63. Основные этапы формирования географической оболочки; реконструкция литосферы, атмосферы, гидросферы, органического мира.

Реконструкция состава литосферы. Наиболее древние из обнаруженных горных пород с возрастами 3,8—4,1 млрд лет известны лишь в нескольких местах: запад Австралии, юг Африки, восток Южной Америки. Наиболее типичными формированиями являются «серые гнейсы», местами подстилаемые «розовыми гнейсами», или гранулитами, с залегающими на них осадочно-вулканогенными отложениями.

Последние хорошо изучены в разрезах юга Гренландии. Абсолютный возраст пород серии Исуа и подстилающих их гнейсов составляет 3,8 — 3,7 млрд лет.

Результаты анализа отложений позволяют с разной степенью достоверности утверждать:

• наличие в это время на поверхности планеты воды;

• существование разных химических условий осадконакопления

• появление свободного кислорода

• наличие остатков живых организмов требует признания более раннего существования автотрофной жизни;

• начало осадконакопления, видимо, происходило одновременно с остыванием формирующейся земной коры и изменением горных пород (метаморфизмом);

• произошла смена состава атмосферы — окончательно исчезла остаточная и возникала первичная земная углекислого состава

• к моменту начала накопления осадков на Земле уже существовала жизнь в достаточно развитой форме.

Известно, что поверхность молодой планеты получала много тепла из недр благодаря малой мощности земной коры, а также извне — от остаточной атмосферы, водородно-гелиевый состав которой обеспечивал высокие температуры и давления. Поэтому метаморфизм мог происходить непосредственно на поверхности Земли или метаморфический облик являлся исходным для пород того времени.

О наличии жизнедеятельности уже на первых порах развития земной коры свидетельствует факт установления в породах черно-сланцевой формации углерода биоорганического происхождения. Предполагают, что уже 3,2-3,5 млрд лет назад при образовании мощных (до нескольких сотен метров) толщ углистых сланцев почти половина слагающего их углерода возникла за счет гибели живых организмов и углефикации их вещества.

Реконструкции состава атмосферы. Очевидно, что первичная атмосфера, вначале постепенно, а затем относительно быстро (в геологическом масштабе времени) стала замещаться вторичной, где уже преобладали азот и кислород в свободном состоянии. С начала фанерозоя (570 млн лет назад) до середины девонского периода концентрация кислорода составляла меньше половины современной. В конце девона — карбоне — вероятно, в связи с интенсивным вулканизмом и бурным развитием наземной растительности, содержание кислорода резко увеличилось, превысив даже современный уровень. На протяжении позднего палеозоя наблюдается снижение содержания О₂, достигшее минимума на границе перми и триаса. В начале юрского периода отмечено его резкое увеличение, превысившее современный уровень в 1,5 раза. Такая ситуация существовала до середины мела, когда произошло снижение концентрации О₂ до современного уровня.

Не менее контрастно в фанерозое менялось содержание атмосферного СО₂. В начале фанерозоя оно было 10-кратным по отношению к современному, к началу девона снизилось, а затем, по-видимому, в связи с каледонским вулканизмом стремительно возросло. В последующем наблюдались резкие колебания СО₂, обусловленные вулканизмом, различной активностью фотосинтезирующих организмов, температурой Мирового океана и состоянием карбонатной системы «атмосфера—океан—донные осадки», являющейся основным поглотителем СО₂.

Реконструкция гидросферы. Установлено, что первичные воды были кислыми из-за активных вулканических процессов и углекислого состава атмосферы, поставлявшей основные осадки. Пресные воды появились позднее, очевидно, в результате резких климатических изменений — ледниковых периодов и межледниковых эпох.

С возникновением атмосферы и гидросферы начались выветривание первичных пород земной коры, перенос минерального вещества и образование осадочных пород.

Реконструкция органического мира. Быстрое развитие органического мира началось в конце протерозоя — начале палеозоя (хотя наиболее древние следы жизни почти ровесники осадочных пород). В ордовике появились первые представители позвоночных животных — панцирные рыбы. В силуре растения и животные вышли на сушу, с чем связывают увеличение содержания кислорода в атмосфере, достигшее половины его современного уровня. Произошло оформление озонового слоя, который стал защищать приповерхностные слои Земли от жесткого солнечного и космического излучения.

Выход сравнительно высокоразвитых организмов на сушу явился революцией в развитии органического мира и всей природы земной поверхности. Многообразие экологических условий на суше стимулировало биологическую эволюцию. Резко возросла масса живых организмов, усилились и приобрели большее разнообразие биогеохимические круговороты.

В девоне появились лесные, болотные и аридные ландшафты, лагунное соленакопление, возникла окислительно-восстановительная контрастность географической оболочки. С карбона стала отчетливо проявляться географическая зональность, следы которой известны еще с протерозоя.

В юре появились покрытосеменные (цветковые) растения, а в мелу они стали господствующими. В конце мелового периода гигантские пресмыкающиеся вымерли. Возникли степи и саванны.

Последний период кайнозойской эры — четвертичный. Время, когда ледники занимали большие площади, называют ледниковыми эпохами, когда отступали — межледниковыми эпохами. Современная эпоха — голоцен, наступившая около 10—12 тыс. лет назад, скорее всего, соответствует очередному межледниковью.