Что положено в основу выделения геологических эр и геологических периодов

Обновлено: 30.06.2024

Когда речь заходит о геологическом прошлом Земли, мы с вами с легкостью оперируем названиями эпох, отстоящих от нас на многие десятки и сотни миллионов лет. Архей, ордовик, миоцен, триас – за каждым словом стоит свой образ земной истории, своя фауна, флора, климат, география, порой столь не похожие на современные, как если бы мы путешествовали по разным планетам. В детстве, когда я только знакомился с историей жизни на Земле, эти названия либо не говорили ничего, либо ставили в тупик. То, что докембрий был до кембрия – это понятно. А что такое кембрий? На ум приходил образ камня вроде кремня. Каменноугольный период вопросов не вызывал, но какая связь между Пермью и пермским периодом, было не ясно. А этот странный мел, пахнущий школьной доской и цветными рисунками на асфальте? И в честь какого Юры назван юрский период? Ну а дальше и вовсе караул – третичный и четвертичный. Откуда они, куда делись вторичный и первичный периоды?

Конечно, со временем пришло понимание, что геохронологическая шкала не была дана людям в неизменном виде со всеми датировками, как заповеди Моисею. Само деление геологической истории Земли на эры и эпохи имеет свою историю. Из попытки обобщить сведения о том, как люди создавали прошлое, и родилась эта статья.


С чего все начиналось?

Палеонтология как наука зарождается в XVI – XVII веках, как следствие нового взгляда на окружающий мир – натурфилософии. В то время создаются многочисленные коллекции животных, растений, минералов и окаменелостей. На основе коллекций издавались каталоги, натурфилософы объединялись в сообщества для обмена знаниями и образцами. Но мало кто верил, что окаменелости являются останками реальных существ, живших в далеком прошлом. Еще раз хочется подчеркнуть этот момент – сама идея о том, что живое существо, жившее много-много-много лет назад, может стать камнем была абсолютно чуждой и маргинальной в приличном обществе. Нет, отдельные исследователи вроде Роберта Гука, конечно пытались, но… Посудите сами, а какие были основания считать иначе? Кто видел процесс фоссилизации?


И потом, представления об истории Земли находились в рамках христианской концепции. А в ней все достаточно просто – весь мир сотворен Богом и пребывает в неизменности с начала времен. Да-да, тот самый глинистый бережок с галечником на берегу Темзы как был сотворен на Третий день, так и не менялся последние шесть тысяч лет. Почти. Потому что христианская концепция содержит описание одного, но зато глобального, стремительного и мощнейшего геологического процесса. Всемирный Потоп. Единственное достоверное (согласно Библии) геологическое событие, к которому хоть как-то можно привязать окаменелости. Что, собственно, и делалось. Узнаваемые фоссилии вроде крупных костей, зубов акул и раковин моллюсков объявлялись или останками великанов, не переживших Потоп, или свидетельствами покрывавших всю сушу морских вод.


Исходя из этой картины мира, итальянский геолог Джованни Ардуино в 1759 году предлагает деление геологической истории Земли на четыре периода.
Первичный – к которому относятся горные породы, сформировавшиеся до Потопа.
Вторичный – во время которого на породы оказывалось воздействие водной стихии (Потопа, конечно).
Третичный – с горными породами, возникшими уже после Потопа.
Четвертичный – практически современность, объединяющий молодые вулканические породы и почву.
Об абсолютном возрасте пород речь по понятным причинам не идет, но основа для стратиграфии уже заложена.

Научный прорыв

Развитие прикладной геологии и в целом естественнонаучных взглядов привело к тому, что в конце XVIII века аксиома о не-вымирании была отвергнута.
Значительные усилия к этому приложил небезызвестный барон Жорж Кювье – учёный, натуралист, основатель сравнительной анатомии, палеонтологии и создатель Теории Катастроф. Для зоологической науки своего времени Кювье – настоящий Шерлок Холмс, способный по одной кости определить основные черты внешнего вида и поведения животного. Изучая бренные останки мамонтов, мегатериев и прочей плейстоценовой мегафауны, Кювье пришел к однозначным выводам:
А) это самостоятельные виды животных, похожие (и не очень) на современных;
Б) эти животные вымерли.


Это был прорыв в исследованиях, смена парадигмы, без шуток. Учёные осознали, что биологические виды не вечны и образуют целые фаунистические комплексы, которые сменяют друг друга во времени. Но до идеи родства между вымершими и ныне живущими организмами было еще далеко. Идеи Ламарка не воспринимаются всерьез, Дарвин гоняет бабочек на лугу и собирает коллекции минералов, прогуливая школу в Шрюсбери. А в научном сообществе доминирует предложенная Кювье и доработанная его учениками Теория Катастроф.

Если коротко, то суть ее в следующем. История жизни – это череда катастроф и актов повторного творения Богом живых существ. Большинство склонялись к версии о Потопе (или нескольких Потопах), хотя один из последователей барона насчитал 27 таких катастрофических событий. Не смотря на явные логические (или теологические) недоработки, идея катастрофизма была положительно воспринята не только в научной среде, но и в обществе, и даже в рядах Церкви. Собственно, это понятно – сама идея о том, что случился большой глобальный Бада-бум, и все поменялось, живет в нас на уровне мифологических архетипов. Это зрелищно, красиво и куда проще, чем эти ваши экосистемные кризисы. Ах, да. Когда вы читаете про очередную линейную монофакторную теорию вымирания биоты от метеорита или вулканизма, где-то в Верхней тундре улыбается барон Жорж Кювье.


Для нашей темы в этих изысканиях есть очень важный момент. Палеонтологи начали выделять фаунистические комплексы вымерших живых организмов и разграничивать их во времени геологическими событиями – катастрофами. Но для геологической науки это был тупик. Катастрофизм ставил крест на самой возможности изучения прошлого Земли. Ученым отводилась роль классификаторов и коллекционеров окаменелостей.



Лайеля привлекали третичные отложения и окаменелости. Изучая раковины моллюсков и сравнивая их с современными видами, Лайель обнаружил закономерное уменьшение встречаемости современных (и близких к ним) видов в более глубоких и древних слоях. На основании этого он разбил Третичный период (после-потопное время) на четыре эпохи: Эпоха Зари, Средняя и Новая Эпохи, а последнюю разделил на два периода – древний и современный. В научном варианте эти поэтические названия звучат так: Эоцен, Миоцен, Древний и Новый Плиоцен.

Лайель выдвигает смелую и гениальную в своей простоте идею. Все те геологические процессы, которые наблюдаются сегодня, действовали и в прошлом, сколь удаленным бы от нас оно ни было. И действовали они по тем же законам, с теми же скоростями и мощностью. А значит, Прошлое потенциально познаваемо, нужно только изучать современные явления и выявлять общие закономерности.


В то же время изучаются и более ранние породы, относящиеся к Вторичной эпохе, седая древность времен Потопа (и ранее). Геолог и путешественник Родерик Мурчисон, работая на границе Уэльса, выделяет в 1835 году Силурийский период, как самый древний в истории Земли. Название периоду он дает по кельтскому племени силуров, на чьих бывших землях проводит изыскания. К нему подключается другой известный исследователь – Адам Седжвик. Комплекс отложений, исследованный им вместе с Мурчисоном в Девоншире, получает закономерное название - девон. Сержвик продолжает изучать геологию Англии, выделяя кембрийский комплекс (название – в честь римского названия Уэльса). А Мурчисон совершает путешествие по России, и на территории Пермской губернии открывает очень интересные и специфические отложения, названные – пермскими.

Ощутили замешательство? То у нас были четыре периода, то внезапно обнаружилось, что их десяток, а то и больше. И как в них не запутаться?


Конец неразберихе

Что же, половина дела сделана. Мы получили условную шкалу из временных отрезков, каждый из которых соответствует какому-то периоду истории жизни на Земле. Но временные рамки для них не были установлены. Не был ясен возраст Земли, протяженность геологических эпох. Разброс цифр мог быть от 20 до 400 миллионов лет. Кайнозой формально считался эпохой млекопитающих. Мезозой – временем, когда на Земле царили динозавры и росли древовидные папоротники. А палеозой – периодом, в котором жизнь концентрировалась в морях и делала первые шаги на сушу. В общем, сложившаяся картина мало отличалась от таковой у современного выпускника университета.
Как ученые научились определять возраст горных пород и датировали геохронологическую шкалу – история, достойная отдельного рассказа.


Наша Вселенная существует 13 миллиардов лет. Планета Земля образовалась примерно 4,5 млрд лет назад из газа и пыли, возникших в ходе образования Солнца. Вначале планета была раскалена из-за ударов астероидов и остаточного тепла, но со временем Земля остыла и на её поверхности образовалась земная кора.

Несколько позже, в результате столкновения Земли с неким небесным телом возникла Луна. Остатки вещества вместе с земной мантией были выброшены в космос, на околоземную орбиту. Так появился естественный спутник Земли.

Геологическая история Земли – это последовательность сменяющих друг друга эпох и периодов. Эти эпохи и периоды включают в себя такие процессы как образование ландшафтов и материков, формирование флоры и фауны, смена климата, зарождение жизни.

Жизнь на нашей планете появилась около 3,8 млрд лет назад. В это время уже оформляется земная кора. Впоследствии непрерывного движения тектонических плит, происходило её постоянное изменение.

Первые живые организмы появляются в воде, а на сушу выбираются спустя несколько миллионов лет. Процесс геологического развития Земли происходит и сейчас.

Всю историю Земли учёные делят на временные отрезки – эоны. Существуют 2 крупных эона в истории Земли: Докембрий и Фанерозой. В свою очередь эоны делятся на эры, а эра на периоды. Каждый из этапов характеризуется важными событиями в формировании условий для жизни на Земле. Смена этапов происходит в результате масштабных природных катаклизмов.

Геологической эрой называют отрезок на геологической временной шкале истории Земли, подинтервал эона, например: Архей (Архейская эра). Большинство геологических эр подразделяются на меньшие временные отрезки, называемые геологическими периодами.

В геологической истории Земли важное значение имеют 5 основных эр, о которых речь пойдёт ниже.

Архейская эра


Архей – самый древнейший этап жизни в истории Земли. Сам термин был предложен геологом Дж. Дана в 1872 году.

Начинается этот период примерно 4,5 млрд лет назад, когда планета Земля только формировалась. Сохранившиеся горные породы этого времени свидетельствуют о развитии прокариотической (доядерной) формы жизни.

Первые фотосинтезирующие организмы сохранились до наших дней в виде окаменелостей и их возраст насчитывает 3,4 млрд лет.

В атмосфере присутствовал хлор, водород и аммиак. В Архее формируются залежи серы, никеля, железа. Уровень радиации в это время был достаточно высок, а температура доходила до 80 градусов по Цельсию.

От удара с небесным телом, в результате которого сформировалась Луна, увеличивается скорость вращения Земли и её наклон.

Протерозойская эра


Протерозойская эра начинается примерно 2,5 млрд лет назад и длится до 540 млн лет назад. Это самый длительный геологический период в истории Земли. Происходит формирование почвы и одноклеточных организмов, появляются первые водоросли, черви и моллюски.

Солнце начинает давать больше света, однако его недостаточно для прогрева Земли. Наоборот, – Земля значительно охлаждается в этот период. Вся планета покрывается ледником, отсюда появляется гипотеза Земля-снежок. Вероятно, похолодание было связано с резким увеличением кислорода в атмосфере.

Палеозойская эра


Этот период известен как эра древней жизни. Палеозой делится на 6 периодов:

  • Кембрийский период – этот период занимает 530-490 млн лет назад. В кембрии происходит формирование флоры и фауны Земли. Однако из-за высоких температур живые существа не могли проживать на суше, как правило, жизнь развивалась в воде. В океане жили водоросли, моллюски и членистоногие.
  • Ордовикский период (490 – 422 млн лет назад). В океане начинают появляться позвоночные, коралловые и губки. На суши распространяются лишайники, а также первые членистоногие.
  • Силурский период начинается с 422 и заканчивается 418 млн лет назад. В нём появляются растения на суше, у членистоногих возникает лёгочная ткань. У позвоночных формируется костный скелет. В силуре появляются климатические зоны, а также возникают горные массивы.
  • Девонский период длится с 418 по 353 млн лет назад. Поверхность земли покрывается лесами. Появляются амфибии, живущие на суше, а также первые насекомые.
  • Каменноугольный период длился с 353 по 290 млн лет назад. Появляются земноводные, но в конце периода температура сильно снижается, что приводит к вымиранию живых существ.
  • Пермский период охватывает промежуток с 290 по 249 млн лет назад. Появляются пресмыкающиеся, температура возрастает, образуются пустыни.

Мезозойская эра


В свою очередь мезозой делится на 3 периода:

  • Триасовый период(248 – 200 млн лет назад) – в это время суша начинает делиться на континенты. Возникает класс млекопитающих и семейство растений.
  • Юрский период (200 – 140 млн лет назад) – это период отличает возникновение покрытосеменных растений и прародителей птиц – динозавров.
  • Меловой период (140 – 65 млн лет назад) – развиваются высший формы млекопитающих и птиц. В конце мелового периода вымирают динозавры.

Кайнозойская эра


Кайнозой – это современная эра Земли. Начинается 65 млн лет назад. Этот период истории Земли отличается большим разнообразием видов животных и растений, наземных млекопитающих. Кайнозой также является эрой саванн, цветковых растений и насекомых. Происходит эволюция птиц.

Эпоха Кайнозоя ознаменовалась появлением на Земли человека разумного.

Подведение итогов

Геологическая история Земли, безусловно, важна для современной науки. Современные формы жизни представляют собой результат того, что происходило за все эти эпохи. Эволюция жизни на Земле идёт и по сей день. Изучение истории Земли в ретроспективе позволит понять, откуда возникло самое удивительное явление во Вселенной – жизнь.

Геохронологическая шкала - это временная шкала истории планеты Земля, основанная на методике геологического датирования.

Стратиграфия (stratum - настил) - раздел геологии:

  • изучающий последовательность формирования геологических тел и их первоначальные пространственные взаимоотношения,
  • используется возможность прослеживания пластов осадочных горных пород и изучение их фациальных изменений в бассейнах прошлых геологических эпох,
  • определяющий относительный геологический возраст слоистых осадочных и вулканогенных горных пород,
  • анализирующий расчленение толщ пород и корреляцию различных геологических образований


Геохронология - учение о хронологической последовательности формирования и возрасте горных пород, составляющих земную кору.
Возникновение стратиграфии связано со становлением геологии как науки, что послужило основой создания геологических карт и геохронологической шкалы.

Геохронологическая шкала активнее всего применяется в геологии и палеонтологии, также находит применение в палеоэкологии, палеогеографии, палеопочвоведении и др.
Установлено, что возраст нашей планеты оценивается в 4,5-4,6 млрд лет.

История создания геохронологической шкалы берет свое начало со 2 й половины 19 века.

Тогда на II-VIII сессиях Международного геологического конгресса (МГК) в 1881-1900 гг. были приняты иерархия и номенклатура большинства современных геохронологических подразделений.
Названия периодам чаще всего давались по географическому признаку: так, Девонский период получил имя собственное от графства Девоншир в Англии, Пермь от одноименного города в России и тд.
Главная цель, преследуемая при создании шкалы - определение относительного геологического возраста пород.

В шкале история Земли подразделяется на 2 главных этапа: Докембрий и Фанерозой

Докембрий включает в себя Архей и Протерозой, Фанерозой состоит из Палеозоя, Мезозоя и Кайнозоя

Архей знаменателен появлением бактерий-анаэробов и формированием бескислородной атмосферы

В протерозое, самом длительном периоде в истории Земли, оформился озоновый слой и современный уровень мирового океана, появились многоклеточные, начинает образовываться почвенный слой

Палеозой считается эрой древней жизни.
Помимо впечатляющих эволюционных изменений растительного и животного мира, а также трендов климатических изменений, Палеозой примечателен формированием многих полезных ископаемых: гипсов, ангидритов, солей (каменных и калийных), фосфоритов, меди, кобальта, железа, золота, нефтеносных горизонтов и др.

Мезозой рассматривается как эра тектонической, климатической и эволюционной активности.
Это также самый теплый период в Фанерозое.
Залежи полезных ископаемых чаще всего датируются Юрским и Меловым периодом, причем ископаемые Мела встречаются чаще

Кайнозой начался 66 миллионов лет назад и продолжается до сих пор.

Этот этап характеризуется наибольшим биоразнообразием и относительной упорядоченностью и успокоенностью геотектоники.

система отдел ярус Возраст, млн лет назад
Пермь Нижний Ассельский
Карбон Верхний Гжельский 303,7—298,9
Касимовский 307,2—303,4
Средний Московский 311,7—307,2
Башкирский 323,0—311,7
Нижний Серпуховский 330,9—323,0
Визейский 346,7—330,9
Турнейский 358,9—346,7


Туронский ярус ( от древнего названия французского города Тур) залегает на глубине порядка 800 м.
Туронский ярус - это 2 й снизу ярус верхнего отдела мелового периода, которые получили названия населенных пунктов и замков.

Туронский период продолжался от 93,9 до 89,8±0,3 млн лет назад.
Газ туронской залежи самый молодой по возрасту залегания.
Особенность этих залежей заключается в неоднородности и изменчивости по литологическому составу, а также в низкой проницаемости коллекторов.
Основная сложность при их освоении - работа при температурах, близких к отрицательным.
Добыча газа туронской залежи в России началась в 2011 г.

Вендские отложения - эдиакарий (от венды - славянских племен, обитавших к югу от Балтийского моря.
Это самое верхнее подразделение геохронологической шкалы докембрия - протерозоя.
В шкале следует за рифеем и предшествует кембрию.
Впервые выделена Б. Соколовым в 1952 г. в Прибалтике, как позднейший докембрийский комплекс осадочных пород терригенного состава на западе Восточно-Европейской платформы (кратона).
Вендский период продолжался 600 - 535 млн. лет назад.
Продолжительность - 65 млн лет.
С отложениями Венда связаны Лено-Тунгусская нефтегазоносная провинция (НГП) на Сибирской платформе, Восточно-Европейская, Баренцево-Печорская, Китайско-Корейская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африканская платформы.

В результате трудов нескольких поколений геологов была установлена общая последовательность накопления слоев земной коры, получившая название стратиграфической шкалы. Верхняя часть её (фанерозой) составлена при помощи палеонтологического метода с большой тщательностью. Для нижележащего отрезка шкалы (докембрий), соответствующего огромной по мощности толще пород, палеонтологический метод имеет ограниченное применение из-за плохой сохранности или отсутствия окаменелостей. Вследствие этого нижняя — докембрийская — часть стратиграфической шкалы расчленена менее детально. По степени метаморфизма горных пород (См. Метаморфизм горных пород) и др. признакам докембрий делится на архей (или археозой) и протерозой. Верхняя — фанерозойская — часть шкалы делится на три группы (или эратемы): палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую. Каждая группа делится на системы (всего в фанерозое 12 систем, см. табл. 1). Каждая система подразделяется на 2—3 отдела; последние в свою очередь делятся на ярусы и подчинённые им зоны. Как системы, так и многие ярусы могут быть прослежены на всех континентах, но большая часть зон имеет только местное значение. Наикрупнейшим подразделением шкалы, объединяющим несколько групп, служит эонотема (например, палеозойская, мезозойская и кайнозойская группы объединяются в фанерозойскую эонотему, или фанерозой). Стратиграфическая шкала является основой для создания соответствующей ей геохронологической шкалы, которая отражает последовательность отрезков времени, в течение которых формировались те или иные толщи пород. Каждому подразделению стратиграфической шкалы отвечают определённые подразделения геохронологической шкалы. Так, время, в течение которого отложились породы любой из систем, носит название периода. Отделам, ярусам и зонам отвечают промежутки времени, которые называются соответственно эпоха, век, время; группам соответствуют эры. Крупнейшему стратиграфическому подразделению — эонотеме — отвечает хронологический термин — эон. Существуют два эона — докембрийский, или криптозойский, и фанерозойский. Продолжительность более древнего — докембрийского эона составляет около 5 /6 всей геологической истории Земли. Каждый из периодов фанерозойского эона, за исключением последнего — антропогенового (четвертичного), охватывает примерно равновеликие интервалы времени. Антропогеновая система, соответствующая времени существования человека, намного короче. Расчленение антропогена проводится, в отличие от других периодов, по фауне наземных млекопитающих, которая эволюционирует гораздо быстрее, чем морская фауна (в составе последней за время антропогена не произошло принципиальных изменений), а также на основе изучения ледниковых отложений, характеризующих эпохи всеобщего похолодания. Некоторые исследователи считают выделение антропогеновых отложений [см. Антропогеновая система (период)] в особую систему неправомочным и рассматривают её как завершающий этап предшествующего неогенового периода.

Подразделения стратиграфической шкалы, выделенные с помощью палеонтологического метода, и соответствующие им подразделения геологического времени, объединённые в единой геохронологической шкале, были утверждены в 1881 на 2-м Международном геологическом конгрессе в Болонье и с тех пор являются общепринятыми во всём мире. В дальнейшем, благодаря совершенствованию методов палеонтологические исследования и накоплению новых данных, в первоначальную схему геохронологии Земли вносятся некоторые изменения и уточнения.

Абсолютная Г. В начале 20 в. П. Кюри во Франции и Э. Резерфорд в Великобритании предложили использовать радиоактивный распад химических элементов (см. Радиоактивность) для определения абсолютного возраста горных пород и минералов. Принцип, положенный этими учёными в основу определений абсолютного возраста, используется до сих пор. Измерение возраста производится по содержанию продуктов радиоактивного распада в минералах. Процесс распада радиоактивных элементов происходит с постоянной скоростью. В результате радиоактивного распада появляются атомы устойчивых, уже нераспадающихся элементов, количество которых увеличивается пропорционально возрасту минерала. При этом принимается как достаточно обоснованное положение, что скорость радиоактивного распада в истории Земли всё время оставалась постоянной. Разные элементы распадаются с различной скоростью. Распад таких элементов, как уран, торий, калий и некоторых других, происходит очень медленно, на протяжении нескольких млрд. лет. Например, любое количество урана ( 238 U) распадается наполовину за время, равное 4,51 . 10 9 лет, тория ( 232 Th) за 1.41 . 10 10 лет. Эти долгоживущие элементы обычно и используются для определения абсолютного возраста горных пород и минералов.

В 1907 по инициативе Э. Резерфорда Б. Болтвуд в Канаде определил возраст ряда радиоактивных минералов по накоплению в них свинца. В СССР инициатором радиологических исследований был В. И. Вернадский. Его начинания продолжили В. Г. Хлопин, И. Е. Старик, Э. К. Герлинг. В 1937 была создана Комиссия по определению абсолютного возраста геологических формаций.

Цифры, полученные в результате первых определений абсолютного возраста пород, позволили английскому геологу А. Холмсу в 1938 предложить первую геохронологическую шкалу фанерозоя. Эта шкала неоднократно уточнялась и перерабатывалась. В табл. 1 она воспроизводится на основании новейших данных (Г. Д. Афанасьев, 1968).

Читайте также: