Геохронологическая шкала – геологическое время

Восстановить основные этапы эволюции (историю) Земли позволили специальные геологические методы. Вымершие животные и растения оставались в древних осадках и превращались в окаменелости. Палеонтологи и геологи по характерным ископаемым окаменелостям подразделили толщу осадочных горных пород земной коры на ряд серий.

Для того чтобы сравнивать события в биосфере между собой и с событиями за её пределами, составлена специальная абсолютная шкала времени – геохронологическая шкала.

Геологическая история Земли запечатлена в горных породах и содержащихся в них окаменелостях. Изучение последовательности напластования горных пород и присутствие в них ископаемых организмов позволило выстроить периоды в геологической и биологической истории нашей планеты. Каждому слою осадочной толщи земной коры соответствует свой характерный комплекс ископаемых окаменелостей. Эры, периоды и эпохи геохронологической шкалы отражают представления о состоянии животного и растительного мира на Земле во время формирования соответствующих отложений.

Для реконструкции биологической и геологической истории Земли в ХХ веке для этого был предложен и использован радиоизотопный метод. Возраст Земли примерно равен 4,5 млрд лет. Время образования горных пород устанавливаетсяс помощью радиоизотопного анализа. В природе существуют изотопы с периодами полураспада, сравнимыми с возрастом Солнечной системы. Например, из 100 г урана-238 за 74 млн лет образуется 1 г свинца-206. Измерив в урановом минерале содержание свинца, можно оценить его возраст.

В земной коре имеется изотоп калия-40, который распадается с образованием аргона-40 с периодом полураспада 1,3 млрд. лет. Это свойство используется в калий-аргоновом методе. Измеряя в минерале соотношение K⁴⁰ и Ar⁴⁰, устанавливают приблизительный возраст породы. Например, если в минерале соотношение изотопов оказалось равным 1:3, это означает, что возраст минерала составляет два периода полураспада изотопа калия, т.е. 2,6 млрд. лет.

Возраст более молодых пород (до 60 тыс. лет) определяют по содержанию радиоактивного изотопа углерод-14, который образуется в атмосфере под действием космических нейтронов. Период его полураспада 5730 лет. Измеряя содержание этого изотопа, можно определить когда росло дерево, когда оно синтезировало органические соединения из атмосферного диоксида углерода.

Учет изотопов кислорода в составе СаСО₃ раковины моллюсков позволяет определить возраст вымершего вида. Примерно так реконструировалась геологическая история Земли и составлялась геохронологическая шкала.

Рис. 1.2. Геохронологическая шкала

Эры, периоды и эпохи выступают частями сложной геологической шкалы времени. Эта шкала характеризует в деталях как расцветала и как бедствовала Земля на протяжении своей истории. Термины «кембрий», «триас» и другие утверждались Международной комиссии по стратиграфии после длительного накопления «ископаемой» информации. Основными подразделениями шкалы являются следующие эры:

Катархей – эра (4,5–3,5 млрд лет назад), когда Земля была безжизненной, окутанной ядовитой для живых существ атмосферой, которую пронизывало жесткое ультрафиолетовое излучение. Начинают синтезироваться первые органические соединения.

Архей – геологическая эра (3,5–2,6 млрд лет назад), когда возникли прокариоты и появились первые эукариоты.

Протерозой – огромный по продолжительности этап развития Земли и биосферы (2,6 млрд – 570 млн лет назад), когда появились многоклеточные организмы. В течение этой эры жизнь стала геологическим фактором.

- Палеозойская эра – (570–248) млн лет абсолютный возраст. Эта эра подразделяется на следующие периоды: кембрий, ордовик, силур, девон, карбон, пермь;

- Мезозойская эра – (248–65) млн лет с периодами: триас, юра, мел;

- Кайнозойская эра – (65–0) млн лет с периодами: палеоген, неоген, четвертичный.

Предполагается, что жизнь зародилась в виде бактерий более 3 млрд лет назад. Ископаемые разнообразных океанических растений и животных за исключением позвоночных обнаружены в начале палеозойской эры, длившейся более 320 млн лет. В течение ордовикского периода появились позвоночные – рыбы. В силуре – земноводные. В девоне растения и животные приспособились к жизни на суше. В карбоне росли гигантские папоротники и хвощи, из которых сформировались мировые угольные бассейны. В течение последнего периода палеозоя – пермского – появились пресмыкающиеся.

Мезозойская эра, начавшаяся 248 млн. лет назад, известна как эра рептилий и динозавров, которые властвовали на Земле более 150 млн. лет. В течение юрского периода появились млекопитающие.

В последней Кайнозойской эре ледники четыре раза продвигались по суше. Последний ледник толщиной до 3 км отступил всего 10 тыс. лет назад. В соответствии с законом изостазии на участках таяния и отступления льда произошло поднятие земной коры на величину до 300 м.