Четвертичный период выделен французским ученым Ж. Денуайе в 1829 г. Название дано как дополнение к «первичным, вторичным и третичным» слоям пород по Ардуино. Соответствующие этому периоду рыхлые континентальные отложения выделялись А. Вернером нод названием аллювия еще в 70-х годах XVIII в. В 1823 г. английский ученый У. Бакленд разделил их на более древний дилювий - отложения «всемирного потопа» - и более молодой аллювий. В 1832 г. Ч. Ляйель назвал дилювий плейстоценом, т. е. «наиболее новым»; позже его стали называть также ледниковым периодом, а послеледниковое время - голоценом, т. е. «самым новым». Наконец, в 1922 г. русский геолог А. П. Павлов предложил для четвертичного периода название антропоген, чтобы отметить формирование человека и человеческого общества в течение этого периода.
Четвертичный период отличается многократными сменами климатических похолоданий и потеплений. Во время похолоданий в высоких широтах возникали континентальные оледенения (и в связи с переходом в них значительных количеств воды из океанов уровень последних понижался на 100-150 м - это один из видов глобальных, так называемых эвстатических, колебаний уровня моря в отличие от региональных, вызываемых эпейрогеническими вертикальными движениями земной коры, и от локальных колебаний); вне ледниковых областей устанавливался влажный климат; происходило понижение температуры поверхностных вод океана, даже в тропиках она снижалась до 6° С. Во время потеплений континентальные ледяные щиты стаивали, уровень океана повышался, климат внеледниковых областей становился более сухим. Колебания климата не только вызывали миграции животных и растительности из-за изменений среды их обитания, но и способствовали появлению некоторых новых видов; так, например, во время максимального (среднечетвертичного) оледенения появились мамонты и шерстистые носороги.
Комиссией по международной карте четвертичных отложений Европы в 1932 г. принято деление Четвертичного периода на нижний, или Эоплейстоцен (завершающийся окончанием Миндельского оледенения Альп, около 300 тыс. лет тому назад), средний, или Мезоплейстоцен (завершающийся окончанием Рисского оледения, около 75 тыс. лет тому назад), верхний, или Неоплейстоцен (завершающийся окончанием Вюрмского оледенения, документируемым моренами Сальпаусселькя в Южной Финляндии, 10.8-10.1 тыс. лет тому назад), и Голоцен. Более детальное расчленение плейстоцена, связанное с чередованием фаз оледенений, мы рассмотрим в главе 11, посвященной эволюции климата.
Завершив на этом краткую характеристику геологических периодов фанерозоя, перечень которых приведен в табл. 7, попытаемся понять, почему геологи расчленили фанерозой именно таким, а не каким-либо другим образом. Основания для того или иного расчленения даются изменениями от слоя к слою, во-первых, свойств осадочных пород (отражающих изменения условий осадкообразования в конкретном регионе в соответствующие периоды времени, являющиеся в свою очередь следствием прежде всего предшествующих горизонтальных и вертикальных движений земной коры, т. е. ее тектоники) и, во-вторых, ископаемых остатков организмов (отражающих уровень развития жизни на Земле).
В развитии жизни, конечно, не было никакой периодичности, и палеонтологические данные никаких оснований для термина «период» не содержат. Хотя расцвет тех или иных организмов относился к определенным промежуткам времени (например, мы говорили об эре морских беспозвоночных, рыб и земноводных - палеозое, эре пресмыкающихся - мезозое, эре млекопитающих - кайнозое, веке трилобитов - кембрии, веке рыб - девоне, об аммонитах юры и нуммулитах палеогена, ассоциировали мамонтов с плейстоценом), однако границы этого расцвета в большинстве случаев были размытыми (например, трилобиты существовали не только в кембрии, но и в течение всего палеозоя, а пресмыкающиеся - не только в мезозое, но и еще в карбоне, а некоторые из них процветают и сейчас). Создавая хорошую основу для распознавания слоев разного возраста, палеонтологические данные, по-видимому, все же не дают однозначной естественной периодизации истории фанерозоя. К этому вопросу мы еще вернемся в следующей главе.
Данные о свойствах осадочных пород, позволяющие судить прежде всего об их континентальном или морском происхождении, показывают, что многие территории современных континентов неоднократно то заливались морем, то осушались. Распределение суши и моря на территориях современных континентов - это первое, что демонстрируется на палеогеографических картах различных отрезков геологической истории. В качестве примера на рис. 32 приведена палеогеографическая схема одной из талассо-кратических эпох - верхнего мела (по 3-му изданию БСЭ). Целую серию таких палеогеографических карт для различных периодов фанерозоя построил Н. М. Страхов [19]; распределение суши и моря на этих картах показано на рис. 33. Несколько позже аналогичные карты для несколько иных периодов времени построили X. Термье и Г. Термье (1952 г.).
Рис. 32. Палеогеографическая схема мелового периода. 1 - суша; 2 - накопление континентальных красноцветных и сероцветных отложений; 3 - буровые скважины, вскрывшие меловые отложения на дне океана; 4 - вулканизм; 5 - угленакопление; в - эвапориты.
Палеогеографические карты показывют, что зачастую одновременно с осушением одних участков континентов другие покрывались морем. Однако эти процессы, как правило, не уравновешивались, и суммарная площадь покрытых морями территорий современных континентов то увеличивалась, то уменьшалась. Иными словами, происходили планетарные трансгрессии и регрессии моря, которые мы перечисляли при характеристике геологических периодов фанерозоя. Это чередование трансгрессий, регрессий и фаз горообразования изображено на качественном графике (рис. 34), где видно, что границы между периодами в большинстве случаев совпадают с завершающими регрессии фазами горообразования и лишь в двух случаях (O/S и С/Р) - со сменой трансгрессий на регрессии. На таких границах, естественно, меняются процессы осадкообразования и, следовательно, характер образующихся осадочных пород.
Судя по рис. 34, конец венда был теократической эпохой. В кембрии, ордовике и силуре прошли три волны трансгрессий (первые две - только на континентах северного полушария, особенно на Сибирской и Китайской платформах), закончившиеся теократической эпохой в начале девона. В среднем и верхнем девоне и дважды в карбоне прошли еще три волны трансгрессий (особенно на Русской платформе), после чего наступила длительная теократическая эпоха, охватившая почти всю пермь и триас. В юре, а затем особенно интенсивно в верхнем мелу и, наконец, в палеогене опять прокатились волны трансгрессий; с неогена установилась новая теократическая эпоха с современным распределением суши и моря.
Проведенный советским геологом А. А. Прониным в 1969-1971 гг. статистический анализ данных по перерывам в осадкона-коплении и несогласиям в залегании смежных слоев в фанерозое всех континентов показал, что фазы складчатости (каждая из которых выделена в среднем по данным 2000 разрезов, где перерывы и несогласия отмечены в 95 % случаев) в основном совпадают с фазами канона Штилле, занимают в среднем по 15-20 млн. лет, а промежутки между ними - по 30-40 млн. лет. Все же признать периодизацию, приведенную в табл. 7, естественной (а именно, имеющей тектоническую основу) довольно трудно из-за того, что не каждая фаза горообразования, завершающая планетарную регрессию, служит границей между геологическими периодами (например, Судетская фаза в середине карбона), а также вследствие того, что фазы горообразования не имели подлинно глобального характера, а проявлялись лишь в некоторых регионах и притом не вполне одновременно.
В фанерозое выделяют в первую очередь Каледонскую (Нижнепалеозойскую) тектоно-магматическую эпоху (название предложено французским геологом М. Бертраном в 1887 г. по латинскому названию Шотландии). Основные фазы Каледонской эпохи - Таковская (верхний ордовик) и Позднекаледонская (конец силура); иногда к этой эпохе относят и Салаирскую фазу (середина кембрия), а иногда также и Оркадскую, или Свальбардскую, фазу (середина девона). Они проявились, во-первых, по западной периферии Европейской платформы, на Грампианской геосинклинали (названной по Грампианским горам в Шотландии) - в Ирландии, Уэльсе, Шотландии, Скандинавии, Шпицбергене и на восточной периферии Северо-Американской платформы - в Аппалачах, Нью-Фаундленде и в Гренландии; во-вторых, в Центрально-Азиатском складчатом поясе - в Центральном Казахстане, Саянах, Алтае и Монголии, а также в Восточном Китае; в-третьих, в Восточной Австралии, на Тасмании и в Антарктиде. В геосинклиналях этой эпохи преобладал морской режим, происходило огромное осадконакопление, имели место вулканизм и плутонизм (в частности, образовывались обширные гранитные батолиты); в Аппалачах, Скандинавии и в Центрально-Азиатском поясе сформировались зоны с офиолитовыми ассоциациями пород (см. главу 6). Образовавшиеся в эту эпоху каледониды ныне являются невысокими сглаженными горами с осадочным плащом над складчатым докембрийским и нижнепалеозойским фундаментом.
Во-вторых, выделяют Герцинскую (Варисцийскую, Верхнепалеозойскую) тектоно-магматическую эпоху (первое название дано М. Бертраном по горной группе Центральной Европы, называвшейся древними римлянами Герцинским лесом; второе название дано немецким геологом Э. Зюссом по древнему наименованию «Кур Варискорум» области Саксония-Тюрингия-Бавария). Ранняя фаза этой эпохи Бретонская (в Америке - Акадская) в конце девона-начале карбона проявилась в Андах, Аппалачах, канадской Арктике, Западной Европе и в Куэнь-Луне. Затем последовали главная Судетская фаза в конце раннего-начале среднего карбона, Астурийская фаза верхнего карбона, Заальская фаза средней перми и Пфальцская фаза конца перми. Эти фазы, охватили геосинклинали между Русской, Сибирской, Китайской и Таримской платформами (Тибет-Гиндукуш-Каракорум-Тянь-Шань-Алтай-Куэнь-Лунь, Урало-Сибирская геосинклиналь, Урал, хребет Бырранга на Таймыре), Предкавказье, Кавказ, Донбасс, территорию Западной Европы (Францию, Испанию), Южной Америки (Анды) и Северной (Аппалачи, часть североамериканских Кордильер), северо-западную периферию Африки, Восточную Австралию. Интенсивное горообразование происходило преимущественно в приплатформенных зонах геосинклиналей, с надвигами на платформы.