РАЗВИТИЕ ВЕЛИКИХ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОЛЕДЕНЕНИЙ

Неогеновый и четвертичный периоды - это время формирования современного рельефа нашей планеты и ее климатической зональности. Важнейшим событием этого времени были великие оледенения, охватившие в антропогене огромные пространства северных материков и сформировавшие ледниковый щит Антарктиды. Во второй половине олигоцена началось похолодание, отразившееся в сокращении ареала теплолюбивой фауны и флоры и в изменении типа растительности. Понижение температуры в высоких широтах привело к появлению небольших горных ледников в Антарктиде, но при этом температура была намного выше современной. Зарождающееся оледенение способствовало выхолаживанию и уже в позднем олигоцене среднегодовая температура в Антарктиде не превышала -44- -45^o С. В неогеновый период на Земле резко обострились контрасты температур, чему способствовали установление на всех материках континентальных условий и образование высоких протяженных горных цепей, в том числе и в пределах платформенных областей. Похолодание, несмотря на эпизоды временного потепления, постепенно охватывало все более низкие широты. Этому содействовало и иссушение климата, связанное с континентальными условиями, что в свою очередь привело к прекращению угленакопления и повышению роли кремнезема в осадконакоплении. В начале плиоценового периода отмечается некоторое потепление, сменившееся похолоданием, которое прогрессировало, и в северном полушарии появились сначала горно-долинные, а потом и покровные ледники. На больших пространствах образовалась лесотундра. В Арктическом бассейне появился ледяной покров, чему способствовала изоляция океана за счет роста Исландско-Фарерского поднятия, перегородившего северную Атлантику. Эти процессы начались 4-4,5 млн. лет назад, но особенно усилились в позднем плиоцене, когда возникли ледники в Гренландии, Исландии, Канаде, на островах Арктического архипелага, в Скандинавии, Южной Америке (Патагония) и в других местах. Начался период великих оледенений.

Благодаря хорошей изученности четвертичных ледниковых отложений в Европе, Сибири и Северной Америке, история оледенений восстанавливается хорошо, тем более, что сейчас на помощь корреляции событий пришли данные по глубоководному бурению океанского дна, поскольку концентрация изотопов кислорода в морской воде прямо зависит от температуры и содержания солей. Следовательно, определяя содержание изотопа ¹⁸О, например, в кальците раковин фораминифер, можно говорить о температуре вод и их солености. Образование гигантских ледяных шапок приводило к изъятию огромного количества пресной воды из Мирового океана, увеличению его солености и падению уровня примерно на 150 м по отношению к современному. Колоссальные ледниковые поля отражали солнечный свет, что приводило к дальнейшему охлаждению воздуха и похолоданию климата. Помочь реконструкции границ оледенений может и распространение многолетней мерзлоты, занимающей, например, 50 % территории СССР.

В северном полушарии центрами оледенений были Канадский и Балтийский щиты, Новая Земля, Таймыр, острова Северной Земли. Мощность ледяного покрова превышала 2,5 км. Горно-долинные ледники были распространены во всех горных системах Европы и Азии: в Альпах, на Кавказе, Тянь-Шане, Алтае, Саянах, Гималаях и др. Наиболее мощные ледниковые языки среднего плейстоцена спускались почти до 50 ^oс. ш. в Европе, а в Северной Америке даже до 40 , заходя языками по долинам крупных рек и огибая возвышенные гряды. Мощность моренных отложений обычно составляла первые десятки метров. Чередование морен с флювиогляциальными, болотными и озерными отложениями свидетельствует о том, что ледники периодически сокращались и наступали межледниковые эпохи.

В южном полушарии покровного оледенения не было, если не считать Антарктиды, и климат был теплее северного на несколько градусов, поэтому температурный экватор был смещен в южное полушарие. Среднемесячные температуры в пределах центров ледниковых покровов в зимние месяцы, по-видимому, приближались к -60-70 ^oС. Атмосферная циркуляция в ледниковые - плювиальные эпохи усиливалась, циклоническая деятельность смещалась в низкие широты, что приводило к сокращению аридных зон и увеличению количества осадков вблизи экватора. Плювиальные эпохи сопровождались формированием речной сети и озер в современных пустынях Африки, Аравии, Азии и др.

Межледниковые эпохи характеризовались относительно мягким климатом, средние температуры повышались на 6-12^o С, а количество осадков возрастало. Установлено, что ледяной покров Антарктиды и Гренландии в межледниковые эпохи сохранялся. Таяние льда приводило к эвстатическому повышению уровня Мирового океана, в связи с чем развивались трансгрессии и большие участки низменной суши оказывались под мелководным морем.

Рис. 22.6. Четвертичные ледники на Восточно-Европейской платформе

Последнее позднеплейстоценовое оледенение на Европейской равнине СССР - поздневалдайское - после своего отступания сопровождалось потеплением климата (рис.22.6).

Исчезновение ледника произошло около 15 тыс. лет назад. В этот временной интервал было и несколько холодных эпизодов, когда в горах увеличивался снежный покров и ледники начинали наступать. Последняя холодная эпоха относится к середине прошлого века, когда отмечено продвижение ледников в Альпах, на Кавказе, Тянь-Шане, Гималаях и других горных странах. В Альпах под моренными отложениями оказались даже поселения. С тех пор ледники значительно отступили и уменьшились в мощности.

С эпохами похолодания и потепления тесно связано ухудшение или улучшение ледовой обстановки в Арктике, определившее развитие сельского хозяйства в Исландии и Скандинавии. В начале нашего века в Арктике наступило потепление, повысились среднегодовые температуры, ледовая обстановка стала благоприятной, исчезли ледяные острова. В 40-е годы вновь произошло похолодание, а в конце 60-х годов наметился поворот к потеплению. Вот так менялся климат и палеогеографические условия на земном шаре, начиная с позднего олигоцена и до наших дней.

Органический мир четвертичного периода был похож на современный, но великие оледенения вызвали исчезновение теплолюбивых форм растений, а фауна мигрировала, и среди ее представителей появились холодолюбивые формы: мамонт, северный олень, шерстистый носорог, овцебык, песец и др. Эти млекопитающие встречались даже в южных районах Европы. А на южных континентах фауна и флора не претерпели сколько-нибудь существенных изменений.

Наиболее значительным событием четвертичного периода стало, конечно, появление человека. Его далекие предки - человекообразные обезьяны существовали в Восточной Африке, гдеих останки были обнаружены в ущелье Олдувей, восточное оз. Виктория в зоне Великих Африканских рифтов. Возможно, что эти существа, которых назвали австралопитеками, использовали примитивные орудия в виде камней и палок и отличались тем, что могли выпрямляться и ходить. В результате длительной эволюции австралопитеков примерно 1 млн. лет назад появились обезьянолюди - питекантропы, синантропы и др., использовавшие простейшие каменные орудия, но остается неясным, знали ли питекантропы огонь. Костные останки питекантропов найдены в Индонезии, синантропов - в Китае, а на территории Европы около г. Гейдельберга в ФРГ была обнаружена челюсть питекантропа, которого назвали "гейдельбергским человеком".

Время жизни питекантропов заняло 500-600 тыс. лет, после чего их сменили неандертальцы, которые жили уже в пещерах, пользовались огнем и могли изготовлять более совершенные каменные и костяные орудия. Наиболее широко остатки неандертальцев распространены в отложениях, отвечающих началу позднего плейстоцена - 50-35 тыс. лет назад. Неандертальцев сменили кроманьонцы, которые уже практически не отличались от современных людей, они изготовляли копья с каменными наконечниками, каменные ножи, топоры и т. д. Интервал времени от появления питекантропов до кроманьонцев включительно называют палеолитом (древний каменный век), его сменяют мезолит и неолит (средний и поздний каменные века). Каждую подобную эпоху характеризуют каменные орудия определенного вида и степени совершенства. Например, в неолите появляются уже полированные орудия. Поздний неолит сменяется веком металлов. Археологический метод оказывает большую помощь при расчленении позднечетвертичных и голоценовых отложений.

Выводы. Рассмотренные особенности геологического развития Земли в мезозойскую и кайнозойскую эры показывают, что важнейшим событием этого времени являлся распад суперконтинента Пан-геи-2 и формирование современного структурного плана земной коры. Другим выдающимся событием было появление человека.

Раскалывание Пангеи-2 началось в среднем триасе, и Неотетис, если он не был унаследован от океана Палеотетис, разделил Лавразию и Гондвану. С ранней юры Средиземноморский пояс вступил в альпийский этап развития, причем часть герцинских складчатых сооружений, сформировавшихся в позднем палеозое, вновь подверглась раздроблению и опусканию. Дальнейшие события были связаны с постепенным распадом Гондваны и отделением материков друг от друга. В начале кайнозойской эры Австралия последней отделилась от Антарктиды.

После замыкания прото-Атлантического океана (океана Япетус) в среднем карбоне в течение примерно 140 млн. лет Лавразия и Гондвана были соединены вместе, пока в раннеюрское время не возникла система рифтов, вдоль которой началось образование уже современного Атлантического океана. В середине ранней юры раскрылась Центральная Атлантика и в это же время происходило раскрытие океана Тетис. В начале раннего мела образовалась Южная Атлантика, в апте-альбе - Северная Атлантика и к концу эоцена Атлантический океан уже был близок к современному.

В поздней юре стал формироваться Северный Ледовитый океан, причем его раскрытие шло от Северной Америки к Евразии и наличие срединно-океанского хребта Гаккеля и полосовых магнитных аномалий свидетельствует о спрединге как ведущем механизме.

Распад Гондваны привел к образованию современного Индийского океана, рисунок осей спрединга которого весьма прихотлив и гораздо более сложен, чем в Атлантике. С поздней юры Индийский океан появляется достаточно определенно, о чем свидетельствуют глубоководные скважины, вскрывшие верхнеюрские осадки, залегающие на базальтовой океанской коре.

Тихий океан в мезозое и кайнозое развивался сложно и многие моменты его истории, даже не столь отдаленной от наших дней, не могут быть решены однозначно. Судя по линейным магнитным аномалиям, было высказано предположение о возникновении в ранней юре трех литосферных плит: Кула, Фараллон и Феникс, и в месте их тройного сочленения в юрское время образовалась еще одна Тихоокеанская плита, которая в последующей истории быстро расширялась. В дальнейшем происходило взаимодействие этих плит, их перемещение, погружение океанской коры в зонах субдукции, что вызвало интенсивный известково-щелочной вулканизм островных дуг. В течение позднего мела Тихоокеанская плита, и плита Кула смещались к северу. Океанская кора последней поглощалась в зоне возникшей Алеутской островной дуги, которая обособила впадину Берингова моря от Тихого океана. Такое же поглощение океанской коры в зонах субдукции происходило в полосе активной окраины Юго-Восточной Азии, где сформировались островные дуги и окраинные моря типа Филиппинского.

В кайнозойскую эру важное значение приобрело Восточно-Тихоокеанское поднятие с осью спрединга на вершине, а плита Фараллон, расположенная к востоку от этой оси, стала поглощаться и раздробилась на плиты Кокосовую и Наска. В начале неогенового периода островные дуги и окраинные моря по западной периферии Тихого океана были сформированы примерно в современном виде. Скорость перемещения плит в пределах Тихого океана менялась, и в момент ее увеличения вулканизм в островных дугах становился более энергичным.

Такова, вкратце, картина жизни океанов в мезозое и кайнозое, установленная в настоящее время по данным геофизического изучения, драгирования и глубоководного бурения. Открытие или закрытие океанов и окраинных морей обусловлено движением литосферных плит. С перемещением этих плит было связано развитие Средиземноморского и Тихоокеанского подвижных поясов. Столкновение Евразии с Африкано-Аравийской плитой в олигоцене привело к закрытию океана Тетис, образованию альпийских горно-складчатых сооружений и передовых прогибов, сформировавшихся перед их фронтом, там, где горно-складчатые цепи граничили с более древними плитами. Во всех прогибах сосредоточены месторождения нефти и газа, нередко калийных и каменных солей. Складчатые сооружения, как правило, надвинуты на передовые прогибы с образованием надвиго-покровной структуры. Сами альпийские складчатые системы сильно сжаты и во многих местах океанская кора - офиолитовая ассоциация оказалась обдуцированной на континентальную, например, в районе Омана на востоке Аравийского полуострова.

Для складчатых систем характерно моновергентное строение с односторонним опрокидыванием складок в сторону жестких плит - на Карпатах, Кавказе, Динаридах, Загросе или дивергентное, как, например, в Альпах, Пиренеях. В кайнозойское время замкнулись и наиболее внутренние зоны Тихоокеанского пояса, но активные тектонические и вулканические процессы все еще продолжаются в Тихоокеанском кольце, иногда называемом "огненным", из-за обилия действующих вулканов. Кайнозойская эра ознаменовалась концентрацией континентов в Северном полушарии, тогда как Южное - стало океанским. Такая картина противоположна раннепалеозойской ситуации на земном шаре, когда океанским было Северное полушарие. Благодаря тому, что перемещение литосферных плит в рассматриваемый этап развития происходило преимущественно в широтном направлении, климатическая зональность была близка к современной, особенно начиная с кайнозойской эры. На трансгрессии и регрессии в мезозое и кайнозое большое влияние оказывало изменение объема собственно океанских впадин, а не только поднятия или опускания континентов. О. Г. Сорохтиным было показано, что усиленный рост срединно-океанских хребтов совпадает, с крупными трансгрессиями. На объем океанской впадины влияет и скорость спрединга. Если она повышена, объем срединно-океанских хребтов становится больше и на континентах фиксируется трансгрессия, и наоборот. Интервалы потепления, как правило, совпадают с трансгрессиями. И эти же временные отрезки оказываются наиболее благоприятными для расцвета организмов и растительности. Важно подчеркнуть, что трансгрессии и регрессии на различных континентах происходят одновременно, как, впрочем, и климатические изменения, что свидетельствует о развитии нашей планеты как единого целого, и какие-то изменения в одной ее части неизбежно должны вызвать реакцию в другой.

Рис 22.7. Структура земной коры через 50 млн.лет. Экстраполяция перемещения литосферных плит (по Р.Дицу и Дж.Холдену)

Что будет с ликом нашей планеты через 1 млн. лет и через 10-20 млн. лет? Возможно, ли предвидеть изменения в расположении континентов, литосферных плит, срединно-океанских хребтов? Иными словами, возможен ли прогноз? Ответить утвердительно на этот вопрос сегодня можно только на основе концепции тектоники литосферных плит, ибо только в ее рамках можно экстраполировать движения плит, опираясь на уже установленные закономерности. Известные ученые Р. Диц и Дж. Холден сделали такую экстраполяцию уже 18 лет назад. На рис. 22.7 показано, как будет выглядеть мир через 50 млн. лет в конце периода, которые эти ученые назвали Психозоем, т.е. эрой Сознания. Мы процитируем их чрезвычайно емкое и вместе с тем краткое резюме. "Антарктида останется на своем прежнем месте, но может немного развернуться, по часовой стрелке. Индийский и Атлантический океаны (в особенности южная часть Атлантики) по-прежнему будут увеличиваться в размерах за счет Тихого океана. Австралия продвинется к северу и вплотную подойдет к Евроазиатской плите. На восточном побережье Африки произойдет отделение части континентального массива, а дрейф этого материка к северу приведет к закрытию Бискайского залива и фактическому уничтожению Средиземноморского бассейна. В Карибском море сжатие приведет к подъему коры и образованию суши. Калифорнийский полуостров и участок калифорнийского побережья, расположенный к западу от разлома Сан-Андреас, будут отделены от Северной Америки и начнут дрейфовать к северо-западу. Спустя примерно 10 млн. лет Лос-Анджелес окажется на одной широте с Сан-Франциско. Через 60 млн. лет Лос-Анджелес начнет погружаться в Алеутский желоб" (Диц Р. и Холден Дж. Новая глобальная тектоника и элементы динамической исторической геологии// Новая глобальная тектоника. М., 1974).

 

Важнейшими событиями были распад материка Пангея-2, формирование современного структурного плана земной коры и появление человека. Происходил распад Гондваны, отделение материков друг от друга, раскрытие Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов и закрытие океанского бассейна Тетис, на месте которого сформировался Альпийский горно-складчатый пояс. Концепция тектоники литосферных плит позволяет сделать прогноз лика нашей планеты на десятки млн. лет вперед.

- ? -

1. Каковы основные стратиграфические подразделения мезозойской и кайнозойской эр?

2. В чем заключалось изменение органического мира на рубежах палеозоя - мезозоя, мезозоя - кайнозоя?

3. Как развивались Восточно-Европейская и Сибирская платформы в мезозое и кайнозое? Черты сходства и различия.

4. Что такое трапповый магматизм и где он проявлялся?

5. Как эволюционировал Средиземноморский подвижный пояс на альпийском этапе?

6. В чем отличительные черты развития северо-западной части Тихоокеанского пояса в мезозое и кайнозое?

7. Что такое краевые вулканические пояса? Какова их тектоническая позиция?

8. Как развивалась активная континентальная окраина Евразии в кайнозойскую эру?

9. Как и когда образовался Атлантический океан?

10. Как происходило раздробление Пангеи-2?

11. Какие крупные четвертичные оледенения известны на территории СССР?

Литература кглавам 18-22

• Городницкий А.М., Зоненшайн Л.П., Мирлин Е.Г. Реконструкция положения материков в фанерозое. М., 1978.
• Немков Г.И. и др. Историческая геология. М., 1974.
• Рудник В.А., СоботовичЭ.В. Ранняя история Земли. М., 1984.
• Хэллем Э. Интерпретация фаций и стратиграфическая последовательность. М., 1983.
• Ясаманов Н.А. Древние климаты Земли. Л., 1985.

Приложения

Рис. 3.1. Обобщенный профиль дна океана (по О. К. Леонтьеву)

Рис. 3.2. Схема строения различных типов земной коры:
I- океанская кора (ложе океана); II- субокеанская кора (впадины окраинных и внутренних морей); III- континентальная кора платформ; IV- континентальная кораорогенных поясов; V- субконтинентальная кора (островные дуги); 1- слой воды, 2- осадочный слой, 3- второй слой океанской коры, 4- третий слой океанской коры, 5- "гранитный" (гранитометаморфический) слой континентальной коры; 6- "базальтовый" (гранулито-базитовый) слой континентальной коры, 7- нормальная мантия, 8- разуплотненная мантия

Рис. 6.4. Выработка продольного профиля равновесия реки на различных стадиях регрессивной эрозии (б₀ - а₀ ; б₁- a₁ , б₂- а₂ );
А - истоки реки, Б - базис эрозии

Рис. 6.11. Типы речных террас: А - эрозионные, или скульптурные; Б - аккумулятивные; В - цокольные; Р - русло; П - пойма, I, II, III- надпойменные террасы; H1, H2, H3 - эрозионные циклы. Элементы террасы: а - тыловой шов; б – террасо-видная площадка; в - бровка террасы; г - уступ террасы; 1- аллювий; 2- коренные породы

Рис. 7.9. Схематический гидрогеологический разрез части речной долины (по П.П. Климентову):
1- песок, 2- песок водоносный, 3- супеси, 4- глины, 5- известняки трещиноватые, 6- уровень верховодки, 7- уровень грунтовых вод, 8- уровень межпластовых ненапорных вод, 9- уровень артезианских вод, 10- источники нисходящие, 11- направление движения безнапорных вод, 12- разгрузка артезианских вод, 13- восходящий источник

 

Рис. 7.10. Сочетание различных элементов, обусловливающих свойства вод

 

 

Рис. 6.9. Схема строения поймы (по Е. В. Шанцеру):

А - русло; В - пойма; С - старица; D - прирусловой вал; Н - уровень полых вод; h - уровень межени; М - нормальная мощность аллювия. Русловой аллювий: 1- разнозернистые пески, гравий, галька, 2- мелко- и тонкозернистые пески, 3- старинный аллювий, 4- пойменный аллювий

 

Рис. 7.1. Круговорот воды в природе

Рис.7.3. Схема грунтовых вод и верховодки: I- зона аэрации; II- зона насыщения;

1- почвенные и капиллярно-подвешенные воды, 2- песчаные водопроницаемые породы, 3- водонепроницаемые породы, 4- грунтовые воды, 5- уровень грунтовых вод, 6- направление движения грунтовых вод, 7- капиллярно-поднятая вода, 8- нисходящий источник, 9- уровень верховодки, 10- направление инфильтрующихся вод

Рис. 7.4. Схема залегания и движения грунтовых вод в междуречном массиве и их режим:

1-песок, 2-суглинок, 3-минимальный уровень грунтовых вод, 4- максимальный уровень грунтовых вод

Рис. 7.7.Схема артезианского бассейна при мульдообразном залегании пород:

а - область питания; б - область напора; в - область разгрузки; H₁, H₂- величина напора;

1-водоносный горизонт, 2- водоупорные породы, 3- пьезометрический уровень напорных вод

 

 

 

Рис. 7.8. Тип артезианского бассейна с верхним (I) и нижним (II) водоносными горизонтами:

1- водоносные породы, 2- водоупорные породы, 3- пьезометрический уровень

 

Рис. 8.7. Схематический разрез ледникового цирка (области питания) с краевой трещиной у вершины и поперечными трещинами над порогом цирка (при переходе в область стока)

Рис. 10.4. Схема возникновения приливов и отливов: AA1- экваториальный диаметр; ББ1- полярный диаметр; 1- Солнечный прилив; 2- Лунный прилив; С - Солнце; Л - Луна; а - взаимное распо-ложение Земли, Луны и Солнца в сизигии; б - в квадратуре

 

 

 

 

Рис.10. 11. Схема диагенеза (по Н.М. Страхову)

Рис. 11.4. Формы интрузивных тел:
1- дайки, 2- штоки, 3- батолит, 4- гарполит, 5- многоярусные силлы, 6- лополит, 7- лакколит, 8- магматический диапир, 9- факолит, 10- бисмалит

 

 

Рис. 14.1. Элементы залегания наклонного пласта:

aв - линия простирания, сg - линия падения,
се - линия восстания, a - угол падения

Рис.14.3. Основные элементы складки

Рис. 14.5. Морфологические типы складок:

1- прямая, 2- наклонная, 3- опрокинутая, 4- лежачая, 5- ныряющая, 6- открытая, 7- закрытая (сжатая), 8- изоклинальная, 9- гребневидная, 10- килевидная, 11- коробчатая (сундучная)

 

Рис. 14.9. Элементы сброса:

I- поднятое (лежачее) крыло; II- опущенное (висячее) крыло; III- сместитель (сбрасыватель). Амплитуды: 1- по сместителю, 2- стратиграфическая, 3- вертикальная, 4- горизонтальная

Рис. 14.7. Типы складок в плане (A) и разрезе (Б):

1- линейная, 2- брахиморфная, 3- куполовидная, 4- мульда. Зубцы направлены в сторону падения крыльев

 

Рис. 14.10. Типы разрывов:

I- сброс; II- взброс; III- надвиг; IV- сдвиг правый (план); V- покров и его элементы; 1- сместитель, 2- аллохтон, 3- автохтон, 4- фронт покрова, 5- тектонический останец, 6- тектоническое окно, 7- дигитация, 8- параавтохтон, 9- корень покрова

Рис. 14.11. Сочетание разрывных нарушений:

1- ступенчатые сбросы, 2- грабен, 3- горст, 4- листрические сбросы, 5- грабены и горсты в сложном рифте

 

Рис. 16.1. Схема строения платформы:

I- фундамент; II- чехол; 1- щит, 2- синеклиза, 3- антеклиза, 4- свод, 5- впадина, 6- авлакоген, 7- перикратонный прогиб, 8- передовой прогиб, 9- складчатая область

 

Рис. 19.1. Схема эволюции органического мира и главнейшие глобальные события в позднем архее - протерозое:
1- оледенения, 2- складчатость

Рис. 20.1. Схема эволюции органического мира и главнейшие глобальные события в раннем палеозое. Кривая изменения уровня океана по Вейлу (для всех схем)

Рис. 21.1. Схема эволюции органического мира и главнейшие глобальные события в позднем палеозое