Палеонтологические методы (биостратиграфия)

ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

Томск - 2000

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-ле¹, 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.

4. Слой, содержащий морские раковины или морскую соль, образовался в море; если он со­
держит растения, то произошел от речного паводка.

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.

СТРАТИГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД

Историко-геологическое направление рассматривает развитие геологических событий во вре-мени и в пространстве. Изучение этих событий немыслимо без стратиграфических и геохроноло­гических исследований. При стратиграфических исследованиях осуществляют две последователь» ные операции:

^расчленение разреза на отдельные стратиграфические подразделения (слои, пачки, гори­зонты, подъярусы, ярусы и т.д.) на основании различий состава горных пород и заключенных в них ископаемых органических остатков, а также проявлений перерывов и несогласий;

2) сопоставление или стратиграфическую корреляцию выделенных в разных разрезах слоев, пачек, горизонтов, т.е. установление их геологической одновозрастности по латерали.

Фактической основой стратиграфических исследований служат конкретные геологические объекты - естественные или искусственные обнажения горных пород и керн скважин, а также оп­ределяемые геофизическими методами (электро-, сейсмо- и другой каротаж) изменения физичес-ких свойств горных пород в скважинах. После обобщения ряда частных геологических разрезов составляется сводная стратиграфическая колонка, в которой все слои горных пород располагают-ся в строгой последовательности своего образования и залегания, т.е. в определенном хронологи-ческом порядке, обычно от более древних внизу к более молодым вверху.

Стратиграфия (лат. stratum - слой, grapho - пишу) - раздел исторической геологии, занима­ющийся изучением исторической последовательности, первичных взаимоотношений и географи-ческого распространения осадочных, вулканогенно-осадочных и метаморфических образований, слагающих земную кору и отражающих естественные этапы развития Земли и населявшего ее органического мира (Геологический словарь, 1973). По определению Д.Л.Степанова и М.С.Ме-сежникова (1979), стратиграфия занимается изучением слоистых, пластующихся или стратифици­рованных образований, прежде всего осадочных пород, устанавливает их временные и простран­ственные соотношения. К ней лучше всего подходит термин, которым пользовался наш великий соотечественник М.В.Ломоносов (1711-1765), предваряя нынешнее понимание геологии, - "наука о слоях земных". Этот метод является одним из главных в исторической геологии, поскольку большую часть информации для восстановления истории земной коры нам дают осадочные поро­ды.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: