ГЛАВА 7: ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПЕРИОДЫ ФАНЕРОЗОЯ

История периодизации фанерозоя. Геологические периоды и их характеристика. Тектоническое обоснование периодизации; Каледонская, Герцинская и Альпийская тектоно-магматические эпохи. Фанерозойская история континентов и океанов; образование и распад Гондваны и Лавразии

В последующих главах нам придется многократно упоминать различные подразделения фанерозоя - последних 570 млн. лет истории Земли, о которых накоплены наиболее детальные сведения (полученные при изучении пород континентальной коры и, в частности, хранящихся в них достоверных остатков организмов) и которые явились основным предметом исследования классической геологии XIX и первой половины XX века. В итоге классическая геология смогла воссоздать во многих деталях фанерозойскую эволюцию континентальной коры (см., например, фундаментальные книги Н. М. Страхова [26, 39] и М. Жиньо [40]).

О структуре, свойствах и поведении океанической коры классическая геология практически не имела сведений, что крайне затрудняло понимание движений земной коры в целом или, как говорят, глобальной тектоники Земли. Сейчас построение исторической геологии океанической коры (и тем самым земной коры в целом) уже началось, в связи с чем созданное классиками здание современной геологии подвергается революционной перестройке. О некоторых новых воззрениях уже говорилось в предыдущей главе (образование новой океанической коры в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов, растяжение океанского дна, заглубление океанической литосферы в мантию в зонах Заварицкого-Беньофа), другие будут рассмотрены ниже. Эта же глава посвящается краткому изложению основных сведений классической исторической геологии фанерозоя.

Термин фанерозой (фанерос - явный, зоэ - жизнь) введен Чедвиком в 1930 г. Доля докембрийских пород в обнажениях на поверхности Земли невелика, в обнажениях же, которые были известны геологам XIX века, она практически была равна нулю, так что для них фанерозойские породы исчерпывали всю геологическую летопись. Еще Ардуино (1759 г.) предложил делить эти породы по степени их древности на первичные, вторичные и третичные (последний из этих терминов сохранился и сейчас, он используется для наименования первого периода кайнозойской эры, занимающего почти всю ее продолжительность). Расчленение фанерозоя на три эры-древней жизни (палеозой, Pz, длительностью 340 млн. лет), средней жизни (мезозой, Mz, длительностью 163 млн. лет) и новой жизни (кайнозой, Kz, последние 67 млн. лет, вплоть до нашего времени) - окончательно было введено Дж. Филлипсом в 1841 г. (в стратиграфии для совокупности слоев данной эры применяется термин «группа»). С биологической точки зрения палеозой может быть вкратце охарактеризован как эра господства морских беспозвоночных, рыб и земноводных, мезозой - пресмыкающихся и кайнозой - млекопитающих.

Эры делятся на периоды (стратиграфический термин «системы»), выделенные в основном в 30-х годах XIX столетия, и прежде всего английскими геологами; история этих работ изложена в книге Г. П. Леонова [41 ]. Периоды делятся на эпохи (отделы), последние - на века (ярусы); имеются и еще б злее мелкие подразделения. Всем им даны наименования в основном по местностям, в которых были встречены наиболее яркие или типичные обнажения соответствующих осадочных слоев. Обобщающая колонка «толщи с окаменелостями», предложенная Чарльзом Ляйелем в 1839 г. и затем принятая в Англии, Франции и Германии, имела следующий вид:

Третичный

Новый плиоцен

Древний плиоцен

Миоцен

Эоцен

Меловой

Мел

Зеленый песок

Уилд

Оолитовый

Верхний оолит

Средний оолит

Нижний оолит

Лейас

Верхний новый красный

Верхний новый красный песчаник

Раковинный известняк

Нижний новый красный и каменно-угольный

Нижний красный песчаник

Магнезиальный известняк

Угленосная толща

Древний красный песчаник

Первичнофаунистический

Верхний силур

Нижний силур

Кембрий и более древняя толща с фауной

Из употребленных здесь терминов лейас - это местное название соответствующих слоев на юге Англии; оолиты - округлые образования в некоторых осадочных породах, имеющие концентрически-слоистую и иногда радиально-лучевую структуру и состоящие из углекислой извести, окислов железа, марганца и других веществ; уилд - наименование лесной территории в Южной Англии; остальные термины будут пояснены ниже. В германских государствах слои магнезиального (доломитового) известняка именовались цехштейном (т. е. рудным камнем), а верхний красный песчаник - кейпером, по местному названию пестроцветных ленточных глин и мергелей в провинции Кобург.

Терминология Ч. Ляйеля наглядно демонстрирует геологические представления об истории Земли - отождествление тех или иных периодов прошлого времени с конкретными слоями горных пород, обнажающимися в определенных местностях. В дальнейшем расчленение трех эр фанерозоя на геологические периоды многократно пересматривалось, пока не сложилась современная номенклатура, приведенная в табл. 7.

Табл. 7. Геологические периоды фанерозоя.

Заметим, что третичный период теперь предпочитают разделять на два - палеогеновый и неогеновый; в табл. 7 указаны также эпохи, на которые их делят. Каменноугольный период (карбон) американские геологи делят на два периода - пенсильванский и миссисипский. В таблице указаны также применяющиеся сокращенные обозначения эр и периодов. Наконец, в ней приведены абсолютные возрасты границ между периодами в миллионах лет (и в скобках после наименований эр и периодов - их продолжительность), определенные калий-аргоновым методом с принятыми для констант распада К40 значениями λ K= 0.0585 и ) и λ β = 0.472 (млрд. лет) -1 и утвержденные Международной геохронологической комиссией в 1965 г. (отметим, что первая шкала абсолютных возрастов геологических периодов фанерозоя была составлена Артуром Холмсом по данным свинцового метода еще в 1947 г.; современная шкала отличается от нее лишь немногим). Дадим теперь краткую характеристику каждому из геологических периодов, начиная с самых древних.

Кембрий был выделен английским геологом А. Седжвиком в 1835 г., назван по древнему наименованию английской провинции Уэльс, где встречаются древние сланцы этого периода. В докембрийское время, в конце венда, территории современных континентов были в основном осушенными (как говорят, венд был теократической эрой), а начало кембрия ознаменовалось обширным наступлением моря (трансгрессией), сменившимся затем в середине периода некоторым отступанием (регрессией) во время Салаирской тектоно-магматической эпохи (см. с. 36). Если докембрийская (вендская) фауна была бесскелетной, то в кембрии появились животные со скелетами, раковинами и панцирями. Особое развитие получили трилобиты (рис. 31) - подкласс морских членистоногих, впоследствии вымерших, размерами 2-10 см, иногда до 75 см (из ныне существующих животных на них больше всего похожи представители отряда мечехвостов, так называемые кинг-крабы). Для раннего кембрия характерны также похожие на губок рифообразующие животные с известковым скелетом археоциаты. Упомянем еще плеченогих (брахиопод) с двустворчатой раковиной и ряд других животных (см., например, палеонтологический атлас [42]).

Рис. 31. Отпечаток среднекембрийского трилобита (Сибирская платформа).

Кембрий делят на три эпохи: нижнюю (Георгийскую), Cm 1 с Алданским и Ленским веками, среднюю (Акадскую - по провинции Атлантического побережья США и Канады), Cm 2, с Амгинским и Майским веками (Алдан, Лена, Амга, Мая - реки в Сибири) и верхнюю (Потсдамскую - по городу Потсдам в штате Нью-Йорк), Cm 3, в Северной Америке (Тихоокеанской палеозоогеографической области), подразделяющуюся на Дресбачский, Франконский и Тремпёлионский века.

Ордовик введен как нижняя эпоха силура английским геологом Р. Мурчисоном в 1835 г.; название предложено Лэпворсом (1879 г.) по древнему кельтскому племени ордовиков, населявших Северный Уэльс во времена Римской империи; в Уэльсе имеются граувакковые толщи этого периода; в качестве самостоятельного периода утвержден лишь в 1960 г. (21-й сессией Международного геологического конгресса). Его первая половина ознаменовалась обширными трансгрессиями моря, в результате которых середина ордовика оказалась талаееократичеекой внохой; во время этой эпохи наибольшая за весь фанерозой часть площади современных континентов находилась под водой. Конец ордовика ознаменовался регрессией моря во время Таконской фазы Каледонской тектоно-магматической эпохи (в тектоно-магматических эпохах выделяют фазы складчатости; это понятие, зародившееся еще во второй четверти XIX в., было окончательно введено в 1924 г. Г. Штилле, который составил первый список, так называемый канон фаз складчатости фанерозоя). Из животных наряду с трилобитами, брахиоподами, головоногими моллюсками, примитивными иглокожими цистоидеями широкого развития достигли граптолиты - впоследствии вымершие донные и плавающие колониальные морские животные с хитиноподобной оболочкой, образующие подтип в типе полухордовых (из ныне живущих организмов к ним наиболее близки так называемые крыложаберные).

Ордовик Англии делят на шесть веков: Тремадок (поселок в Уэльсе), Арениг (гора в Уэльсе; иногда называется также Скиддав -по скиддавским сланцам), Лланвирн (населенный пункт в Уэльсе), Лландейло (населенный пункт в Уэльсе), Карадок (горный хребет в Шропшире) и Ашгиль (местность в Ланкашире). Ордовик Северо-Европейской провинции СССР делят на три эпохи: нижний, О1 (Тремадок, Арениг и нижний Лланвирн), средний, O2 (верхний Лланвирн, Лландейло, нижний и средний Карадок), и верхний, O3 (верхний Карадок и Ашгиль).