u_lectures

141

продольные ребра. У древних форм ребра на стеблях в месте узлов не меняли направление и были сквозными, у более поздних – меняли направление. В этом случае соединение борозд в узле выглядит как поперечная зигзагообразная линия.

Листья на стебле хвощовых располагаются мутовками. Они различны: узкие, почти нитевидные, до удлиненных ланцетовидных, клиновидные, перистые. Размеры – от несколько мм до несколько см в длину. Некоторые листья вытянуты вверх по направлению к верхушке. У других расходятся по радиусу от стебля в одной плоскости, создавая розетку. Листья могут расти свободно или срастались основаниями, образуя у ствола обвертку.

Корневища (подземные горизонтальные побеги) также членисты. Они прикреплены к узлам и сильно разветвлены.

Споры заключены в спорангии, которые собраны в спороносные колоски, расположенные на вершине стебля.

В ископаемом состоянии встречаются слепки внутренней полости стволов и отпечатки стволов, отпечатки листьев, побегов, иногда органы спороношения.

Первые хвощовые появились в девоне, расцвет их приходится на карбон-триас. В современной флоре они представлены одним родом Equisetum, который объединяет несколько десятков видов. Это травянистое многолетнее растение.

Происхождение хвощевых неясно.

Хвощевые обильны в угленосных толщах. Широко используются в стратиграфии континентальных отложений верхнего палеозоя. Вместе с другими растениями являются породообразователями.

Растения класса Папоротники (Filicopsida) и в современной, и ископаемой флоре достаточно многочисленны. Они представлены и крупными древовидными формами до 20-30 м в высоту, и кустарниками, и травянистыми формами. Встречаются лианоподобные папоротники.

Стебель растения (рахис) бывает простым и разветвленным. Иногда он неразвит и является подземным.

Листья называются вайей. Размеры их различны – от несколько мм до несколько метров. Листья могут быть цельными или сложнорассеченными. Лист состоит из черешка и листовой пластинки, пронизанной жилками. У прапапоротников, от которых вероятно произошли другие папоротники, листовых пластинок не было, вместо них были уплощенные голые ветвящиеся жилки.

По форме вайи бывают цельными, рассеченными, пальчатыми, простоперистыми и сложноперистыми. Последние по степени сложности различаются. У единождыперисторассеченных по бокам рахиса находятся

143

является более совершенным. Смена поколений как у споровых растений отсутствует. Прорастание спор и развитие гаметофитов у них происходит непосредственно в спорангиях, таким образом гаметофиты являются частью спорофита.

У голосеменных имеются микроспорангии, где имеются микроспоры, и мегаспорангии с мегаспорами. Микроспора в микроспорангиях дважды делится и превращается в микрогаметофит, который становится пыльцевым зерном. После созревания пыльца высыпается из микроспорангия и разносится ветром.

В мегаспорангиях прорастает мегаспора до многоклеточного гаметофита, который содержит женские половые клетки. Пыльца попадает в мегаспорангий, длительное время находится в нем и прорастает. После чего взаимодействует с мегагаметофитом. Происходит процесс оплодотворения. Образовавшийся зародыш развивается до определенного предела и превращается в семя. Семя состоит из зародыша, запаса питательных веществ и кожуры.

По сравнению со споровыми, семенные растения имеют более шансов на выживание. Семя благодаря кожуре может долго сохраняться жизнеспособным в неблагоприятных условиях, а молодое растение на первых порах имеет необходимый запас питательных веществ.

Голосеменные представлены деревьями (до 112 м), кустарниками и иногда лианами. Наблюдается резкая дифференциация на стебель и листья. У современных голосеменных листья в большинстве игольчатые. У ископаемых же они более разнообразны: округлые, языковидные, стреловидные, лопастные, перистые, чешуевидные, игольчатые.

Семена голосеменных находятся в шишках. Шишки бывают женскими и мужскими, пыльца находится в пыльниках, пыльцевые зерна – с воздушными мешками. У современных голосеменных шишки могут быть деревянистыми (сосна, кедр) и ягодообразными (можжевельник).

Голосеменные появились в позднем девоне, расцвет приходится на мезозой.

Представители отдела Покрытосеменные (Angiospermae) (греч. angeion – сосуд, sperma – семя) являются самыми высокоорганизованными растениями из известных. Для них характерно наличие цветка, плода и сосудов, поэтому для этих растений предложено несколько названий: цветковые, покрытосеменные и сосудистые.

Процесс размножения близок как у голосеменных, но имеет и существенные отличия. Для размножения у покрытосеменных появляется цветок с завязью, из которой формируется плод, а в полости завязи созревают семена. В зависимости от числа семядолей в зародыше покрытосеменные делятся на двудольные и однодольные.

145

Бактерии относятся к прокариотам, т.е. безядерным организмам. В целом они являются микроскопическими организмами, обычно их размер не превышает 10 мкм, однако в районах «черных» и «белых» курильщиков обнаружены их гигантские представители – до 1 см в поперечнике.

Форма бактерий разнообразна: округленные, прямые, звездообразные, зонтиковидные и др. Они могут быть неподвижными или со жгутиками.

Скопления бактерий образуют пленки, которые различимы невооруженным глазом. Встречаются повсеместно и иногда в условиях, в которых другие организмы существовать не могут. Например, их находят в горячих источниках до 110-140о, в соленых водах до 32 % концентрации

NaCl.

В процессе жизнедеятельности бактерий накапливаются полезные ископаемые: графит, карбонаты, фосфориты, нефть, газ, сера, пирит, селитра.

Бактерии активно участвуют в круговороте веществ в природе. В настоящее время каждый день они перерабатывают около 5 млн. тонн сульфатов и производят в этом процессе 1.5 млн. тонн сероводорода.

К прокариотам относятся не все бактерии, а только та их часть, которые не имели ядра в клетке - архебактерии. В палеонтологической литературе обычно архебактерии называют также бактериями.

Бактерии (архебактерии) известны из пород, возраст которых составляет 3.8 млрд. лет. В отложения формации Фиг-Три (Южная Африка) (3.2 млрд. лет) и серии Ганфлинт (Канада) (1.9млрд.) встречены органические остатки, часть которых рассматривается также как бактерии.

2.1.5.4 Царство Цианобионты (Cyanobionta) (греч. kyanos – синий, biontos – живущий)

Ранее цианобиотны относились к водорослям и назывались «синезелеными водорослями», но когда выяснилось, что у них нет ядра в клетках, их стали рассматривать среди прокариотов и дали другое название. Иногда их называют «цианобактерии».

От бактерий цианобионты отличаются более сложной структурой, наличием красящего пигмента и способностью выделять молекулярный кислород при фотосинтезе.

Форма цианобионтов различна: округлая, эллиптическая, цилиндрическая, яйцевидная и др. Размеры их обычно микроскопические.

146

Они могут быть одиночными и колониальными, а также образовывать многоклеточные нити, которые могут ветвиться.

Цианобионты выделяют слизь, которая окружает клетку или скопление клеток. Красящие пигменты (каротин, хлорофил и др.) определяют их розоватую, желтоватую, сине-зеленую и почти черную окраску.

Современные цианобионты существуют в разнообразных условиях, но основная масса населяет пресноводные бассейны. Они также могут жить в условиях колебания солености и температур. Имеются цианобионты, окисляющие сероводород до элементарной серы, которая откладывается на поверхности их клеток. Кроме того, имеются известьвыделяющие цианофиты.

В ископаемом состоянии цианобионты или продукты их жизнедеятельности встречаются часто.

Известьвыделяющие цианобионты вместе с бактериями приняли участие в создании строматолитов и онколитов.

Строматолиты – прикрепленные известковые слоистые постройки разнообразной формы: пластовой, желваковой и столбчатой. Их образование, точнее слоев, которые их создают, связано с сезонностью роста цианобионтов и сопутствующих организмов.

Онколиты – круглые слоистые образования. Образуются при перекатывании частиц (песчинки и др.), на которых нарастают цианобионты,

внеспокойной части моря.

Ите, и другие не являются окаменевшими организмами как таковыми, все они - лишь результат жизнедеятельности организмов и процессов осадконакопления.

Исследователь строматолитов И.Н.Крылов писал, что «строматолиты относятся к водорослям как болотные моховые кочки к растениям, образовавшим их». Однако это не помешало использовать строматолиты в стратиграфии докембрийских отложений. Считают, что их разнообразие связано со систематическим составом организмов, их образующих. Организмы в процессе эволюции изменяются, изменяются и строматолиты, ими созданные. Следовательно, они могут быть использованы не только для расчленения толщ, в которых встречаются, но и определения возраста.

Ранее строматолиты использовались широко. Сейчас значение их уменьшилось, т.к. в сферу стратиграфии вовлекаются все более остатки самих ископаемых организмов.

Ранее в стратиграфии использовались и онколиты, пока не было выяснено, что эти желвачки одной и той же формы могут встречаться на разных стратиграфических уровнях и для определения возраста бесполезны.

Цианобионты являются первыми организмами в истории Земли, продуцирующими свободный кислород. Биогенный кислород в атмосфере появился около 3.7-3.5 млрд. лет и его появление связывают именно с ними.

147

Самые древние цианобионты обнаружены (вместе с архебактериями) в строматолитах, слагающих серию Ганфлинт (1.9 млрд. лет). В более молодых породах их остатки обычны и часто многочисленны.

Бактерии и цианобионты дали начало эвкариотным клеткам, а впоследствии и всем эвкариотным организмам. Считают, что современные эвкариотные клетки животных, грибов и растений возникли в результате сложного и многократного слияния (эндосимбиоза, симбиогенеза) бактерий и цианобионтов с первичной эвкариотной клеткой, которую сами же перед этим образовали. В формировании эвкариотной клетки животных принимали участие различные бактерии. Растительные клетки образовались в результате слияния различных фотосинтезирующих бактерий (пурпурных и др.) и цианобионтов, давших начало хлоропластам, осуществляющим фотосинтез.

2.2СТРАТИГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД

2.2.1Предмет и задачи стратиграфии

Чтобы рассказать геологическую историю Земли, нужно первоначально восстановить последовательность геологических событий. Эту, и многие другие задачи, выполняет стратиграфический метод.

Стратиграфия – геологическая дисциплина, изучающая последовательность формирования комплексов пород в земной коре, первичные их взаимоотношения в пространстве и периодизацию геологической истории. Название происходит от stratum (лат.) – пласт и(греч.) – пишу, т.е. буквально переводится как описание пластов. Объектом стратиграфии является не вся земная кора, а только

нормально пластующиеся геологические тела, т.е. осадочные, вулканогенные и метаморфические породы.

Основные задачи стратиграфии:

-расчленение разрезов,

-корреляция (сопоставление) разрезов,

-определение возраста горных пород.

Расчленение разрезов. Стратиграфическим расчленением называется деление конкретного разреза на отдельные слои и толщи по определенным признакам (обычно литологическим) и выяснение последовательности их залегания.

Стратиграфическая корреляция. Это сопоставление более или менее удаленных друг от друга разрезов. Включает два этапа: выявление в коррелируемых разрезах одновозрастных частей (слоев, толщ), например, с помощью палеонтологического метода, и собственно корреляция. На

148

небольших территориях эта процедура может быть проведена методами непосредственного прослеживания слоев, что возможно только в условиях хорошей обнаженности. Обычно же используют косвенные методы корреляции (литологический, палеонтологический и др.).

Определение возраста. В стратиграфии определяют относительный и абсолютный возраст. Под геологическим относительным возрастом горных пород понимается время какого-либо события в истории Земли по отношению ко времени другого геологического события. Относительный возраст определяется с помощью различных методов, в первую очередь палеонтологическим. Абсолютный возраст измеряется конкретно в цифрах. Для его установления используются изотопные методы.

В итоге выполнения всех этих задач создаются стратиграфические схемы (шкалы) разных рангов.

2.2.2 Стратиграфические шкалы и стратиграфические подразделения

В стратиграфических шкалах графически изображается последовательность стратиграфических подразделений, развитых в данном районе.

Стратиграфические подразделения (или стратоны)– это совокупности горных пород, образовавшиеся в течение определенного интервала геологического времени. Примерами являются слой, пласт, свита и т.д. Стратиграфическая колонка, составленная для небольшого участка, отражающая последовательность формирования пород в его пределах – это, по-существу, уже стратиграфическая шкала.

Шкалы бывают местные, региональные и общие. Общая стратиграфическая шкала является эталоном, с которой увязываются местные и региональные подразделения.

Наряду со стратиграфическими шкалами, как шкалами отложений, существуют геохронологические шкалы – шкалы времени. В последних показывается длительность и последовательность основных этапов развития земной коры и Земли. Каждому стратиграфическому подразделению соответствует геохронологическое. Например, кембрийская система - стратиграфическое подразделение, а кембрийский период – геохронологическое подразделение, т.е. кембрийский период - это время формирования отложений кембрийской системы.

Местные стратиграфические шкалы (МСШ). Эти шкалы составляется для небольшой ограниченной площади, в пределах которой последовательность отложений, их состав и другие их характеристики более менее одинаковы и постоянны.

149

МСШ составляют местные стратиграфические подразделения: комплексы, серии, свиты, пачки. Перечисленные подразделения являются

основными, кроме того, используются вспомогательные

стратиграфические подразделения, например, толща, слой (пласт) и его модификации – маркирующий горизонт, линза и др.

Свита – основная единица МСШ и основная картируемая единица при геологической съемке. Свита представляет собой совокупность развитых

впределах какого-либо геологического района отложений, четко отличающихся от ниже- и вышележащих свит литологической и палеонтологической характеристикой, внутренним вещественным единством.

Свита должна иметь достаточно устойчивые основные признаки, по которым она выделена, на всей территории своего распространения. Свита имеет четкие или постепенные границы с подстилающими или перекрывающими ее свитами. Взаимоотношения между свитами могут быть согласными или несогласными.

Каждая свита имеет стратотип – эталон, наиболее полный разрез, с которым сравнивают другие разрезы. Стратотипы введены для того, чтобы геологи однообразно понимали данное подразделение.

Геохронологический эквивалент местного подразделения – термин «время». Например, торгашинская свита – торгашинское время. Это значит время формирования отложений торгашинской свиты.

Совокупность двух и более свит создает серию. Комплекс – совокупность нескольких серий. Серия и комплекс могут не иметь стратотипов.

Подразделения свиты: пачки, слои и т.д

Общая (международная) стратиграфическая шкала (ОСШ). Это шкала, в которой все горные породы, слагающие земную кору, показаны в определенной последовательности в соответствии с их относительным возрастом.

Специфика общей шкалы заключается в том, что она отражает непрерывность стратиграфической последовательности и поэтому принята за международный стандарт геологического времени.

Любая местная и региональная шкала не идеальна, вряд ли в какой-то из них можно наблюдать всю последовательность отложений от древних до молодых, развитых в данном изучаемом районе или участке. Разрезы могут быть неполными по разным причинам: из-за перерывов в осадконакоплении, тектонических нарушений (срезаются части стратонов), из-за плохой обнаженности и т.д. Возраст отдельных подразделений может быть не ясен, и

встратиграфической колонке они будут иметь условное место.

ВОСШ нет перерывов, здесь представлена полная последовательность всех отложений, развитых в осадочной оболочке Земли, идеальная

150

последовательность, которая нигде в конкретном месте не наблюдается. В шкалу включены наиболее полные местные (реже региональные) стратиграфические подразделения, как правило, их стратотипы, географически расположенные в разных точках земного шара. Общие подразделения устанавливаются с помощью различных методов исследований.

При установлении общих стратиграфических подразделений докембрия используются проявления крупной этапности развития земной коры в избранных стратотипических местностях, а также смена комплексов остатков организмов и продуктов их жизнедеятельности. Границы таких подразделений определяются теми или иными геологическими событиями в стратотипических местностях (проявления крупных тектонических движений и процессов метаморфизма, усиление интрузивной деятельности, резкая смена формаций и т.п.). Изотопные методы широко используются для датирования докембрийских подразделений и их границ и играют ведущую роль в межрегиональном прослеживании подразделений.

Для фанерозоя ведущим методом установления общих подразделений является биостратиграфический метод. Границы общих подразделений фанерозоя определяются, как правило, биотическими событиями, т.е. проводятся по изменению в составе комплексов организмов.

При установлении общих стратиграфических подразделений четвертичной системы (раздел-ступень) наряду с биостратиграфическим методом ведущее значение приобретает климатостратиграфический; в ряде случаев используются изотопный и палеомагнитный методы.

ОСШ состоит из стратиграфических единиц и соответствующих им геохронологических единиц.

Акротемы (акрон) – высшие по рангу подразделения общей шкалы. В разрезе земной коры их выделено три (снизу вверх): архей, протерозой и