6 лет назад
Нету коментариев

Фанерозойский этап развития земной поверхности изучен намного лучше криптозоя. Описание этого этапа в значительно меньшей степени основано на предположениях. В основном оно строится на фактах. Однако в изучении фанерозоя многие вопросы эволюции Земли остаются неясными. Особенно это касается реконструкции расположения материков. Представление об их постоянном положении сейчас большинством исследователей, как указывалось выше, не поддерживается. Но и восстановить картину их положения на земной поверхности в прошлом очень трудно. Задача осложняется движением полюсов, связанным с неравномерным распределением масс в Земле относительно экваториальной плоскости.

Расчеты показывают, что Земля как небесное тело стремится к такому положению относительно оси вращения, при котором наибольшая доля континентальных масс находилась бы в плоскости экватора. Взаимное перемещение литосферных плит постоянна приводит к нарушению этого положения, что, в свою очередь, вызывает новые перемещения земного шара относительно оси вращения. Таким образом, реконструкция облика земной поверхности связана с восстановлением ее положения относительно оси вращения и воссозданием взаимного перемещения материков. Сочетание этих двух движений затрудняет палеогеографические реконструкции.

Положение материков 200 млн. лет назад

Положение материков 200 млн. лет назад

Существует несколько реконструкций расположения материков в различные периоды фанерозоя. Одна из них показана на рис. IV.2, IV.3, IV.4. Согласно этой реконструкции 200 млн. лет назад (т. е. в начале мезозоя) все континенты представляли единый материк Пангею. Пангея была окружена океаном Панталасса. Частью этого океана было море Тетис — залив, располагавшийся между частями Пангеи, образовавшими впоследствии современные Евразию и Африку. Суша в целом занимала примерно одинаковые площади в северном и южном полушариях.

Положение материков 135 млн. лет назад

Положение материков 135 млн. лет назад

Начавшиеся в мезозое движения литосферных плит и раскол Пангеи привели к возникновению к концу триаса двух материков: Лавразии (северный материк) и Гондваны (южный материк). Гондвана стала распадаться на два 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 юрского периода началось отделение Южной Америки от Африки, что привело впоследствии к образованию Южной Атлантики (рис. IV.3).

На рубеже мезозоя и кайнозоя (60—70 млн. лет назад) Атлантический океан принял очертания, близкие к современным (рис. IV.4). В кайнозое Австралия отделилась от Антарктиды, переместившись к северу, Северная Америка соединилась с Южной Америкой, Гренландия отделилась от Европы, а Атлантический океан соединился с полярным бассейном.

Положение материков 65 млн. лет назад

Положение материков 65 млн. лет назад

Существуют и несколько иные варианты реконструкции движения материков. Решение вопроса о расположении материков (не только относительно друг друга, но и относительно полюсов) позволит воссоздать такую важную характеристику природы земной поверхности в прошлом, как структура океанической и атмосферной циркуляции, более строго подойти к объяснению возникновения материковых оледенений и распространения по земному шару флоры и фауны. В ряде работ анализ развития природы земной поверхности с учетом возможных перемещений литосферных плит сделан. Он позволил, например, А. С. Монину и Ю. А. Шишкову (История климата. Л., 1979) прийти к выводу о том, что 27—28 млн. лет назад (конец палеогена) вокруг Антарктиды возникло циркумполярное течение, которое обособило ее от окружающих 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.

Более строгое восстановление картины движения континентов и воссоздание на этой основе характера изменения природных условий — дело будущего.

В течение фанерозоя наблюдалось несколько тектоно-магматических эпох: каледонская, герцинская, мезозойская и альпийская (считают, что альпийская эпоха продолжается). В каждую эпоху происходило наращивание докембрийских платформ за счет причленявшихся к ним участков геосинклиналей, которые приобретали в ходе геосинклинального развития жесткость и устойчивость (см. рис. П.4). Таким образом, площадь малоподвижных участков земной коры увеличивалась, а подвижных — уменьшалась. Эта закономерность характерна, по-видимому, для всего геологического времени (рис. IV.5).

Соотношение между платформами и геосинклиналями на протяжении геологической истории

Соотношение между платформами и геосинклиналями на протяжении геологической истории

Палеозойская эра. Эволюция органического мира в палеозое протекала более интенсивно, чем в докембрии. В начале кембрийского времени широко распространились организмы, имевшие карбонатные скелеты. Их деятельность привела к изъятию из океана большого количества диоксида углерода. В целом, начиная с кембрия, животный мир океана стал развиваться очень быстро. В ордовике появились первые представители позвоночных животных — панцирные рыбы. В силуре растения и животные вышли на сушу. Выход организмов на сушу был, видимо, связан с достижением довольно высокой концентрации кислорода — 1/10 современного уровня. Образовавшийся озоновый экран защитил приповерхностные слои Земли от жесткого солнечного и космического излучений. Появление наземных растений привело к усилению фотосинтеза и возрастанию содержания кислорода.

Следовательно, выход организмов на сушу был революцией в развитии органического мира и всей природы земной поверхности. Большое разнообразие экологических условий на суше стимулировало биологическую эволюцию. Масса организмов резко возросла, усилились и биогеохимические круговороты.

В девоне господствующее место в растительном покрове заняли папоротники, хвощи, плауны, которые образовали в конце периода настоящие леса. В это же время возникла довольно отчетливая дифференциация физико-географических условий: с одной стороны, формировались лесные болота, с другой — аридные районы, где в лагунах шло соленакопление. В болотах накопление мертвого органического вещества привело к формированию восстановительной среды. Таким образом, в девоне возникла окислительно-восстановительная контрастность географической оболочки’1. Напомним, что на ранних этапах развития земной поверхности наблюдалась восстановительная среда, которая в середине протерозоя сменилась окислительной (см. рис. III.20).

В карбоне во многих районах северного полушария появилась пышная растительность из огромных плаунов, хвощей, папоротников. Пышное развитие растительности сопровождалось захоронением большого количества органических остатков, из которых впоследствии образовались такие месторождения каменного угля, как Донбасс, Рур, Верхняя Силезия, Караганда, Кузбасс и др. Содержание кислорода в атмосфере резко возросло (полагают, что оно превышало современный уровень). Все это способствовало интенсивному химическому выветриванию, формированию мощных кор выветривания, активному биогеохимическому круговороту.

В это же время южные материки были охвачены материковым оледенением. Оно продолжалось и в пермском периоде. Пермо-карбоновое оледенение, очевидно, было связано с расположением материков южного полушария, сгруппировавшихся около южного полюса. Это обусловило сильное охлаждение земной поверхности. Итак, в карбоне и перми физико-географические условия были очень контрастные: леса, напоминающие современные влажные тропические, материковые льды и примитивно-пустынные ландшафты. К. К. Марков (Палеогеография. М., 1960) считает, что с карбона начала отчетливо проявляться географическая зональность

Мезозойская эра. В мезозое продолжались дифференциация и усложнение физико-географических условий земной поверхности. На рубеже палеозойской и мезозойской эр произошла резкая смена животного мира, вымерли многие амфибии и началось бурное развитие пресмыкающихся. Большие площади заняла хвойная растительность. В юрском периоде появились покрытосеменные растения и птицы. В верхнем мелу начинается господство флоры покрытосеменных (цветковых) растений. Они доминируют и в современную эпоху. Распространение покрытосеменных растений имело большое значение для развития природы земной поверхности. Благодаря биологическим преимуществам они быстро заселили поверхность материков.

В конце мелового периода гигантские пресмыкающиеся (бронтозавры, диплодоки, динозавры и др.) вымерли. Причины их вымирания неясны. Предполагают, что оно было вызвано сменой в мелу относительно мягкого и влажного климата, господствовавшего в юрском периоде, более континентальным. Произошла смена растительного покрова, составлявшего основу существования растительноядных ящеров. Вымирание последних привело к вымиранию и хищных ящеров. Господство в животном мире перешло к млекопитающим.

Важным событием в мезозое было формирование степей и саванн. Покрытосеменные растения заселили аридные районы, в которых до этого господствовали примитивно-пустынные ландшафты. В новых сообществах скорость биогеохимического круговорота резко возросла. Быстрая смена поколений (появление однолетних видов) создавала возможность ускоренной эволюции организмов. Кайнозойская эра. Одно из важнейших событий кайнозойской эры — альпийская складчатость, начавшаяся в палеогене и захватившая большие площади Альпийско-Гималайского и Тихоокеанского геосинклинальных поясов. В неогене начался неотектонический этап развития земной коры. Он ознаменовался интенсивным поднятием материков. В неогене и плейстоцене высота суши в среднем увеличилась на 500 м. В геосинклинальных поясах произошло образование молодых гор; испытали поднятие и старые разрушенные горы — Тянь-Шань, Урал, Аппалачи и др. Площадь материков увеличивалась, площадь океанов уменьшалась. Одновременно глубина океанов возрастала, т. е. рельеф Земли становился более контрастным.

Рост площади и высоты материков способствовал охлаждению земной поверхности (рис. IV.6), так как суша, во-первых, больше отражает солнечных лучей и, во-вторых, над приподнятыми массивами суши уменьшаются толщина атмосферы, влажность воздуха и, следовательно, слабее проявляется парниковый эффект. Охлаждению Антарктиды, как уже говорилось, вероятно, способствовала изоляция в связи с формированием циркумполярного течения. Образовались полярные льды.

Температурные кривые для конца палеогена, неогена и четвертичного периода

Температурные кривые для конца палеогена, неогена и четвертичного периода

В Антарктиде ледниковый щит появился в середине миоцена. Об этом свидетельствуют возраст найденных тиллитов и данные об изменении уровня океана. Значительное понижение уровня океана началось именно с середины миоцена. Понижение уровня океана было связано с изъятием воды на образование ледниковых щитов. Понижение уровня океана означало дополнительное повышение суши на соответствующую высоту. Таким образом, возникла положительная обратная связь:

Sh_5

Увеличение площади суши привело и к ослаблению связей Северного Полярного бассейна с Атлантикой, что способствовало (наряду с общим похолоданием земной поверхности) охлаждению этого района и увеличению ледовитости. Затем ледники покрыли прилегающие части Северной Америки и Евразии. С появлением ледников в действие вступила еще одна положительная обратная связь:

Sh_6

Объединив приведенную схему (она подобна изображенной на рис. III. 29) с предыдущей, получим систему вероятного взаимодействия факторов (рис. IV. 7), обладающую способностью саморазвития (в связи с наличием положительных обратных связей). В этой системе спусковым механизмом явилось поднятие суши, связанное, по-видимому, с процессами в недрах Земли. Однако система такого рода может начать функционировать и за счет другого первоначального толчка, например в связи с охлаждением, вызванным климатическими факторами, или уменьшением прозрачности атмосферы в эпоху интенсивного вулканизма. Разнообразные примеры развития и саморазвития ледниковых покровов приводят Ч. Брукс, М. В. Тронов, М. И. Будыко, А. А. Величко. Однако любая система с положительными обратными связями не может развиваться бесконечно. В действие вступают ограничители (или система разрушается вообще). В приведенном примере такими ограничителями являются уменьшение количества выпадающих осадков над ледником по мере увеличения его площади и предел роста мощности ледников, обусловленный текучестью льда. Таким образом, развитие полярного оледенения в неогене в значительной степени было связано с характером взаимодействия объектов географической оболочки, т. е. с ее структурой. Подробный анализ возможных воздействий различных природных и антропогенных факторов на полярные льды дается в гл. V.

Взаимодействие факторов при возникновении ледников

Взаимодействие факторов при возникновении ледников

В кайнозое продолжалась эволюция органического мира. В растительном мире полное господство перешло к покрытосеменным, в животном — к млекопитающим. Появление полярных ледниковых покровов, рост средней высоты и контрастности рельефа суши, похолодание и увеличение сухости климата внетропических широт привели к усилению дифференциации физико-географических условий. Около ледниковых щитов образовалась перигляциальная (от греч. peri — около и лат. glacies — лед) зона с холодным сухим климатом и господством тундрово-степной растительности. На больших пространствах умеренного и субтропического поясов формировались 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 кайнозойскую эру произошли очень большие изменения природы земной поверхности. Географическая оболочка приобретала современный облик.