Геологическая история Земли

Геологическая история Земли

Что такое геологическая история Земли?

Геологическая история Земли (История геологического развития) — это геологическая история, последовательность событий в развитии Земли как планеты. Среди этих событий — образование горных пород, возникновение и разрушение форм рельефа, наступания и отступания моря, оледенения, появление и исчезновение видов организмов, изменение Земли под влиянием их эволюции. Изучается по слоям горных пород; делится на отрезки согласно геохронологической шкале.

Земля образовалась около 4,54 млрд. лет назад, путём аккреции из протопланетного диска — дискообразной массы газа и пыли, оставшихся от образования Солнца, которая и дала начало Солнечной системе. Изначально планета была раскалена благодаря остаточному теплу и частым ударам астероидов. Но в конце концов её внешний слой остыл и превратился в земную кору. Немного позднее в результате столкновения по касательной с гипотетической планетой Тейей (небесным телом, по размерам сопоставимым с Марсом при массе около 10 % земной) образовалась Луна (альтернативная гипотеза предполагает столкновение Земли с несколькими менее крупными объектами). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля в результате удара получила заметный наклон оси вращения и резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов), но постепенно замедлялась. Дегазация и вулканическая активность создали первую атмосферу на Земле. Конденсация водяного пара, а также лёд из сталкивающихся с Землёй комет образовали океаны.

На протяжении сотен миллионов лет поверхность планеты постоянно изменялась, континенты формировались и распадались. Они мигрировали по поверхности, иногда объединяясь и формируя суперконтиненты. Примерно 750 млн. лет назад суперконтинент Родиния, первый из известных, начал распадаться. Позднее, 600—540 миллионов лет назад, континенты сформировали Паннотию, а около 250 млн лет назад — Пангею, которая распалась около 150 млн лет назад.

Современная ледниковая эра началась около 40 млн. лет назад. Холод усилился в конце плиоцена. Полярные регионы начали претерпевать повторяющиеся циклы оледенения и таяния с периодом 40—100 тыс. лет. Последняя ледниковая эпоха текущего ледникового периода закончилась около 10 000 лет назад.

Представление геологического времени на диаграмме, называемой геологическими часами. Показана относительная длина эонов и эр истории Земли с пометками основных событий.

Архейская эра

• Архейская эра (архей, древнейшая жизнь) — это один из четырёх главных эонов в истории Земли. Продолжался от 4 до 2,5 млрд. лет назад. В это время на Земле ещё не было кислородной атмосферы, но появились первые анаэробные бактерии, которые сформировали многие ныне существующие залежи полезных ископаемых: серы, графита, железа (по другой версии- железо попало на Землю с метеоритным дождём) и никеля.
• Начался по окончании Поздней тяжёлой бомбардировки около 3,8 млрд. лет назад и продолжался до Кислородного события около 2,5 млрд. лет назад. Архей охватывает период от первых сохранившихся цельных горных пород, уже имевших следы развитой прокариотической жизни в форме полноценных бактериальных матов, до возникновения эукариот.
• Термин «архей» предложен в 1872 году американским геологом Дж. Дана.
• Архей разделен на четыре эры (от наиболее поздней до наиболее ранней): неоархей, мезоархей, палеоархей, эоархей.

Земля в эпоху архея (4 млрд. лет назад)

Протерозойская эра

• Протерозойская эра (протерозой, первая жизнь/старшая жизнь) — это геологический эон, охватывающий период от 2,5 млрд. лет назад до 538,8 ± 0,2 млн. лет назад. Пришёл на смену архею и сменился фанерозоем. Самый длительный эон в истории Земли, длившийся почти 1,96 млрд. лет.
• Протерозой характеризуется колоссальными изменениями в биосфере, атмосфере и литосфере Земли. Если в предыдущем архее атмосфера практически не содержала свободный кислород, то уже в начале протерозоя (2,46 млрд. лет назад) происходит Великое кислородное событие, в результате которого процент кислорода в атмосфере увеличился до 2% (то есть 10% от нынешнего уровня). За этим увеличением последовало первое в истории Земли массовое вымирание — Кислородная катастрофа, поскольку вся жизнь тогда была ещё анаэробной (то есть бескислородной). Ещё одним последствием этой катастрофы стало Гуронское оледенение, продлившееся около 300 млн. лет и ставшее самым долгим в истории планеты. Около 2,1 млрд. лет назад появились первые эукариоты, в том числе многоклеточные (Франсвильская биота).
• Около 2,1—1,8 млрд. лет назад насыщение атмосферы кислородом закончилось, а сама планета находилась в относительной тектонической и климатической стабильности в течение около миллиарда лет. Этот период (1,8 млрд. лет —~800 млн. лет назад) известен как Скучный миллиард. Именно в это время появились первые водоросли (например, красные), а также возникли мейоз и половое размножение. Около 1 миллиарда лет назад возникли первые грибы, а чуть позже (около 665 млн. лет назад) и первые животные. 850 млн. лет назад началось неопротерозойское кислородное событие, за которым 717 млн. лет назад последовало Стертское, а затем и Мариноанское оледенение. Считается, что льды достигали экватора, поэтому эти оледенения известны как «Земля-снежок». В последний период протерозоя, эдиакарский, появилась первая достоверно известная фауна многоклеточных животных — эдиакарская биота.
• Ранний протерозой был временем выдающегося железорудного накопления (например, Кривой Рог и Курская магнитная аномалия).
• На юге Африки в это же время образовывались золото-урано-пиритовые конгломераты.
• Поздний протерозой известен железными рудами (например, Урал), медно-полиметаллическими рудами (например, Австралия), а также урановыми, кобальтовыми, медными, оловянными рудами.

Земля во время Гуронского оледенения (2,4 - 2,1 млрд. лет назад)

Палеозойская эра

• Палеозойская эра (палеозой, древняя жизнь) — это геологическая эра в истории планеты Земля, известная как эра древней жизни. Первая эра фанерозойского эона. Следует за неопротерозойской эрой и предшествует мезозойской. Началась 538,8 ± 0,2 миллиона лет назад и закончилась 251,902 ± 0,024 млн. лет назад. Таким образом, она продолжалась около 287 млн. лет. Делится на 6 периодов: кембрий, ордовик, силур, девон, карбон и пермь.
• Палеозой — время колоссальных изменений в биосфере. В кембрии происходит диверсификация различных групп животных, известная как кембрийский взрыв. В течение палеозоя появились такие группы животных, как членистоногие, моллюски и хордовые (рыбы, амфибии, синапсиды и диапсиды). Если в кембрии вся жизнь была в океанах, то к концу эры жизнь вышла и на сушу: планету покрывали леса примитивных древовидных растений, появились полностью наземные группы позвоночных, членистоногих и моллюсков.
• В начале эры южные материки были объединены в единый суперконтинент Гондвану, а к её концу к нему присоединились другие континенты и образовался суперконтинент Пангея. Началась эра с кембрийского взрыва таксономического разнообразия живых организмов, а закончилась массовым пермским вымиранием. Породы, образовавшиеся в течение палеозойской эры, называются палеозойской группой. Эту группу впервые выделил в 1837 году английский геолог Адам Седжвик.

Земля во время девонского периода (370 млн. лет назад)

Кембрийский период

• Кембрийский период (кембрий) — это геологический период, с которого начались палеозойская эра и весь фанерозойский эон. Начался 538,8 ± 0,2 млн лет назад, закончился 485,4 ± 1,9 млн лет назад. Продолжался, таким образом, примерно 53 млн. лет. Комплекс отложений (горных пород), соответствующих данному возрасту, называется кембрийской системой.
• Кембрийская система впервые выделена в 1835 году английским исследователем А. Седжвиком и получила название от римского наименования Уэльса — Кембрий. Он выделил 3 отдела кембрия. Международная комиссия по стратиграфии предложила с 2008 года ввести 4 отдел.
• В кембрии происходят кардинальные изменения в биосфере: если до этого почти вся жизнь была простой и одноклеточной (кроме хуайнаньской и эдиакарской биот, последняя существовала прямо перед кембрийской), то уже в начале периода происходит резкое увеличение числа сложных многоклеточных организмов, у многих из которых имеется либо экзо-, либо эндоскелет. Это событие носит название «кембрийский взрыв». В результате «взрыва» появляются многие современные типы организмов, такие как хордовые, членистоногие, моллюски и многие другие. Несмотря на расцвет жизни в океанах, суша всё ещё была сплошной пустыней. Существуют доказательства, что некоторые моллюски и членистоногие могли выходить в то время на сушу и питаться там различными микроорганизмами, но полностью наземными они не были. Что касается континентов, то основным материком была Гондвана, находившаяся почти полностью в южном полушарии.

Карта континентов в середине кембрия (510 млн. лет назад)

Ордовикский период

• Ордовикский период (ордовик) — это второй период палеозойской эры. Наступил за кембрийским периодом и сменился силурийским. Продолжался от 485,4 ± 1,9 до 443,8 ± 1,5 млн. лет назад (около 42 млн. лет). Комплекс отложений (горных пород), соответствующих этому периоду, называется ордовикской системой.
• Жизнь в ордовике продолжала бурно развиваться. Сопоставимая с кембрийским взрывом диверсификация организмов происходила в течение всего периода. Моллюски и членистоногие продолжали оставаться доминирующими морскими животными. Появляются первые челюстноротые рыбы. Суша по большей части продолжала оставаться пустынной, однако в прибрежных зонах стали появляться первые наземные растения. В ордовике на Землю гораздо чаще падали метеориты, чем в настоящее время.

Карта континентов в середине ордовика (460 млн. лет назад)

Силурийский период

• Силурийский период (силур) — это геологический период, третий период палеозоя. Наступил после ордовика и сменился девоном. Начался 443,8 ± 1,5 млн. лет назад, кончился 419,2 ± 3,2 млн. лет назад. Продолжался, таким образом, около 25 млн. лет. Самый короткий период палеозоя.
• Комплекс отложений (горных пород), соответствующих данному возрасту, называется силурийской системой.
• Нижняя граница силура определяется по крупному вымиранию, в результате которого исчезло около 60 % видов существовавших в ордовике морских организмов, — так называемому ордовикско-силурийскому вымиранию. Во время Чарльза Лайеля (середина 19 века) силур считался самой древней геологической эпохой. Назван в честь кельтского племени силуров, на землях обитания которого проводились геологические исследования, способствовавшие выделению данного периода.
• В силуре происходит появление первых полностью наземных организмов (начало так называемой «силурийско-девонской наземной революции»): из примитивных растений эволюционируют сосудистые. Появляются и распространяются высшие грибы. Некоторые членистоногие (многоножки, арахниды и шестиногие) становятся полностью наземными.

Карта континентов в начале силура (440 млн. лет назад)

Девонский период

• Девонский период (девон) — это четвёртый геологический период палеозойской эры. Начался 419,2 ± 3,2 млн. лет назад, закончился 358,9 ± 0,4 млн. лет назад. Наравне со следующим каменноугольным периодом был самым продолжительным в палеозое (оба длились по 60 млн. лет).
• Этот период богат биотическими событиями. Рыбы достигают огромного разнообразия (отсюда и неофициальное название периода — эпоха рыб), плакодермы занимают почти все морские зоны обитания. Из лопастепёрых рыб эволюционируют первые четвероногие. Климат практически по всей суше был тропическим. Растения продолжали распространяться по суше, появились первые представители папоротниковидных и семенных растений. Период завершился вымиранием, которое, в частности, уничтожило плакодерм и почти всех трилобитов (кроме представителей отряда Proetida).
• Назван по имени графства Девоншир, или Девон в юго-западной Англии, на территории которого распространены геологические породы этого периода. Выделен Родериком Мэрчисоном и Адамом Седжвиком в 1839 году.

Карта континентов в конце девона (370 млн. лет назад)

Каменноугольный период

• Каменноугольный период (карбон) — это предпоследний (пятый) геологический период палеозойской эры. Начался 358,9 ± 0,4 млн. лет назад, закончился 298,9 ± 0,15 млн. лет назад. Наравне с предыдущим девонским периодом является самым продолжительным в палеозойской эре (оба длились по 60 млн. лет). Название получил из-за обильного углеобразования в это время.
• К каменноугольному периоду жизнь окончательно закрепилась на суше. Четвероногие приобрели пятипалые конечности и сильно диверсифицировались в течение периода. Благодаря влажному климату, амфибии стали доминирующими позвоночными животными на суше. Появились первые амниоты, разделившиеся на синапсидов (предков млекопитающих) и завропсидов (предки современных рептилий и птиц). Насекомые также достигли большого разнообразия. Землю от полюса до полюса покрывали леса из примитивных папоротниковидных растений, оставивших от себя большие отложения каменного угля. Континенты в течение периода сформировали Пангею.

Карта континентов в середине карбона (330 млн. лет назад)

Пермский период

• Пермский период (пермская система, пермь) — это шестой и последний геологический период палеозойской эры. Начался 298,9 ± 0,15 млн. лет назад и продолжался около 47 млн. лет. Завершился 251,902 ± 0,024 млн. лет назад величайшим в истории планеты массовым пермским вымиранием. Отложения периода подстилаются карбоновыми и перекрываются триасовыми.
• В перми росло разнообразие завропсид (рептилий) и синапсид (предков млекопитающих). В результате кризиса карбоновых лесов тропические леса каменноугольного периода уступили место пустыням. Поскольку амниоты легче пережили кризис из-за меньшей зависимости от влаги, они сильно диверсифицировались, в отличие от амфибий. Сформировавшаяся ещё в карбоне Пангея продолжила существовать и в перми. Период завершился самым массовым вымиранием в истории Земли — пермско-триасовым. В результате извержения сибирских траппов вымерло 81 % всех морских и 70 % всех наземных видов организмов. Потребовалось около 30 млн. лет, чтобы биосфера восстановилась от этой катастрофы.

Карта континентов в середине перми (275 млн. лет назад)

Мезозойская эра

• Мезозойская эра (мезозой, средняя жизнь) — это геологическая эра, которая продолжалась от 251,902 ± 0,024 млн. лет назад до 66 млн. лет назад (всего около 186 млн. лет). Впервые эту эру выделил британский геолог Джон Филлипс в 1841 году.
• Мезозой следовал за палеозоем и предшествовал кайнозою. Вместе эти три эры составляют фанерозойский эон.
• Мезозойская эра делится на три периода: триасовый, юрский и меловой.
• Мезозой — эра тектонической, климатической и эволюционной активности. Происходит формирование основных контуров современных материков и горообразование на периферии Тихого, Атлантического и Индийского океанов; разделение суши способствовало видообразованию и другим важным эволюционным событиям. Климат был тёплым на протяжении всего временного периода, что также сыграло важную роль в эволюции и образовании новых видов животных. К концу эры основная часть видового разнообразия жизни приблизилась к современному её состоянию.
• Начиная с триасово-юрского вымирания и вплоть до конца эры доминирующими наземными позвоночными являлись динозавры, из-за чего мезозой часто называют эпохой динозавров или эпохой рептилий.

Жизнь в юрском периоде (150 млн. лет назад)

Триасовый период

• Триасовый период (триас) — это первый геологический период мезозойской эры. Следует за пермским периодом и предшествует юрскому. Начался 251,902±0,024 млн. лет назад, закончился 201,3±0,2 млн. лет назад. Продолжался, таким образом, около 51 млн. лет. Совокупность отложений (горных пород) триасового возраста называется триасовой системой.
• Введён Фридрихом Альберти в 1834 году. Назван по наличию трёх слоёв в континентальных отложениях этого времени в Западной Европе: пёстрого песчаника, раковинного известняка и кейпера.

Карта континентов в середине верхнего триаса (220 млн. лет назад)

Юрский период

• Юрский период (юрА) — это средний (второй) период мезозойской эры. Начался 201,4 ± 0,2 млн. лет назад, закончился около 145 млн. лет назад. Продолжался, таким образом, около 56 млн. лет. Комплекс отложений (горных пород), соответствующих данному возрасту, называется юрской системой. В разных регионах планеты эти отложения различаются по составу, генезису, внешнему виду.
• Впервые отложения данного периода были описаны в горах ЮрА (горный массив в Швейцарии и Франции); отсюда и произошло название периода. Отложения того времени довольно разнообразны: известняки, обломочные породы, сланцы, магматические породы, глины, пески, конгломераты, сформировавшиеся в разнообразнейших условиях.
• Юрский период делится на три эпохи: раннюю, среднюю и позднюю. Точно так же в стратиграфии юрская система делится на нижнеюрский, среднеюрский и верхнеюрский отделы, также известные в Европе как лейас, доггер и мальм соответственно. Разделение термина «юрский» на три части возникло у Леопольда фон Буха.
• В юрский период достигают расцвета такие группы животных, как динозавры, а также ихтиозавры, птерозавры и плезиозавры.

Карта континентов в середине юры (170 млн. лет назад)

Меловой период

• Меловой период (мел) — это последний период мезозойской эры. Начался 145 млн. лет назад, закончился 66 млн. лет назад. Продолжался, таким образом, около 79 миллионов лет — самый продолжительный из периодов мезозойской эры и фанерозоя в целом.
• Название происходит от писчего мела, который добывается из осадочных отложений этого периода, сформированных богатыми скоплениями ископаемых беспозвоночных морских организмов.

Карта континентов в середине мела (105 млн. лет назад)

Кайнозойская эра

• Кайнозойская эра (кайнозой, новая жизнь) — это текущая эра геологической истории Земли. Началась 66 миллионов лет назад (эта граница проведена по массовому вымиранию видов в конце мелового периода) и продолжается до сих пор.
• Эра характеризуется доминированием млекопитающих и птиц, занявших многочисленные экологические ниши, оставленные вымершими рептилиями. Среди растений на суше преобладают цветковые. В океанах основной группой рыб становятся лучепёрые.
• Кайнозойская эра делится на три периода: палеоген, неоген, четвертичный период (антропоген, «квартер»).

Северная Испания во время плейстоцена (1 млн. лет назад)

Палеогеновый период

• Палеогеновый период (палеоген) — это первый геологический период кайнозоя. Начался 66 млн. лет назад, закончился 23 млн. лет назад. Продолжался, таким образом, около 43 млн. лет. Комплекс отложений (горных пород), соответствующих данному возрасту, называется палеогеновой системой. Ранее палеоген и неоген входили в состав третичного периода.
• Палеоген делят на три эпохи: палеоцен продолжительностью 10 млн. лет, эоцен продолжительностью 22 млн. лет и олигоцен продолжительностью 11 млн. лет, которые, в свою очередь, делят на несколько веков.
• В палеогене климат был ровным тропическим. Во второй половине палеогена климат становится более континентальным, появляются ледяные шапки на полюсах.
• Практически вся Европа была покрыта вечнозелёными тропическими лесами, и лишь в северных областях произрастали листопадные растения. Увеличивается разнообразие цветковых растений.
• В этом периоде начался бурный расцвет млекопитающих.

Карта Земли в середине эоценовой эпохи палеогена (40 млн. лет назад)

Неогеновый период

• Неогеновый период (неоген) — это геологический период, второй период кайнозойской эры.
• Начался 23 млн. лет назад, закончился 2,58 миллиона лет назад. Продолжался, таким образом, около 20 миллионов лет.
• Делится на две геологические эпохи: миоцен (23,03—5,333 млн. лет назад) и плиоцен (5,333—2,58 млн. лет назад).
• Эти эпохи выделил в 1833 году английский геолог Чарльз Лайель.
• Название «неогеновая система (период)» предложил в 1853 австрийский геолог М. Гёрнес.
• В неогене континенты уже имеют близкие к современным очертания. Сформировался Панамский перешеек, соединяя Северную и Южную Америки. Индийский субконтинент продолжает сталкиваться с основной Азией, формируя Гималаи. Уровень моря понижается, создавая сухопутные мосты между Африкой и Евразией и между Евразией и Северной Америкой.
• Глобальный климат становится сезонным и продолжается общая тенденция к похолоданию, которая началась в палеогене. Ледяные шапки на обоих полюсах начинают расти по площади и в толщину. В конце неогенового периода начинается первое из серии оледенений, относящихся к четвертичному оледенению.
• Общий вид фауны млекопитающих приобретает вид, приближенный к современному. Вымирают многие древние группы, роды, семейства и даже отряды. Тем не менее, сохраняются и значительные отличия в количестве таксонов отрядов хоботных, хищных и др. Среди характерных животных неогена можно назвать медведесобак (хищные), динотериев, платибелодонов, мастодонтов (хоботные), гиппарионов (непарнокопытные) и др. Крупные нелетающие птицы играют большую роль, особенно в изолированных, островных экосистемах. В течение неогена в Африке и Евразии существовало несколько крупных фаунистических комплексов — таких, как анхитериевая и гиппарионовая фауны.

Карта континентов в эпоху миоцена (15 млн. лет назад)

Четвертичный период

• Четвертичный период (антропоген, четвертичная система, антропогеновый период, квартер) — это геологический период (геологическая система), современный этап истории Земли, третий (текущий) период кайнозойской эры. Начался 2,58 миллиона лет назад, продолжается по сей день.
• Характеризуется началом Четвертичного оледенения — нынешнего ледникового периода.
• Это самый короткий геологический период, но именно в четвертичном периоде сформировалось в современном виде большинство современных форм рельефа и произошло множество существенных событий в истории Земли (с точки зрения человека), важнейшие из которых — эпохи оледенения и появление человека. На таком коротком интервале времени для определения возраста применяется прежде всего радиоуглеродный анализ и другие методы, основанные на распаде короткоживущих изотопов. Специфика четвертичного периода по сравнению с другими геологическими периодами создала особую ветвь геологии — четвертичную.
• В настоящее время Четвертичный период подразделяется на две основные геологические эпохи: плейстоцен и голоцен.
• Плейстоцен (2,588 млн. лет назад — 11,7 тысяч лет назад) — это время великих оледенений. В этой геологической эпохе ледниковые периоды чередовались с относительно тёплыми межледниковьями.
• Голоцен (начался 11,7 тыс. лет назад и продолжается до сих пор) — это межледниковая эпоха с относительно стабильным климатом. Начало голоцена характеризуется вымиранием большого количества видов животных мегафауны, а середина — становлением человеческой цивилизации и началом её технического развития. Изменения в составе фауны в течение этой эпохи были относительно невелики, но окончательно вымерли такие животные, как мамонты и гигантские ленивцы, за последние несколько веков по вине человека перестали существовать многие виды животных (например, дронты, эпиорнисы, моа, стеллеровы коровы, странствующие голуби и сотни других видов). Около 7000 лет назад климат стал несколько теплее, окончательно растаяли Североамериканский и Евро-азиатский континентальные ледники, распался Арктический ледниковый покров, завершили существование многие горные ледники, остались лишь сократившиеся щиты близ полярных шапок (Гренландия, Антарктида).

Земля в четвертичном периоде (наши дни)

Спасибо за внимание. Ставьте лайк. Пишите комментарии. Подписывайтесь на канал. Пока.