Сиерры и Каскадные горы. Вулканическая активность на северо-западе США. Климат прохладный | Кульминационный период в эволюции млекопитающих. Первые человекообразные обезьяны | |||
| Олигоцен | 11 | 30 | Материки низменные. Климат теплый | Максимальное распространение лесов. Усиление развития однодольных цветковых растений | Архаические млекопитающие вымирают. Начало развития антропоидов; предшественники большинства ныне живущих родов млекопитающих | ||
| Эоцен | 22 | 58 | Горы размыты. Внутриконтинентальные моря отсутствуют. Климат теплый | Разнообразные и специализированные плацентарные млекопитающие. Копытные и хищники достигают расцвета | |||
| Палеоцен | 5 | 63 | Распространение архаических млекопитающих | ||||
| Альпийское горообразование (незначительное уничтожение ископаемых) | |||||||
| Мезозой (время пресмыкающихся) | Мел | 72 | 135 | В конце периода образуются Анды, Альпы, Гималаи, Скалистые горы. До этого внутриконтинентальные моря и болота. Отложение писчего мела, глинистых сланцев | Первые однодольные. Первые дубовые и кленовые леса. Упадок голосеменных | Динозавры достигают наивысшего развития и вымирают. Зубатые птицы вымирают. Появление первых современных птиц. Архаические млекопитающие обычны | |
| Юра | 46 | 181 | Материки довольно возвышенные. Мелководные моря покрывают некоторую часть Европы и запад США | Увеличивается значение двудольных. Цикадофиты и хвойные обычны | Первые зубатые птицы. Динозавры крупные и специализированные. Насекомоядные сумчатые | ||
| Триас | 49 | 230 | Материки приподняты над уровнем моря. Интенсивное развитие условий аридного климата. Широкое распространение континентальных отложений | Господство голосеменных, уже начинающих клониться к упадку. Вымирание семенных папоротников | Первые динозавры, птерозавры и яйцекладущие млекопитающие. Вымирание примитивных земноводных | ||
| Герцинское горообразование (некоторое уничтожение ископаемых) | |||||||
| Палеозой (эра древней жизни) | Пермь | 50 | 280 | Материки приподняты. Образовались Аппалачские горы. Усиливается засушливость. Оледенение в южном полушарии | Упадок плаунов и папоротникообразных растений | Многие древние животные вымирают. Развиваются звероподобные пресмыкающиеся и насекомые | |
| Верхний и средний карбон | 40 | 320 | Материки сначала низменные. Обширные болота, в которых образовался уголь | Большие леса семенных папоротников и голосеменных | Первые пресмыкающиеся. Насекомые обычны. Распространение древних земноводных | ||
| Нижний карбон | 25 | 345 | Климат вначале теплый и влажный, позднее в связи с поднятием суши - более прохладный | Господствуют плауны и папоротникообразные растения. Все шире распространяются голосеменные | Морские лилии достигают наивысшего развития. Распространение древних акул | ||
| Девон | 60 | 405 | Внутриконтинентальные моря небольшого размера. Поднятие суши; развитие аридного климата. Оледенение | Первые леса. Наземные растения хорошо развиты. Первые голосеменные | Первые земноводные. Обилие двоякодышащих и акул | ||
| Силур | 20 | 425 | Обширные внутриконтинентальные моря. Низменные местности становятся все более засушливыми по мере поднятия суши | Первые достоверные следы наземных растений. Господствуют водоросли | Господствуют морские паукообразные. Первые (бескрылые) насекомые. Усиливается развитие рыб | ||
| Ордовик | 75 | 500 | Значительное погружение суши. Климат теплый, даже в Арктике | Вероятно, появляются первые наземные растения. Обилие морских водорослей | Первые рыбы, вероятно пресноводные. Обилие кораллов и трилобитов. Разнообразные молюски | ||
| Кембрий | 100 | 600 | Материки низменные, климат умеренный. Самые древние породы с обильными ископаемыми | Морские водоросли | Господствуют трилобиты и нлеченогие. Зарождение большинства современных типов животных | ||
| Второе великое горообразование (значительное уничтожение ископаемых) | |||||||
| Протерозой | 1000 | 1600 | Интенсивный процесс осадкообразования. Позднее - вулканическая активность. Эрозия на обширных площадях. Многократные оледенения | Примитивные водные растения - водоросли, грибы | Различные морские простейшие. К концу эры - моллюски, черви и другие морские беспозвоночные | ||
| Первое великое горообразование (значительное уничтожение ископаемых) | |||||||
| Архей | 2000 | 3600 | Значительная вулканическая активность. Слабый процесс осадкообразования. Эрозия на больших зглощадях | Ископаемые отсутствуют. Косвенные указания на существование живых организмов в виде отложений органического вещества в породах | |||
Проблема определения абсолютного возраста горных пород, продолжительности существования Земли издавна занимала умы геологов, и попытки ее решения предпринимались много раз, для чего использовались различные явления и процессы. Ранние представления об абсолютном возрасте Земли были курьезными. Современник М. В. Ломоносова французский естествоиспытатель Бюффон определял возраст нашей планеты всего лишь в 74 800 лет. Другие ученые давали различные цифры, не превышающие 400-500 млн. лет. Здесь следует отметить, что все эти попытки заранее были обречены на неудачу, так как они исходили из постоянства скоростей процессов, которые, как известно, менялись в геологической истории Земли. И только в первой половине XX в. появилась реальная возможность измерять действительно абсолютный возраст горных пород, геологических процессов и Земли как планеты.
| Таб.2. Изотопы, используемые для определения абсолютного возраста | ||
| Материнский изотоп | Конечный продукт | Период полураспада, млрд.лет |
| 147 Sm | 143 Nd+He | 106 |
| 238 U | 206 Pb+ 8 He | 4,46 |
| 235 U | 208 РЬ+ 7 He | 0,70 |
| 232 Th | 208 РЬ+ 6 Не | 14,00 |
| 87 Rb | 87 Sr+β | 48,80 |
| 40 K | 40 Аr+ 40 Са | 1,30 |
| 14 C | 14 N | 5730 лет |
Архейская эра - это первая ступень в развитии жизни на земле, захватывающая временной интервал в 1,5 млрд лет. Она берет свое начало 4 млрд лет назад. В период архейской эры начинает зарождаться флора и фауна планеты, отсюда берет начало история динозавров, млекопитающих и человека. Появляются первые залежи естественных богатств природы. Не было горных возвышенностей и мирового океана, кислорода не хватало. Атмосфера была смешана с гидросферой в единое целое - это препятствовало солнечным лучам попадать на землю.
Архейская эра в переводе с древнегреческого означает «древняя». Эта эра делится на 4 периода - эоархей, палеоархей, мезоархей и неоархей.
Первый период архейской эры длился приблизительно 400 млн лет. Данный период характеризуется усиленными метеоритными дождями, формированием вулканических кратеров и земной коры. Начинается активное формирование гидросферы, появляются изолированные друг от друга соленые водоемы с горячей водой. В атмосфере преобладает углекислый газ, температура воздуха доходит до 120 °С. Появляются первые живые организмы - цианобактерии, которые начинают производить кислород при помощи фотосинтеза. Происходит образование Ваальбары - основного земного материка.
Палеоархей
Следующий период эры Архея захватывает промежуток времени в 200 млн лет. Магнитное поле Земли усиливается за счет повышения твердости земного ядра. Это благоприятно сказывается на условиях жизни и развития простейших микроорганизмов. Сутки длятся около 15 часов. Происходит образование мирового океана. Изменения подводных хребтов приводит к медленному повышению объема воды и понижению количества углекислого газа в атмосфере. Продолжается формирование первого земного континента. Горных массивов еще не существует. Вместо них над землей возвышаются действующие вулканы.
Мезоархей
Третий период архейской эры продолжался 400 млн лет. В это время происходит раскол основного континента на 2 части. В результате резкого охлаждения планеты, в котором виноваты постоянные вулканические процессы, формируется Понгольское ледниковое образование. В этот период численность цианобактерий начинает активно расти. Развиваются хемолитотрофные организмы, не нуждающиеся в кислороде и солнечных лучах. Ваальбар полностью сформирован. Размер его приблизительно равен размеру современного Мадагаскара. Начинается образование континента Ур. Из вулканов медленно начинают формироваться крупные острова. В атмосфере, как и прежде, преобладает углекислый газ. Температура воздуха остается высокой.
Последний период архейской эры закончился 2,5 млрд лет назад. На данном этапе завершается формирование земной коры, увеличивается уровень кислорода в атмосфере. Материк Ур становится основой Кенорленда. Большую часть планеты занимают вулканы. Их активная деятельность приводит к повышенному образованию полезных ископаемых. Золото, серебро, граниты, диориты и другие, не менее важные природные богатства, были сформированы в период неоархея. В последние столетия архейской эры появляются первые многоклеточные организмы, которые в дальнейшем разделились на земных и морских обитателей. У бактерий начинается развитие полового процесса размножения. Гаплоидные микроорганизмы имеют один хромосомный набор. Они постоянно адаптируются к изменениям в среде обитания, но при этом другие свойства у них не появляются. Половой процесс позволил происходить приспособлению к жизни с изменениями в наборе хромосом. Это дало возможность для дальнейшей эволюции живых организмов.
Флора и фауна архейской эры
Растительный мир данной эры не может похвастаться разнообразием. Единственным видом растений являются одноклеточные нитчатые водоросли - сфероморфид - ареал обитания бактерий. Когда эти водоросли формируются в колонии, их можно увидеть без специальных приборов. Они могут отправиться в свободное плавание или прикрепиться к поверхности чего-либо. В дальнейшем водоросли сформируют новую форму жизни - лишайники.
Во время архейской эры появились первые прокариоты - одноклеточные организмы, не имеющие ядра. С помощью фотосинтеза прокариоты производят кислород и создают благоприятные условия для появления новых форм жизни. Делятся прокариоты на два домена - бактерии и археи.
Археи
В настоящее время установлено, что имеют особенности, отличающие их от других живых организмов. Поэтому классификация, объединяющая их с бактериями в одну группу, считается устаревшей. Внешне археи схожи с бактериями, но некоторые имеют необычные формы. Эти организмы могут поглощать как солнечный свет, так и углерод. Существовать могут в самых непригодных для жизни условиях. Один из видов архей является пищей для морских обитателей. Несколько видов было обнаружено в кишечнике человека. Они принимают участие в процессах пищеварения. Другие виды используют для очистки сточных рвов и канав.
Существует неподтвержденная фактами теория, что во время архейской эры произошло зарождение и развитие эукариотов - микроорганизмов царства грибов, схожих с дрожжевыми грибами.
О том, что жизнь на земле зародилась в период архейской эры, свидетельствуют найденные окаменелые стромалиты - отходы жизнедеятельности цианобактерий. Первые строматолиты были обнаружены в Канаде, Сибири, Австралии и Африке. Учеными доказано, что именно бактерии оказали огромное влияние на образование кристаллов арагонита, который содержится в раковинах моллюсков и входит в состав кораллов. Благодаря цианобактериям возникли залежи карбонатных и кремневых образований. Колонии древних бактерий похожи на плесень. Располагались они и в области вулканов, и на дне озер, и в прибрежных районах.
Климат Архея
Ученым пока не удалось ничего узнать о климатических поясах данного периода. О существовании зон разного климата в архейской эре позволяют судить древние ледниковые отложения - тиллиты. Остатки оледенений в наши дни найдены в Америке, Африке, Сибири. Их истинные размеры определить пока не представляется возможным. Скорее всего, ледниковые отложения покрывали только горные вершины, ведь обширные материки во времена архейской эры еще не были сформированы. На существование теплого климата в некоторых зонах планеты указывает развитие флоры в океанах.
Гидросфера и атмосфера архейской эры
В ранний период воды на земле было немного. Температура воды в период архейской эры достигала 90°С. Это свидетельствует о насыщенности атмосферы углекислым газом. Азота в ней было очень мало, кислорода на ранних этапах почти не было, остальные газы быстро разрушаются под воздействием солнечных лучей. Температура атмосферы доходит до 120 градусов. Если бы в атмосфере преобладал азот, то и температура была бы не ниже 140 градусов.
В поздний период, после формирования мирового океана, уровень углекислого газа стал заметно снижаться. Температура воды и воздуха так же понизилась. А количество кислорода повысилось. Таким образом, планета постепенно становилась пригодной для жизни различных организмов.
Полезные ископаемые Архея
Именно в архейскую эру происходит наибольшее формирование полезных ископаемых. Этому способствует активная деятельность вулканов. Колоссальные месторождения железных, золотых, урановых и марганцевых руд, алюминия, свинца и цинка, медных, никелевых и кобальтовых руд были заложены этой эпохой жизни земли. На территории Российской Федерации архейские месторождения найдены на Урале и в Сибири.
Более подробно периоды Архейской эры будут рассмотрены в следующих лекциях.
Согласно современным представлениям, имеет возраст 4,5 - 5 млрд лет. В истории ее возникновения выделяют планетарный и геологический этапы.
Геологический этап - последовательность событий в развитии Земли как планеты с момента образования земной коры. В ходе него возникали и разрушались формы рельефа, происходили погружение суши под воду (наступление моря), отступание моря, оледенения, появление и исчезновение различных видов животных и растений и т.д.
Ученые, пытаясь восстановить историю планеты, изучают пласты горных пород. Все отложения они делят на 5 групп, выделяя следующие эры: архейскую (древнейшую), протерозойскую (раннюю), палеозойскую (древнюю), мезозойскую (среднюю) и кайнозойскую (новую). Граница между эрами проходит по крупнейшим эволюционным событиям. Последние три эры делят на периоды, поскольку в этих отложениях останки животных и остатки растений сохранились лучше и в большем количестве.
Каждой эре свойственны события, оказавшие решающее влияние на современный рельеф .
Архейская эра отличалась бурной вулканической деятельностью, в результате которой на поверхности Земли оказались магматические гранитсодержащие породы - основа будущих материков. В то время Землю населяли лишь микроорганизмы, которые могли жить без кислорода. Предполагают, что отложения той эпохи покрывают практически сплошным щитом отдельные участки суши, в них много железа, золота, серебра, платины и руд других металлов.
В протерозойскую эру вулканическая активность также была высока, образовались горы так называемой бай- кальской складчатости. Они практически не сохранились и представляют собой сейчас лишь отдельные небольшие поднятия на равнинах. В этот период планету населяли сине-зеленые водоросли и простейшие микроорганизмы, возникли первые многоклеточные. Протерозойские пласты горных пород богаты полезными ископаемыми: железными рудами и рудами цветных металлов, слюдой.
В начале палеозойской эры образовались горы каледонской складчатости, что привело к сокращению морских бассейнов и возникновению значительных участков суши. В виде гор сохранились лишь отдельные хребты Урала, Аравии, Юго-Восточного Китая и Центральной Европы. Все эти горы невысокие, «изношенные». Во второй половине палеозоя образовались горы герцинской складчатости. Эта эпоха горообразования была более мощной, возникли обширные горные массивы на территории Западной Сибири и Урала, Монголии и Маньчжурии, большей части Центральной Европы, восточного побережья Северной Америки и Австралии. Сейчас они представлены невысокими глыбовыми горами. В палеозойскую эру Землю заселяют рыбы, земноводные и пресмыкающиеся, среди растительности преобладают водоросли. Основные месторождения нефти и каменного угля возникли именно в этот период.
Мезозойская эра началась с периода относительного спокойствия внутренних сил Земли, постепенного разрушения созданных ранее горных систем и погружения под воду сглаженных равнинных территорий, например большей части Западной Сибири. Во второй половине эры образовались горы мезозойской складчатости. В это время появились обширные горные страны, которые и сейчас имеют облик гор. Это Кордильеры, горы Восточной Сибири, отдельные участки Тибета и Индокитая. Землю покрывала буйная растительность, которая постепенно отмирала и перегнивала. В условиях жаркого и влажного климата шло активное образование болот и торфяников. Это была эпоха динозавров. Гигантские хищные и травоядные животные распространились практически по всей планете. В это время появились и первые млекопитающие.
Кайнозойская эра длится по сей день. Ее начало было ознаменовано ростом активности внутренних сил Земли, приведшим к общему поднятию поверхности. В эпоху альпийской складчатости возникли молодые складчатые горы в пределах Альпийско-Гималайского пояса и приобрел современные очертания материк Евразия. Помимо этого, произошло омоложение древних горных массивов Урала, Аппалачей, Тянь-Шаня, Алтая. Резко изменился климат на планете, начался период мощных покровных оледенений. Наступающие с севера покровные ледники изменили рельеф материков Северного полушария, сформировав холмистые равнины с большим количеством озер.
Всю геологическую историю Земли можно проследить по геохронологической шкале - таблице геологического времени, показывающей последовательность и со-подчиненность основных этапов геологии, истории Земли и развития жизни на ней (см. табл. 4 на с. 46-49). Читать геохронологическую таблицу следует снизу вверх.
Вопросы и задания для подготовки к экзамену
1. Объясните, почему на Земле наблюдаются полярные дни и ночи.
2. Какими были бы условия на Земле, если бы ось ее вращения не была наклонена к плоскости орбиты?
3. Смену времен года на Земле определяют две главные причины: первая - это обращение Земли вокруг Солнца; назовите вторую.
4. Сколько раз в году и когда Солнце бывает в зените над экватором? Над Северным тропиком? Над Южным тропиком?
5. В какую сторону отклоняются в Северном полушарии постоянные ветры и морские течения, движущиеся в меридиональном направлении?
6. Когда в Северном полушарии наблюдается самая короткая ночь?
7. Чем характеризуются дни весеннего и осеннего равноденствия на Земле? Когда они наступают в Северном и Южном полушариях?
8. Когда бывают дни летнего и зимнего солнцестояния в Северном и Южном полушариях?
9. В каких поясах освещенности расположена территория нашей страны?
10. Перечислите геологические периоды кайнозойской эры, начиная с самого древнего.
Таблица 4
Геохронологическая шкала
| Эры (продолжительность - в млн лет) | Периоды (продолжительность в млн лет) | Главнейшие события истории Земли | Характерные полезные ископаемые, образовавшиеся в данное время |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Кайнозойская 70 млн лет | Четвертичный 2 млн лет (Q) | Общее поднятие суши. Неоднократные покровные оледенения, особенно в Северном полушарии. Появление человека | Торф, россыпные месторождения золота, алмазов, драг, камней |
| Неогеновый 25 млн лет (N) | Возникновение молодых гор в областях альпийской складчатости. Омоложение гор в областях всех древних складчатостей. Господство цветковых растений | Бурые угли, нефть, янтарь | |
| Палеогеновый 41 млн лет (Р) | Разрушение гор мезозойской складчатости. Широкое развитие цветковых растений, птиц и млекопитающих | Фосфориты, бурые угли, бокситы |
| Мезозойская 165 млн лет | Меловой 70 млн лет (К) | Возникновение молодых гор в областях мезозойской складчатости. Вымирание гигантских пресмыкающихся (динозавров). Развитие птиц и млекопитающих | Нефть, горючие сланцы, мел, уголь, фосфориты |
| Юрский 50 млн лет (J) | Образование современных океанов. Жаркий и влажный климат на большей части суши. Расцвет гигантских пресмыкающихся (динозавров). Господство голосеменных растений | Каменные угли, нефть, фосфориты | |
| Триасовый 40 млн лет (Т) | Наибольшее за всю историю Земли отступание моря и поднятие суши. Разрушение гор каледонской и гер- цинской складчатостей. Обширные пустыни. Первые млекопитающие | Каменные соли | |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Палеозойская 330 млн лет | Пермский 45 млн лет (Р) | Возникновение молодых складчатых гор в областях герцинекой складчатости. Сухой климат на большей части суши. Появление голосеменных растений | Каменные и калийные соли, гипсы |
| Каменноугольный 65 млн лет (С) | Жаркий и влажный климат на большей части суши. Широкое распространение болотистых низменностей в прибрежных районах. Леса из древовидных папоротников. Первые пресмыкающиеся, расцвет земноводных | Каменный уголь, нефть | |
| Девонский 55 млн лет (р) | Жаркий климат на большей части суши. Первые пустыни. Появление земноводных. Многочисленные рыбы | Соли, нефть | |
| Силурийский 35 млн лет (S) | Возникновение молодых складчатых гор в областях каледонской складчатости. Первые наземные растения (плауны и папоротники) | |
| | Ордовикский 60 млн лет (О) | Уменьшение площади морских бассейнов. Появление первых наземных беспозвоночных | |
| Кембрийский 70 млн лет | Возникновение молодых гор в областях байкальской складчатости. Затопление обширных пространств морями. Расцвет морских беспозвоночных животных | Каменная соль, гипс, фосфориты | |
| Протерозойская эра 600 млн лет | Начало байкальской складчатости. Мощный вулканизм. Развитие бактерий и сине-зеленых водорослей | Железные руды, слюда, графит | |
| Архейская эра 900 млн лет | Формирование материковой земной коры. Напряженная вулканическая деятельность. Время примитивных одноклеточных бактерий | Руды | |
Максаковский В.П., Петрова Н.Н., Физическая и экономическая география мира. - М.:Айрис-пресс, 2010. - 368с.:ил.
Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные урокиЖизнь на Земле зародилась свыше 3,5 млрд лет назад, сразу после завершения формирования земной коры. На протяжении всего времени возникновение и развитие живых организмов влияло на формирование рельефа, климат. Также и тектонические, и климатические изменения, происходившие на протяжении многих лет, влияли на развитие жизни на Земле.
Таблица развития жизни на Земле может быть составлена, исходя из хронологии событий. Всю историю Земли можно разделить на определенные этапы. Наиболее крупные из них - это эры жизни. Они делятся на эры, эры - на -на эпохи, эпохи - на века.
Эры жизни на Земле
Весь период существования жизни на Земле можно разделить на 2 периода: докембрий, или криптозой (первичный период, 3,6 до 0,6 млрд лет), и фанерозой.
Криптозой включает в себя архейскую (древняя жизнь) и протерозойскую (первичная жизнь) эры.
Фанерозой включает в себя палеозойскую (древняя жизнь), мезозойскую (средняя жизнь) и кайнозойскую (новая жизнь) эры.
Эти 2 периода развития жизни принято делить на более мелкие - эры. Границы между эрами - это глобальные эволюционные события, вымирания. В свою очередь эры делятся на периоды, периоды - на эпохи. История развития жизни на Земле связана непосредственно с изменениями земной коры и климата планеты.
Эры развития, отсчет времени
Наиболее значительные события принято выделять в специальные интервалы времени - эры. Отсчет времени ведется в обратном порядке, от древнейшей жизни до новой. Существует 5 эр:
- Архейская.
- Протерозойская.
- Палеозойская.
- Мезозойская.
- Кайнозойская.
Периоды развития жизни на Земле
Палеозойская, мезозойская и кайнозойская эры включают в себя периоды развития. Это более мелкие отрезки времени, по сравнению с эрами.
Палеозойская эра:
- Кембрийский (кембрий).
- Ордовикский.
- Силурийский (силур).
- Девонский (девон).
- Каменноугольный (карбон).
- Пермский (пермь).
Мезозойская эра:
- Триасовый (триас).
- Юрский (юра).
- Меловой (мел).
Кайнозойская эра:
- Нижнетретичный (палеоген).
- Верхнетретичный (неоген).
- Четвертичный, или антропоген (развитие человека).
Первые 2 периода входят в третичный период продолжительностью 59 млн. лет.
| Эра, период | Продолжительность | Живая природа | Неживая природа, климат |
| Архейская эра (древняя жизнь) | 3,5 млрд лет | Появление сине-зеленых водорослей, фотосинтез. Гетеротрофы | Преобладание суши над океаном, минимальное количество кислорода в атмосфере. |
Протерозойская эра (ранняя жизнь) | 2,7 млрд лет | Появление червей, моллюсков, первых хордовых, почвообразование. | Суша - каменная пустыня. Накапливание кислорода в атмосфере. |
| Палеозойская эра включает в себя 6 периодов: | |||
| 1. Кембрийский (кембрий) | 535-490 млн лет | Развитие живых организмов. | Жаркий климат. Суша пустынна. |
| 2. Ордовикский | 490-443 млн лет | Появление позвоночных. | Затопление водой почти всех платформ. |
| 3. Силурийский (силур) | 443-418 млн лет | Выход растений на сушу. Развитие кораллов, трилобитов. | с образование гор. Моря преобладают над сушей. Климат разнообразен. |
| 4. Девонский (девон) | 418-360 млн лет | Появление грибов, кистеперых рыб. | Образование межгорных впадин. Преобладание сухого климата. |
| 5. Каменноугольный (карбон) | 360-295 млн лет | Появление первых земноводных. | Опускание материков с затоплением территорий и возникновением болот. В атмосфере много кислорода и углекислого газа. |
6. Пермский (пермь) | 295-251 млн лет | Вымирание трилобитов и большинства земноводных. Начало развития пресмыкающихся и насекомых. | Вулканическая активность. Жаркий климат. |
| Мезозойская эра включает в себя 3 периода: | |||
| 1. Триасовый (триас) | 251-200 млн лет | Развитие голосеменных. Первые млекопитающие и костные рыбы. | Вулканическая активность. Теплый и резко континентальный климат. |
| 2. Юрский (юра) | 200-145 млн лет | Появление покрытосеменных. Распространение пресмыкающихся, появление первоптицы. | Мягкий и теплый климат. |
| 3. Меловой (мел) | 145-60 млн лет | Появление птиц, высших млекопитающих. | Теплый климат с последующим похолоданием. |
| Кайнозойская эра включает в себя 3 периода: | |||
| 1. Нижнетретичный (палеоген) | 65-23 млн лет | Расцвет покрытосеменных. Развитие насекомых, появление лемуров и приматов. | Мягкий климат с выделением климатических зон. |
2. Верхнетретичный (неоген) | 23-1,8 млн лет | Появление древних людей. | Сухой климат. |
3. Четвертичный или антропоген (развитие человека) | 1,8-0 млн лет | Появление человека. | Похолодание. |
Развитие живых организмов
Таблица развития жизни на Земле предполагает разделение не только на временные промежутки, но и на определенные этапы формирования живых организмов, возможные климатические изменения (ледниковый период, глобальное потепление).
- Архейская эра. Самые значительные изменения в эволюции живых организмов - это появление сине-зеленых водорослей - прокариотов, способных к размножению и фотосинтезу, возникновение многоклеточных организмов. Появление живых белковых веществ (гетеротрофов), способных к поглощению растворенных в воде органических веществ. В дальнейшем появление этих живых организмов позволило разделить мир на растительный и животный.
- Мезозойская эра.
- Триасовый период. Распространение растений (голосеменных). Увеличение количества пресмыкающихся. Первые млекопитающие, костные рыбы.
- Юрский период. Преобладание голосеменных, возникновение покрытосеменных. Появление первоптицы, расцвет головоногих моллюсков.
- Меловой период. Распространение покрытосеменных, сокращение других видов растений. Развитие костных рыб, млекопитающих и птиц.
- Кайнозойская эра.
- Нижнетретичный период (палеоген). Расцвет покрытосеменных. Развитие насекомых и млекопитающих, появление лемуров, позже приматов.
- Верхнетретичный период (неоген). Становление современных растений. Появление предков людей.
- Четвертичный период (антропоген). Формирование современных растений, животных. Появление человека.
Развитие условий неживой природы, изменения климата
Таблица развития жизни на Земле не может быть представлена без данных об изменениях неживой природы. Возникновение и развитие жизни на Земле, новые виды растений и животных, все это сопровождается изменениями и в неживой природе, климате.
Климатические изменения: архейская эра
История развития жизни на Земле началась через этап преобладания суши над водными ресурсами. Рельеф был слабо расчерчен. В атмосфере преобладает углекислый газ, количество кислорода минимально. На мелководье пониженная соленость.
Для архейской эры характерны извержения вулканов, молнии, черные облака. Горные породы богаты графитом.
Климатические изменения в протерозойскую эру
Суша - это каменная пустыня, все живые организмы обитают в воде. В атмосфере накапливается кислород.
Климатические изменения: палеозойская эра
В различные периоды палеозойской эры происходили следующие :
- Кембрийский период. Суша по-прежнему пустынна. Климат жаркий.
- Ордовикский период. Наиболее значительные изменения - это затопление практически всех северных платформ.
- Силурийский период. Тектонические изменения, условия неживой природы разнообразны. Происходит горообразование, моря преобладают над сушей. Определены области разных климатов, в том числе и районы похолодания.
- Девонский период. Преобладает сухой климат, континентальный. Образование межгорных впадин.
- Каменноугольный период. Опускание материков, заболоченные территории. Теплый и влажный климат, в атмосфере много кислорода и углекислого газа.
- Пермский период. Жаркий климат, вулканическая деятельность, горообразование, высыхание болот.
В эру палеозоя сформировались горы Такие изменения в рельефе повлияли на мировой океан - морские бассейны сократились, образовалась значительная площадь суши.
Палеозойская эра положила начало практически всем основным месторождениям нефти и каменного угля.
Климатические изменения в мезозое
Для климата различных периодов мезозоя характерны следующие черты:
- Триасовый период. Вулканическая деятельность, климат резко континентальный, теплый.
- Юрский период. Мягкий и теплый климат. Моря преобладают над сушей.
- Меловой период. Отступление морей от суши. Климат теплый, но в конце периода глобальное потепление сменяется похолоданием.
В мезозойскую эру сформированные ранее горные системы разрушаются, равнины уходят под воду (Западная Сибирь). Во второй половине эры сформировались Кордильеры, горы Восточной Сибири, Индокитая, частично Тибета, сформировались горы мезозойской складчатости. Преобладает жаркий и влажный климат, способствующий образованию болот и торфяников.
Климатические изменения - кайнозойская эра
В кайнозойскую эру произошло общее поднятие поверхности Земли. Изменился климат. Многочисленные оледенения земных покровов наступающих с севера изменили облик материков Северного полушария. Благодаря таким изменениям были сформированы холмистые равнины.
- Нижнетретичный период. Мягкий климат. Разделение на 3 климатические зоны. Формирование континентов.
- Верхнетретичный период. Сухой климат. Возникновение степей, саванн.
- Четвертичный период. Многократное оледенение северного полушария. Похолодание климата.
Все изменения на протяжении развития жизни на Земле можно записать в виде таблицы, которая отразит самые значительные этапы в становлении и развитии современного мира. Несмотря на уже известные методы исследования, и сейчас ученые продолжают изучать историю, совершают новые открытия, которые позволяют современному обществу узнать, как развивалась жизнь на Земле до появления человека.
Геологическое время и методы его определения
В изучении Земли как уникального космического объекта идея её эволюции занимает центральное место, поэтому важным количественно-эволюционным параметром является геологическое время . Изучением этого времени занимается специальная наука, получившая название Геохронология – геологическое летоисчисление. Геохронология может быть абсолютной и относительной .
Замечание 1
Абсолютная геохронология занимается определением абсолютного возраста горных пород, который выражается в единицах времени и, как правило, в миллионах лет.
В основе определения этого возраста лежит скорость распада изотопов радиоактивных элементов. Эта скорость является величиной постоянной и от интенсивности физических и химических процессов не зависит. Определение возраста основано на методах ядерной физики. Минералы, содержащие радиоактивные элементы, при формировании кристаллических решеток, образуют закрытую систему. В этой системе происходит накопление продуктов радиоактивного распада. В результате можно определить возраст минерала, если знать скорость этого процесса. Период полураспада радия, например, составляет $1590$ лет, а полный распад элемента произойдет за время в $10$ раз превосходящее период полураспада. Ядерная геохронология имеет свои ведущие методы – свинцовый, калий-аргоновый, рубидиево-стронциевый и радиоуглеродный.
Методы ядерной геохронологии позволили определить возраст планеты, а также продолжительность эр и периодов. Радиологическое измерение времени предложили П. Кюри и Э. Резерфорд в начале $XX$ века.
Относительная геохронология оперирует такими понятиями как «ранний возраст, средний, поздний». Существует несколько разработанных методов определения относительного возраста горных пород. Они объединяются в две группы – палеонтологические и непалеонтологические .
Первые играют основную роль в силу своей универсальности и повсеместного применения. Исключение составляет отсутствие в породах органических остатков. С помощью палеонтологических методов изучаются остатки древних вымерших организмов. Для каждого слоя горных пород характерен свой комплекс органических остатков. В каждом молодом слое остатков высокоорганизованных растений и животных будет больше. Чем выше лежит слой, тем он моложе. Подобная закономерность была установлена англичанином У. Смитом . Ему принадлежит первая геологическая карта Англии, на которой горные породы были разделены по возрасту.
Непалеонтологические методы определения относительного возраста горных пород используются в случаях отсутствия в них органических остатков. Более эффективными тогда будут являться стратиграфический, литологический, тектонический, геофизический методы . С помощью стратиграфического метода можно определить последовательность напластования слоёв при нормальном их залегании, т.е. нижележащие пласты будут более древними.
Замечание 3
Последовательность образования горных пород определяет относительная геохронология, а возраст их в единицах времени определяет уже абсолютная геохронология. Задача геологического времени заключается в определении хронологической последовательности геологических событий.
Геохронологическая таблица
Для определения возраста горных пород и их исследования ученые пользуются различными методами, и с этой целью была составлена специальная шкала. Геологическое время на этой шкале делят на временные отрезки каждому из которых соответствует определенный этап формирования земной коры и развития живых организмов. Шкала получила название геохронологической таблицы, в которой выделяются следующие подразделения: эон, эра, период, эпоха, век, время . Для каждого геохронологического подразделения характерен свой комплекс отложений, который называется стратиграфическим : эонотема, группа, система, отдел, ярус, зона . Группа, например, является стратиграфическим подразделением, а временное геохронологическое подразделение ей соответствующее представляет эра. Исходя из этого, существует две шкалы – стратиграфическая и геохронологическая . Первая шкала используется тогда, когда речь идет об отложениях , потому что в любой промежуток времени на Земле происходили какие-то геологические события. Вторая шкала нужна для определения относительного времени . С момента принятия содержание шкалы менялось и уточнялось.
Наиболее крупными стратиграфическими подразделениями в настоящее время являются эонотемы – архейская, протерозойская, фанерозойская . В геохронологической шкале им отвечают зоны различной длительности. По времени существования на Земле выделяются архейская и протерозойская эонотемы , охватившие почти $80$ % времени. Фанерозойский эон по времени значительно меньше предыдущих эон и охватывает всего $ 570$ млн. лет. Эта ионотема делится на три основные группы – палеозой, мезозой, кайнозой .
Название эонотем и групп имеют греческое происхождение:
- Археос означает древнейший;
- Протерос – первичный;
- Палеос – древний;
- Мезос – средний;
- Кайнос – новый.
От слова «зоико с», что значит жизненный, произошло слово «зой ». Исходя из этого, выделяют эры жизни на планете, например, мезозойская эра означает эру средней жизни.
Эры и периоды
Историю Земли по геохронологической таблице делят на пять геологических эр: архейскую, протерозойскую, палеозойскую, мезозойскую, кайнозойскую . В свою очередь эры подразделяются на периоды . Их значительно больше – $12$. Продолжительность периодов различна от $20$-$100$ млн. лет. На свою незавершенность указывает последний четвертичный период кайнозойской эры , его продолжительность всего $1,8$ млн. лет.
Архейская эра. Это время началось уже после формирования земной коры на планете. На Земле к этому времени были горы и в действие вступили процессы эрозии и осадконакопления. Архей длился приблизительно $2$ млрд. лет. Эта эра самая длинная по продолжительности, в течение которой на Земле была широко распространена вулканическая деятельность, шли глубинные поднятия, результатом которых стало образование гор. Большая часть ископаемых под действием высокой температуры, давления, перемещения масс, была уничтожена, но небольшие данные о том времени сохранились. В породах архейской эры в рассеянном виде встречается чистый углерод. Ученые считают, что это измененные останки животных и растений. Если количество графита отражает количество живой материи, то в архее её существовало очень много.
Протерозойская эра . По длительности это вторая эра, охватившая $1$ млрд. лет. На протяжении эры происходило отложение большого количества осадков и одно значительное оледенение. Ледниковые покровы распространялись от экватора до $20$ градуса широты. Ископаемые, найденные в породах этого времени, являются свидетельством существования жизни и её эволюционного развития. В отложениях протерозоя найдены спикулы губок, останки медуз, грибов, водорослей, членистоногих и др.
Палеозойская эра . В этой эре выделяется шесть периодов:
- Кембрий;
- Ордовик,
- Силур;
- Девон;
- Карбон или каменноугольный;
- Пермский или пермь.
Продолжительность палеозоя составляет $370$ млн. лет. За это время появились представители всех типов и классов животных. Не было только птиц и млекопитающих.
Мезозойская эра . Эра делится на три периода:
- Триас;
Началась эра примерно $230$ млн. лет назад и продолжалась $167$ млн. лет. В течение первых двух периодов – триасового и юрского – большая часть материковых областей поднялась выше уровня моря. Климат триаса сухой и теплый, а в юре он стал еще теплее, но был уже влажный. В штате Аризона есть знаменитый каменный лес, существующий с триасового периода. Правда, от некогда могучих деревьев остались только стволы, бревна и пни. В конце мезозойской эры, а точнее в меловом периоде, на материки происходит постепенное наступление моря. Североамериканский континент в конце мелового периода испытал погружение и в результате воды Мексиканского залива соединились с водами арктического бассейна. Материк был разделен на две части. Завершение мелового периода характеризуется большим поднятием, получившим название альпийского горообразования . В это время появились Скалистые горы, Альпы, Гималаи, Анды. На западе Северной Америки началась интенсивная вулканическая деятельность.
Кайнозойская эра . Это новая эра, которая еще не закончилась и продолжается в настоящее время.
Эру разделили на три периода:
- Палеоген;
- Неоген;
- Четвертичный.
Четвертичный период имеет целый ряд уникальных черт. Это время окончательного формирования современного лика Земли и ледниковых периодов. Стали самостоятельными Новая Гвинея и Австралия, сместившись поближе к Азии. Антарктида осталась на своем месте. Соединились две Америки. Из трех периодов эры наиболее интересным является четвертичный период или антропогеновый . Он продолжается ныне, а был выделен в $1829$ г. бельгийским геологом Ж. Денуайэ . Похолодания меняются потеплениями, но наиболее важной его особенностью является появление человека .
Современный человек проживает в четвертичном периоде кайнозойской эры.
