Историческая геология: основы науки, ученые-основатели, обзор литературы. Задачи исторической геологии и основные этапы ее развития Открытие других основ исторической геологии

Историческая геология это комплексная наука, занимающаяся изучением развития планеты и земной коры и последовательности геологических событий.

Исследования в дисциплинах геологического цикла производится в историческом контексте. Каждая из наук рассматривает развитие и последовательность изучаемых предметов и явлений. К тому же в геологии существует ряд дисциплин, занимающихся исследованием общей геологической истории. К ним относится историческая геология.

История

Знания о геологической истории Земли накапливались с древних времен в рамках единого геологического направления. Однако предпосылки формирования исторической геологии возникли лишь к XIX в., когда Ж. Кювье, У. Смит, А. Броньяр получили выводы о последовательности смены горизонтов с органическими остатками. Это послужило основой для палеонтологического метода , одного из главных в данной дисциплине.

Становление ее в качестве самостоятельной науки происходило в XIX в. и включало два этапа, выделяемых на основе используемых теоретических положений. Так, в первой половине столетия развитие данной дисциплины шло под влиянием разработанной А. д"Орбиньи и Ж. Кювье теории катастроф, а во второй половине ее сменили идеи эволюционного развития Ч. Дарвина, Ж. Ламарка и Ч. Лайеля.

Кроме того, в соответствии с порядком становления близких дисциплин, преобладающих в развитии исторической геологии, данный процесс до середины XX в. подразделяют на три этапа: стратиграфический, палеогеографический, тектонический. В начале века сформировалась стратиграфия: создали структуру стратиграфической шкалы, разработали шкалу для Европы, хронологически систематизировали геологический материал. В середине столетия началось становление палеогеографии благодаря реконструкциям физико-географических условий Дж. Дана и В.О. Ковалевского и введению А. Грессли понятия «фация». Немного позже начало зарождаться учение о геосинклиналях, а к концу столетия — учение о платформах, составляющие основу тектоники. Затем начался современный этап.

Сама историческая геология оформилась во второй половине XIX в. Тогда же были сформулированы основные направления исследований.

Историческая геология внесла значительный вклад в развитие геологических знаний. Так, в рамках данной науки были выяснены законы развития геологических процессов (формирования материков, возникновения и преобразования платформ и геосинклиналей, изменения характера магматизма и т. д.), спрогнозирована общая направленность эволюции планеты и земной коры.

Современная наука

Сейчас историческая геология включает два направления:

Исследование геологической истории в контексте тектоники, палеогеографии, стратиграфии
Создание общей историко-геологической картины с установлением закономерностей и их взаимосвязей.

Таким образом, данная наука включает геохронологию, палеотектонику, палеогеографию, стратиграфию .

В настоящее время сфера исследования исторической геологии включает несколько предметов. К ним относится возраст пород (хронологическая последовательность их формирования и положение в разрезе, а также органические остатки, история развития организмов), физико-географические условия (положение суши и океана, климат, рельеф в различные периоды геологической истории), тектоническая обстановка и магматизм (развитие земной коры, формирование и развитие дислокаций: поднятий, складок, прогибов, разрывных нарушений и др.), взаимосвязь геологических процессов, закономерная приуроченность месторождений к магматическим телам, геологическим комплексам и структурам.

Таким образом, основная цель исторической геологии состоит в воссоздании последовательности геологических процессов в недрах и на поверхности планеты.

Совместно с прочими геологическими дисциплинами историческая геология составляет основу общей геологии, изучая законы развития Земли. К тому же данная наука имеет прикладное значение, которое состоит в применении ее данных для создания научных основ поисков и разведки полезных ископаемых путем выяснения условий их генезиса и законов расположения месторождений.

Данная дисциплина связана со всеми геологическими науками, так как рассмотрение предметов изучения в этой сфере происходит в историческом контексте. К тому же историческая геология использует данные, выводы и методы многих из них: стратиграфии , литологии , палеонтологии , петрологии , тектоники, геохимии, региональной геологии , палеогеографии, геофизики . Наиболее близка историческая геология к прочим историко-геологическим дисциплинам, таким как стратиграфия и палеонтология. Более того, первую из них иногда считают разделом исторической геологии. Стратиграфия, в том числе биостратиграфия, составляет основу рассматриваемой науки, устанавливая последовательность формирования пород, и разрабатывая геохронологическую систему, что обеспечивает взаимодействие с геохронологией. Посредством биостратиграфии образуется связь исторической геологии с палеонтологией. Воссоздание физико-географических условий на основе полученных данных относится к палеогеографии. Изучение развития земной коры и последовательности происходящих в ней процессов входит в сферу тектоники. Исследование истории процессов магматизма, метаморфизма, вулканизма связывает историческую геологию с петрографией.

Предмет, задачи, методы

Предметом исторической геологии являются породы и органические остатки, на основе которых выясняют последовательность геологических процессов.

К задачам данной науки относятся реконструкция и систематизация этапов развития земной коры и биосферы, выяснение законов и движущих сил этих процессов. Это подразумевает вычисление возраста пород, воссоздание тектонических структур и движений, вулканизма, метаморфизма, плутонизма, физико-географических условий прошлого.

Для выяснения продолжительности и последовательности геологических процессов служит стратиграфия. Фациальные обстановки восстанавливают в основном путем исследования пород и органических остатков в рамках петрологии и палеонтологии. Выяснением последовательности тектонических движений занимается тектоника, используя несогласия, перерывы в осадконакоплении, дизъюнктивы, пликативные деформации. Для установления законов строения и эволюции земной коры используют данные геотектоники, геофизики, региональной геологии.

Историческая геология, как было сказано выше, применяет методы прочих геологических дисциплин:

Биостратиграфии (эволюционный, руководящих ископаемых, палеоэкологические, количественные методы корреляции),
Геологические (литологический, минералого-петрографический, структурный, экостратиграфический, ритмостратиграфический, климатостратиграфический),
Геофизические (магнитостратиграфический, сейсмостратиграфический),
Абсолютной геохронологии (урано-ториево-свинцовый, свинцовый, рубидий-стронциевый, калий-аргоновый, самарий-неодимовый, радиоуглеродный, треков осколочного деления),
Историко-геологический (фациальный, формационный анализы).

Помимо названных прикладных методов, в данной науке применяют общетеоретические, такие как диалектический и актуалистический.

Образование и работа

Историческую геологию изучают в рамках геологических специальностей, так как она составляет основу данной сферы знаний. В качестве отдельной специальности она встречается редко.

Трудовая сфера определяется направленностью специальности и выбором выпускника, так как многие из геологических специальностей позволяют работать по нескольким профессиям. В основном такие специалисты трудятся в производстве и научно-образовательной сфере. Что касается людей, специализированных именно на исторической геологии, они работают в основном в науке и образовании.

Заключение

Историческая геология — одна из основных дисциплин геологического цикла . Она взаимосвязана с прочими науками посредством использования их данных и методов и формирования историко-геологической основы для их исследований. К тому же применяется для поисков месторождений. Несмотря на отсутствие такой профессии, знания в данной сфере используются во всех отраслях геологии.

ПРЕДИСЛОВИЕ................................................................................................................................. 3

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................................... 4

ЧАСТЬ I ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ИСТОРИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ 7

ГЛАВА 1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ИСТОРИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ.............................. 7

ГЛАВА 2. СТРАТИГРАФИЯ И ГЕОХРОНОЛОГИЯ........................................................ 14

2.1. ТИПЫ СТРАТИГРАФИЧЕСКИХ ЕДИНИЦ И КРИТЕРИИ ИХ ВЫДЕЛЕНИЯ 16

2.2. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ГЕОХРОНОЛОГИЯ............................................................. 18

2.3. АБСОЛЮТНАЯ ГЕОХРОНОЛОГИЯ.................................................................... 36

2.4. МЕЖДУНАРОДНАЯ ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА........................... 41

2.5. ЭТАЛОНЫ СТРАТИГРАФИЧЕСКИХ ПОДРАЗДЕЛЕНИИ............................ 42

ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИСТОРИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 47

3.1. ФАЦИАЛЬНЫЙ МЕТОД.......................................................................................... 48

3.2. АНАЛИЗ ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА (БИОФАЦИАЛЬНЫЙ И ПАЛЕОЭКОЛОГИЧЕСКИИ АНАЛИЗЫ)........................................................................................................................... 54

33. ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ................................................................ 57

3.4. ФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ................................................................................. 77

3.5. ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ.................................................................... 79

ЧАСТЬ II. ДРЕВНЕЙШАЯ ИСТОРИЯ ЗЕМЛИ................................................................. 82

ГЛАВА 4. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЗЕМЛИ И ДОАРХЕЙСКАЯ ИСТОРИЯ.................. 82

4.1. ОБРАЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ....................................................... 82

4.2. ОБРАЗОВАНИЕ ПЛАНЕТ, КОНДЕНСАЦИЯ И аккумуляция МЕЖЗВЕЗДНОГО ВЕЩЕСТВА 84

4.3. ДОАРХЕЙСКИЙ (ГАДЕЙСКИЙ) ЭТАП РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ........................ 86

ГЛАВА 5. АРХЕЙСКАЯ ИСТОРИЯ..................................................................................... 88

5.1. ОБЩЕЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ ДОКЕМБРИЯ.............................................................. 88

5.2 РАННИЙ АРХЕЙ (4,0-3,5 млрд лет)....................................................................... 90

5.3. СРЕДНИЙ И ПОЗДНИЙ АРХЕЙ (3,5-2,5 млрд лет).......................................... 98

5.4. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОБСТАНОВКИ В АРХЕЕ................................................. 106

5.5. ЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ......................................................................................... 108

5.6. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ................................................................................ 109

6.2. СРЕДА ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ........................................................................ 121

6.3. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ................................................................................ 122

ГЛАВА 7. ПОЗДНИЙ ПРОТЕРОЗОЙ................................................................................ 123

7.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ..................... 123

7.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР.......................................................................................... 129

7.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ.. 129

7.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ............................................................... 141

7. 5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................... 142

ЧАСТЬ III ФАНЕРОЗОЙСКАЯ ИСТОРИЯ ЗЕМЛИ...................................................... 145

ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРА............................................................................................................... 145

ГЛАВА 8. ВЕНДСКИЙ ПЕРИОД......................................................................................... 149

8.1 О ПОЛОЖЕНИИ ВЕНДСКОЙ СИСТЕМЫ В ОБЩЕЙ ХРОНОСТРАТИГРАФИЧЕСКОИ ШКАЛЕ 149

8.2. СТРАТОТИПЫ ВЕНДСКОЙ СИСТЕМЫ.......................................................... 150

8.3. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР.......................................................................................... 155

8.4. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ.. 156

8.5 КЛИМАТИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ................................................................ 162

ГЛАВА 9. КЕМБРИЙСКИЙ ПЕРИОД............................................................................... 166

9.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ..................... 166

9.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР.......................................................................................... 170

9.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ.. 173

9.4: КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ......... 180

9.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ................................................................................ 185

ГЛАВА 10. ОРДОВИКСКИЙ ПЕРИОД.............................................................................. 185

10.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ.................. 186

10.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 187

103. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ. 191

10.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 201

10.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 204

ГЛАВА 11. СИЛУРИЙСКИЙ ПЕРИОД............................................................................. 205

11.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ.................. 205

11.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 207

11.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 209

11.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 216

11.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 219

ГЛАВА 12. ДЕВОНСКИЙ ПЕРИОД................................................................................... 219

12.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ.................. 219

12.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 221

12.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 224

12.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 236

12.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 239

ГЛАВА 13. КАМЕННОУГОЛЬНЫЙ ПЕРИОД.............................................................. 240

13.3 СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ................... 240

13.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 246

13.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 263

135. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ.............................................................................. 269

ГЛАВА 14. ПЕРМСКИЙ ПЕРИОД...................................................................................... 270

14.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 271

14.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 274

14.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 289

МЕЗОЗОЙСКАЯ ЭРА.................................................................................................................. 290

ГЛАВА 15. ТРИАСОВЫЙ ПЕРИОД................................................................................... 290

15.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ.................. 290

15.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 292

15.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 294

15.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 303

15.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 305

ГЛАВА 16. ЮРСКИЙ ПЕРИОД........................................................................................... 307

16.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ.................. 307

16.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 312

163. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ. 315

16.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 325

165. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ.............................................................................. 331

ГЛАВА 17. МЕЛОВОЙ ПЕРИОД......................................................................................... 331

17.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ.................. 332

17.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 335

17.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 341

17.4. ЭВОЛЮЦИЯ И ВЫМИРАНИЕ ФАУНЫ В МЕЛОВОМ ПЕРИОДЕ......... 356

175. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ........ 358

17.6 ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ.............................................................................. 363

КАЙНОЗОЙСКАЯ ЭРА............................................................................................................... 364

18.2 ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР......................................................................................... 368

18.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧССКИЕ УСЛОВИЯ 369

18.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 383

18.5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 388

ГЛАВА 19. НЕОГЕНОВЫЙ ПЕРИОД............................................................................... 389

19.1 СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ................... 389

19.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 391

19.3. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 393

19.4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ....... 407

19.5 ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ.............................................................................. 410

ГЛАВА 20. ЧЕТВЕРТИЧНЫЙ (АНТРОПОГЕНОВЫИ) ПЕРИОД.......................... 412

20.1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ.................................................... 412

20.2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР........................................................................................ 417

20.3. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ..................................................................................... 420

20.4. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ............................................................................. 427

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................................................................................. 428

ЛИТЕРАТУРА................................................................................................................................ 438

ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

Учебное пособие

ПРЕДИСЛОВИЕ

Историческая геология - один из фундаментальных предметов программы подготовки специалистов по направлению "Геология". Для эффективного усвоения материала требуется обеспечение студентов достаточным количеством учебно-методической литературы. За последние полтора десятилетия ведущими коллективами страны выпущены три известных учебника, широко используемых в большинстве вузов. Это учебник коллектива кафедры исторической и динамической геологии Санкт-Петербургского государственного горного института (ныне СПГГУ) "Историческая геология с основами палеонтологии" 1985 года выпуска. Авторы - Е.В. Владимирская, А.Х. Ка-гарманов, Н.Я. Спасский и др. В 1986 году опубликован учебник "Историческая геология" Г.И.Немкова, Е.С. Левицкого, И.А. Гречишниковой- и др., подготовленный на кафедре региональной геологии и палеонтологии Московского геологоразведочного института (ныне МГГА). Учеными МГУ в 1997 г. выпущен учебник "Историческая геология"; авторы - В.Е. Хаин, Н.В. Короновский и Н.А. Ясаманов. Все эти учебники использованы при подготовке данного пособия по исторической геологии. Упомянем также вышедшую в 1998 г. "Историческую геологию с основами палеонтологии" (автор - М.Д. Парфенова). Пособие подготовлено на кафедре общей и исторической геологии Томского политехнического университета. Однако дефицит учебных пособий по этому курсу не ликвидирован, поскольку первые два учебника выпущены довольно давно, а два последних имеют небольшой тираж и уже стали библиографической редкостью. Возникла необходимость подготовить новое учебное пособие, доступное для наших студентов и учитывающее сибирский оригинальный материал.

Нужно подчеркнуть также следующее обстоятельство. В известных учебниках по исторической геологии по-разному трактуется развитие Земли и уделяется неодинаковое внимание вопросам новой глобальной тектоники. Если в учебниках Е.В.Владимирской и др. (1985), Г.И.Немкова и др. (1986) вопросы тектоники литосферных плит почти не рассматриваются или занимают весьма скромное место, то последний учебник В.Е.Хаина, Н.В.Короновского и Н.А.Ясаманова (1997) целиком базируется на этой концепции.

На взгляд авторов, нужно критически относится к гипотезе мобилизма, так как многие фактические данные невозможно вместить в рамки только плитной тектоники. Особенные затруднения испытывает концепция литосферных плит применительно к палеозойскому и докембрийско-му этапам земной истории. Основным противоречием являются глубокие корни континентов, не позволяющие им свободно перемещаться по астеносферному слою, а также присутствие кольцевых структур и отсутствие больших скоплений осадочного материала в зонах субдукции. На наш взгляд, оправданным является применение пульсационной гипотезы, в основе которой лежат чередования эпох сжатия и расширения Земли, обусловленных космическими причинами. По-видимому, с эпохами расширения связано появление рифтовых зон и расхождение континентов. После работ В.А.Обручева и М.А.Усова эти идеи в последние годы особенно активно развиваются Е.Е.Милановским и его сторонниками; этим идеям отдается предпочтение в данном учебном пособии. Концепция новой исторической геологии, по-видимому, должна учитывать лишь ограниченный спрединг при пульсационном развитии Земли, цикличность и эволюцию всех геологических процессов, в том числе и наблюдаемую на палеонтологическом материале эволюцию органического мира.

Предлагаемое учебное пособие имеет сопоставимый с упомянутыми выше учебниками объём и охватывает все разделы курса, предусмотренные программой. Одним из нововведений в данном учебном пособии является совмещение сведений по палеогеографии разных периодов фа-нерозоя с наиболее характерными разрезами, на которых показано также распространение ископаемых остатков. За основу палеогеографических реконструкций взяты известные схемы Н.М.Страхова, дополненные авторами. Эти обобщенные схемы впервые даются в цветном варианте, что должно значительно повысить восприятие излагаемого материала. Наряду с этими схемами, не учитывающими концепцию новой глобальной тектоники, в учебном пособии помещены плейттек-тонические реконструкции древних континентов, заимствованные нами из книги J.Monroe & R.Wicander, 1994. Таблицы характерных организмов различных систем составлены по примеру таковых из учебника Г.И.Немкова и др. (1986), дополнены сибирским материалом и максимально; приближены к коллекциям, имеющимся на кафедре палеонтологии и исторической геологии Том*-ского государственного университета.

Содержание учебника обсуждалось с коллегами по кафедре палеонтологии и исторической геологии ТГУ. Авторы благодарны доценту Н.И.Савиной за помощь в редактировании учебного пособия, профессору ТГУ А.И.Родыгину и доценту Г.М.Татьянину за ценные советы при чтении ряда глав, а также доценту МГУ Д.И.Панову, сделавшему важные критические замечания, что позволило улучшить содержание и структуру учебного пособия. Выражаем благодарность начальнику управления МПР России, заслуженному геологу России Л.В.Оганесяну и генеральному директору ЗАО "Геоинформмарк" Г.М.Гейшерику за содействие в выпуске учебного пособия к 300-ле 1 , тию горно-геологической службы России. Благодарим В.А.Коновалову, Т.Н.Афанасьеву и Е.С.Аб-дурахманову, участвовавших в компьютерном наборе текста, а также всех лиц, способствовавших опубликованию данной работы.

ВВЕДЕНИЕ

Историческая геология - синтетическая дисциплина, интегрирующая данные многих других геологических наук. Предметом изучения исторической геологии является Земля, точнее, ее верхняя твердая оболочка - земная кора. Цель исторической геологии - выявление процессов, происходивших в земной коре в течение геологического времени, выяснение закономерностей ее развития, воссоздание с наибольшей полнотой картин эволюции биосферы в прошлые геологические эпохи нашей планеты.

Основными документами, по которым реконструируется геологическая история развития региона, являются горные породы и заключенные в них ископаемые органические остатки, собранные геологами в процессе полевых работ. На этих материалах основываются сведения о геологических явлениях и эпизодах, происходивших в геологическом прошлом. Всестороннее изучение образцов горных пород в лабораториях, восстановление облика животных и растений, образа их жизни и взаимодействия с окружающей средой Позволяют расшифровать происходившие те или иные геологические события и реконструировать физико-географические условия, существовав-, шие на земной поверхности в прошлые геологические эпохи.

Историческая геология решает следующие основные задачи:

1. Изучение залегания слоев горных пород, восстановление хронологической последователь-
£ости их образования, определение относительного возраста. Породы, слагающие земную кору,
сформировались не сразу, а в какой-то последовательности; причем в один и тот же отрезок вре
мени на разных участках земной поверхности возникали различные по составу и происхождению
породы. Эту задачу - изучение состава, места и времени образования пластов горных пород, а
также выявление их взаимоотношений и сопоставление (корреляцию) между собой - решает гер-
логическая дисциплина стратиграфия (от латинского stratum - слой и греческого grapho - пишу).
При этом стратиграфия в значительной степени использует данные литологии, палеонтологии,
структурной геологии, относительной и абсолютной геохронологии.

2. Анализ становления и развития жизни на Земле - прерогатива палеонтологии. Разделы па
леонтологии: палеофаунистика и палеофлористика изучают совокупность соответственно живот
ных и растений, обитавших в определённое время в разных климатических условиях, а также про
исхождение и развитие фаун и флор во времени. Раздел палеобиогеография выявляет закономерно
сти пространственного, а также временного распространения ископаемых животных и растений.

3. Восстановление физико-географических условий земной поверхности геологического про
шлого, в частности, распределение суши и моря, рельефа суши и Мирового океана, глубин, соле
ности, температур, плотности, динамики морских бассейнов, климата, биологических и геохими
ческих условий - одна из самых трудных задач в исторической геологии. Она является основной
задачей науки палеогеографии, которая в прошлом веке выделилась из исторической геологии в
самостоятельную отрасль научных знаний. Палеогеографические исследования невозможно про
водить без изучения вещественного состава, структурного и текстурного строения осадочных гор
ных пород.

4. Восстановление истории тектонических движений. Разновозрастные и разномасштабные
следы тектонических движений в виде нарушений первичного залегания слоев горных пород и
геологических тел наблюдаются повсеместно на земной поверхности. Определением времени

проявления, характера, величины и направленности тех или иных тектонических движений занимается региональная геотектоника, а историю развития различных структурных элементов отдельных участков и всей земной коры изучает историческая геотектоника.

5. Восстановление и объяснение истории вулканизма, плутонизма и метаморфизма. В основе
исследований лежит определение относительного и абсолютного возраста вулканогенно-осадоч- -
ных, магматических и метаморфических пород, а также установление первичной природы после
дних. После этого выделяют области вулканической активности, выявляют и реконструируют ус
ловия вулканизма и плутонизма, определяют геохимическую особенность мантийных потоков.
Это задачи геохимии и петрологии.

6. Выявление закономерностей размещения в земной коре полезных ископаемых - эту задачу
помогает решать раздел геологии учение о полезных ископаемых.

7. Установление строения и закономерностей развития земной коры. Это одна из важнейших
задач исторической геологии, которая не может быть решена без использования знаний из многих
дисциплин и направлений наук о Земле. Решению этой задачи помогают прежде всего региональ
ная геология, региональная и историческая геотектоника, геохимия, космическая геология, геофи
зика, петрология и другие науки.

Историческая геология на основе обобщения, анализа разнообразных фактов, на документальном материале воссоздает фрагменты эволюции земной коры и картины геологического прошлого. Это, собственно, и есть ее главная задача.

Историческая геология использует главным образом данные по геологическому строенияг суши, занимающей только одну треть земной поверхности. Бурное развитие морской геологии заг последние два десятилетия дало нам новые сведения по геологии дна морей и океанов; эти материалы помогают восстановить лишь сравнительно недавнюю историю развития океанической коры. Выявленные при этом закономерности вряд ли возможно интерполировать на более отдалённые геологические зоны и эры (докембрий, палеозой). Восстановление геологической истории Земли во всей её полноте с использованием всей совокупности как прежних, так и новейших методов и закономерностей - задача исследователей наступающего XXI века.

Знание исторической геологии необходимо при изучении региональной геологии, рассматривающей геологическое строение отдельных регионов Земли как результат их геологической истории. В то же время обобщение и анализ данных региональной геологии позволяют восстановить" историю Земли в целом и выявить закономерности ее развития в прошлые геологические эпохи.

Историческая геология как наука возникла на рубеже XVIII и XIX веков. Однако человечество давно интересовали вопросы происхождения горных пород и содержащихся в них окамене-лостей, пути преобразования земной поверхности. В трудах ученых Древнего Египта, Греции, Рима, Индии и Китая по этим проблемам есть немало интересных геологических наблюдений и идей, но им не придавалось особого значения вплоть до эпохи Возрождения.

В 1669 г. датский естествоиспытатель Нильс Стенсен (1638-1686), работавший в Италии и известный в научных кругах под именем Николая Стенона, сформулировал шесть основных правил (постулатов) стратиграфии.

1. Слои Земли - результат осаждения в воде.

2. Слой, заключающий обломки другого слоя, образовался после него.

3. Всякий слой отложился позднее слоя, на котором залегает, и ранее того, который его пере
крывает.

5. Слой должен иметь неопределенную протяженность и его можно прослеживать поперек
какой-либо долины.

6. Слой отлагался вначале горизонтально; если он наклонен, то он испытал какой-либо изгиб. Если другой слой залегает на наклонных слоях, то их изгиб произошел ранее отложения этого второго слоя.

В этих основных положениях Стенона мы видим прежде всего начало таких наук, как стратиграфия и тектоника,

В середине XVIII в. появились работы Ж.Бюффона и И.Канта, в которых на основании космогонических представлений высказывались идеи об изменчивости и развитии MHpo3flaHHЈj о длительности истории Земли.

Наиболее правильное объяснение геологических явлений было дано в трудах гениального русского ученого М.В.Ломоносова (1711-1765). Он разделял геологические процессы на внутренние и внешние и отводил ведущую роль внутренним причинам в образовании гор и впадин. М.В.Ломоносов фактически впервые применил принцип актуализма. Он ясно указывал, что изучение современных геологических процессов позволяет понять прошлое Земли. Касаясь условий образования осадочных пород, в своем труде «О слоях земных» (1763) он писал: "...сии одна на другой лежащие разного рода материи (кои флецами называют) показывают, что произошли не в одно время; однако ж и вместе претерпели... перемены общие и особливые. Песчаные слои были прежде дно морское или реки великой".

Историческая геология возникла во второй половине XVIII в. и составляла единое целое со стратиграфией. Однако стратиграфические исследования были редки и носили разрозненный характер. Большой вклад в развитие этой науки внес итальянский ученый Д.Ардуино, создавший в 1760 г. первую схему расчленения горных пород по возрасту. Благодаря исследованиям немецких геологов, особенно А.Вернера (1750-1817), была разработана региональная стратиграфическая схема Центральной Германии и на ее основе реконструирована геологическая история развития Европы.

К концу XVIII в. накопилось много геологических сведений, но пока не был найден надежный метод определения синхронности, одновозрастности отложений и, следовательно, вызвавших их процессов. Поэтому была невозможна историческая систематизация собранных сведений. Таким ключом явился палеонтологический (биостратиграфический) метод, основателем которого был английский инженер В.Смит (1769-1839). Правда, его предшественник французский аббат Жиро Сулави еще в 1779 г. установил последовательную смену комплексов ископаемых организмов в разрезе осадочных толщ Южной Франции и пришел к выводу, что хронологическая очередность эпох господства различных комплексов морских животных соответствует последовательности залегания и относительному возрасту вмещающих эту фауну слоев горных пород. Однако практическое значение ископаемых организмов для расчленения и корреляции осадочных толщ было показано В.Смитом, составившим на основе биостратиграфического метода первую шкалу вертикальной последовательности осадочных пород Англии.

Основателями палеонтологического метода наряду со В.Смитом являются французские ученые Ж.Кювье (1769-1832) и А.Броньяр (1801-1876). Проводя геологические исследования в одно и то же время, но независимо друг от друга, они пришли к одинаковым выводам, связанным с последовательностью залегания слоев и находящихся в них остатков ископаемой фауны, что дало возможность составить первые стратиграфические колонки, разрезы и геологические карты ряда районов Англии и Франции. На основе палеонтологического метода в XIX столетии было выделено большинство известных ныне геологических систем и составлены геологические карты. Открытие нового метода способствовало быстрому становлению исторической геологии и знаменовало собой начало "стратиграфического" этапа развития этой науки. В течение 20 лет XIX в. (:1822-1841 гг.), названных Б.С.Соколовым "героической эпохой" в развитии геологии, были установлены почти все основные подразделения общей стратиграфической шкалы, что позволило систематизировать обширный геологический материал в хронологической последовательности. Однако эти достижения прошли под знаком господства идей катастрофизма, божественных актов Творения, которыми объяснялась смена комплексов животных и растений в вертикальном разрезе.

Крупнейший французский ученый Ж.Кювье был не только одним из основателей палеонтологического метода, но и автором теории катастроф, которая в свое время пользовалась широкой популярностью. На основании геологических наблюдений он показал, что некоторые группы организмов в течение геологического времени вымирали, но их место занимали новые. Его последователи Ж.Агассис (1807-1873), А.д"Орбиньи (1802-1857), Л.Эли де Бомон (1798-1874) и другие стали объяснять катастрофами не только вымирание организмов, но и многие другие события на земной поверхности. По их мнению, любые изменения залегания горных пород, рельефа, изменения ландшафтов или условий среды обитания, а также вымирание организмов были результатами разномасштабных катастрофических явлений, происходивших на земной поверхности. Позднее теория катастроф была подвергнута резкой критике выдающимися учеными XIX столетия Ж.Ламарком (1744-1829), Ч.Лайелем (1797-1875), Ч.Дарвином (1809-1882). Французский естествоиспытатель Ж.Ламарк создал учение об эволюции органического мира и впервые провозгласил ее всеобщим законом живой природы. Английский геолог Ч.Лайель в своем труде "Основы геологии" доказывал, что крупные изменения на Земле происходили не в результате разрушительных катастроф, а вследствие медленных, длительных геологических процессов. Познание истории Земли Ч.Лайель предлагал начинать с изучения современных геологических процессов, считая, что они являются "ключом к познанию геологических процессов прошлого". Это положение Чарльза Лайеля получило впоследствии название "принципа актуализма".

Сокрушительный удар катастрофизму был нанесен появлением труда Чарльза Дарвина "Происхождение видов путем естественного отбора" (1859). Его выводы о значении естественного отбора в эволюции органического мира укрепили роль ископаемых органических остатков как документов истории жизни и как основы хронологического расчленения слоев горных пород. Большое значение в развитии исторической геологии имели также идеи Ч.Дарвина о неполноте геологической и палеонтологической летописи. Появление трудов Ч.Дарвина оказало большую поддержку учению эволюционистов, так как в них доказывалось, что органический мир преобразуется путем медленных эволюционных изменений.

По мнению В.М.Подобиной и Г.М.Татьянина (Эволюция.., 1997), в истории Земли под воздействием преимущественно космического и тектонического факторов наблюдается постепенное усложнение биоты с периодическим нарушением ее равновесия и равномерного развития. Со времен Ж.Кювье исследователи неоднократно отмечали, как одни организмы через определенные промежутки времени уступали место в экосистемах другим, более прогрессивным формам. Однако развитие подобных представлений на научной основе стало возможным только в XX в., с накоплением информации об органическом мире прошлых геологических эпох. Геохронологический фактор (геологическое время) в данном случае становится одним из ведущих. Прерывистый характер непрерывного развития биоты есть неотъемлемая составная часть глобального процесса эволюции организмов и определяется, как показали исследования многих ученых, обращением Земли вместе с Солнечной системой вокруг центра Галактики, прохождением различных секторов галактической орбиты и другими "космическими" причинами, их взаимодействием с внутренней энергией Земли.

У сложно организованных форм с половой дифференциацией наблюдается цикличность в развитии (становление, развитие и угасание), и такие организмы более подвержены вымиранию во время природных катастроф. Прогрессивная (магистральная) эволюция, на взгляд В.М.Подобиной и Г.М.Татьянина (1997), по-видимому, обусловлена, кроме естественного отбора по Ч.Дарвину, влиянием так называемых "катализаторов" (активные зоны, рифты и т.д.), способствовавших ускоренному мутационному процессу и быстрому развитию организмов, попадавших во время миграции в указанные зоны.

Исследуя фораминиферы фанерозоя, а также учитывая развитие других организмов по опубликованным работам, В.М.Подобина и Г.М.Татьянин предполагают, что на эволюцию биоты оказали влияние следующие основные факторы:

1. Космический (обращение Земли вместе с Солнечной системой вокруг центра Галактики,
изменение величины солнечной радиации, падение астероидов, метеоритов, изменение эксцентри
ситета земной орбиты, оси вращения Земли и др.).

2. Тектонический (орогенез, рифтогенез, образование глубоководных желобов, опусканий,
поднятий и др.).

3. Геохронологический (геологическое время).

С первыми двумя факторами взаимосвязаны следующие два фактора:

4. Палеогеографический (экосистемные перестройки: абиотические и биотические измене
ния, взаимосвязь организмов).

5. Температурный (климатическая и вертикальная зональность: уменьшение температуры к
полюсам и с глубиной, повышение в отдельных местах температуры, связанной с эндогенными
процессами).

6. Миграционный фактор (имеет большое значение в мезозое и, особенно, кайнозое).

В течение геологического времени влияние перечисленных факторов на эволюцию организмов было неравнозначным. Как указывалось, действие первого и, как следствие, второго факторов преобладало на первых и последующих этапах развития биоты, затем началось влияние геохронологического и других факторов. Шестой фактор стал особенно ощущаться при появлении активно или пассивно перемещающихся нектонных, планктонных и некоторых бентосных организмов в результате возникновения более разнообразных климатических и других обстановок, что привело к ускоренной эволюции отдельных групп этих организмов.

Скорость эволюции представителей биоты поэтому не оставалась постоянной. На основании исследования некоторых отрядов фораминифер по скорости эволюции выделены три основные, группы, которые могут быть прослежены и среди других органических форм:

1) ускоренной эволюции (планктон, нектон и частично подвижный бентос); 2) умерентшй эволюции (подвижный бентос); 3) замедленной эволюции (медленно передвигающийся и сидячий бентос). В пределах каждой группы, в свою очередь, по скорости эволюции могут быть выделены соподчиненные подгруппы, отличающиеся некоторыми особенностями.

Одно из катастрофических вымираний организмов на границе мела и палеогена коснулось, как известно, наиболее специализированных форм, находящихся в большой степени на третьей стадии развития (угасание). Это преимущественно глоботрунканы (фораминиферы), аммониты, белемниты, динозавры и др. По скорости эволюции они относятся к первой группе. Большинство организмов второй и, в основном, третьей групп прошли этот рубеж без заметных изменений.

Одновременно с развитием исторической геологии еще в конце XVIII в. сложилось представление о существовании более разнообразной геологической науки, которая стала называться "геогнозией". По содержанию геогнозия отвечала землеведению, так как в ней рассматривалось состояние всех известных оболочек Земли. Как отмечал Г.П.Леонов (1980), к началу XIX в. определилось два существенно различных направления исследования Земли: геологическое и геогностическое. Геологическое направление сосредоточило свое внимание на изучении верхнего осадочного слоя земной коры, причем его строение и развитие рассматривалось в основном с исторической точки зрения; геогностическое - своими исследованиями охватывало всю планету и включало в объекты изучения не только земную кору, но и все остальные оболочки Земли. Это, в свою очередь, заставляло геологов не только рассматривать Землю с исторической стороны, но и сосредоточить свое внимание на определении состава геосфер, возникновении и развитии геологических процессов. Поэтому с течением времени историческое направление исследования постепенно стало отступать на второй план.

К середине XIX в. относятся первые попытки-реконструкции физико-географических условий отдельных геологических эпох как для крупных участков суши (Г.А.Траутшольд, Дж. Дэна, В.О.Ковалевский), так и для всего земного шара (Ж.Марку). Эти работы знаменовали собой "па-

леогеографический" этап развития исторической геологии. Большое значение для становления палеогеографии имело введение в 1838 г. А.Грессли (1814-1865) понятия о фациях, сущность которого заключается в том, что породы одного и того же возраста могут иметь разный состав, струк-» туру и текстуру, отражающие условия их образования.

В 1859 г. в Северной Америке зарождается представление о геосинклиналях (Дж.Холл)г, а" ■ конце XIX в. выдающийся русский геолог А.П.Карпинский в своих трудах, вскрывающих закономерности геологического развития европейской части России, закладывает основы учения о платформах. Представление о геосинклиналях и платформах как главнейших элементах структуры земной коры оформилось в виде стройной теории в труде французского ученого Э.Ога "Геосинк-» линали и континентальные площади" (1900) и стало важнейшим обобщением геологической истории земной коры.

Широким распространением и развитием этих идей отечественная геологическая наука обязана А.А.Борисяку, который вслед за Э.Огом стал рассматривать историческую геологию как историю развития геосинклиналей и платформ. Идеи А.А.Борисяка лежат в основе многих направлений современной исторической геологии. В 20-х годах ученик А.А.Борисяка Д.В.Наливкин закладывает основы учения о фациях; несколько позднее в трудах Р.Ф.Геккера, Б.П.Марковского и других исследователей начинает оформляться "палеоэкологическое" направление в изучении вза-, имоотношений между организмами и средой обитания в прошлом.

Вскоре после работ Э.Ога немецкий геофизик А.Вегенер формулирует в наиболее полном виде гипотезу дрейфа континентов (гипотезу мобилизма). После некоторого периода забвения, начиная с 60-х годов XX в., эта идея возродилась на новой фактической основе уже как гипотеза неомобилизма (новая глобальная тектоника, или тектоника литосферных плит). Большой вклад в развитие этой концепции внесли А.Холмс, Г.Хесс, Р.Дитц, Ф.Вэйн, Д.Мэтьюз, Д.Вилсон, З.Ле Пи+ шон и многие другие исследователи.

20-40-е годы явились временем широкого развития региональных геологических исследова*-ний, на базе которых созданы крупные обобщающие сводки по территории Европы (С.Н.Бубнов), Сибири (В.А.Обручев), СССР (А.Д.Архангельский). Выполнению этих работ способствовали представления о фазах складчатости, выдвинутые выдающимся немецким тектонистом Г.Штилле. На базе обобщения громадного фактического материала по стратиграфии, палеогеографии, магматизму и тектонике формулируются основные закономерности геологического развития Земли в трудах зарубежных (Л.Кобер, Г.Штилле) и отечественных (А.Д.Архангельский, Д.В.Наливкищ Н.М.Страхов, Н.С.Шатский и др.) ученых.

Если конец XIX - 60-е годы XX в. могут быть выделены в "тектонический" этап развития исторической геологии, то для современного этапа характерны синтез уточненных данных по геологии континентов, анализ постоянно увеличивающегося потока сведений по геологии дна океач нов, работы по созданию цельной картины геологической истории Земли, по выявлению закономерностей этой истории и объяснению их причинной зависимости. При этом наука опирается не только на старые, постоянно совершенствующиеся методы исследования, но и на новые методы: абсолютной геохронологии, геохимические, геофизические, палеомагнитные, глубокого и сверхглубокого бурения.

Наряду с научными исследованиями, уже в начале XX в. ведущие профессора начали читать курс исторической геологии в высших учебных заведениях - первоначально в Санкт-Петербурге^ затем в других городах России.

На первом этапе преподавания использовались переводные учебники, например двухтомник М.Неймайра "История Земли" (1897-1898) под редакцией А.А.Иностранцева. Позднее появились учебники, написанные русскими учёными. В Императорском Санкт-Петербургском университете профессором А.А.Иностранцевым (1903, том II) впервые читался курс лекций по исторической геологии. Наряду с описанием геологических разрезов других стран мира, А.А. Иностранцевым

приводится геологическая характеристика отдельных регионов России. Особенно подробные сведения даются им по четвертичной системе, изучению которой до этого времени уделялось недостаточно внимания.

В 1910-1911 гг. в Санкт-Петербургском горном институте Ф.Н.Чернышев читал курс лекций по исторической геологии, в котором были учтены его многолетние исследования по отдельным регионам России.

Как уже указывалось, идеи А.А.Борисяка лежат в основе палеогеографических реконструкций и связанной с ними последовательной смене физико-географических обстановок. В дальнейшем учение о фациях, разработанное Д.В.Наливкиным, также способствовало развитию истори-ко-геологических исследований и обогащению вузовского курса исторической геологии. Д.В.На-ливкин, кроме того, ввел в 1932 г. в курс исторической геологии сведения о магматизме и полезных ископаемых. В 40-х годах Б.С.Соколов читал этот курс лекций в ЛГУ, дополняя характеристику периодов палеогеографическими особенностями континентов. В это же время выходят учебники по исторической геологии Г.Ф.Мирчинка, А.Н.Мазаровича, М.К.Коровина и др. Двухтомное издание "Основы исторической геологии" Н.М.Страхова (1948) около тридцати лет было основным учебником по данному курсу, а его палеогеографические схемы не потеряли своего значения до настоящего времени.

"Основы истории Земли, или введение в историческую геологию" американского исследователя У.Стокса (W.Stokes, 1960) дает представление о единой истории земной коры и ее органического мира на основании интеграции локальных событий как в пространстве, так и во времени.

Одним из основополагающих является учебник Г.П.Леонова (1980), в котором историческая геология рассматривается как отрасль науки, освещающая закономерности развития земной коры и Земли в целом.

Большим событием в исследованиях по исторической геологии явилась Международная научно-методическая конференция, организованная кафедрой исторической и динамической геологии (зав. кафедрой профессор А.Х.Кагарманов) в Санкт-Петербургском горном институте (Технический университет) (20-21 апреля 1999 г.) и посвященная 110-летию со дня рождения выдающегося ученого академика Д.В.Наливкина. Эта конференция способствовала выработке концепции настоящего учебного пособия, дала возможность по-новому осмыслить накопившийся новый теоретический материал и значительно улучшить его демонстрационную часть.

В последние годы основными по курсу исторической геологии являются учебники под редакцией профессора А.Х.Кагарманова (1985), профессора Г.И.Немкова (1986) и академика В.Е.Хаина (1997).

Перспективы развития исторической геологии связаны с созданием стройной теории развития земной коры, обобщающей все новейшие сведения, получаемые в последнее время геофизикой, геохимией, петрологией, палеонтологией и другими науками. Необходимо верно отразить се-отношение вертикальных и горизонтальных движений земной коры. Основой для этих обобщений может быть уже не мобилизм, который не в состоянии объяснить накопившиеся противоречащие ему факты, а, например, пульсационная концепция, основывающаяся на идеях цикличности и направленности геологических процессов, развиваемая в настоящее время академиком Е.Е.Мила-новским и другими исследователями.

Одна из важнейших задач исторической геологии - выявление закономерностей размещения полезных ископаемых - осложняется полигенностью и полихронностью минерагенеза. Большой интерес представляют появившиеся в последнее время данные плюм-тектоники (суперплюмы и т.д.) и открывшиеся перспективы построения на новой основе концепции рудообразования, неф-те- и газообразования.

Поиски новых следов жизни в докембрии и позднем протерозое могут дать интересные результаты и дополнить наши представления о самых ранних этапах развития биосферы и земной коры.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И МЕТОДЫ ИСТОРИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ

Для успешного решения поставленных задач историческая геология должна обладать набором методов. Исходя из комплексной, синтетической природы исторической геологии она ставит себе на службу методы всех перечисленных во введении геологических наук, а также методы биологии, физики, химии, астрономии, математики, информатики и т.д.

Рассмотрим методы исторической геологии.

Существовавшие в разное время геологической истории.

тектоническую обстановку и характер минувших , развитие земной коры, историю возникновения и развития - поднятий, прогибов, складок, разрывных нарушений и других тектонических элементов.

Историческая геология является одним из крупных разделов геологических наук, в котором в хронологическом порядке рассматривается геологическое прошлое Земли. Поскольку геологическим наблюдениям доступна пока земная кора, постольку рассмотрение разнообразных природных явлений и процессов распространяется на земную кору. Формирование Земной коры определяют многообразные факторы, из которых ведущими являются - время, физико-географические условия и тектоника. Поэтому для восстановления истории земной коры решаются следующие задачи:

Определение возраста горных пород.

Восстановление физико-географических условий земной поверхности прошлого.

Восстановление тектонических движений и различных тектонических структур

Определение строения и закономерностей развития земной коры

1.Включает изучение состава, места и времени образования пластов горных пород и их корреляцию. Ее решает раздел исторической геологии - стратиграфия.

2.Рассматривает - климат, рельеф, развитие древних морей, рек, озер и т.д. в прошлые геологические эпохи. Все эти вопросы рассматривает палеогеография.

3.Тектонические движения изменяют первичное залегание горных пород. Они происходят вследствие горизонтальных или вертикальных движений отдельных блоков земной коры. Определением времени, характера, величины тектонических движений занимается геотектоника. Тектонические движения сопровождаются проявлением магматической деятельности. Время и условия образования магматических пород восстанавливает петрология.

4. Решается на основе анализа и синтеза результатов решения первых трех задач.

Все основные задачи тесно связаны между собой и решаются параллельно с помощью различных методов.

Как наука историческая геология начала формироваться на рубеже 18-19 веков, когда У. Смит в Англии, а Ж. Кювье и А. Броньяр во Франции пришли к одинаковым выводам о последовательной смене слоев и находящихся в них остатков ископаемых организмов. На основе биостратиграфического метода были составлены первые стратиграфические колонки, разрезы, отражающие вертикальную последовательность осадочных пород. Открытие этого метода положило начало стратиграфическому этапу развития исторической геологии. В течение первой половины 19 века были установлены почти все основные подразделения стратиграфической шкалы, проведена систематизация геологического материала в хронологической последовательности, разработана стратиграфическая колонка для всей Европы. В этот период в геологии господствовала идея катастрофизма, которая связывала все изменения, происходящие на Земле (изменение залегания толщ, образование гор, вымирание одних видов организмов и появление новых и др.) с крупными катастрофами.

Идею катастроф сменяет учение об эволюции, которое все изменения на Земле рассматривает как результат очень медленных и длительных геологических процессов. Основоположниками учения являются Ж. Ламарк, Ч. Лайель, Ч. Дарвин.

К середине 19 в. относятся первые попытки провести реконструкцию физико-географических условий по отдельным геологическим эпохам для крупных участков суши. Эти работы, проведенные учеными Дж. Дана, В.О. Ковалевским и др., положили начало палеогеографическому этапу развития исторической геологии. Большую роль для становления палеогеографии имело введение понятия о фациях ученым А. Грессли в 1838 г. Сущность его заключается в том, что породы одного и того же возраста могут иметь разный состав, отражающий условия их образования.

Во второй половине 19 в. зарождается представление о геосинклиналях как протяженных прогибах, заполненных мощными толщами осадочных пород. А к концу века А.П. Карпинским закладываются основы учения о платформах.

Представление о платформах и геосинклиналях как главнейших элементах структуры Земной коры дает начало третьему «тектоническому» этапу развития исторической геологии. Оно впервые было изложено в трудах ученого Э. Ога «Геосинклинали и континентальные площади». В России понятие о геосинклиналях было введено Ф.Ю. Левинсон-Лессингом в начале 20 в.

Таким образом, мы видим, что до середины 20 в. историческая геология развивалась с преобладанием какого-то одного научного направления. На современном этапе историческая геология развивается по двум направлениям. Первое направление - это детальное изучение геологической истории Земли в области стратиграфии, палеогеографии и тектоники. При этом совершенствуются старые методы исследований и привлекаются новые, такие как: глубокое и сверхглубокое бурение, геофизические, палеомагнитные; космического зондирования, абсолютной геохронологии и т.д.

Второе направление - работы по созданию целостной картины геологической истории земной коры, выявлению закономерностей развития и установлению причинной зависимости между ними.

1. Метод ленточных глин - основан на явлении изменения состава осадков, которые отлагаются в спокойном водном бассейне при сезонном изменении климата. За 1 год образуется 2 слоя. В осенне-зимний сезон отлагается слой глинистых пород, а в весенне-летний образуется слой песчаных пород. Зная количество таких пар слоев, можно определить - сколько лет формировалась вся толща.

2.Методы ядерной геохронологии

Эти методы опираются на явление радиоактивного распада элементов. Скорость этого распада постоянна и не зависит от каких-либо условий, происходящих на Земле. При радиоактивном распаде происходит изменение массы радиоактивных изотопов и накопление продуктов распада - радиогенных стабильных изотопов. Зная период полураспада радиоактивного изотопа, можно определить возраст минерала его содержащего. Для этого нужно определить соотношение между содержанием радиоактивного вещества и продукта его распада в минерале.

В ядерной геохронологии основными являются:

Свинцовый метод - используется процесс распада 235U, 238U, 232Th на изотопы 207Pb и 206Pb, 208Pb. Используются минералы: монацит, ортит, циркон и уранинит. Период полураспада ~4,5 млрд. лет.

Калий-аргоновый - при распаде К изотопы 40К (11%) переходят в аргон 40Ar, а остальные в изотоп 40Ca. Поскольку К присутствует в породообразующих минералах (полевые шпаты, слюды, пироксены и амфиболы), метод широко применяется. Период полураспада ~1.3млрд. лет.

Рубидий-стронциевый - используется изотоп рубидия 87Rb с образованием изотопа стронция 87Sr (используемые минералы - слюды содержащие рубидий). Из-за большого периода полураспада (49.9 млрд. лет) применяется для наиболее древних пород земной коры.

Радиоуглеродный - применяется в археологии, антропологии и наиболее молодых отложений Земной коры. Радиоактивный изотоп углерода 14С образуется при реакции космических частиц с азотом 14N и накапливается в растениях. После их гибели происходит распад углерода 14С, и по скорости распада определяют время гибели организмов и возраст вмещающих пород (период полураспада 5.7тыс. лет).

К недостаткам всех этих методов относятся:

невысокая точность определений (погрешность в 3-5% дает отклонение в 10-15 млн. лет, что не позволяет разрабатывать дробную стратификацию).

искажение результатов из-за метаморфизма, когда образуется новый минерал, аналогичный минералу материнской породы. Например, серицит-мусковит.

Тем не менее, за ядерными методами большое будущее, поскольку все время усовершенствуется аппаратура, позволяющая получать более надежные результаты. Благодаря этим методам установлено, что возраст Земной коры превышает 4.6 млрд. лет, тогда как до применения этих методов он оценивался лишь в десятки и сотни млн. лет.

Относительная геохронология определяет возраст пород и последовательность их образования стратиграфическими методами, а раздел геологии, изучающий взаимоотношения горных пород во времени и пространстве называется стратиграфией (от лат. stratum-слой +греч. grapho).

биостратиграфические или палеонтологические,

не палеонтологические.

Палеонтологические методы (биостратиграфия)

В основе метода-определения видового состава ископаемых остатков древних организмов и представления об эволюционном развитии органического мира, согласно которого в древних отложениях находятся остатки простых организмов, а в более молодых - организмы сложного строения. Эта особенность используется для определения возраста пород.

Для геологов важным моментом является то, что эволюционные изменения в организмах и появление новых видов происходит в определенный промежуток времени. Границы эволюционных преобразований - это границы геологического времени накопления осадочных слоев и горизонтов.

Метод определения относительного возраста слоев с помощью руководящих ископаемых так и называется метод руководящих ископаемых. Согласно этому методу одновозрастными являются слои, в которых содержатся близкие руководящие формы. Этот метод стал первым палеонтологическим методом определения возраста пород. На его основе была разработана стратиграфия многих регионов.

Чтобы избежать ошибок, наряду с этим методом используется метод палеонтологических комплексов. В этом случае используется весь комплекс вымерших организмов, встреченный в исследуемой толще. При этом могут быть выделены:

1-ископаемые формы, жившие только в одном слое; 2-формы, впервые появившиеся в изучаемом слое и переходящие в вышележащий (проводится нижняя граница слоя); 3-формы, переходящие из нижнего слоя и закончившие свое существование в изучаемом слое (доживающие формы);4-формы, жившие в нижнем или верхнем слое, но не встреченные в изучаемом слое (верхняя и нижняя границы слоя).

Не палеонтологические методы

Основные из них подразделяются на:

литологические

структурно-тектонические

геофизические

Литологические методы разделения толщ опираются на различия отдельных слоев, составляющих изучаемую толщу по цвету, вещественному составу (минералого-петрографическому), текстурным особенностям. Среди слоев и пачек в разрезе находят такие, которые резко отличаются по этим свойствам. Такие слои и пачки легко определяются в соседних обнажениях и прослеживаются на большие расстояния. Их называют маркирующим горизонтом. Метод разделения осадочной толщи на отдельные пачки и слои называется метод маркирующих горизонтов. Для отдельных регионов или возрастных интервалов маркирующим горизонтом могут быть прослои известняка, кремнистых сланцев, конгломераты и т.п.

Минералого-петрографический метод применяется, когда отсутствует маркирующий горизонт и осадочная толща по литологическому составу достаточно однообразна, тогда для сопоставления в разрезе отдельных слоев и их относительного возраста опираются на минералого-петрографические особенности отдельных слоев. Например, в нескольких слоях песчаника установлены такие минералы как рутил, гранат, циркон и определили их % содержание. По количественному соотношению этих минералов разделяют толщу на отдельные слои или горизонты. Такую же операцию проводят в соседнем разрезе, а затем сопоставляют результаты между собой и проводят корреляцию слоев в разрезе. Метод трудоемкий - необходимо отобрать и проанализировать большое количество образцов. В тоже время метод применим для небольших площадей.

Структурно-тектонический метод - в его основе лежит представление о существования перерывов в осадконакоплении на крупных участках земной коры. Перерывы в осадконакоплении наступают тогда, когда участок морского бассейна, где накапливалась осадочная толща, становится приподнятым и на этот период здесь прекращается формирование осадков. В последующее геологическое время данный участок может вновь начать погружение, снова стать морским бассейном, в котором происходит накопление новых осадочных толщ. Граница между толщами представляет собой поверхность несогласия. По таким поверхностям проводят расчленение осадочной толщи на пачки и сопоставляют их в соседних разрезах. Толщи, заключенные между одинаковыми поверхностями несогласия рассматриваются как одновозрастные. В отличие от литологического метода структурно-тектонический метод используется для сопоставления крупных стратиграфических подразделений в толщах.

Частным случаем структурно-тектонического метода является метод ритмостратиграфии. В этом случае производят расчленение осадочного разреза на пачки, которые формировались в бассейне при чередовании погружения и поднятия поверхности осадконакопления, которое сопровождалось наступлением и отступлением моря. Такое чередование отразилось на осадочной толще как последовательная смена горизонтов глубоководных пород на мелководные и наоборот. Если такая последовательная смена горизонтов наблюдается в разрезе многократно, то каждую из них выделяют в ритм. И по таким ритмам сопоставляют стратиграфические разрезы в пределах одного бассейна осадконакопления. Этот метод широко используется для корреляции разрезов мощных угленосных толщ.

Процесс формирования магматических тел сопровождается их внедрением в осадочную толщу пород. Поэтому в основе определения их возраста лежит изучение взаимоотношений между магматическими и жильными телами и пачками осадочных пород, которые они пересекли, и возраст которых установлен.

Геофизические методы основаны на сравнении пород по физическим свойствам. По своей геологической сущности геофизические методы близки минералого-петрографическому методу, поскольку и в этом случае выделяются отдельные горизонты, сопоставляются их физические параметры и по ним проводится корреляция разрезов. Геофизические методы не носят самостоятельного характера, а применяются в комплексе с другими методами.

Рассмотренные методы абсолютной и относительной геохронологии позволили определить возраст и последовательность образования горных пород, а также установить периодичность геологических явлений и выделить этапы в длительной истории Земли. В каждый этап последовательно накапливались толщи пород, и это накопление происходило в определенный промежуток времени. Поэтому всякая геохронологическая классификация содержит двойную информацию и объединяет две шкалы - стратиграфическую и геохронологическую. Стратиграфическая шкала отражает последовательность накопления толщ, а геохронологическая шкала - соответствующий этому процессу период времени.

На основе большого количества данных по различным регионам и континентам была создана общая для земной коры Международная геохронологическая шкала, отражающая последовательность подразделений времени, в течение которых формировались определенные комплексы отложений и эволюцию органического мира.

В стратиграфии подразделения рассматриваются от крупных к мелким:

эонотема - группа - система - отдел -ярус. Им соответствуют

эон - эра - период - эпоха - век

Главные задачи исторической геологии - восстановление и теоретическое истолкование эволюции лика земной поверхности и населяющего её органического мира, а также выяснение истории преобразования внутренней структуры земной коры и развития связанных с этим эндогенных процесс. Историческая геология изучает также историю формирования структуры земной коры (историческая геотектоника), поскольку движения и тектонические деформации земной коры являются важнейшими факторами большинства изменений, происходивших на Земле.

Историческая геология опирается на выводы частных геологических наук. Основой её служит стратиграфия, устанавливающая последовательность образования горных пород во времени и разрабатывающая систему хронологии геологического прошлого. Одним из главных разделов стратиграфии является Биостратиграфия, использующая в качестве показателей относительного возраста горных пород остатки вымерших животных и растений и тесно связанная с палеонтологией.

Особое значение для И. г. имеет учение о формациях исторически обусловленных естественных ассоциациях (парагенезах) горных пород, отражающих в своём составе и строении сложное взаимодействие разнообразных процессов, протекавших в прошлом.

Основная часть

Как наука историческая геология начала формироваться на рубеже 18-19 веков, когда У.Смит в Англии, а Ж.Кювье и А. Броньяр во Франции пришли к одинаковым выводам о последовательной смене слоев и находящихся в них остатков ископаемых организмов. На основе биостратиграфического метода были составлены первые стратиграфические колонки, разрезы, отражающие вертикальную последовательность осадочных пород. Открытие этого метода положило начало стратиграфическому этапу развития исторической геологии. В течение первой половины 19 века были установлены почти все основные подразделения стратиграфической шкалы, проведена систематизация геологического материала в хронологической последовательности, разработана стратиграфическая колонка для всей Европы. В этот период в геологии господствовала идея катастрофизма, которая связывала все изменения, происходящие на Земле (изменение залегания толщ, образование гор, вымирание одних видов организмов и появление новых и др.) с крупными катастрофами.

К середине 19 в. относятся первые попытки провести реконструкцию физико-географических условий по отдельным геологическим эпохам для крупных участков суши. Эти работы, проведенные учеными Дж. Дана, В.О.Ковалевским и др., положили начало палеогеографическому этапу развития исторической геологии. Большую роль для становления палеогеографии имело введение понятия о фациях ученым А. Грессли в 1838 г. Сущность его заключается в том, что породы одного и того же возраста могут иметь разный состав, отражающий условия их образования.

Во второй половине 19 в. зарождается представление о геосинклиналях как протяженных прогибах, заполненных мощными толщами осадочных пород. А к концу века А.П.Карпинским закладываются основы учения о платформах.

Литосфера находится в непрерывном взаимодействии с другими геосферами. Образование осадочных горных пород происходит в результате взаимодействия водной или воздушной среды, климата и ландшафтных обстановок. Климатические условия, физико-химические особенности морских бассейнов, определяющие их соленость, температуру, газовый режим, а также рельеф дна и гидродинамический режим, характер континентальной денудации и аккумуляции, всегда отражаются на текстурах и вещественном составе осадочных горных пород. Поэтому образовавшиеся в морской или континентальной обстановке осадки представляют собой документальные свидетельства существовавших в геологическом прошлом физико-географических условий, а напластования горных пород отражают последовательность их изменений. Изучение химического и минерального состава и структурно-текстурных особенностей магматических горных пород и формы слагаемых ими тел вскрывает ряд особенностей их формирования и дает возможность судить о специфических чертах глубинных магматических расплавов. Состав, условия залегания, физико-химические и структурно-текстурные особенности вулканогенных и вул-каногенно-осадочных пород позволяют установить типы вулканических аппаратов и другие черты наземного и подводного вулканизма.

Остатки животных и растения, захороненные в горных породах, являются документальным свидетельством прошлой жизни нашей планеты и позволяют рассматривать историю Земли и развитие на ней жизни как единое целое.

Историческая геология — комплексная научная дисциплина, в которой проблема геологического развития планеты, отдельных геосфер и эволюция органического мира рассматриваются как конечные результаты, полученные после проведения исследований в рамках различных геологических дисциплин. Разные стороны этой проблемы изучаются специальными разделами геологии и отдельными научными направлениями. Историческая геология использует результаты стратиграфии и палеонтологии, литологии и петрологии, региональной геологии и геотектоники. В отличие от пере численных научных дисциплин и направлений, где прямо или косвенно затрагивается проблема исторического развития того или иного геологического объекта, целью исторической геологии является обобщение всей совокупности историко-геологических данных. После своего возникновения историческая геология из науки, занимавшейся систематизацией геологических событий и рассмотрением в хронологическом порядке историко-геологиче-ских данных, постепенно стала приобретать синтезирующий характер. В связи с дифференциацией научных знаний от нее отделились такие направления, как стратиграфия, геохронология, палеогеография, учение о фациях, учение о формациях, палеовулканология, историческая геотектоника и др.

Историческая геология вооружает геологов необходимыми и важнейшими теоретическими знаниями. Применяя на практике методы историко-геологических исследований, геологи познают закономерности формирования геологических тел; реконструируют природные условия, существовавшие на земной поверхности, и физико-химические условия в недрах Земли; раскрывают общие генетические и хронологические закономерности возникновения и размещения полезных ископаемых в земной коре; выявляют эволюционные и катастрофические изменения атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы. Все это помогает усвоению всего цикла геологических наук и проведению целенаправленных поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. Наряду с этим знания об изменении природной среды за все время существования нашей планеты дают возможность прогнозировать состояние геологической среды и пути развития биосферы.

Еще античные естествоиспытатели и философы обращали внимание на длительную историю нашей планеты и на те изменения, которые она претерпевала. Многие интересные идеи о возникновении и развитии Мира были высказаны Фалесом, Эмпедоклом, Аристотелем, Анаксимандром, Страбоном и др. Средние века с длительными междоусобными войнами, с упадком научного мышления и производства не знали иной истории создания и развития земного лика, кроме библейской. В эпоху Возрождения произошел перелом в познании Земли, так же как и в других областях науки и техники. Леонардо да Винчи (1452—1519), изучая слои осадочных пород в Ломбардии (Северная Италия) в процессе проведения инженерных работ, понял значение ископаемых раковин как остатков исчезнувшей жизни.

В 1669 г. датский естествоиспытатель Нильс Стено (1638— 1686), работавший в Италии (Тоскане) и известный в научных кругах под именем Николауса Стенона, сформулировал шесть основных принципов стратиграфии:

слои Земли — результат осаждения в воде;
слой, заключающий обломки другого слоя, образовался пос ле него;
всякий слой отложился позднее слоя, на котором залегает, и ранее того, который его перекрывает;
слой, содержащий морские раковины или морскую соль, образовался в море; если он содержит растения, то он произошел от речного паводка или появления притока вод;
слой должен иметь неопределенную протяженность и его можно прослеживать поперек какой-либо долины;
слой отлагался вначале горизонтально; наклонный слой указывает на то, что он испытал какой-либо переворот. Если следующий слой залегает на наклонных слоях, то переворот произошел ранее отложения этого слоя.

В этих верных положениях Н. Стенона мы видим начала стратиграфии и тектоники.

В середине XVIII в. великий русский ученый М.В.Ломоносов (1711 —1765) отмечал длительность геологического времени, многократные изменения земной поверхности различными геологическими процессами, значительные изменения климата и ландшафта в течение истории Земли.

Историческая геология возникла во второй половине XVIII в. и сводилась в основном к стратиграфии. Большой вклад в развитие этой науки внес итальянский ученый Д. Ардуино, создавший в 1760 г. первую схему расчленения горных пород по возрасту. Благодаря исследованиям немецких геологов, особенно А. Г. Вернера (1750—1817), была разработана региональная стратиграфическая схема Центральной Германии, и на ее основе сделана попытка реконструировать геологическую историю развития Европы.

Французский естествоиспытатель Ж.де Бюффон (1707—1788) в своем труде «Теория Земли» (1749) предпринял первую попытку выделения определенных этапов в развитии Земли. Он разделил все осадочные толщи на первичные, вторичные, третичные. Последний термин сохранился в литературе до наших дней.

Выдающееся значение для развития исторической геологии имело появление палеонтологического метода. Основателями этого метода являются английский исследователь У.Смит (1769— 1839) и французские ученые Ж.Кювье (1769 — 1832) и А.Броньяр (1801 — 1876). Проводя геологические исследования в одно и то же время, но независимо друг от друга, они пришли к одинаковым выводам, связанным с последовательностью залегания слоев и находящихся в них остатков ископаемой фауны и флоры, что дало возможность составить первые стратиграфические колонки, геологические карты и разрезы ряда районов Англии и Франции. На основе палеонтологического метода в первой половине XIX в. было выделено большинство известных ныне геологических систем и составлены первые геологические карты.

Крупнейший французский ученый Ж. Кювье был не только од ним из основателей палеонтологического метода, но и автором теории катастроф, которая в свое время пользовалась широкой популярностью. На основании геологических наблюдений он по казал, что некоторые группы организмов в течение геологического времени вымирали, но их место занимали новые. Его последователи Ж.Агассис (1807 — 1873), А.д"Орбиньи (1802—1857), Л.Эли де Бомон (1798—1874) и другие стали объяснять катастрофами не только вымирания организмов, но и многие другие события, происходящие на земной поверхности. По их мнению, любые изменения залегания горных пород, рельефа, изменения ландшафтов или условий среды обитания, а также вымирание организмов были результатами разномасштабных катастрофических явлений, про исходивших на земной поверхности. Позднее теория катастроф была подвергнута резкой критике выдающимися учеными XIX в. — Ж.Ламарком (1744—1829), Ч.Лайелем (1797 — 1875), Ч.Дарвином (1809 — 1882). Французский естествоиспытатель Ж.Ламарк создал учение об эволюции органического мира (ламаркизм) и впервые провозгласил ее всеобщим законом живой природы. Английский геолог Ч. Лайель в своем труде «Основы геологии» доказывал, что крупные изменения на Земле происходили не в результате разрушительных катастроф, а вследствие медленных, длительных геологических процессов. Познание истории Земли Ч. Лайель предлагает начинать с изучения современных геологических процессов, считая, что они являются «ключом к познанию геологических процессов прошлого». Это положение Ч.Лайеля получило впоследствии название принципа актуализма. Появление трудов Ч. Дар вина оказало большую поддержку учению эволюционистов, так как в них доказывалось, что органический мир преобразуется путем медленных эволюционных изменений.

К середине XIX в. относятся первые попытки реконструкции физико-географических условий некоторых геологических эпох как для отдельных регионов (исследования Г. А. Траутшольда, Дж. Да на, В. О. Ковалевского), так и для всего земного шара (Ж. Марку). Эти работы заложили основы палеогеографического направления в исторической геологии. Большое значение для становления палеогеографии имело введение в 1838 г. А. Гресли (1814— 1865) понятия о фациях.

На протяжении второй половины XIX в. расширяющиеся геологические работы дают все новые и новые сведения о строении и истории развития отдельных регионов. К началу 80-х годов был собран колоссальный материал, который нуждался в обобщении. Это предпринял австрийский геолог Э. Зюсс (1831 — 1914). Сведения по стратиграфии, истории развития земной коры, деятельности геологических процессов, собранные во многих частях земного шара, были систематизированы Э. Зюссом в трехтомном труде «Лик Земли» (1883— 1909). Геологическая наука после его работ приобрела совершенно иной характер: ученые стали заниматься не только поисками путей расчленения осадочных толщ и их корреляцией, но и главным образом пытались найти объяснения из меняющемуся облику земной поверхности, выявить закономерности в расположении суши и моря, объяснить локализацию полезных ископаемых, установить происхождение тех или иных горных пород и т. д.

Ко второй половине XIX в. относится появление учения о фациях (немецкий ученый Й.Вальтер, 1893) и новое направление в исторической геологии — палеогеография (немецкие геологи).

На рубеже XIX и XX вв. произошло крупнейшее событие в истории естествознания — открытие естественной радиоактивности, что позволило установить истинный возраст нашей планеты, до этого оценивавшийся косвенными методами, дававшими на много заниженные значения, и разработать абсолютную геохронологию. И то и другое означало революционные изменения в развитии историко-геологических знаний.

Конец XIX и начало XX в. ознаменовались также крупными открытиями в области биостратиграфии и выяснении геологической истории регионов. В Западной Европе, Северной Америке и России на основе применения палеонтологического метода рас членены толщи горных пород, изданы монографии об ископаемых остатках различных периодов палеозоя, мезозоя и кайнозоя.

Многие ученые внесли свой вклад в развитие исторической геологии, и среди них необходимо отметить выдающуюся роль А. П. Карпинского (1847 — 1936) — первого выборного президента Российской академии наук. Еще в конце XIX в. им были обобщены данные по геологической истории европейской части России и впервые составлены палеогеографические карты этой территории.

В это же время на основе применения палеонтологического метода виднейшими отечественными геологами С. Н. Никитиным (1851 — 1909), Ф.Н.Чернышевым (1856 — 1914) и А.П.Карпинским были опубликованы монографии о палеозойских и мезозойских отложениях европейской части России и Урала.

В начале XX в. крупнейший французский геолог Г. Э. Ог (1861 — 1927) в многотомном труде описал деятельность современных геологических процессов и попытался расшифровать геологическую историю Земли. Будучи сторонником учения о геосинклиналях, представление о которых было разработано в Северной Америке в 1859 г. трудами Дж.Холла и Дж.Дана, Г.Э.Ог первым четко противопоставил геосинклинали платформам (последние он называл контрастными областями).

Между тем в работах русских ученых А. П. Павлова (1854—1929) и А. П. Карпинского были заложены основы учения о платформах, в дальнейшем развитые в трудах А. Д. Архангельского и Н.С. Шатского.

В России понятие о геосинклиналях было введено в начале XX в. Ф.Ю.Левинсон-Лессингом (1861 — 1939), а А.А.Борисяк (1872 — 1944) вслед за Г. Э. Огом стал рассматривать историческую геологию как историю развития геосинклиналей и платформ. В 20-е годы Д.В.Наливкин (1889—1982) развивал основы учения о фациях, а несколько позднее в трудах Р. Ф. Геккера, Б. П. Марковского и других ученых начинает оформляться палеоэкологическое направление в изучении геологического прошлого.

В первой четверти XX в. немецкий геофизик А. Вегенер (1880— 1930) впервые формулирует теорию дрейфа материков — первую гипотезу мобилизма. Несмотря на всю привлекательность, эта гипотеза не завоевала общего признания, и вскоре после гибели ее автора была почти полностью отвергнута. Однако планомерные исследования океанского дна, начатые в 50-е годы, а также но вые геофизические данные принесли большое количество нового фактического материала, подтверждающего эту гипотезу, и на иной базе гипотеза Вегенера была возрождена и в 60-е годы превратилась в стройное учение — теорию тектоники литосферных плит.

20—40-е годы XX в. были временем широкого развития геологических исследований в разных регионах Земли. На их базе были созданы крупные обобщающие работы по геологическому строению и истории развития Европы (С.Н.Бубнов, 1888 — 1957), Сибири (В.А.Обручев, 1863 — 1956), европейской части России (А. Д. Архангельский), Северной Америки и других регионов. Раз работке региональных исследований способствовало обобщение закономерностей развития земной коры благодаря представлениям об орогенических фазах, обоснованным крупнейшим немецким тектонистом Г. Штилле (1876—1966) во второй половине XX в. в результате изучения огромнейшего фактического материала по стратиграфии, палеогеографии, магматизму, тектонике.

Большой толчок и дальнейшее развитие исторической геологии дало глубоководное бурение на дне Мирового океана, которое планомерно стало проводиться с середины 60-х годов. В результате этих работ впервые были получены неоценимые сведения о строении и развитии земной коры не только в пределах континентов, но и океанов. Открытие в 50-е годы ХХ в. палеомагнетизма и явления периодической инверсии магнитного поля Земли привело к возникновению в стратиграфии нового физического метода — магнитостратиграфии.

Огромное значение имел для исторической геологии прогресс радиогеохронометрии. Он впервые позволил расшифровать докем-брийскую историю нашей планеты, по длительности более чем в шесть раз превышающую фанерозойскую и зашифрованную в основном в толщах глубоко метаморфизованных пород. Ранее их возраст определялся в основном по степени метаморфизма, что при водило порой к грубым ошибкам, так как на Канадском щите архейские образования считались моложе и сильнее метаморфи-зованных среднепротерозойских.

Определенные успехи были достигнуты и в области биостратиграфии позднего докембрия и, в частности, была открыта по-зднепротерозойская фауна безпозвоночных.

Концепции, выдвинутые во второй половине XX в., способствовали открытию новых крупных месторождений полезных ископаемых, которым предшествовали тщательные и всесторонние историко-геологические исследования. В результате историко-геологических исследований были обнаружены уникальные месторождения нефти и газа в Волго-Уральской области и Западной Сибири, в Средней Азии, крупнейшие месторождения алмазов, каменного угля, железных руд, руд цветных и редких металлов, месторождения урана, драгоценных металлов и камней и др.

Завершив краткую характеристику возникновения и развития исторической геологии, остановимся на главнейших задачах этой дисциплины. Основными документами, по которым реконструируется геологическая история развития региона, являются горные породы, слагающие их минералы и заключенные в них ископаемые органические остатки, собранные геологами в процессе по левых работ. В этих материалах сосредоточены сведения о геологических явлениях и событиях, происходивших в геологическом прошлом. Всестороннее изучение образцов горных пород в лабораториях, восстановление облика животных и растений, образа их жизни и взаимодействия с окружающей средой позволяют рас шифровать происходившие геологические события и реконструировать физико-географические условия, существовавшие на земной поверхности в прошлом.

Заключение

Историческая геология изучает геологическую историю Земли со времени ее возникновения, устанавливает причины образования и развитие литосферы, атмосферы, гидросферы, криосферы и биосферы, дает характеристику ландшафтно-климатических и геодинамических обстановок, определяет время возникновения и исследует условия образования горных пород и связанных с ними полезных ископаемых.

Длительная история Земли насыщена множеством различных геологических событий, явлений и процессов. Рассматривая геологическое прошлое в хронологическом порядке, историческая геология дает возможность наметить как общие закономерности развития нашей планеты и земной коры, так и особенности от дельных этапов геологической истории.

Историческая геология является одним из важнейших курсов в геологическом образовании. История развития континентов и океанов, эволюция климата, ландшафтов и органического мира, раз личные катастрофические природные явления, рассматриваемые исторической геологией, дают цельное научное представление об общих закономерностях исторического развития геосфер и Земли в целом.

Список литературы

Войлошников В. Д. Геология. Геологическая история Земли. - М.: Просвещение, 2009.
Историческая геология с основами палеонтологии / Е. В. Владимирская, А. Х. Кагарманов, Н. Я. Спасский и др. - Л.: Недра, 2005.
Короновский Н. В., Хаин В. Е., Ясаманов Н. А. Историческая геология. - М.: Академия, 2006.
Монин А. С. Ранняя геологическая история Земли. - М.: Наука, 2007.
Немков Г. И., Левицкий Е. С., Гречишникова И. А. и др. Историческая геология. - М.: Недра, 2006.
Подобина В. М., Родыгин С. А. Историческая геология. - Томск: Изд-во НТЛ, 2000.