Геохронологическая и стратиграфическая шкалы

В
геологии существует понятии геологического времени или геохронологии, которое охватывает всю
историю Земли, от момента зарождения до наших дней. За последние 200 лет было
накоплено, проанализировано и упорядочено
огромное количество геологических фактов. Результатов работы многих
поколений геологов стала стратиграфическая (палеонтологическая или
биохронологическая) шкала — геологическое летоисчисление, фиксирующее
относительную хронологическую последовательность формирования горных пород,
слагающих литосферу Земли. Поскольку до сих пор нет единой международной
стратиграфической шкалы, мы ограничимся одним из ее вариантов. Геологи уже
давно классифицируют понятие геохронологии, выделяя в ней такие временные
градации или геохронологические единицы как
эон, эра, эпоха иногда период, отдел, время и хрон. Породы, представляющие интервал
геологического времени, называются хроностратиграфическими
единицами. Каждый геохронологический термин имеет
хроностратиграфический эквивалент. Например, горная порода, образованная во
время зона, является представителем эонатема,
а во время эры — эратема. Хроностратиграфическими
эквивалентами периода, эпохи, времени и хрона являются система, серия, фаза и
хронозон соответственно.

Самое
крупное подразделение геохронологической (и,
соотвественно, стратиграфической) шкалы, отвечающее
длительному этапу развития Земли — эон (объединяющий
несколько меньших по временным масштабам эр
(эра-тем)), в течение которого формируется эонотема. Древнейший эон (эонотема) — криптозой, этап скрытой жизни, он же докембрий, начало которого относят на 4
млрд лет назад, имеет общую
продолжительность около 3,5 млрд лет. До криптозоя выделяют эон галес и его эру — катар-хей, начавшиеся с момента
образования Земли, продолжительностью в 600 млн лет. Криптозой включает в себя эры.
археозой (продолжительностью около 1,5 млрд лет) и протерозой (продолжительностью не менее 2
млрд лет). Последующие три эры (эратемы), палеозой,
мезозой и кайнозой, образуют эон (эонотему) фанерозой — этап явной, наблюдаемой жизни
длительностью в 570 млн лет.

Особую значимость в эволюции Земли имеют три последние
указанные эры. Их длительность такова: палеозой
— 340 млн лет, мезозой — 169 млн лет; кайнозой — 66 млн лет. Они подразделяются, в свою очередь, на 12 эпох (в некоторых шкалах, как
указывалось выше, их также называют периодами
или системами). Начала этих эпох и их продолжительность в млн лет такова: палеозой — кембрий (570/80), ордовик
— (490/65), силлур — (435/30),
девон — (400/55), карбон (он же каменноугольный) —
(345/65), пермь — (280/45). Мезозой
— триас (235/50), юра (юрский) — (185/53), мел — (132/66).
Кайнозой — палеоген — (66/41), неоген — (25/25), антропоген (он же часто именуется как четвертичный) — (от 0,6 до 3,5 млн лет).
Кстати, для запоминания последних 12-ти эпох
студенты-геологи придумали нескольких шуточных стихов, восстанавливая
названия эпох по первым буквам слов стиха:
«Когда одна стипендия, дуй квас пенистый, только юмора мало, пытайся
найти аналог».

259

Укажем еще отделы двух последних эпох —
неогена и антропогена, поскольку в это геологическое время произошло формирование
современной фауны и флоры, а в конце неогена появились древнейшие люди. Неоген
состоит из отделов миоцена и плиоцена, антропоген из отделов плейстоцена и голоцена. Время этих отделов в млн лет таково: миоцен —
(25-9), плиоцен — (9-1,8 (2)), плейстоцен (1,8-0,01) и голоцен (0,01-0).
Антропоген — это век человека, время
эволюции рода Homo.

Верхняя
часть, прежде всего поверхность земной коры, включающая гидросферу и атмосферу,
образует географическую оболочку —
особую глобальную структуру, жизнь и развитие которой определяется как
результатами диссипации внутриземной энергии, так и преобразованием потока
энергии, получаемой от Солнца (и в малой степени воздействием других планет и
дальнего космоса). Географическая оболочка
— это та окружающая среда, в
которой происходит жизнь человека. Поэтому изучение ее, глубокое понимание всех происходящих в ней процессов —
жизненно важная задача.

Географическая
оболочка преставляет собой сложнейшую динамическую систему, относительная стабильность
которой поддерживается системой обратных связей, обеспечивающих баланс конструктивных и деструктивных процессов. Неоднородности
поверхности Земли я внутренней структуры самого верхнего ее слоя, входящего в
географическую оболочку, создаются в основном внутренними тектоническими — эндогенными — силами, возникающими за счет
диссипации внутренней энергии планеты. Эти неоднородности разрушаются и
сглаживаются, в ос-

новном,
за счет внешних, экзогенных, факторов
— действия перепадов температуры, текучей воды, ветра, живых организмов.
Экзогенные факторы действуют за счет энергии солнечного излучения. В основном
это факторы деструктивные, однако они не только разрушают, но и создают.
Результат действия экзогенных сил — разнообразные осадочные горные породы,
специфические формы рельефа и, в значительной степени, такой созидающий и
разрушающий фактор как жизнь.

Итак,
в географическую оболочку входит не вся
земная кора, а лишь верхняя ее часть, толщину которой точно
определить затруднительно. Можно сказать, что это та часть коры, вещество которой непосредственно участвует в
круговороте, непрерывном взаимном обмене с другими компонентами — гидросферой и
атмосферой, — обеспечивающем стабильность географической оболочки. Это
несколько верхних километров. Прежде всего это горы и горные массивы, имеющиеся
на всех континентах.

Поднимающиеся
горы сразу начинают разрушаться экзогенными силами, а прогибающиеся впадины —
заноситься продуктами этого разрушения, образующими слои осадков. Поэтому
высота гор и глубина впадин не превышает нескольких километров. Высота гор,
кстати, ограничивается и предельной твердостью слагающих их пород, поскольку на
основание гор давит вся над ними возвышающаяся масса, под действием которой
твердые породы начинают течь. Расчеты показывают, что предельная высота гор не
может быть по этой причине больше 9 км. В то же время толщина слоя осадков,
заполняющих внешне неглубокую впадину, может достигать 20 км, а на вершине горы
могут оказаться породы, сформировавшиеся на глубине во много километров.
Слежавшиеся, сцементированные осадки образуют осадочные
горные породы. На

большой глубине
под действием высоких температур и давлений
осадочные породы сильно изменяют свой облик и превращаются в так называемые метаморфические породы. Исходные материалы
метаморфических пород до метаморфизма — это сланцы с несколькими минералами,
песчаники с кварцем и известняк с кальцитом. Превращаются они, последовательно,
на глубинах от 15 до 30 км в аспидный и кристаллический сланец, в гнейсы и
филлиты; песчаники — в кварцит, а известняк — в мрамор. Слабо метаморфизованные
породы не очень сильно отличаются от осадочных, а сильно метаморфизованные
очень похожи на магматические. Магматические
породы представляют собой поднявшиеся из глубины и застывшие расплавы. Такие
расплавы пронизывают метаморфические и осадочные толщи, они могут
останавливаться и застывать, не достигнув дневной поверхности, и образовывать плутонические тела, а могут изливаться на
поверхность при вулканизме, в виде лавы. Вертикальные движения земной коры обычно
знакопеременны — глубокое погружение сменяется поднятием столь же большой
амплитуды.

Таким
образом, поверхность Земли слагают три основных типа горных пород:
магматические, осадочные и метаморфические. Последние — результат переработки
осадков действием высоких температур и давлений.

Атмосфера — воздушная
оболочка Земли, имеющая примерно такой состав: азот — 78%, кислород — 21%,
благородные газы (в основном аргон) — 1% и сотые доли процента составляет
углекислый газ. Состав атмосферы Земли не похож на состав атмосфер других
планет солнечной системы, так как на Земле он в основном обусловлен наличием
жизни. Вся атмосфера Земли, кроме 1%, лежит в узком приповерхностном слое,
ограниченном высотой 30 км. Температура атмосферы сильно меняется

с высотой. По этому признаку образуются
слои, которые назыаются тропосферой, стратосферой, мезосферой и термосферой.
Температура в этих слоях колеблется от -100 до + 100 градусов Цельсия. На
высотах выше 200 км температура днем достигает 1500 градусов.

Гидросфера включает воду морей и океанов, рек и озер, ледников
полярных и горных, грунтовые воды, лед вечной мерзлоты, водяной пар атмосферы.
Таким образом, гидросфера пересекается с литосферой и атмосферой: лед, особенно
лед вечной мерзлоты — это, по существу, нормальная горная порода, а водяной пар
— один из компонентов атмосферных газов. И все же всю воду выделяют в отдельную
оболочку, так как только она способна в пределах географической оболочки одновременно существовать во всех трех
фазах — твердой, жидкой и газообразной — и играет в ней такую исключительную
роль. Географическая оболочка Земли практически совпадает с биосферой — областью распространения жизни. Жизнь не только располагается в этой зоне Земли, но является ее
неотъемлемым компонентом, в
значительной степени определяющим весь ее состав и структуру. Состав
атмосферы Земли, в основном, сформирован жизнью, и ею же создана значительная часть горных пород (например, известняки).
Полностью обязан жизни и такой важный компонент географической оболочки
как почва. На огромную
геологическую роль живого вещества впервые указал великий русский геохимик и
мыслитель Владимир Иванович Вернадский.

Резюме

Проблема происхождения планеты Земля восходит к катастрофической гипотезе французского биолога Ж. Бюффона, затем к
небулярным гипотезам французского математика, физика и фило-

софа Лапласа и великого немецкого философа Канта. В последующие века были высказаны гипотезы американцами Мультоном и
Чемберленом, предложившим понятие планетезимали, англичанином Джинсом, нашим соотечественником Отто Шмидтом и многими другими, но так до сих пор эта проблема и не решена.

Проблема строения Земли решается, в основном, геоэлектрическими, радиофизическими
и электромагнитными методами и пока считается достаточно удовлетворительной, хотя данные глубокого бурения на Кольском полуострове поставили под сомнение многие результаты по структуре и строению Земли.