Методы историко-геологических реконструкций

1) Фациальный анализ

Основной метод реконструкции физико-географических обстановок геологического прошлого.

Осадочная фация – осадочная ГП, возникшая в определенной физико-географической обстановке, на которую указывают генетические признаки данной ГП.

Стадии анализа:

- литофациальный анализ

- биофациальный анализ

- исследование распространения и изменчивости фации

Главный принцип – сравнение современных обстановок и результатов с результатами прошлого = восстановление прошлых обстановок.

2) Реконструкция древних климатов

А) Литологические индикаторы палеоклиматов

Соленосные отложения (эвапориты) формируются в условиях жаркого сухого климата.

Ледниковые моренные отложения (тиль) формируются в районах с холодным и влажным климатом.

Красноцветные мелководные и континентальные отложения из условий сухого умеренного или жаркого климата.

Угленосные толщи и залежи торфа возникают только во влажных обстановках.

Кварцевые моно- и олигомиктовые пески вызревают только во влажном климате.

Мощные толщи известняков накапливаются только в тепловодных условиях (т.к. ниже определенной температуры воды карбонаты растворяются).

От климата зависит и распределение глинистых минералов в осадках (иллит, монтмореллонит, каолинит).

Б) Геохимические индикаторы палеоклиматов

О16\О18

Кальций\Магний (для кальцитовых раковин)

Кальций \Стронций (для арагонитовых раковин)

В) Палеонтологические индикаторы

Определенным геофизическим обстановкам соответствуют свои животные и экосистемы.

3) Восстановление истории тектонических движений.

На платформах доминируют современные медленные вертикальные движения. Поэтому для платформ, покрытых осадочным чехлом, основным является метод мощностей совместно с анализом перерывов и несогласий и учетом данных фациального анализа.

Для складчатых областей – в недавнем прошлом использовался формационный анализ и его поздние модификации, например анализ литогеодинамических комплексов.

Осадочная формация – совокупность фаций, которые образовались на более или менее значительных участках земной поверхности при определенных тектонических и климатических условиях, отличающаяся от соседних по составу и строению.

4) Террейны

Террейновый анализ – современный метод восстановления истории тектонических движений складчатых областей. (Террейны - блоки разного генезиса и возраста, собранные вместе в пределах складчатой области\пояса). Алгоритм действий при террейновом анализе:

1) Распознать террейн, понять, чем он отличается от соседних;

2) Оконтурить террейн и установить характер разломов на его границах;

3) Комплексно изучить породы, слагающие террейн – выявить условия

осадконакопления слагающих его осадочных толщ, определить

ископаемую фауну и флору, установить последовательность и

особенности магматизма и метаморфизма и, на основе полученной

информации, сделать вывод о геотектонической обстановке его

формирования;

4) Определить время присоединения террейна к континенту и характер

происходивших при этом деформаций;

5) Установить, откуда прибыл террейн.

Для определения былого положения континентов и отдельных террейнов используют палеомагнитные методы.

Один из методов использует магнитные аномалии морского дна по принципу «лишнее удалить, остальное соединить».

Второй метод использует для реконструкции палеоширот магнитное наклонение, один из параметров остаточной намагниченности.

5) Восстановление истории магматизма и метаморфизма

Основано на актуалистическом подходе.

Надо использовать лекции по процессам на границах плит и внутриплитному магматизму.

Архей и Протерозой

1)Подразделения до Кембрия

(лекция 5, слайд 2-3)

2) Первые упоминания жизни

Графитовые частицы из слюдистых метакварцитов формации Исуа (Гренландия) 3,8Га – сначала думали, что сохранившиеся мембраны бактерий, потом оказалось, что псевдофоссилии, возникли при слипании молекул метана.

Архейская атмосфера была насыщена метаном.

Кремни формации Апекс (3,4 Га) скорее все же фоссилии, а не гематит по трещинам.

Кокковидные бактерии на поверхности обломков вулканических глыб из кремней Пилбары (Австралия), 3,4 Га.

Бактериальные нити в гиалокластитах между лавовыми подушками, зеленокаменный пояс Барбертон (Африка) похожи на современные нити, 3,4-3,5 Га.

Пиритизированные чехлы бактерий из метапесчаников пормации Пилбара (Австралия), 3,4 Га.

3) Строматолиты

Это окаменевшие слоистые бактериальные маты

Древнейшие – архейские конические строматолиты, всего 48 местонахождений архейских строматолитов.

Цианобактериальный мат – древнейщая форма экосистемы, сообщества различных организмов. Верхний слой – аэробные бактерии. Нижний слой – анаэробные серные бактерии. А между ними буферная прослойка третьего вида бактерий (эти нейтрализуют выделения верхнего и нижнего слоев, так как друг для друга они вредны).

В архейских строматолитах нахоятся нитчатые и кокковидные бактерии.

По текстуре архейские строматолиты могут быть пузырчатыми, волнистыми., коническими.

4) Онколиты

Шаровидные слоистые фоссилийные образования.

Актиархи – органикостенные микрофоссилии (древнейшие – 3,2 Га, Африка)

Гопаны – особые химические соединения, биомаркеры по биолипидам, которые были созданы в оболочках цианобактерий. Древнейшие имеют возраст 2,7 Га.

На протяжении палео- и мезопротерозоя цианобактерии создают огромные скопления мелководыне строматолитовых известняков.

Высвобождение бактериями огромного количества кислорода приводит Землю к Гуронскому оледенению (2,4 – 2,2 Га).

Во время и после Гуронского оледенения резко возрастает количество и разнообразие сохранившихся бактерий.

5) Эукариоты – сложная клетка.

В протерозое актиархи становятся более сложными и большими – это уже эукариоты.

Предполагается, что эукариоты образовались путем симбиотрофии: исходная клетка сначала собрала свою цитоплазму в складки, чем отграничила ДНК в отдельное ядро, а потом поглотила другие бактерии, которые сделала либо своими митохондриями, либо хлоропластами.

6) Многоклеточные

Древнейшие многоклеточные водоросли – Грипания спиралис, 1,9-1,4 Га.

Строение этих водорослей дает основания относить их к низшим водорослям неясного систематического происхождения.

Достоверная красная вородосль – из мезопротерозоя Канады (1,2 Га).

Водоросли с пластинчатым талломом (походие на современную ламинарию) – 1-0,8 Га, Сибирь, Шпицберген.

Бактериальные колонии, напоминающие Вольвокс – 1,3 Га.

7) Габонские окаменелости

(Недостоверные остатки первых животных, около 2,1 Га)

8) Гигантские фораминиферы

(не всякий большой организм является многоклеточным)

Современные гигантские фораминиферы размером до 20 см населяют абиссаль.

9) Первые достоверные одноклеточные животные!!!

Преки современных реснитчатых инфузорий сохранились благодаря замещению фосфоритом (Китай, 1,6 Га).

Проблематичное колониалье животное Хородиския (1,4 Га, Австралия) – цепочка шариков на поверхности песка, которые соединены только под поверхностью, через их нижние концы проходит ниточка.

Пармия – под вопросом сегментированные червь, Сибирь, 1Га.

Проблематичные грибки-сапрофиты из Канады (800-900 Ма).

10) Эдиакарская фауна

Появлению позднедокембрийской эдиакарской биоты прешествовало несколько масштабных оледенений (различных по длительности и географическому положению).

Из отложений, предшествоавших первому оледенению, найдены останки раковин амеб (800 Ма – ныне).

Древнейшие губки с карбонатным скелетом (750 Ма, Намибия).

В составе эдиакарской фауны существенную роль играют дисковидные животные, медузовидные с концентрическим строением, необычные для животных числа симметрии.

Петалонамы – подвижные с винтовой симметрией. Также были и прикрепленные с винтовой симметрией. Ёргия оставляла специфические следы питания на поверхности микробиального мата.

Некоторые выпуклые формы микрорельефа рассматриваются как образования, которые животные использовали для прикрепления к поверхности микробиального мата.

Часть эдиакарской фауны обнаруживает сходство с палеозоскими скелетными формами (похожи на моллюсков, ёргия – на трилобита, вендоконулярия – на конулярий палеозоя).

Недавно были обнаружены существа, не похожие ни на одно из современны, но видимо близкие медузоидам эдиакарской фауны (напоминают грибы с двумя шляпками).

Среди скелетных форм находятся гексактинеллидные губки с кремниевыми спикулами.

Из эдиакарских отложений Китая известны окаменелые эмбрионы животных и растений.

11) После эдиакары

В конце протерозоя эдиакарская фауна исчезает, но появляются новые, не охожие на поздних кембрийских, животные с минеральными скелетами (загадочные трубчатые формы, скелет которых состоит из вложенные друг в друга многочисленных воронок).

В эдиакарских породах встречаются многочисленные следы ползания, но нет следов зарывания в осадок. Однако, не все следы на дне созданы многоклеточными – одна крупная амеба оставляла такие же дорожки, просто катаясь по дну.

На рубеже Протерозоя и Кембрия произошла революция субстрата – из сугубо бактериального мата он стал смешаным с минеральными частицами и кислородом и более глубоким.

12) На суше

Древнейшие следы жизни на суше – микробиальные маты Южной Африки (2 Га), текстуры сморщивания, пупырчатые структуры. Процветали на увлажненных участках суши.

Древнейшие остатки континентальных (озерных) микрофоссилий – Шотландия, 1 Га.