Геохронологическая шкала. Эра и периоды Геохронология о развитии земли геохронологическая шкала

Геохронологическая шкала

Геохронологическая шкала - геологическая временная шкала истории Земли, применяемая в геологии и палеонтологии, своеобразный календарь для промежутков времени в сотни тысяч и миллионы лет.

Согласно современным общепринятым представлениям возраст Земли оценивается в 4,5-5 млрд лет. В современной геологии наиболее часто встречается оценка возраста в 4,55-4,56 млрд. лет, с оценкой погрешности в несколько процентов. Подобные оценки основаны на данных определения возраста пород методами радиоизотопной датировки. Цифра в 4,567 млрд лет представляет собой своего рода компромисс между различными датировками возраста горных пород, которые дают цифры от 4,2 до 4,6 млрд лет.

Это время было разделено на различные временные интервалы по важнейшим событиям, которые тогда происходили.

Граница между эрами фанерозоя проходит по крупнейшим эволюционным событиям - глобальным вымираниям. Палеозой отделён от мезозоя крупнейшим за историю Земли пермо-триасовым вымиранием видов. Мезозой отделён от кайнозоя мел-палеогеновым вымиранием.

История создания шкалы

Во второй половине XIX века на II-VIII сессиях Международного геологического конгресса (МГК) в 1881-1900 гг. были приняты иерархия и номенклатура большинства современных геохронологических подразделений. В последующем Международная геохронологическая (стратиграфическая) шкала постоянно уточнялась.

В геологии как в никакой другой науке важна последовательность установления событий, их хронологии, основанной на естественной периодизации геологической истории. Геологическая хронология, или геохронология, основана на выяснении геологической истории наиболее хорошо изученных регионов, например, в Центральной и Восточной Европе. На основе широких обобщений, сопоставления геологической истории различных регионов Земли, закономерностей эволюции органического мира в конце прошлого века на первых Международных геологических конгрессах была выработана и принята Международная геохронологическая шкала, отражающая последовательность подразделений времени, в течение которых формировались определенные комплексы отложений, и эволюцию органического мира. Таким образом, международная геохронологическая шкала - это естественная периодизация истории Земли.

Среди геохронологических подразделений выделяются: эон, эра, период, эпоха, век, время. Каждому геохронологическому подразделению отвечает комплекс отложений, выделенный в соответствии с изменением органического мира и называемый стратиграфическим: эонотема, группа, система, отдел, ярус, зона. Следовательно, группа является стратиграфическим подразделением, а соответствующее ей временное геохронологическое подразделение представляет эра. Поэтому существуют две шкалы: геохронологическая и стратиграфическая. Первую мы используем, когда говорим об относительном времени в истории Земли, а вторую, когда имеем дело с отложениями, так как в каждом месте земного шара в любой промежуток времени происходили какие-то геологические события. Другое дело, что накопление осадков было не повсеместным.

В настоящее время выделяются три наиболее крупных стратиграфических подразделения - эонотемы: архейская, протерозойская и фанерозойская, которым в геохронологической шкале отвечают зоны различной длительности. Архейская и протерозойская эонотемы, охватывающие почти 80% времени существования Земли, выделяются в криптозой, так как в докембрийских образованиях полностью отсутствует скелетная фауна и палеонтологический метод к их расчленению неприменим. Поэтому разделение докембрийских образований базируется в первую очередь на общегеологических и радиометрических данных. Фанерозойский эон охватывает всего 570 млн. лет и расчленение соответствующей эонотемы отложений базируется на большом разнообразии многочисленной скелетной фауны. Фанерозойская эонотема подразделяется на три группы: палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую, отвечающие крупным этапам естественной геологической истории Земли, рубежи которых отмечены достаточно резкими изменениями органического мира.

Названия эонотем и групп происходят от греческих слов: "археос" - самый древний, древнейший; "протерос" - первичный; "палеос" - древний; "мезос" - средний; "кайнос" - новый. Слово "криптос" означает скрытый, а "фанерозой" - явный, прозрачный, так как появилась скелетная фауна. Слово "зой" происходит от "зоикос" - жизненный. Следовательно, "кайнозойская эра" означает эру новой жизни и т.д. Группы подразделяются на системы, отложения которых сформировались в течение одного периода и характеризуются только им свойственными семействами или родами организмов, а если это растения, то родами и видами. Системы были выделены в различных регионах и в разное время, начиная с 1822 г. В настоящее время выделяются 12 систем, названия большей части которых происходят от тех мест, где они впервые были описаны. Например, юрская система от Юрских гор в Швейцарии, пермская - от Пермской губернии в России, меловая - по наиболее характерным породам - белому писчему мелу и т.д. Четвертичную систему нередко именуют антропогеновой, так как именно в этом возрастном интервале появляется человек. Системы подразделяются на два или три отдела, которым соответствуют ранняя, средняя, поздняя эпохи. Отделы, в свою очередь, разделяются на ярусы, которые характеризуются присутствием определенных родов и видов ископаемой фауны. И, наконец, ярусы подразделяются на зоны, являющиеся наиболее дробной частью международной стратиграфической шкалы, которой в геохронологической шкале соответствует время. Названия ярусов даются обычно по географическим названиям районов, где этот ярус был выделен; например, албанский, башкирский, Маастрихтский ярусы и т.д. В то же время зона обозначается по наиболее характерному виду ископаемой фауны. Зона охватывает, как правило, только определенную часть региона и развита на меньшей площади, нежели отложения яруса.

Всем подразделениям стратиграфической шкалы соответствуют геологические разрезы, в которых эти подразделения были впервые выделены. Поэтому такие разрезы являются эталонными, типичными и называются стратотипами, в которых содержится только им свойственный комплекс органических остатков, определяющий стратиграфический объем данного стратотипа.

Конкретные названия периодам давали по разным признакам. Чаще всего использовали географические названия. Так, название кембрийского периода происходит от лат. Cambria - названия Уэльса, когда он был в составе Римской империи, девонского - от графства Девоншир в Англии, пермского - от г. Перми, юрского - от гор Юрам в Европе. В честь древних племён названы вендский (венды - нем. название славянского народа лужицких сербов), ордовикский и силурийский (племена кельтов ордомвики и силуры) периоды. Реже использовались названия, связанные с составом пород. Каменноугольный период назван из-за большого количества угольных пластов, а меловой - из-за широкого распространения писчего мела.

земля строение солнце геохронологический

И наконец, ученым предстояло решить еще одну задачу: каким образом современные материки заняли свои нынешние места? На этот вопрос ответила теория дрейфа континентов. Вначале она была высказана как смелое предположение, затем оформилась в гипотезу, а в наши дни на ее основе была разработана теория тектоники литосферных плит - основополагающая концепция современной геологии. Благодаря ей мы знаем о движении континентов, о том, как перемещаются и сталкиваются друг с другом материковые плиты, возникают и снова исчезают океаны, а также понимаем, что землетрясения, извержения вулканов, «горячие зоны» земной коры и горообразование представляют собой проявления одного и того же процесса - тектоники. Эта теория помогла проверить многие существовавшие ранее идеи о возникновении и последующем изменении атмосферы, океанов, самой Земли и жизни на ней.

— это совокупность всех форм земной поверхности. Они могут быть горизонтальными, наклонными, выпуклыми, вогнутыми, сложными.

Разница высот между самой высокой вершиной на суше, горой Джомолунгмой в Гималаях (8848 м), и Марианской впадиной в Тихом океане (11 022 м) составляет 19 870 м.

Как же формировался рельеф нашей планеты? В истории Земли выделяют два основных этапа ее формирования:

• планетарный (5,5-5,0 млн лет назад), который завершился формированием планеты, образованием ядра и мантии Земли;
• геологический , который начался 4,5 млн лет назад и продолжается до сих пор. Именно на этом этапе произошло образование земной коры.

Источником информации о развитии Земли в течение геологического этапа прежде всего являются осадочные горные породы, которые в подавляющем большинстве сформировались в водной среде и поэтому залегают слоями. Чем глубже от земной поверхности лежит слой, тем раньше он образовался и, следовательно, является более древним по отношению к любому слою, который расположен ближе к поверхности и является более молодым. На этом простом рассуждении основывается понятие относительного возраста горных пород , которое легло в основу построения геохронологической таблицы (табл. 1).

Самые длительные временные интервалы в геохронологии — зоны (от греч. aion - век, эпоха). Выделяют такие Зоны, как: криптозой (от греч. cryptos - скрытый и zoe — жизнь), охватывающий весь докембрий, в отложениях которого нет остатков скелетной фауны; фанерозой (от греч. phaneros - явный, zoe — жизнь) — от начала кембрия до нашего времени, с богатой органической жизнью, в том числе скелетной фауной. Зоны не равноценны по продолжительности, так, если криптозой длился 3-5 млрд лет, то фанерозой — 0,57 млрд лет.

Таблица 1. Геохронологическая таблица

Зоны делятся на эры. В криптозое различают архейскую (от греч. archaios — изначальный, древнейший, aion - век, эпоха) и протерозойскую (от греч. proteros - более ранний,zoe — жизнь) эры; в фанерозое - палеозойскую (от греч. древний и жизнь), мезозойскую (от греч. теsos - средний,zoe — жизнь) и кайнозойскую (от греч. kainos - новый,zoe — жизнь).

Эры разделены на менее длительные отрезки времени - периоды , установленные лишь для фанерозоя (см. табл. 1).

Основные этапы развития географической оболочки

Географическая оболочка прошла долгий и сложный путь развития. В се развитии выделяют три качественно различных этапа: добиогенный, биогенный, антропогенный.

Добиогенный этап (4 млрд — 570 млн лет) — самый длительный период. В это время происходил процесс увеличения мощности и усложнения состава земной коры. К концу архея (2,6 млрд лет назад) на обширных пространствах уже сформировалась континентальная кора мощностью около 30 км, а в раннем протерозое произошло обособление протоплатформ и протогеосинклиналей. В этот период гидросфера уже существовала, но объем воды в ней был меньше, чем сейчас. Из океанов (и то лишь к концу раннего протерозоя) оформился один. Вода в нем была соленой и уровень солености скорее всего был примерно таким, как сейчас. Но, по-видимому, в водах древнего океана преобладание натрия над калием было еще большим, чем сейчас, больше было и ионов магния, что связано с составом первичной земной коры, продукты выветривания которой сносились в океан.

Атмосфера Земли на этом этапе развития содержала очень мало кислорода, озоновый экран отсутствовал.

Жизнь, скорее всего, существовала с самого начала этого этапа. По косвенным данным, микроорганизмы обитали уже 3,8-3,9 млрд лет назад. Обнаруженные остатки простейших организмов имеют возраст 3,5- 3,6 млрд лет. Однако органическая жизнь с момента зарождения и до самого конца протерозоя не играла ведущей, определяющей роли в развитии географической оболочки. Кроме того, многими учеными отрицается присутствие органической жизни на суше на этом этапе.

Эволюция органической жизни в добиогенный этап протекала медленно, но тем не менее 650-570 млн лет назад жизнь в океанах была достаточно богатой.

Биогенный этап (570 млн — 40 тыс. лег) длился в течение палеозоя, мезозоя и почти всего кайнозоя, за исключением последних 40 тыс. лет.

Эволюция живых организмов на протяжении биогенного этапа не была плавной: эпохи сравнительно спокойной эволюции сменялись периодами быстрых и глубоких преобразований, во время которых вымирали одни формы флоры и фауны и получали широкое распространение другие.

Одновременно с появлением наземных живых организмов стали формироваться почвы в нашем современном представлении.

Антропогенный этап начался 40 тыс. лет назад и продолжается в наши дни. Хотя человек как биологический род появился 2-3 млн лег назад, его воздействие на природу длительное время оставалось крайне ограниченным. С появлением человека разумного это воздействие значительно усилилось. Произошло это 38-40 тыс. лет назад. Отсюда и берет отсчет антропогенный этап в развитии географической оболочки.

Стратиграфическая шкала (геохронологическая) - эталон, с помощью которого измеряется история Земли по временной и геологической величине. является своеобразным календарём, который отсчитывает промежутки времени в сотнях тысяч и даже миллионах лет.

О планете

Современные общепринятые представления относительно Земли основаны на различных данных, согласно которым возраст нашей планеты равен примерно четырем с половиной миллиардам лет. Ни горных пород, ни минералов, которые могли бы свидетельствовать об образовании нашей планеты пока что не обнаружили ни в недрах, ни на поверхности. Тугоплавкие соединения, богатые кальцием, алюминием и углистыми хондритами, которые были образованы в Солнечной системе ранее всего, ограничивают максимальный возраст Земли именно этими цифрами. Стратиграфическая шкала (геохронологическая) показывает границы времён от образования планеты.

Были исследованы разнообразные метеориты с помощью современных методов, в том числе и урано-свинцовых, и в результате представлены оценки возраста Солнечной системы. В итоге время, прошедшее с момента создания планеты, было разграничено на временные интервалы по самым важным для Земли событиям. Шкала геохронологическая очень удобна для отслеживания геологических времён. Эры фанерозоя, например, разграничены крупнейшими эволюционными событиями, когда происходило глобальное вымирание живых организмов: палеозой на границе с мезозоем ознаменовался самым крупным за всю историю планеты исчезновением видов (пермо-триасовое), а конец мезозоя отделён от кайнозоя вымиранием мел-палеогеновым.

История создания

Для иерархии и номенклатуры всех современных подразделений геохронологии самым важным оказался девятнадцатый век: во второй его половине состоялись сессии МГК - Международного геологического конгресса. После этого, с 1881 по 1900 годы составлялась современная стратиграфическая шкала.

Геохронологическая её «начинка» в дальнейшем неоднократно уточнялась и видоизменялась по мере поступления новых данных. Совершенно разные признаки послужили темами для конкретных названий, но самый распространенный фактор - географический.

Названия

Геохронологическая шкала иногда связывает названия и с геологическим составом пород: каменноугольный появился в связи с огромным количеством угольных пластов при раскопках, а меловой - просто потому, что в мире распространился писчий мел.

Принцип построения

Чтобы определить относительный геологический возраст породы, нужна была особая геохронологическая шкала. Эры, периоды, то есть возраст, который измеряется в годах, не имеет большого значения для геологов. Всё время жизни нашей планеты разделилось на два главных отрезка - фанерозой и криптозой (докембрий), которые разграничиваются появлением ископаемых остатков в осадочных породах.

Криптозой - интереснейшее скрытое от нас, поскольку существовавшие тогда мягкотелые организмы, не оставили ни единого следа в осадочных породах. Периоды геохронологической шкалы такие, как эдиакарий и кембрий, появились в фанерозое посредством изысканий палеонтологов: они нашли в породе большое количество разнообразных моллюсков и множество видов других организмов. Находки ископаемой фауны и флоры позволили им расчленить толщи и дать им соответствующие названия.

Временные интервалы

Второе крупнейшее деление - попытка обозначить исторические интервалы жизни Земли, когда четыре главных периода разделила геохронологическая шкала. Таблица показывает их как первичный (докембрий), вторичный (палеозой и мезозой), третичный (почти весь кайнозой) и четвертичный - период, находящийся на особом положении, поскольку хоть и является самым коротким, но изобилует событиями, оставившими яркие и хорошо читаемые следы.

Сейчас для удобства геохронологическая шкала Земли делится на 4 эры и 11 периодов. Но два последних из них делятся ещё на 7 систем (эпох). Это не удивительно. Особенно интересны именно последние отрезки, поскольку данный соответствует времени появления и развития человечества.

Основные вехи

За четыре с половиной миллиарда лет в истории Земли произошли следующие события:

• Появились доядерные организмы (первые прокариоты) - четыре миллиарда лет назад.
• Обнаружилась способность организмов к фотосинтезу - три миллиарда лет назад.
• Появились клетки с ядром (эукариоты) - два миллиарда лет назад.
• Развились многоклеточные организмы - один миллиард лет назад.
• Появились предки насекомых: первые членистоногие, паукообразные, ракообразные и другие группы - 570 миллионов лет назад.
• Рыбы и протоамфибии - им пятьсот миллионов лет.
• Появились наземные растения и радуют нас уже 475 миллионов лет.
• Насекомые живут на земле четыреста миллионов лет, а растения в том же временном промежутке получили семена.
• Земноводные живут на планете уже 360 миллионов лет.
• Рептилии (пресмыкающиеся) появились триста миллионов лет назад.
• Двести миллионов лет назад начали развиваться первые млекопитающие.
• Сто пятьдесят миллионов лет назад - первые птицы пытались осваивать небо.
• Сто тридцать миллионов лет назад расцвели цветы (цветковые растения).
• Шестьдесят пять миллионов лет назад Земля навсегда потеряла динозавров.
• Два с половиной миллиона лет назад появился человек (род Homo).
• Сто тысяч лет исполнилось от начала антропогенеза, благодаря чему люди обрели свой сегодняшний вид.
• Двадцать пять тысяч лет не существует на Земле неандертальцы.

Геохронологическая шкала и история развития живых организмов, слитые воедино, пусть несколько схематично и обобщенно, с довольно приблизительными датировками, но понятие о развитии жизни на планете предоставляют наглядно.

Напластования пород

Земная кора по большей части стратифицирована (там, где не появилось нарушений пластов из-за землетрясений). Общая геохронологическая шкала составлена соответственно расположению напластований горных пород, которые ясно показывают, как уменьшается их возраст от нижних к верхним.

Ископаемые организмы тоже видоизменяются по мере продвижения вверх: они становятся всё более сложными в своём строении, некоторые претерпевают значительные изменения от слоя к слою. Это можно пронаблюдать, не посещая палеонтологические музеи, а просто спустившись в метро - на облицовочном граните и мраморе оставили свои отпечатки весьма отдаленные от нас эры.

Антропоген

Последний период кайнозойской эры - современный этап земной истории, включающий в себя плейстоцен и голоцен. Чего только не происходило в эти бурные миллионы лет (специалисты считают до сих пор по-разному: от шестисот тысяч до трёх с половиной миллионов). Были неоднократные смены похолоданий и потеплений, огромные континентальные оледенения, когда южнее надвинувшихся ледников климат увлажнялся, появлялись водные бассейны как пресные, так и солёные. Ледники впитывали в себя часть Мирового океана, уровень в котором понижался на сто и более метров, за счёт чего образовывались соединения континентов.

Таким образом, произошёл обмен фауной, например, между Азией и Северной Америкой, когда образовался мост вместо Берингова пролива. Ближе к ледникам расселялись холодолюбивые животные и птицы: мамонты, волосатые носороги, северные олени, овцебыки, песцы, полярные куропатки. Они распространялись на юг очень далеко - до Кавказа и Крыма, до Южной Европы. По ходу ледников до сих пор сохранились реликтовые леса: сосновые, еловые, пихтовые. И лишь в удалении от них росли леса лиственные, состоящие из таких деревьев, как дуб, граб, клён, бук.

Плейстоцен и голоцен

Это эпоха после ледникового периода - ещё не законченный и не до конца прожитый отрезок истории нашей планеты, который обозначает международная геохронологическая шкала. Антропогенный период - голоцен, исчисляется от последнего материкового оледенения (север Европы). Именно тогда суша и Мировой океан получили современные очертания, а также сложились и все географические зоны современной Земли. Предшественник голоцена - плейстоцен является первой эпохой антропогенного периода. Начавшееся похолодание на планете продолжается - основная часть указанного периода (плейстоцена) была ознаменована гораздо более холодным климатом, нежели современный.

Северное полушарие переживает последнее оледенение - в тринадцать раз поверхность ледников превосходила современные образования даже в межледниковые промежутки. Растения плейстоцена наиболее близки к современным, но располагались они несколько иначе особенно в периоды оледенений. Менялись роды и виды фауны, выживали приспособившиеся к арктической форме жизни. Южное полушарие не узнало таких огромных потрясений, поэтому растения и животный мир плейстоцена до сих пор присутствует во многих видах. Именно в плейстоцене происходила эволюция рода Homo - от (архантропы) до Homo sapiens (неоантропы).

Когда появились горы и моря?

Второй период кайнозойской эры - неоген и его предшественник - палеоген, включающие в себя плиоцен и миоцен около двух миллионов лет назад, длились примерно шестьдесят пять миллионов лет. В неогене завершилось формирование почти всех горных систем: Карпаты, Альпы, Балканы, Кавказ, Атлас, Кордильеры, Гималаи и так далее. Одновременно изменялись очертания и размеры всех морских бассейнов, поскольку он подверглись сильному осушению. Именно тогда оледенела Антарктида и многие горные области.

Морские жители (беспозвоночные) уже стали близки к современным видам, а на суше господствовали млекопитающие - медведи, кошки, носороги, гиены, жирафы, олени. Человекообразные обезьяны развиваются настолько, что чуть позже (в плиоцене) смогли появиться австралопитеки. На континентах млекопитающие обитали обособленно, поскольку отсутствовала связь между ними, но в позднем миоцене Евразия и Северная Америка фауной всё-таки обменялись, а в конце неогена из Северной Америки фауна мигрировала в Южную. Именно тогда образовались в северных широтах тундра и тайга.

Палеозойская и мезозойская эры

Мезозой предшествует кайнозойской эре и длился 165 миллионов лет, включая в себя меловый, юрский и триасовый периоды. В это время интенсивно образовывались горы на перифериях Индийского, Атлантического и Тихого океанов. Пресмыкающиеся начали своё господство и на суше, и в воде, и в воздухе. Тогда же появились и первые, ещё весьма примитивные млекопитающие.

Палеозой расположен на шкале перед мезозоем. Длился он около трёхсот пятидесяти миллионов лет. Это время самого активного горообразования и самой интенсивной эволюции всех высших растений. Почти все известные беспозвоночные и позвоночные разных типов и классов образовались именно тогда, но млекопитающих и птиц еще не было.

Протерозой и архей

Эра протерозоя длилась около двух миллиардов лет. В это время были активны процессы осадкообразования. Хорошо развивались сине-зелёные водоросли. Подробнее узнать об этих далёких временах возможность не представилась.

Архей - самая древняя эра в задокументированной истории нашей планеты. Длилась она около миллиарда лет. В результате активной вулканической деятельности появились самые первые живые микроорганизмы.