Трансгрессии и регрессии

Время от времени огромные площади континентов устилаются остатками растений и животных, обитающих в мелководных бассейнах. Последний раз это случилось примерно 90 млн. лет назад, когда Европа была покрыта меловыми отложениями, а треть Северной Америки находилась под водой. Важнейшими событиями в истории Земли считают периоды «трансгрессий» — длительных вторжений морских вод в пониженные районы континентов, после которых континентальные «плоты» оказывались заболоченными.

По последовательно отлагавшимся слоям пород специалисты часто устанавливают постепенное наступление моря: в породах отмечается переход от грубозернистых песчано-галечниковых прибрежных осадков к сланцам, которые образовывались из глин, отлагавшихся в глубоководных участках моря. При отступлении морей последовательность отложений обратная. Отдельные горизонты пород в разрезах могут выпадать за счет процессов эрозии при появлении пород над уровнем моря. В местном масштабе затопления и осушения тех или иных участков континентов могли быть связаны с их деформацией при столкновении, но в глобальном масштабе отмечаются также периоды, когда происходило одновременное затопление всех континентов (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Кривая трансгрессий

для Русской, Сибирской и Северо-Американской платформ

Некоторое изменение уровня морей объясняется образованием ледников в эпохи оледенения или же их таянием. В настоящее время Земля, по-видимому, находится в «промежуточном» положении по состоянию ледяного покрова. Если растопить основные ледники, то уровень Мирового океана поднимется примерно на 60 м; в наиболее суровые ледниковые эпохи уровень Мирового океана был примерно на 200 м ниже современного. Но периоды оледенений редки и сравнительно кратковременны. Огромные по масштабам и значительные по вре­мени периоды трансгрессий и регрессий, которые в прошлом считались столь же необъяснимыми, как и пресловутый всемирный потоп, наконец, получили правдоподобное объяснение: они вызываются движением плит.

Срединно-океанические хребты, образующиеся в тех местах, где расходятся две плиты внешней оболочки Земли, представляют собой колоссальные сооружения, занимающие значительный объем под водой. Если убрать все срединно-океанические хребты, уровень Мирового океана понизится более чем на 300 м. Хребты растут за счет прилегающих блоков внешней оболочки Земли; в результате, когда континенты расходятся по обеим сторонам хребта, их окраины проседают и тем самым вытесняют воду. Поэтому на ранних стадиях расхождения континентов уровень моря имел тенденцию повышаться. Когда континенты собираются вместе или же отдаляются от срединно-океанических хребтов на расстояние, вновь позволяющее им всплыть до нормального уровня, уровень моря понижается.

В период двух хорошо известных регрессий моря, происходивших около 700 и 225 млн. лет назад, существовали очень крупные континенты. По мере того как они подвергались дроблению, вдоль возникших трещин образовывались новые срединно-океанические хребты; в результате совместного воздействия этих хребтов и проседающих окраин континентов уровень океанов повышался. Именно этим можно объяснить частичное затопление континентов вслед за двумя периодами их распада (примерно 420 и 100 млн. лет назад). Последний период совпадает с тем временем, когда микроскопические морские организмы образовали меловые отложения на территории нынешней Европы.

Одна из крупнейших катастроф «пермо-триасовая», хорошо известная всем палеонтологам, произошла примерно 225 млн. лет назад. Особенно сильно пострадали морские ор­ганизмы — погибли многие виды животных. По мнению ученых, причиной катастрофы явилось столкновение Азии и Европы. Просматривается прямая зависимость условий жизни от движения плит.

Слияние континентов стимулировало эволюцию, хотя и весьма жестоким способом. Разнообразие биологических форм уменьшилось, зато появились виды с новыми свойствами, которые соответствовали создавшимся условиям. Живые организмы обладают ярко выраженной способностью приспосабливаться к новым условиям, и по сравнению со скоростью перемещения континентов их эволюция происходила быстрее. Стоило пройти тяжелым временам — континенты распадались или возвращались в тропики после путешествия в полярные районы,— и вновь быстро восстанавливалось разнообразие форм. Итак, мы можем сделать вывод, что эволюцию стимулировали различные причины. Животные приспосабливались к определенным условиям жизни, но с ростом продолжительности их жизни снижалось воспроизводство. Кроме того, многие виды животных находи­лись в неравных условиях — в то время как одни процветали, другие были на краю гибели. Вместе с тем видовое разнообразие и отличия в образе жизни имели свои преимущества: они облегчили выход первых растений и животных на сушу. Ученые объясняют это тем, что в связи с распадом континентов видовое разнообразие морских организмов в тот период достигло максимума.

На начальных стадиях обоснования теории дрейфа континентов Альфред Вегенер отмечал различия во взглядах палеонтологов и геофизиков на историю нашей планеты. Вновь и вновь палеонтологи вынуждены были допускать существование мостов, некогда связывавших континенты, которые ныне разделены обширными океаническими просторами. Без этого невозможно было объяснить, каким образом на разобщенных сейчас континентах могли одновременно образоваться весьма сходные виды растений и животных.

Идея существования «мостов» между участками суши не беспочвенна; в далеком прошлом можно было пройти посуху из Франции в Англию или из Сибири на Аляску, то есть по тем местам, где в наши дни находятся мелководные моря. Это обстоятельство позволило ученым допустить существование на месте современных океанов других континентов, впоследствии опустившихся. Геофизики отрицали подобную возможность, хотя и не располагали еще современными данными о строении глубинных участков дна океанов; последние полностью доказывают несостоятельность представлений о существовавши межконтинентальных мостов. И вместе с тем бесспорные ископаемые доказательства подобной связи существуют; о том же свидетельствуют и сходные виды существующих на различных континентах животных, генеалогия которых теряет всякий смысл при отрицании общих предков.

Высказывалось множество самых разнообразных, порой противоречащих друг другу предположений о способах перемещения этих животных через океаны. Конечно, птицы могут океаны перелетать и переносить се­мена и насекомых. Бегемоты могут океаны переплыть. Но для большинства крупных сухопутных животных это невозможно. В качестве примера обратимся к листрозаврам — метровым рептилиям, ископаемые остатки которых обнаружены в 1969 году всего в 650 км от Южного полюса. Чтобы перебраться в Антарктиду из Африки, где они обитали более 200 млн. лет назад, эти животные должны были бы переплыть океан шириной в Атлантический. Ко времени обнаружения этих рептилий-«полярников» подтвердилась теория перемещения континентов и тем самым отпали сомнения: животные просто перешли из Африки в Антарктиду, когда оба континента смыкались.

До распада суперконтинента всю его территорию заполонили примитивные яйцекладущие млекопитающие. Связи между новыми континентами осуществлялись на протяжении различных отрезков времени, но дальнейшей изоляции материков, вызванной движением плит, способствовали значительные по масштабам наводнения.

Современный человек окончательно сформировался около 50 тыс. лет назад. Мы затрудняемся с точностью назвать его родину, ибо предки человека рассеялись по свету далёко от Африки. Климатические изменения, связанные с оледенениями, предъявляли суровые требования и, по-видимому, во многом способствовали развитию наших предков. Но эпохи оледенения в отличие от времени, в течение которого происходит большинство других геологических процессов, исчисляются не миллионами, а, скорее, десятками тысяч лет.

На протяжении всей своей истории практически вся Земля была теплой планетой, почти лишенной ледяного покрова. Правда, сейчас мы являемся свидетелями того, что Антарктида и Гренландия покрыты мощными толщами льда, но это исключение. За последние два млн лет льды Северного полюса неоднократно наступали на прилегающие районы. Ландшафты Северной Европы и Северной Америки во многом носят на себе следы «соскабливающего» и «полирующего» воздействия еще недавно существовавших ледяных покровов и ледников. Этому процессу сопутствовало гораздо более обильное, чем в других районах земного шара, выпадение осадков.

Льды отступили на нынешние «позиции» только 6000 лет назад. Нет оснований полагать, что эпохи оледенения на Земле не повторятся; скорее всего, мы находимся сейчас в «межледниковом» периоде, длящемся, если судить по прошлому, не менее 100 тыс. лет. Гренландские льды представляют собой скопление «замороженных» снежных бурь за последние 100 тыс. лет, аккуратно «наваливаемых» друг на друга. Удалось пробурить ледовый панцирь Гренландии до подстилающих пород. В 1966 году была пройдена скважина, мощность льда оказалась равной примерно 1350 м. Полученные образцы использовались для изучения изменений климата Земли.

Метод определения температур далекого прошлого по образцам льда или другим неизмененным осадкам в известной мере напоминает радиоактивный метод. При исследовании льда используется кислород, в составе которого, кроме обычного кислорода-16, присутствует небольшое количество более тяжелого кислорода-18. Молекулы океанской воды, содержащие тяжелый кислород, испаряются медленнее, чем молекулы обычной воды; особенно медленно происходит их испарение в условиях холодного климата. Поэтому когда испарившиеся воды выпадают в Гренландии в виде снега, содержащееся в нем количество тяжелого кислорода служит указанием температуры океана: чем меньше тяжелого кислорода, тем ниже температура. Рассчитали возраст каждого образца, основываясь на глубине отбора с поправкой на вес вышележащих толщ, утрамбовавших глубинные слои. Удалось подтвердить характер климатических перемен и вызванных этим последствий в период последнего оледенения, что ранее было установлено с помощью других методов, в том числе радиоактивных, исследованием морских осадков, а также геологическими и археологическими исследованиями на суше. Параллельное изучение образцов льда из Антарктиды, проводимое в Калифорнийском технологическом институте, показало, что основные перемены климата в южном полушарии во многом сходны с северным полушарием.

Изменение климата Земли зависит от геолого-тектонических процессов происходящих в земной коре и глубинных сферах Земли и от космических факторов. К космическим причинам можно отнести влияние солнечной активности, изменения расстояния до Солнца, изменение наклона оси вращения Земли, влияние близко пролетающих космических тел изменяющих параметры Земли.

Чередование периодов холодного и теплого климата, выявленное с помощью указанных методов, позволяет лучше понять историю человечества. Например, зарождение сельского хозяйства 9000-10000 лет назад точно соответствует начальному этапу завершения последнего оледенения, когда климат на Ближнем Востоке стал засушливее и охотиться стало труднее. Среди выявленных в более поздние времена изменений климата следует отметить общее потепление где-то около 1000 года н. э., когда благоприятные условия позволили скандинавским викингам отправляться в Гренландию и Америку (рис. 8.4). В последующие столетия климат ухудшился, и в эпоху «малого» оледенения Исландия временами оказывалась полностью за­тертой морскими льдами. В 30-е годы прошлого столетия произошло исключительно сильное потепление климата. С тех пор вновь отмечается снижение температуры, и исландцы с тревогой ожидают вторжения морских льдов.

Рис. 8.4. Климатические колебания за прошедшие 800 лет

По продолжению кривой можно предсказать климат в ближайшем будущем.

Предсказаны возможные изменения климата в будущем. Повторяющееся цикличность климатических условий в будущем должна достаточно близко совпадать с периодичностью смен климатов, зафиксированных в ледниках прошлого; установлено, что наблюдается преобладание двух совмещенных циклов: пик потепления одного из них повторяется каждые 78 лет, пик другого — каждые 181 год. Оба цикла связаны с изменениями, происходящими на Солнце и сказывающимися на количестве испускаемой им энергии. Основываясь на этом можно продолжить график цикличности на несколько десятилетий вперед и вывести долгосрочный прогноз погоды. Выглядит он так: в течение 70-х и в начале 80-х годов прошлого столетия климат становился холоднее, после чего началось постепенное потепление; к 2015 году мы вернемся к климатическим условиям 1960 года. Затем вновь начнется похолодание.

С начала образования Земли (4,5-5млрд лет) земная кора и гидросфера отсутствовали. Атмосфера не содержала кислорода, в ней преобладали гелий, водород, азот, углекислый газ. В дальнейшем часть этих газов улетучивалась в космос, а в связи с внутриконтинентальными процессами в атмосферу поступали другие газы, изменяя её состав и обогащая кислородом. Внутриземные процессы привели к выделению огромного количества воды, которая образовала гидросферу. Земная кора образовалась после постепенного остывания Земли. Первоначально это была тонкая базальтовая кора. Мощность её все увеличивалась, а в дальнейшем с появлением кислорода и развитием окислительных процессов, возник гранитный слой. Участие гидросферы и атмосферы в преобразовании и развитии земной коры, ускорило её формирование. Возникла мощная осадочная толща. Началось формирование геосинклинальных и орогенных структур. Появились простейшие органические структуры и в дальнейшем развилась мощная растительность и животный мир. Геолого-тектонические процессы приводили к перемещению континентов, их неоднократному соединению и разъединению, что влияло на формирование и направление движения глобальных океанических потоков, перемещало континенты с экваториальных в полярные условия и наоборот. Таким образом, на континентах изменялись климатические условия и связанные с ними процессы жизнедеятельности органического мира. Возможно, в этом глобальном изменении климатических условий участвовали и космические факторы. На каждом из континентов в осадочной толще разного периода времени находятся ледниковые отложения, даже если этот континент теперь расположен в экваториальной зоне (Африка, Австралия) и отложения (уголь, нефть) присущие экваториальному климату в Антарктиде, Гренландии, Щпицбергене, шельфовой зоне Северного Ледовитого океана. Значительные площади континентов в разные периоды времени подвергались затоплению водой, что отмечено в формировании соответствующих типов осадочной толщи. Все указанные выше факторы позволили установить периодичность климатических условий на Земле, смену периодов потепления и похолодания. В периоды оледенения часть гидросферы превращалась в ледники, покрывающие сушу, площадь океанов уменьшалась. В периоды потепления ледники таяли, площадь океанов увеличивалась. Колебания уровня океанов составляло 200-300 метров. Таким образом, установлена периодичность трансгрессий и регрессий на Земле на протяжении всего времени её существования. Эти периоды тесно связаны с периодичностью климата.

Литература

Абрикосов, И.Х. Общая, нефтяная и нефтепромысловая геология /И.Х.Абрикосов, И.С. Гутман. – М.: Недра, 1974. – 360с.

Аллисон А., Геология / А.Аллисон, Д.Палмер: пер. с англ.– М.: Мир, 1984.–568с.

Борголов, И.Б. Курс геологии (с основами минералогии и петрографии) /И.Б.Борголов. – М.: Агропромиздат, 1989. – 216 с.

Брэдшоу, М. Дж. Современная геология / М. Дж. Брэдшоу; пер. с англ. – Л.: Недра, 1977. – 279с.

Габриэлянц, Г.А. Геология нефтяных и газовых месторождений /Г.А. Габриэлянц. – М.: Недра, 1984.– 285с.

Геология нефти и газа / ред. А.А. Бакирова – М.: Недра, 1990. – 240с.

Жданов, М.А. Нефтегазопромысловая геология и подсчет запасов нефти и газа: уч. пособие /М.А.Жданов.– М.: Недра, 1981. – 453с.

Иванова, М.М. Нефтепромысловая геология и геологические основы разработки месторождений нефти и газа / М.М. Иванова. – М.: Недра, 1985. – 422с.

Каналин, В.Г. Нефтегазопромысловая геология и гидрогеология /В.Г.Каналин, М.Г.Ованестов, В.П.Шугрин.– М.: Недра, 1985. – 247с.

Карцев, А.А. Гидрогеология нефтегазоносных бассейнов /А.А.Карцев, С.Б.Вагин, В.М.Матусевич. – М.: Недра, 1986.— 224с.

Короновский, Н. В. Основы геологии / Н.В.Короновский, А.Ф.Якушова. – М.: Высш. шк., 1991.– 416с.

Мильничук, В.С. Общая и историческая геология: учебник /В.С.Мильничук, М.С.Арабаджи. – М.: Недра, 1979. – 195с.

Мстиславская, Л.П. Геология, поиски и разведка нефти и газа: учебное пособие / Л.П. Мстиславская В.П. Филиппов.– М.: «ЦентрЛитНефтеГаз», 2005.– 199с.

Общая геология / ред.Г.Д. Ажгирей. – М.: Просвещение, 1974. – 479с.

Пермяков, И.Г. Нефтегазопромысловая геология и геофизика /И.Г.Пермяков, Н.Ш.Хайрединов, Е.Н.Шевкунов.– М.: Недра, 1986.– 269с.

Чоловский, И.П. Нефтегазопромысловая геология и гидрогеология залежей углеводородов: учебник для вузов /И.П.Чоловский, М.М.Иванова, И.С.Гутман, С.В.Вагин, Ю.И.Брагин. – М.: ГУП Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2002.– 456с.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………………………………………….... 3