Развитие географической оболочки в палеозое, мезозое и кайнозое

Период палеозой-мезозой-кайнозой изучен намного лучше докембрия. Однако до настоящего времени остаются не вполне ясными вопросы реконструкции расположения материков, что осложняется движением полюсов Земли, связанным с неравномерным распределением масс относительно экваториальной плоскости в земном шаре.

Расчеты показывают, что Земля постоянно стремится к такому положению относительно оси вращения, при котором большая часть континентальных масс находилась бы в плоскости экватора. Перемещение литосферных плит постоянно приводило к нарушению такого положения, что вызывало смещение оси вращения и полюсов Земли. Все это затрудняет палеогеографические реконструкции.

В настоящее время разработана мобилистская концепция развития земной коры, получившая название тектоники плит, которая нашла фактическое обоснование. Как выяснилось, в истории земли неоднократно происходило формирование единых континентов типа Пангеи, а затем их распад. Существует несколько реконструкций расположения материков в различные периоды фанерозоя.

До Дицу и Холдену, 200 млн. л.н., в начале мезозоя, все континенты были включены в единый материк Пангея, который был окружен океаном Панталасса. Частью этого океана было море Тетис, т.е. залив, располагавшийся между частями Пангеи, образовавшими впоследствии Евразию и Африку. Суша в целом занимала примерно одинаковые площади в северном и южном полушариях. В результате раскола Пангеи в начале мезозоя образовались 2 материка: Лавразия (северный материк) и Гондвана (южный материк). Гондвана стала распадаться на 2 блока: Африкано-Южноамериканский и Австрало-Антарктический.

В юрском периоде возник рифт, по которому происходило отделение Северной Америки и образование Северной Атлантики. Одновременно, море Тетис уменьшалось из-за движения африканской и индостанской глыб к северу с одновременным поворотом против часовой стрелки. В конце юры началось отделение Южной Америки от Африки, что привело в последствии к образованию Южной Атлантики. На рубеже мезозоя и кайнозоя (60-70 млн. л.н.) Атлантический океан принял очертания, близкие к современным.

В кайнозое Австралия отделилась от Антарктиды, переместившись к северу. Северная Америка соединилась с Южной, Гренландия отделилась от Европы, а Атлантический океан соединился с Полярным бассейнов.

Как считает палеогеограф Хаин (1996) в начале палеозоя очертания возникшего Тихого океана приближались к современным. Наметились также очертания океана Северной Атлантики и широтного океана Тетис, разделившего континенты на северную и южную группы. Однако к концу палеозоя все континенты вновь слились в единый суперконтинент Пангея в понимании Вегенера. В дальнейшем общая история земной коры следует той последовательности, которая была указана Вегенером.

Изучение расположения материков в прошлом позволяет восстановить условия океанической и атмосферной циркуляции, объяснить возникновение материковых оледенений, распространение на Земле флоры и фауны. По мнению Монина и Шишкова (1979 г.) 27-28 млн. л.н. (конец палеогена) вокруг Антарктиды возникло Циркумполярное течение, которое обособило ее от других материков. Обмен водами и воздушными массами с более низкими широтами резко уменьшился. Поэтому Антарктида стала сильно охлаждаться. Это привело к образованию на ее поверхности ледникового покрова, который с тех пор не исчезал.

В течение палеозоя, мезозоя, кайнозоя наблюдались 4 тектонические эпохи: каледонская, герцинская, мезозойская и альпийская. В каждую эпоху докембрийские платформы наращивались за счет подвижных поясов, которые приобретали в ходе своего развития жесткость и устойчивость. Таким образом, площадь малоподвижных участков земной коры увеличивалась, а подвижных – уменьшалась.

Эволюция органического мира в палеозое протекала значительно более интенсивно, чем в докембрии. В начале кембрийского времени получили широкое распространение организмы, имевшие карбонатные скелеты. Их деятельность привела к изъятию из океана большого количества диоксида углерода.

В ордовике появились первые представители позвоночных животных – панцирные рыбы.

В силуре растения и животные вышли на сушу. Этот выход был связан с появлением достаточного количества кислорода в воздухе, – 1/10 современного уровня. Образовался озоновый экран, который защитил поверхность земли от жесткого солнечного и космического излучения.

Появление наземных растений привело к усилению фотосинтеза и увеличению содержания кислорода. Большое разнообразие природных условий на суше стимулировало биологическую эволюцию. Масса организмов резко возросла, усилились биохимические круговороты.

В девоне в растительном покрове господствовали папоротники, хвощи, плауны, которые образовали настоящие леса. В это время возникла дифференциация физико-географических условий: в одних зонах формировались заболоченные леса, в других – аридные растительные формации, где в лагунах шло соленакопление. В болотах накопление органического вещества привело к формированию восстановительной среды. Таким образом в девоне возникла окислительно-восстановительная контрастность географической оболочки (Перельман, 1975 г.).

В карбоне во многих районах северного полушария появилась пышная растительность из огромных плаунов, папоротников, хвощей. Интенсивное развитие растительности сопровождалось захоронением большого количества органических остатков, из которых впоследствии образовались наиболее крупные месторождения каменного угля. Содержание кислорода в атмосфере резко возросло. Полагают, что оно превышало современный уровень.

Все это способствовало интенсивному химическому выветриванию, формированию коры выветривания и активному биогеохимическому круговороту.

В то же время южные материки были охвачены оледенением, которое продолжалось в пермском периоде. Это было связано с расположением материков южного полушария около южного полюса, что вызвало сильное охлаждение земной поверхности.

Таким образом, в карбоне и перми отмечается большая контрастность физико-географических условий. Существовали леса, напоминающие современные влажные тропические; материковые льды и пустынные ландшафты. Как считает Марков с карбона стала отчетливо проявляться географическая зональность.

В мезозое продолжается усложнение физико-географических условий земной поверхности. На рубеже палеозоя и мезозоя произошла резкая смена животного мира, вымерли многие амфибии и началось бурное развитие пресмыкающихся

В юрском периоде появились покрытосеменные растения, а также птицы. В верхнем мелу устанавливается господство флоры покрытосеменных цветковых растений. Благодаря биологическим преимуществам они быстро заселили поверхность материков. В конце мелового периода гигантские пресмыкающиеся – бронтозавры, диплодоки, динозавры – полностью вымерли. Предполагают, что причиной этого явилась смена мягкого и влажного климата – более континентальным. При этом сменился растительный покров, составлявший пищу растительноядных ящеров, что привело к гибели и хищных ящеров. Господство в животном мире перешло к млекопитающим.

 

В мезозое произошло формирование степей и саванн. Покрытосеменные растения заселили аридные района, где до этого были пустынные ландшафты. Появление однолетних растений создало условия для ускоренной эволюции организмов

Кайнозойская эра характеризуется проявлением альпийской складчатости, начавшейся в палеогене и захватившей большие площади Альпийско-Гималайского и Тихоокеанского подвижных поясов.

В неогене отмечается интенсивное поднятие материков. Высота суши в среднем увеличилась на 500 м. В подвижных поясах произошло образование молодых гор. Испытали поднятие и старые разрушенные горы – Тянь-Шань, Урал, Аппалачи. Площадь материков увеличилась, а океанов – уменьшилась. Глубина океанов – возросла. Рельеф Земли стал более контрастным. Рост площади и высоты материков способствовал охлаждению земной поверхности. Значительное понижение уровня океана началось в среднем миоцене. Оно связано с изъятием воды на образование ледниковых щитов. Как следствие - возникла положительная обратная связь: поднятие суши > охлаждение > возникновение ледников > изъятие части воды океана > поднятие суши.

Увеличение площади суши привело к ослаблению связей Полярного бассейна с Атлантикой, что также способствовало охлаждению этого района. Ледники покрыли большие районы Северной Америки и Евразии. С появлением ледников в действие вступила еще одна положительная обратная связь: охлаждение > появление ледников > увеличение альбедо > охлаждение. Начало общего охлаждения земной поверхности, т.е. первоначальным толчком, могли быть климатические изменения, вызванные уменьшением прозрачности атмосферы в результате интенсивного вулканизма. Однако любая система с положительными обратными связями не может развиваться бесконечно. В действие вступают ограничители. Ими могли являться:

1. уменьшение количества выпадающих осадков над ледником по мере увеличения его площади;
2. предел роста мощности ледников в связи с текучестью льда.

В кайнозое продолжается эволюция органического мира. В растительном мире полное господство перешло к покрытосеменным, в животном – к млекопитающим. Появление полярных ледников, рост средней высоты суши и контрастности рельефа, похолодание и увеличение сухости климата в нетропических широтах привели к усилению дифференциации физико-географических условий. Около ледников образовалась перигляциальная зона с холодным сухим климатом и господством тундрово-степной растительности. На больших пространствах умеренного и субтропического поясов сформировались степные и пустынные зоны. Вероятно, к концу плиоцена горы достигли снеговой линии. Сформировалась система высотных зон. Шло приспособление растительного и животного мира к новым условиям.

Появились альпийские и арктические растения. Наиболее значительные изменения наблюдались в полярных и умеренных широтах. Таким образом, в кайнозое произошли очень большие изменения природы Земли. Географическая оболочка приобрела современный облик.

Развитие рельефа Земли в кембрийский период.

Кембрий (570-500 млн. лет назад).

Рельеф Земли в кембрийском периоде существено менялся. Байкальская складчатость консолидирует отдельные структуры. Соединяются два крупных материка: один, состоящий из Южной Америки, Африки, Аравии и Индостана, другой – из Австралии и Антарктиды в единый материк южного полушария Гондвану.

Северное полушарие напоминало современное Тихоокеанское. Предполагают, что в его пределах развивались две чисто океанические литосферные плиты, названные Прото-Кула и Прото-Фараллон. В северном полушарии в тропических широтах существует несколько небольших материков, в т.ч. Прасевероамерикансий, Праевропейский.

Байкальский орогенез формирует южную часть Китайского праматерика.

Развитие рельефа Земли в ордовике.

Ордовик (500-440 млн. лет назад).

Развитие рельефа Земли в ордовике происходило следующим образом. В пределах океанической плиты Прото-Кула возникает новая рифтовая система и начинает образовываться новая, также целиком океаническая плита, Прото-Тихоокеаническая. Последняя поддвигается под систему островных дуг нынешнего восточного края Австралии и Восточной Антарктиды, что привело к развитию складчатых областей Аделаиды в Австралии и Росса в Антарктиде.

Медленные вертикальные движения в пределах материка Гондваны приводят к закладке антеклиз и синеклиз, обособлению малоподвижных участков щитов (Южноафриканского, Нубийского, Ахаггарского, Сьерра-Леонского, Западноавстралийского, Гвианского, Северобразильского, Восточнобразильского) и более подвижных участков плит (Сахароаравийской, Центральноавстралийской, Амазонской, Оринокской и др.). Под действием экзогенных сил происходят процессы выравнивания сверху (денудация) и снизу (аккумуляция). Прото-Тихоокеанская литосферная плита поддвигается под систему островных дуг, протягивающуюся вдоль нынешнего восточного края Австралии, приведшее к развитию складчатых структур Аделаиды.

Начинается взаимное сближение Прасевероамериканской и Празападноевропейской литосферных плит, между ними развивается конвергентная граница литосферных плит, происходит столкновение островных дуг и пассивных континентальных окраин.

Конвергентная граница между Европейским континентом и океанической плитой Палеотетис проявилось в виде Таконской складчатости в Пиренеях, в Восточных и Западных Судетах, в горах Саксонии и Тюрингии, в Добрудже.

Начинается сближение материковых фрагментов: Прасибирского, Пракитайского, Казахстанского. Между ними формируются зоны субдукции. Салаирской и Таконской складчатостью охвачена значительная площадь Южной Сибири, Западной и Северной Монголии (происходит столкновение Сибирского материка с обрамлявшими его островными дугами и замыкание краевых морей).

Развитие рельефа Земли в силуре.

Силур (440-405 млн. лет назад).

Развитие рельефа Земли в силурийском периоде. В синеклизах Южноамериканской платформы, на Аравийско-Сахарской плите осадконакопление происходит в условиях морских бассейнов. В синеклизах Калахари, Каннинг, Кимберли, Большой песчаной пустыни сендиментация идет в континентальных условиях. Для районов щитов и антеклиз характерны процессы денудации. В конце силура начинается сближение Гондваны и Лавразии. Закрывается Прото-Атлантический океанический бассейн, начинается столкновение материковых окраин Гондваны (р-ны современной с-з Африки и с-з Ю. Америки) и Лавразии (р-н современного ю-в Северной Америки).

 

Закрытие Прото-Атлантики сопровождается развитием мощного пояса позднекаледонской складчатости: пояс гор протягивается от севера Скандинавии через Гренландию к северным Аппалачам. Сформировался евроамериканский материк.

Продолжается сближение материковых фрагментов.

Развитие рельефа Земли в девоне (девонском периоде).

Девон (405-350 млн. лет назад).

Развитие рельефа Земли в девоне (девонском периоде). В пределах Гондваны продолжаются процессы пенипленизации. Во всех синеклизах Гондваны, кроме Амазонской, наблюдается регрессия моря.

Район современной ю-з Европы (южно-Португальская, Саксоно-Тюрингская, Мораво-Силезская зоны) представляет систему небольших океанических бассейнов Палео-Тетиса. Перемещение литосферных плит приводит к дальнейшему сближению отдельных материковых фрагментов (Сибирского, Китайского, Протоказахстанского). Реконструкция океанических бассейнов, существовавших между «материками», проводится по поясам офиолитов Кызылкумов, Юж. Тянь-Шаня, Ю. Монголии, Джунгарии, Иртыш-Зайсанской обл.

Продолжается погружение Прото-Тихоокеанской литосферной плиты под Австрало-Антарктическую окраину Гондваны. Евроамериканский континент находится в районе экватора. Ориентирован он был так, что экватор протягивался приблизительно вдоль нынешних Датско-Польского и Днепровско-Донецкого авлакогенов, далее к западу экватор проходил через южную окраину современной Гренландии и пересекал Канадский щит. Оформляется достаточно четко впадина океана Тетиса, ее южный борт составляла единая Гондвана, а северный – материковые фрагменты Будущей Лавразии.

Океанический бассейн, омывающий берега Евроамериканского, Сибирского, Казахстанского, Китайского и др. малых материков, а также противоположные по отношению к Тетису края Гондваны, впервые можно назвать Прототихоокеанским. В его пределах развивались три целиком океанические плиты: северо-западная плита Кула, восточная – Фараллон, юго-западная – собственно Тихоокеанская.

Развитие рельефа Земли в карбоне (каменноугольном периоде).

Карбон (Каменноугольный) период (350-285 млн. лет назад).

Развитие рельефа Земли в карбоне (каменноугольном периоде). Африка. Столкновение с-з края нынешнего Африканского материка с южным краем нынешней Центральной и Восточной (неальпийской) Европы. В ходе герцинского горообразования образовалась центральная часть современной Атласской горной страны.

Начинается развитие синеклизы Карру как предгорного прогиба.

Формируется денудационный рельеф, известный под названием «докаррусской поверхности», который имеет важное значение для современного облика Африки (он обнаружен во многих местах на пространстве от Капской провинции до экватора, севернее которого ему соответствует фаза предгорной песчаной аккумуляции).

Австралия. Погружение океанической литосферной плиты Палеотихоокеанской продолжается. Об этом свидетельствует поле гранитоидов и вулканитов этого времени (эффузивы Боуэн), вытянутый вдоль восточного побережья Австралии.

Южная Америка. Продолжается погружение прежних и формирование новых (впадина Параны) синеклиз, но их развитие идет за счет континентальных накоплений, сносимых с разрушающихся поднятий.

Южная часть Гондваны была охвачена покровным оледенением. В современном рельефе следы его не сохранились, но четко выражены валунные глины. Последние отслеживаются в юго-восточной части платформы (юг Африки, Патагония).

Вращение литосферных плит привело к тому, что произошло столкновение Гондваны и Евроамерики. Северо-западный край Африканской части Гондваны столкнулся с южным краем нынешней Центральной и Восточной (неальпийской) Европы. Восточный край нынешнего Североамериканского материка столкнулся с с-в окраиной Ю. Америки.

Во второй половине произошло столкновение Евроамериканского материка с Сибирским, и Сибирского с Прото-Казахстанским континентом, результатом которого стало формирование складчатого Уральского горного пояса. Пояс офиолитов этого возраста прослеживается от Герирудского шва в Афганистане к южному Гиссару (Тянь-Шань) и северному Памиру, далее вдоль южного края Таримской впадины, затем во внутренней Монголии и на самом юге Монголии. Еще один пояс офиолитов этого возраста протягивается через Тибет в Юньнань и далее в северную часть Вьетнама.

Рифтовая зона в пределах впадины океана Пратетиса мигрировала, происходило откалывание отдельных материковых фрагментов от Гондванского материка и «впечатывание» их в Азиатский материк.

Развитие рельефа Земли в пермском периоде.

Пермский период (285-230 млн. лет назад).

Развитие рельефа Земли в пермском периоде. В пределах южной Гондваны ледниковый период сменился теплым и влажным. Появилась богатая растительность, отмирание которой привело к образованию угленосных свит. Формируется мощная красноцветная толща песчаников и ферралитные коры.

Позднегерцинская складчатость проявилась вдоль южной окраины Гондваны. Были смяты в складки мелководные отложения. Горы, образовавшиеся в это время, не были очень высокими. Ясных следов интенсивной вулканической деятельности почти нет. В результате этого были сформированы Капские горы, Патагония. Денудационный цикл сменился периодом аккумуляции (об этом свидетельствует широкое распространение континентальных осадков свиты Карру).

Заканчивается формирование эпипалеозойской платформы Тасмантис.

От Гондваны отделяется Гуайянский массив, образовав на время крупный остров. Регрессия моря наблюдается в Амазонии.

В герцинском Уральско-Аппалачском планетарном поясе сжатия литосферы продолжается начатое в карбоне горообразование, идет дальнейшие развитие надвигания и поддвигания континентальных краев малых литосферных плит, приведшее к образованию покровно-складчатых структур.

Одновременно происходит размыв и разрушение герцинских гор (Аппалачей, гор Центральной Европы) за счет продуктов размыва, отлагавшихся на равнинах и в низинах, возникли толщи континентальных красноцветных песчаников («новый красный песчаник» Англии, «мертвый красный лежень» Германии). Их отложение шло в условиях жаркого и сухого климата и сопровождалось накоплениями солей в высыхающих озерах (залежи гипсов, каменной и калиевых солей). Кроме размыва горы подвергались расколам и частичным опусканиям. Происходило раздробление сглаженных размывов герцинских гор с образованием обширных котловин между ними, частью затоплявшихся мелководными морскими бассейнами, это продолжалось и в последующие геологические периоды.

В пределах нынешнего Азиатского материка закладываются 2 области внутриматерикового рифтогенеза: Монголо-Охотская (напоминала залив типа Калифорнийского), Джунгаро-Балхашская (активная зона магматизма). Но они не получили дальнейшего развития.