Осадочные породы

Земля: атмосфера и гидросфера

Лекция 4. Земля. Эволюция жизни на Земле

После своего возникновения приблизительно 4600 млн. лет тому назад наша Земля, по всей вероятности, уже не меняла своей формы. Ее химический состав также остался первоначальным, однако распределение отдельных химических элементов существенно изменилось. Поверхность Земли первоначально была пустынной и не носила следов эрозии.

Первичная атмосфера Земли, возникшая из межзвездного газа, состояла преимущественно из водорода и гелия. Однако гравитация Земли не могла удержать легкие газы, и значительная часть их ускользала в межпланетное пространство, а оттуда под действием солнечного ветра эти газы вытеснялись за пределы Солнечной системы.

Современная «кислородная» земная атмосфера имеет вторичное происхождение. Она пополнялась и пополняется за счет газов, выделяющихся при жизнедеятельности организмов на поверхности Земли и вулканической деятельности земных недр. Биогенное происхождение имеет практически весь свободный кислород атмосферы.

Видимо, лишь в течение относительно короткого времени Земля оставалась безводной. Ее гидросфера сложилась приблизительно таким же путем, как и атмосфера ‑ сначала в виде водяных паров, которые по мере понижения температуры конденсировались и выпадали в виде осадков. Поскольку Земля находится на довольно-таки выгодном расстоянии от Солнца (в 1500 млн. км), температура на ее поверхности колеблется в узких пределах, главным образом оставаясь обычно несколько выше 0. При такой температуре вода на поверхности Земли остается в жидком состоянии. Это имело колоссальное значение для всей дальнейшей истории Земли, так как вода является идеальной средой для самых разных химических реакций. Как только на поверхности Земли стали задерживаться водные массы, образуя в местах депрессий сплошные водные бассейны, в эволюции нашей планеты наступил период, известный под названием океанического.

На Земле участились ураганы и грозы невиданной силы. Ливни растворяли все растворимые соли, находившиеся на поверхности Земли, а также вымывали их из горных пород. Образовавшиеся растворы выносились в мировой протоокеан и накапливались там. Таким образом, морская вода стала соленой уже очень рано.

С возникновением гидросферы и атмосферы появились новые силы, активно преобразующие лик Земли и ныне.

Древнейшими горными породами являются застывшие кристаллические породы первичной коры, образовавшиеся из расплавленной магмы еще на «звездной» стадии эволюции Земли по мере ее постепенного остывания. Все участки Земли, которые после образования первичного океана остались не покрытыми водой, начали подвергаться физическому и химическому выветриванию. Частицы разрушенных горных пород перемешались под влиянием ветра и водных потоков и осаждались на новых местах в виде осадочных пород.

Осадки откладывались последовательными слоями и группами слоев, чаще всего на дне морей. Они уплотнялись, превращаясь в горные породы, бесчисленные тектонические движения земной коры сжимали их в складки. То тут, то там возникали и вновь разрушались горы. Осадочные породы являются свидетелями этих превращений. По ним мы можем сказать, откладывались ли они в море или в пустыне, в условиях теплого или холодного, засушливого или влажного климата. Если бы на Земле существовало место, где осадочные породы оставались бы в нетронутом виде так, как они отлагались в течение всех геологических периодов вплоть до наших дней, то мы получили бы законченную картину истории Земли. Эта картина включала бы в себя и историю жизни на Земле, так как различные слои осадочных пород содержат окаменелые остатки современных им животных и растений. Изучая их, мы можем познать, как развивалась жизнь на нашей планете и как выглядели предки современных животных и самого человека.

Из геологии мы знаем, что земная кора не является неподвижной. Одни ее части поднимаются, другие опускаются. Во многих местах море отступает, освобождая большие куски суши, тогда как в других местах целые районы медленно, но верно погружаются в зыбучие волны. Так могут возникать из моря или погружаться в него целые континенты. Такая «неспокойная» эволюция земной поверхности не позволяет осадочным породам откладываться в непрерывных сериях; вот почему количество и характер отложений в разных местах различны и повсюду отличаются неполнотой.

Законченную картину развития Земли можно получить, только изучая слои осадочных пород в различных местах земной поверхности и сопоставляя полученные результаты. В этом и состоит основная задача исторической геологии, главный раздел которой ‑ наука об исторической последовательности слоев земной коры ‑ именуется стратиграфией. Эта наука основывается на изучении состава горных пород (литология), а также на исследовании останков животных и растений, «законсервированных» в горных породах, и на определении абсолютного возраста горных пород, основывающемся на закономерностях распада во времени радиоактивных элементов, содержащихся в этих породах.

По высоте эволюционного развития ископаемых организмов в слоях различного возраста мы можем распределить эти слои по стратиграфической шкале. Наука, изучающая органический мир прошлых геологических эпох по окаменевшим остатком животных и растений, захороненных в осадочных породах, называется палеонтологией.

На основе стратиграфических данных геологи и палеонтологи подразделили всю историю Земли на два неравных этапа: криптозой с археозойской и протерозойской эрами и фанерозой с палеозойской, мезозойской и кайнозойской эрами. Эры, в свою очередь, подразделяются на различные периоды, эпохи и т.д. Мы начнем наше описание со времени, когда на Земле впервые появилась жизнь, с древнейшего первичного океана криптозоя.