Геохронологическая шкала

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.

    Эта возможность базировалась на открытии процесса радиоактивного распада неустойчивых изотопов целого ряда химических элементов.    Поскольку этот физический процесс идет с постоянной скоростью и не зависит ни от температуры, ни от давления, воздействовавших на породы, исследователи получили "атомный часовой механизм", позволяющий измерять возраст интересующего их геологического объекта. Так возник радиометрический метод определения абсолютного возраста горных пород, в основе которого лежит физическое явление радиоактивного распада изотопов

    Все эти изотопы нестабильны и обладают вполне определенной, выявленной экспериментально скоростью распада, обычно характеризуемой периодом полураспада, т.е. временем, в течение которого распадается половина атомов данного нестабильного изотопа. Период полураспада сильно варьирует у различных изотопов (табл. 2).

В настоящее время определение  абсолютного возраста горных пород (т.е. возраста в астрономических  единицах - годах, продолжительность  которых признается абсолютной, неизменной в масштабе времени) главным образом  основано на процессе радиоактивного распада. При известном периоде  полураспада радиоактивного элемента определение возраста заключается  в том, чтобы найти отношение  массы вновь образованного химического  элемента к массе материнского изотопа. Например, половина данного количества урана превратится в свинец за 4,46 млрд. лет, так что, измеряя относительное  содержание урана и свинца в изучаемой  породе, можно достаточно точно оценить  ее абсолютный возраст.

    Этим методом было вычислено, что возраст древнейших пород самого раннего геологического периода равен примерно 3500 млн. лет, а пород конца кембрия - 500 млн. лет. Эти данные подтверждены при помощи новейших методов исследования с применением ⁸⁷Rb и ⁴⁰К. События более близких времен могут быть датированы на основании распада радиоактивного углерода (¹⁴С), период полураспада которого равен 5730 лет.

Длительность сравнительно коротких отрезков геологического времени можно  установить на основании измерений  скорости отступания водопадов (Ниагарский водопад смещается вверх по течению  со скоростью приблизительно 1,5 м  в год по мере того, как он разрушает  породы, с которых низвергается), а также при помощи подсчета годичных прослоек глины на дне озер и прудов.

    Развитие изотопных методов позволило сделать некоторые поразительные выводы в области геологии. Так, например, было установлено, что соотношение различных изотопов кислорода в углекислом кальции, выделяемом живыми организмами, зависит от температуры. Отсюда следует, что, анализируя углекислый кальций ископаемых раковин, мы можем определить температуру морской воды, в которой обитали эти животные сотни миллионов лет назад.

    На границах между основными эрами происходили крупного масштаба геологические нарушения, называемые горообразовательными движениями, которые вздымали или опускали огромные участки земной поверхности и уничтожали мелкие внутриконтинентальные моря или вызывали их появление. Эти горообразовательные движения изменяли распространение морских и наземных организмов и стирали с лица земли многие ранее существовавшие формы. Эра, называемая палеозойской, завершилась горообразованием, в течение которого поднялись Аппалачские горы и было уничтожено 97% существовавших в то время форм. Альпийская горообразовательная эпоха также сопровождалась вымиранием большей части пресмыкающихся мезозойской эры.

3.  История развития Земли в мезозойскую эру (триасовый период)

    Мезозойская эра – это эра средней жизни. Она названа так потому, что флора и фауна данной эры являются переходными между палеозойской и кайнозойской.

В мезозойскую эру постепенно формируются  современные очертания материков  и океанов, современная морская  фауна и флора. Образовались Анды и Кордильеры, горные массивы Китая  и Восточной Азии. Сформировались впадины Атлантического и Индийского океанов. Началось формирование впадин Тихого океана.

    Подразделяется мезозойская эра на три периода: триасовый, юрский и меловой.

    Триасовый период получил свое название от того, что к его отложениям причисляют три разных комплекса пород: нижний – континентальный песчаник, средний – известняковый и верхний – нейпер.

Строение суши

    Наиболее характерными отложениями триасового периода являются: континентальные песчано-глинистые породы (нередко с линзами угля); морские известняки, глины –сланцы; лагунные ангидриты, соли, гипсы.

    В триасовый период северный материк Лавразия соединился с южным – Гондваной. Большой залив, начинавшийся на востоке Гондваны, простирался вплоть до северного побережья современной Африки, затем поворачивал на юг, почти полностью отделяя Африку от Гондваны. С запада тянулся длинный залив, отделявший западную часть Гондваны от Лавразии. На Гондване возникло много впадин, постепенно заполнявшихся континентальными отложениями.

    В среднем триасе усилилась деятельность вулканов. Обмелевают внутриконтинентальиые моря, образуются многочисленные впадины. Начинается формирование горных хребтов Южного Китая и Индонезии. На территории современного Средиземноморья климат был теплым и влажным. Более прохладным и влажным он был в тихоокеанской зоне. На территории Гондваны и Лавразии господствовали пустыни. Холодным и сухим был климат северной половины Лавразии.

    Наряду с изменениями в распределении моря и суши, формированием новых горных массивов и вулканических областей, интенсивно проходила смена одних животных и растительных форм другими. Лишь немногие семейства перешли из палеозойской эры в мезозойскую. Это дало основание некоторым исследователям, для утверждения о великих катастрофах, происшедших на рубеже палеозоя и мезозоя. Однако при исследовании отложений триасового периода можно легко убедиться, что резкой грани между ними и пермскими отложениями не существует, следовательно, одни формы растений и животных сменялись другими, вероятно, постепенно. Главной причиной являлись не катастрофы, а эволюционный процесс: более совершенные формы постепенно вытесняли менее совершенные.

Растительный  и животный мир

    Сезонное изменение температур триасового периода начало оказывать заметное влияние на растения и животных. Отдельные группы пресмыкающихся приспособились к холодным сезонам. Именно от этих групп, в триасе произошли млекопитающие, а несколько позднее – и птицы. В конце мезозойской эры климат стал еще более холодным. Появляются листопадные древесные растения, которые в холодные сезоны частично или полностью сбрасывают листья. Данная особенность растений это приспособление к более холодному климату.

    Похолодание в триасовом периоде было незначительным. Сильнее всего оно проявилось в северных широтах. На остальной территории было тепло. Поэтому пресмыкающиеся чувствовали себя в триасовом периоде достаточно хорошо. Разнообразнейшие их формы, с которыми мелкие млекопитающие еще не способны были конкурировать, расселились по всей поверхности Земли. Необычайному расцвету пресмыкающихся способствовала также богатая растительность триасового периода.

     В морях развились исполинские формы головоногих моллюсков. Диаметр раковин некоторых из них был до 5 м. Правда, и теперь в морях обитают исполинские головоногие моллюски, например кальмары, достигающие 18 м в длину, однако в мезозойскую эру исполинских форм было намного больше.

    Состав атмосферы триасового периода по сравнению с пермским изменился мало. Климат стал более влажным, однако пустыни в центре континента оставались. Некоторые растения и животные триасового периода дожили до наших дней в районе Средней Африки и Южной Азии. Это говорит о том, что состав атмосферы и климат отдельных участков суши почти не изменились на протяжении мезозойской и кайнозойской эр.

    И все же стегоцефалы вымерли. Их вытеснили пресмыкающиеся. Более совершенные, подвижные, хорошо приспособленные к разнообразным условиям жизни, они питались той же пищей, что и стегоцефалы, селились в тех же местах, поедали молодняк стегоцефалов и в конечном итоге истребили их.  

    Среди триасовой флоры изредка еще встречались каламиты, семенные папоротники и кордаиты. Преобладали настоящие папоротники, гинкговые, беннетитовые, саговниковые, хвойные. Саговниковые существуют и в настоящее время в районе Малайского архипелага. Они известны под названием саговых пальм. По своему внешнему виду саговниковые занимают промежуточное место между пальмами и папоротниками. Ствол саговниковых довольно толстый, колоннообразный. Крона состоит из жестких перистых листьев, расположенных венчиком. Размножаются растения при помощи макро и микроспор.

    Папоротники триаса представляли собой прибрежные травянистые растения, имевшие широкие рассеченные листья с сетчатым жилкованием. Из хвойных растений хорошо изучена вольтция. Она имела густую крону и такие, как у ели, шишки.

     Гинкговые были довольно высокими деревьями, их листья образовывали густые кроны. Особое место среди триасовых голосеменных занимали беннетиты – деревья с мутовчатыми крупными сложными листьями, напоминающими листья саговников. Органы размножения беннетитов занимают промежуточное место между шишками саговников и цветками некоторых цветковых растений, в частности магнолиевых. Таким образом, вероятно, именно беннетитов следует считать предками цветковых растений.

    Из беспозвоночных триасового периода известны уже все типы животных, существующих и в наше время. Наиболее характерными морскими беспозвоночными были рифообразующие животные и аммониты. В палеозое уже существовали животные, которые колониями покрывали дно моря, образуя рифы, хотя и не очень мощные. В триасовый период, когда вместо табулят появляется много колониальных шестилучевых кораллов, начинается формирование рифов толщиной до тысячи метров. Чашечки шестилучевых кораллов имели шесть или двенадцать известковых перегородок. В результате массового развития и быстрого роста кораллов на дне моря образовывались подводные леса, в которых селились многочисленные представители других групп организмов. Некоторые из них принимали участие в рифообразовании. Двустворчатые моллюски, водоросли, морские ежи, морские звезды, губки жили между кораллами. Разрушаемые волнами, они образовывали грубозернистый или мелкозернистый песок, заполнявший все пустоты кораллов. Вымытый волнами из этих пустот, известковый ил откладывали в бухтах и лагунах. Довольно характерны для триасового периода некоторые двустворчатые моллюски. Их тонкие, как бумага, раковины с хрупкими ребрами образуют в отдельных случаях целые прослойки в отложениях данного периода. Жили двустворчатые моллюски в мелководных илистых бухтах-лагунах, на рифах и между ними. В верхиетриасовом периоде появляется множество толстораковинных двустворчатых моллюсков, прочно прикреплявшихся к известняковым отложениям мелководных бассейнов.

    В конце триаса в связи с усилением вулканической деятельности часть известняковых отложений покрылась пеплом и лавами. Поднимавшийся из недр Земли пар принес с собой многие соединения, из которых образовались месторождения цветных металлов. Самыми распространенными из брюхоногих моллюсков были переднежаберные. Широко распространились в морях триасового периода аммониты, раковины которых в отдельных местах скопились в огромном количестве. Появившись в силурийском периоде, они на протяжении всей палеозойской эры еще не играли большой роли среди других беспозвоночных. Аммониты не могли успешно конкурировать с довольно сложными наутилоидеями. Раковины аммонитов были образованы из известковых пластинок, имевших толщину папиросной бумаги и потому почти не защищавших мягкое тело моллюска. Только когда их перегородки согнулись в многочисленные складки, раковины аммонитов приобрели прочность и превратились в настоящее укрытие от хищников. С усложнением перегородок раковины сделались еще более прочными, а наружное строение дало им возможность приспособиться к самым разнообразным условиям жизни. Представителями иглокожих были морские ежи, лилии и звезды. На верхнем конце тела морских лилий располагалась похожая на цветок основная часть. В ней различают венчик и хватательные органы – “руки”. Между “руками” в венчике находились ротовое и анальное отверстия. “Руками” морская лилия загребала в ротовое отверстие воду, а вместе с ней и морских животных, которыми питалась. Стебель многих триасовых морских лилий был спиральным. В триасовых морях обитали известковые губки, мшалки, ластоногие раки, остракоды. Рыбы были представлены водившимися в пресных водоемах акулами и населявшими море моллюскоидами. Появляются первые примитивные костистые рыбы. Мощные плавники, хорошо развитый зубной аппарат, совершенная форма, прочный и легкий скелет – все это способствова ло быстрому распространению костистых рыб в морях нашей планеты.