Кафедра геологии нефти и газа

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Кафедра геологии нефти и газа

ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

Учебное пособие

к практическим и лабораторным занятиям по дисциплине

«Историческая геология»

для студентов очной и заочной форм обучения

специальности 130304.65 «Геология нефти и газа»

Астрахань 2008

Авторы: к.г-м.н., доцент Калягин С.М.

ст. препод. Абуталиева И.Р.

Рецензент: д.г-м.н., профессор Гольчикова Н.Н.

Редактор: к.г-м.н., доцент Кудинов В.В.

Калягин С.М., Абуталиева И.Р. Историческая геология: учебное пособие к практическим и лабораторным занятиям по дисциплине «Историческая геология» для студентов очной и заочной форм обучения специальности 130304.65 «Геология нефти и газа» / АГТУ. – Астрахань, 2008. - 62 с.

В учебном пособии содержится теоретический материал необходимый для выполнения практических и лабораторных работ по дисциплине «Историческая геология». В пособии рассмотрена международная стратиграфическая (геохронологическая) шкала, а также, зональность в морских бассейнах. Изложена геологическая история Земли.

Учебное пособие содержит иллюстрации, таблицы, список литературы.

Учебное пособие утверждено на заседании методического совета по специальности 130304 «Геология нефти и газа» 02.09.2008 г. протокол №6

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

1. Геохронологическая шкала и стратиграфические соответствия 4

2. Зональность в морских бассейнах 8

3. Особенности геологического строения докембрия 13

4. Органический мир докембрия 17

5. Палеотектоническое строение Земли в конце докембрия 21

6. Полезные ископаемые докембрия 22

7. Особенности геологического строения раннего палеозоя 24

8. Органический мир раннего палеозоя 26

9. Палеотектоническое строение Земли в конце раннего палеозоя 32

10. Полезные ископаемые раннего палеозоя 33

11. Особенности геологического строения позднего палеозоя 33

12. Органический мир позднего палеозоя 34

13. Палеотектоническое строение Земли в конце позднего палеозоя 44

14. Полезные ископаемые позднего палеозоя 44

15. Особенности геологического строения мезозоя 45

16. Органический мир мезозоя 46

17. Палеотектоническое строение Земли в конце мезозоя 53

18. Полезные ископаемые мезозоя 53

19. Особенности геологического строения кайнозоя 54

20. Органический мир кайнозоя 55

21. Палеотектоническое строение Земли в конце кайнозоя 59

22. Полезные ископаемые кайнозоя 60

23 Литература 62

Геохронологическая шкала и стратиграфические соответствия

Геохронологическая шкала отражает историю развития земной коры. В геохронологической шкале приняты следующие временные и соответствующие им стратиграфические (от лат. стратум – слой) подразделения. Говоря об относительном времени, мы пользуемся геохронологическими названиями, говоря об отложениях – стратиграфическими.

Геохронологические подразделения	Стратиграфические подразделения
1. Акротема	1. Акрон
2. Эонотема	2. Эон
3. Эратема	3. Эра
4. Система	4. Период
5. Отдел	5. Эпоха
6. Ярус Раздел	6. Век
7. Хронозона	7. Фаза
8. Звено	8. Пора
9. Ступень	9. Термохрон-криохрон

Таблица 1. Международная стратиграфическая (геохронологическая) шкала

Зональность в морских бассейнах

Рис. 1 Зональность в морских бассейнах

1— грубообломочные осадки; 2 — пески; 3 — тонкие пески; 4 – глинистые пески; 5, 6 - карбонатные и глинистые илы; 7, 8 — глубоководные красные илы.

Схема механической дифференциации осадков показывает, что грубообломочные отложения расположены у побережья, а глинистые и глинисто-карбонатные илы в более удаленных от берега частях морского бассейна. Соответственно последовательная смена мелководных грубообломочных пород более глубоководными глинистыми или карбонатными вверх по стратиграфическому разрезу свидетельствует о последовательно развивающемся углублении моря, обычно сопровождающимся трансгрессией, и наоборот, смена относительно глубоководных пород вверх по разрезу мелководными – об обмелении моря (обычно о регрессии).

Осадки Мирового океана. В последние десятилетия в итоге работ отечественных и зарубежных океанографических экспедиций составлена карта донных осадков Мирового океана. Наиболее широким распространением в океанах пользуются карбонатные и кремнистые органогенные осадки. Материки и острова окаймлены зонами терригенных осадков. В центральных частях океанов развиты красные глубоководные глины, имеющие смешанное происхождение. К областям современного вулканизма приурочены вулканогенные осадки. Широким распространением в Мировом океане пользуются глауконитовые осадки, железомарганцевые и фосфоритовые конкреции. В распределении типов осадков Мирового океана в целом намечается зависимость от климатической зональности и от глубин.

Органический мир докембрия

В архее возникла жизнь и появились первые прокариотные организмы, представленные бактериями и цианобионтами (рис.2). Вероятно,

бактерии уже в архее существовали как в водной среде, так и в наземных условиях. Продукты жизнедеятельности бактерий известны в виде различных неорганических и органических соединений (железорудные формации, фосфориты, графит и т.д.). Продукты жизнедеятельности цианобиоитов сохранились в виде известковых образований, строматолитов (рис. 3) и онколитов. В археозое произошло становление литосферы, гидросферы, биосферы и атмосферы.

В протерозое появились первые эукариотные организмы, представленные грибами, растениями (водоросли) и животными преимущественно одноклеточного строения. Возможно, в это время бактерии и грибы существовали не только в водных, но и в наземных условиях. В течение протерозоя, особенно начиная с рифея, возросло разнообразие и число прокариотных организмов, бактерий и цианобионтов. Продукты жизнедеятельности бактерий и цианобионтов те же, что и в архее, но представлены они более мощными толщами и имеют глобальное распространение, особенно в рифее и венде, что свидетельствует об их расцвете в это время. Среди них строматолиты были первыми рифостроящими организмами.

В венде разнообразие цианобионтов, растений и животных резко возросло по сравнению с предшествующим временем. Среди цианобионтов наблюдался расцвет строматолитов, онколитов. Растения вендского периода были представлены одно- и многоклеточными низшими растениями, видимо принадлежавшимми к отделу зеленых водорослей (рис. 4). В венде также обнаружены группы неясного систематического положения, особенно многочисленны акритархи (рис. 5). Вендские животные не имели минерального скелета. У единичных групп обнаружены органические капсулы и трубочки. Среди вендских животных встречены губки, отпечатки и ядра книдарий (полипы и медузы (рис. 6)), плоских и кольчатых червей, членистоногих, иглокожих, хитиноидные трубочки кольчатых червей (сабеллитид), а также многочисленные следы ползания, проедания грунта, норки (рис. 7). Специфика вендской биоты заключалась в широком развитии мягкотелых животных, не имеющих скелета; медузоидов и колониальных организмов, внешне сходных с восьмилучевыми кораллами, а также метамерных животных, принадлежащих кольчатым червям, членистоногим и группам, обладающим переходными признаками между ними.

Рис. 2 Ископаемые прокариоты и эукариоты архея и протерозоя:

а – древнейший организм (3,8 млрд. лет); б-д – прокариоты, представленные бактериями и цианобионтами (б-г – 3,5 млрд. лет, д – 2,5 млрд. лет); е-к – прокариоты и эукариоты (2 млрд. лет).

Рис. 3 Строматолиты ( PR - Q ):

а-в – различные формы строматолитовых построек; г – строматолитовый биогерм раннего рифея.

Рис. 4 Отдел Зелёные водоросли (С- Q ):

а – Primocorallina; б,в – Diplopora; г – Mizzia.

Рис. 5 Акритархи ( PR - Q ₁ ):

а – Multiplicisphaeridium; б – Archaeodiscina; в – Tasmanites.

Рис. 6 Вендские медузоиды:

Реконструкции: а – вид снизу; б – вид сбоку; в – продольный разрез; г – гастральная полость; к – половые продукты; п – подворот зонтика.

Рис. 7 Кольчатый червь Dickinsonia ( V ) и следы ползания и поедания грунта.

Рис. 17. Ихтиостега.

Рис. 18. Риния.

Рис. 19. Фораминиферы:

а – фузулина.

Рис. 20. Мшанки:

а – г – части колоний различных мшанок.

Рис. 21. Плауновидные:

а, б – лепидодендрон (а – реконструкция дерева, б – кора); в – кора сигиллярии.

Рис. 22. Членостебельные:

а, б – каламитес (а – окаменелый ствол, б – поперечный разрез); в – аннулярия.

Рис. 23. Голосеменные:

а – кордаит (реконструкция дерева).

Рис. 24. Пресмыкающиеся:

а – парейазавр; б – иностранцевия.

Органический мир мезозоя

Органический мир мезозоя сильно отличается от палеозойского. На смену вымершим в перми палеозойским группам пришли новые — мезозойские. В мезозойских морях получили исключительное развитие головоногие моллюски – аммониты и белемниты, резко увеличилось разнообразие и количество двустворчатых и брюхоногих моллюсков, появились и развивались шестилучевые кораллы. Из позвоночных широко распространились костистые рыбы и плавающие рептилии. На суше господствовали разнообразные пресмыкающиеся, а среди наземных растений испытали расцвет голосемянные.

Органический мир триасового периода. Особенностью органического мира этого периода являлось существование некоторых архаических палеозойских групп, хотя преобладали уже новые — мезозойские.

Органический мир моря. Среди беспозвоночных были широко распространены головоногие и двустворчатые моллюски. Среди головоногих господствовали цератиты, которые вытеснили гониатитов. Характерным родом был цератитес (рис. 13, г). Появились первые белемниты, но в триасе их было еще мало.

Двустворчатые моллюски заселили богатые пищей мелководные участки, на которых в палеозое обитали брахиоподы. Увеличилось число брюхоногих моллюсков, появились шестилучевые кораллы и новые морские ежи с прочным панцирем.

Продолжали развиваться морские позвоночные. Среди рыб сократилось число хрящевых, стали редки кистеперые и двоякодышащие. На смену им появились костистые рыбы. В морях обитали первые черепахи, крокодилы и ихтиозавры — крупные плавающие ящеры, похожие на дельфинов.

Органический мир суши тоже изменился. Вымирали стегоцефалы, а пресмыкающиеся становились господствующей группой. На смену вымирающим котилозаврам и зверообразным ящерам пришли мезозойские динозавры, особенно широко распространившиеся в юре и мелу. В конце триаса появились первые млекопитающие, они имели небольшие размеры и примитивное строение.

Растительный мир в начале триаса был сильно обеднен, сказывалось влияние засушливого климата. Во второй половине триаса климат увлажнился, появились разнообразные мезозойские папортники и голосеменные (цикадовые, гинкговые и др.). Наряду с ними были широко распространены хвойные. К концу триаса флора приобрела мезозойский облик, характеризующийся господством голосеменных.

Органический мир юрского периода. Органический мир юры был наиболее типичным для мезозойской эры.

Органический мир моря. Среди беспозвоночных господствовали аммониты, они были чрезвычайно разнообразны по форме раковины и ее скульптуре. Одним из типичных позднеюрских аммонитов является род виргатитес (рис. 13, д) со свойственными только ему пучками ребер на раковине. Много стало белемнитов, их ростры встречаются в массовом количестве в юрских глинах. Характерными родами являются целиндротеутис (рис. 25, а) с длинным цилиндрическим ростром и гиболитес (рис 25, б) с ростром веретенообразной формы.

Двустворчатые и брюхоногие моллюски стали многочисленны и разнообразны. Среди двустворок было много устриц (рис. 26, в) с толстой раковиной разнообразной формы. В морях обитали различные шестилучевые кораллы, морские ежи и многочисленные простейшие.

Среди морских позвоночных продолжали господствовать рыбоящеры — ихтиозавры (рис. 27, и), появились чешуйчатые ящеры – мозозавры (рис. 27, к), похожие на гигантских зубастых ящериц. Быстро развивались костистые рыбы.

Органический мир суши был очень своеобразным. Безраздельно господствовали гигантские ящеры — динозавры — разнообразной формы и размеров (рис. 27). Наиболее богаты остатками динозавров пустыня Гоби и соседние участки Центральной Азии. Эта огромная территория в течение 150 млн. лет до юрского периода находилась в континентальных условиях, благоприятных для длительного развития ископаемой фауны. Предполагают, что эта область явилась очагом возникновения динозавров, откуда они расселились по всему свету вплоть до Австралии, Африки, Америки.

Динозавры имели гигантские размеры. Современные слоны — самые крупные сегодня из наземных животных (ростом до 3,5 м и массой до 4,5 т) — кажутся карликами по сравнению с динозаврами. Наиболее крупными были растительноядные динозавры. «Живые горы» — брахиозавры, бронтозавры и диплодоки (рис. 27, з) – имели длину до 30 м и достигали 40-50 т. Огромные стегозавры (рис. 27, д) несли на спине большие (до 1 м) костные пластины, которые защищали их массивное тело. На конце хвоста стегозавров находились острые шипы. Среди динозавров было немало страшных хищников, которые передвигались гораздо быстрее своих травоядных сородичей. Размножались динозавры при помощи яиц, зарывая их в горячий песок, как это делают современные черепахи. В Монголии до сих пор находят древние кладки яиц динозавров.

Воздушную среду освоили летающие ящеры — птерозавры с острыми перепончатыми крыльями. Среди них выделялись рамфоринхи (рис. 27, г) — зубастые ящеры, питавшиеся рыбой и насекомыми. В конце юры появились первоптицы — археоптериксы — величиной с галку, они сохранили многие черты своих предков — пресмыкающихся.

Растительный мир отличался расцветом разнообразных голосеменных: цикадовых, гинкговых, хвойных и др. Юрская флора была довольно однородной на земном шаре и только в конце юры начали намечаться флористические провинции.

Органический мир мелового периода. В течение этого периода органический мир претерпел существенные изменения. В начале периода он был сходен с юрским, а в позднем мелу стал резко сокращаться за счет вымирания многих мезозойских групп животных и растений.

Органический мир моря. Среди беспозвоночных были распространены те же группы организмов, как и в юрском периоде, но состав их изменился.

Продолжали господствовать аммониты, среди них появилось много форм с частично или почти полностью развернутой раковиной. Известны меловые аммониты со спирально-конической (как улитки) и палкообразной раковиной. В конце периода все аммониты вымерли.

Белемниты достигли своего расцвета, они были многочисленны и разнообразны. Особенно широко был распространен род белемнителла (рис. 25, в) с ростром, похожим на сигару. Увеличивалось значение двустворчатых и брюхоногих моллюсков, они постепенно захватывали господствующее положение. Среди двустворок было много устриц (рис. 26, в), иноцерамусов (рис. 26, б) и пектенов (рис. 26, г). В тропических морях позднего мела обитали своеобразные бокаловидные гиппуриты (рис. 26, е). По форме своей раковины они напоминают губок и одиночных кораллов. Это является доказательством того, что эти двустворчатые моллюски вели прикрепленный образ жизни, в отличие от своих сородичей. Большого разнообразия достигли брюхоногие моллюски, особенно к концу периода. Среди морских ежей господствовали различные неправильные ежи, одним из представителей которых является род микрастер с раковиной сердцевидной формы.

Тепловодные позднемеловые моря были переполнены микрофауной, среди которой преобладали мелкие фораминиферы — глобигерины и ультрамикроскопические одноклеточные известковые водоросли — кокколитофориды. Скопление кокколитов образовывало тонкий известковый ил, из которого в дальнейшем формировался писчий мел. Наиболее мягкие разности писчего мела почти целиком состоят из кокколитов, примесь фораминифер в них незначительна.

В морях было много позвоночных. Быстро развивались костистые рыбы, и они завоевывали морскую среду. До конца периода существовали плавающие ящеры — ихтиозавры.

Органический мир суши в раннем мелу мало отличался от юрского. В воздухе господствовали летающие ящеры — птеродактили (рис. 27, в), похожие на гигантских летучих мышей. Размах их крыльев достигал 7-8 м, а недавно в США был обнаружен скелет гигантского птеродактиля с размахом крыльев 16 м. Наряду с такими громадными летающими ящерами обитали птеродактили размером не более воробья. На суше продолжали господствовать различные динозавры, но в конце мелового периода все они вымерли вместе со своими морскими сородичами.

Наземная флора раннемеловой эпохи, как и в юре, характеризовалась господством голосемянных растений, но начиная с конца раннего мела появляются и быстро развиваются покрытосеменные, которые вместе с хвойными становятся господствующей группой растений к концу мелового периода. Голосеменные резко сокращаются в количестве и разнообразии, многие из них вымирают.

Таким образом, в конце мезозойской эры произошли существенные изменения как в животном, так и в растительном мире. Исчезли все аммониты, большинство белемнитов и брахиопод, все динозавры, крылатые ящеры, многие водные рептилии, древние птицы, ряд групп высших растений из голосеменных.

Среди этих существенных изменений особенно поражает быстрое исчезновение с лица Земли мезозойских гигантов — динозавров. Что же явилось причиной гибели столь большой и разнообразной группы животных? Эта тема давно привлекает ученых и до сих пор не сходит со страниц книг и научных журналов. Существует несколько десятков гипотез и появляются новые. В основу одной группы гипотез положены тектонические причины — сильный орогенез вызвал существенные изменения палеогеографии, климата и пищевых ресурсов. Другие гипотезы связывают гибель динозавров с процессами, происходившими в космосе, главным образом с изменением космической радиации. Третья группа гипотез объясняет гибель гигантов различными биологическими причинами: несоответствие между объемом мозга и весом тела животных; быстрым развитием хищных млекопитающих, поедавших мелких динозавров и яйца крупных; постепенным утолщением скорлупы яиц до такой степени, что детеныши не могли ее пробить. Существуют гипотезы, связывающие гибель динозавров с увеличением микроэлементов в окружающей среде, с кислородным голоданием, с вымыванием извести из почвы или с возрастанием силы тяжести на Земле до такой степени, что гиганты-динозавры были раздавлены собственным весом.

Трудно отдать предпочтение какой-либо из этих гипотез. По-видимому, в каждой из них есть большая или меньшая доля правды. Несомненно, целый комплекс причин вызвал гибель динозавров, а также сильные изменения в составе других групп животного и растительного мира.

Рис. 25. Белемниты:

а – цилиндротеутис; б – гиболитес; в – белемнителла.

Рис. 26. Двустворчатые моллюски:

а – арка; б- иноцерамус; в – острея; г – пектен; д – кардиум; е – гиппуритес.

Рис. 27. Пресмыкающиеся:

а – парейазавар; б – иностранцевия; в – птеродактиль; г - рамфоринх; д – стегозавр; е – игуанодон; ж – трицератопс; з – диплодок; и – ихтиозавр; к – мозозавр.

Полезные ископаемые мезозоя

Мезозойские полезные ископаемые богаты и разнообразны. Особенно много их в Азии и Северной Америке. Большинство месторождений связано с породами юрского и мелового возраста. Очень богаты мезозойские отложения горючими полезными ископаемыми. Мезозойские угли составляют более половины запасов России. На Сибирской платформе располагается Ленско-Вилюйский угленосный бассейн, широкое освоение этого бассейна является делом будущего. Немаловажное значение имеет Канско-Ачинский угленосный бассейн, по запасам угля он занимает второе место в России. Среди других следует указать Иркутский, Челябинский, Южно-Якутский. За рубежом большими запасами мезозойских углей, располагают США и Канада (западная часть Северо-Американской платформы), КНР и материки, входившие в состав Гондваны.

Мезозойские месторождения нефти и газа расположены в Западной Сибири, Средней Азии и на Мангышлаке. За рубежом богатейшие месторождения нефти сосредоточены в странах Ближнего Востока (Кувейт, Ирак, Иран, Саудовская Аравия). Крупные месторождения известны в США, Мексике, ФРГ и Франции.

Велики запасы металлических полезных ископаемых. Большинство месторождений приурочено к гранитным интрузиям, внедрение которых происходило в позднеюрскую — раннемеловую эпоху горообразования и магматизма. В Тихоокеанском и Средиземноморском поясах (северо-восток России, западная часть Северной Америки, Индокитай и Малакка) сосредоточены главнейшие месторождения олова и вольфрама. С мезозойскими гранитами связаны также важные месторождения золота, серебра, свинца, молибдена, меди, ртути.

К мезозойским отложениям приурочены многочисленные месторождения железных руд и бокситов осадочного происхождения. В России месторождения железных руд расположены в центре Восточно-Европейской платформы, на Урале и в Западной Сибири. Месторождения бокситов разрабатываются в Казахстане. За рубежом наиболее богата осадочными железными рудами Западная Европа.

Из неметаллических полезных ископаемых важное значение имеют алмазы, месторождения которых расположены на юге Африкано-Аравийской и в центре Сибирской платформы. Их формирование связано с трапповым вулканизмом. Велика роль месторождений фосфоритов в юрских и меловых отложениях Восточно-Европейской платформы и прилегающих районах Казахстана. Широко используются карбонатные породы верхнего мела для изготовления цемента и писчего мела.

Органический мир кайнозоя

Кайнозойская эра знаменует новый этап в развитии органического мира. Многие из характерных для мезозоя морских и наземных животных вымерли или утратили свое значение к началу палеогена (изменение флоры произошло раньше, в течение раннего мела). Среди морских беспозвоночных исчезли аммоноидеи, белемниты, иноцерамы, а в других группах изменился родовой и видовой состав. Среди позвоночных вымерли наземные динозавры, летающие птерозавры, гигантские морские рептилии; их место заняли быстро эволюционировавшие млекопитающие.

В морях с начала палеогена стали возникать и быстро распространяться новые роды и семейства двустворок, гастропод и костистых рыб. На суше доминировали млекопитающие и птицы, продолжалось развитие покрытосеменных растений.

Литература

1. Историческая геология. Учебник для вузов. Короновский Н.В., Хаин В.Е., Ясаманов Н.А. – 2-е изд., перераб. и доп. - М., Академия, 2006. – 464 с.

2. Геология. Учебное пособие для вузов. Карлович И.А. – М., Академический Проект, 2004. – 704 с.

3. Геология. Учебник для вузов. Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. – М., Академия, 2003. – 448 с.