О древней геологической, географический и палеонтологической истории Петербурга

Мы с вами, уважаемый читатель, живем на земле. Во всех смыслах этого слова — на планете, носящей это название, возникла и развивалась наша цивилизация, на земле стоят дома, в которых мы живем, в земле выращивают пищу, которую мы едим. Все это, конечно, очевидно, но нет такой очевидности, за завесой которой не скрывалась бы какая-нибудь загадка. Если гуляя по дорожкам Царскосельских парков или по родной улице, вы задавались вопросом: а что скрывается там, в глубине, под ногами, под слоем гравия и асфальта, то этот небольшой рассказ — для вас. Это только кажется, что камни немые. На самом деле, они много о чем могут рассказать любому желающему их выслушать, и сейчас я попытаюсь перевести их речь на наш язык. Но, конечно же, ответ на вопрос «что?» неотделим от вопроса «когда?», ибо узнать реку означает, как минимум, пройти от ее истоков до устья. Вот с истоков мы и начнем. И, конечно, с определений.

Итак, для начала взглянем на карту мира в его нынешнем состоянии:

Геологическая карта мира [1]. Автор: Adaykz

И сразу заметим, что наш с вами родной Санкт-Петербург располагается на Восточно-Европейской платформе, или как ее еще называют, Фенносарматии, или Балтике, возле наиболее старой и интересной ее части — Балтийского (кристаллического) щита. Точнее, чуть южнее этой границы, как мы сейчас увидим. Тут нужно пояснить, что платформами называют обширные участки материковой коры Земли, спокойные в геологическом отношении, а щитами — части платформ, где их фундамент выходит на поверхность, то есть он не прикрыт никакими отложениями (кроме совсем недавних четвертичных, которым «всего» 2,6 млн лет — это как бы не считается), а так бывает только в тех местах, которые не были дном океана начиная с эпохи своего появления, ведь на дне океанов активно идут процессы накопления толщ осадков, а на суше им не дает слишком много накапливаться эрозия, например под действием кислорода, ветра и дождевой воды. Но нам с вами важно, что наша с вами Восточно-Европейская платформа — не просто какой-то устойчивый кусок земной коры, а один из древнейших на Земле, сфомировавшийся в ту пору, когда вообще возникала земная кора. Такие древние платформы еще называют кратонами, или протоконтинентами. Они очень толстые — с толщиной континентальной коры в 35–40 км, и представляют собой как бы «ядра» континентов, плавающих на поверхности мантии Земли. Причем мощность (так геологи называю толщину какого-нибудь слоя) всей литосферы, то есть коры вместе с верхней, твердой частью мантии в нашем случае достигает 250–300 км. Это очень много! И это самый простой из ответов на вопрос, что у нас под ногами, и мы уже увидели в этом ответе нечто особенное: не каждому посчастливилось жить на кратоне!

Типы литосферы [2]

Однако рассмотрим этот кратон поближе:

Тектоническая схема Восточно-Европейской платформы [3] (Здесь и далее расположение Санкт-Петербурга на карте я буду отмечать малиновой звездочкой)

И увидим, что он состоит из трех частей — Балтийского и Украинского щитов (вертикальная и сетчатая штриховки) и Русской плиты (пунктирная область). Плитой называется часть платформы покрытая чехлом, то есть осадочными горными породами (Ага! Значит, там когда-то было море.)

Еще увеличим масштаб и посмотрим на Балтийский щит, благо это совсем рядом от нас. Его геологическая карта выглядит так:

Геологическая карта Балтийского щита. Автор: J. B?rje Lundin [4]

Здесь нас заинтересуют следующие области:

1) Все, что покрашено в серый цвет, — это кольская (саамская), кенорская (беломорская) складчатости, сформировавшиеся в период 3,2–2,6 млрд лет назад, то есть во времена архея.

2) Все, что покрашено в светло-коричневый цвет, — это раннекарельская складчатость (2,2–2,0 млрд лет назад), то есть во времена риасийского периода палеопротерозоя.

3) Все, что покрашено желтым, — это свекофеннская (позднекарельская) складчатость, сформировавшаяся 1,9–1,85 млрд лет назад, то есть во времена следующего, орозирийского, периода того же палеопротерозоя. То же можно сказать и про место, где стоит Санкт-Петербург, просто здесь фундамент плиты ушел под сотни метров слоя осадочного чехла:

Трехчастная конфигурация Восточно-Европейской платформы. Цветом показан возраст. Автор: С. Богданова [5]

Остальные части суши Балтийского щита появились позже, и мы их отложим на потом. Пока заметим, что складчатостью (тектогенезом) называется, собственно, процесс формирования земной коры. (В геологии вообще много сложных слов, которые обозначают довольно простые и понятные вещи.) И как же он формировался? Посредством плюмовых процессов, которые тоже сложно называются, но их очень легко представить в виде картинки на примере Йеллоустонского супервулкана — мощный вертикальный поток горячей мантии (плюм) поднимает, а потом и прорывает слой земной коры.

Геологический разрез Йеллоустонского супервулкана [6]

Учитывая, что Земля тогда была еще очень горячей после первичного разогрева в катерхее, а слой земной коры тонким — около 8 км — вулканы были несравненно более активны, огромны и многочисленны, чем сейчас, и были вполне способны сформировать такие «вспученности» коры, способные подняться над Мировым океаном, который сформировался еще 3,97 млрд лет назад, но был примерно вполовину менее глубоким, чем нынешний, зато с бурной подводной вулканической деятельностью. Какие же породы изливали на поверхность древние супервулканы? Самые типичные — метаморфные породы (то есть спрессовавшиеся под спудом десятков километров земной коры при температуре во много сотен градусов): гнейсы магматического происхождения [7] и кристаллические сланцы. Эти породы прорваны снизу вверх вулканическими породами — гранитами, гранит-мигматитами, долеритами, габбро-диабазами [8] — такое называется интрузией, то есть телом, сложенным из магматических пород, закристаллизовавшихся еще глубоко под поверхностью земли. Так и образуется, скажем, гранит — от нескольких сотен метров до 10–15 км под землей, а потом кровля над ним размывается или выветривается, вымывается дождями и он оказывается на поверхности. Среди интрузивные тел часто встречаются, кстати, и кимберлиты. И все такие красоты многомиллиардной древности можно увидеть воочию, если съездить на электричке, скажем, в Выборг или Приозерск.

Слева направо: гранит, гнейс, диорит. Эти камни — свидетели формирования литосферы Земли и зарождения на ней жизни [9]

Сначала, во времена кольской и беломорской складчатостей формировались своеобразные протоплатформы — жесткие массивы, образованные как восходящими движениями земной коры, так и горизонтальными сминающими, уплотняющими — а ко временам карельско-свекофеннской складчатосчти эти процессы завершились и образовалась уже настоящая платформа, кратон. Проиллюстрировать это можно так [55]:

Сверху: Картина формирования континентальной коры в архее [по: Сорохтин О. Г. и др. Происхождение алмазов и перспективы алмазоносности восточной части Балтийского щита. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1996]. Снизу: Схема расположения континентальных плит архейского возраста (заштрихованные области) Балтийского щита и Восточно-Европейской платформы [по: Кушев В. Г. Балтийский и Украинский щиты в общей структуре фундамента Восточно-Европейской платформы, как системы мезо- и миниплит // Глубинное строение и геодинамика кристаллических щитов Европейской части СССР. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1992]

Вулканы при этом, естественно, переместилась на края платформ, так что в наших краях они с тех давних пор не действуют, и появление под ногами Везувия нам не грозит.

Итак, вот что мы пока узнали. Земля, по которой мы ходим, возникла в виде своеобразного поднятия земной коры примерно 1,9 млрд лет тому назад, а земли, расположенные недалеко к северу от нас, за Ладожским озером, — еще раньше, начиная примерно с 3,2 млрд лет назад и никогда после этого не были морским дном. Зато постоянно размывались эрозией — водой, ветром… Таким образом, мы можем ходить по одному из древнейших участков суши на Земле, хотя и сильно срезанному сверху этой самой эррозией. Кстати, самые-самые древние находятся в Канадском щите и насчитывают возраст 4,0–3,8 млрд лет — это всего на 1–0,6 млрд лет позднее возникновения самой Земли, а древнейшие породы с первичной намагниченностью, позволяющей определить их положение на Земле в момент появления, имеют датировки от 3,45 млрд лет назад.

Как же выглядела географическая карта Земли во время, когда эти части суши возникли? На этот вопрос сегодня не может ответить ни один географ или геолог. Уж точно не было ничего похожего на современную карту мира! И вообще внешне обстановка на Земле мало походила на нынешнюю. Представьте себе, 3 млрд лет назад Луна уже существовала, но была немного ближе к Земле (примерно 325 тыс. км по В. С. Сафронову), так что приливы были повыше, а над землей и водой бушевали страшные ураганы, из-за парникового эффекта было чудовищно жарко — 50–60°, озонового слоя не было вообще, и солнечный ультрафиолет жег нещадно, хотя само Солнце — еще молодая холодненькая неразогревшаяся звезда, а давление на поверхности Земли было примерно 0,5 атмосферы и, соответственно, вода кипела при 80° [10]. 3 млрд лет назад земные сутки составляли около 9 часов, а продолжительность года — 900 дней [11].

Если бы некоторый любопытный путешественник во времени из Петербурга решил полюбопытствовать, как выглядела его родина в докембрийский период, а точнее, скажем, 2 млрд лет назад, то увидел бы на месте нашего города огромное первобытное море, покрывавшее большую часть Европы и Русской равнины, но оно не показалось бы ему безбрежным, поскольку в сотне-другой километрах к северу из воды в обрамлении скальных островов поднимался бы величественный гранито-гнейсовый массив Балтийского щита.

Архейский ландшафт. Реконструкция З. Буриана. Кстати, средняя температура воды в океане была 45–75°

Жизнь на Земле в это время, кстати, уже существовала со времени примерно 4,25(?)–3,7 млрд лет назад — она обнаруживается в виде углерода органического происхождения в магматических катархейских кристаллах циркона и древнейших осадочных горных породах формации Исуа в Гренландии — и представлена была в основном анаэробными прокариотами (безъядерными одноклеточными) — археями и бактериями — сначала, видимо, хемосинтезирующими, а затем, как минимум с 3,55 млрд лет назад — в виде строматолитов, т. е. слоистых колоний различных бактерий, в первую очередь — фотосинтезирующих цианобактерий, которых раньше называли сине-зелеными водорослями и которые стали постепенно производить кислород как побочный продукт фотосинтеза. Жили все эти микробы, конечно, в Мировом океане, но преимущественно на околоконтинентальном мелководье. Первоначально кислород шел не в атмосферу, а окислял растворенное в океане железо (70% всех железорудных запасов Земли образовались именно тогда), а потом поверхностные породы и атмосферные газы. Атмосфера перед этим оставалась азотной с метаном, с водяным паром и ничтожным количеством других газов. [13].

Ко времени возникновения кенорской складчатости на Земле, вероятно, существовал суперконтинент Ваальбара — один кусок от Южной Африки и один кусок от Австралии [14], но наш с вами кристаллический щит в его состав не входил, а дрейфовал где-то сам по себе в Мировом океане. Где именно дрейфовал, мы не знаем: где-то в достаточно низких широтах, как показывают данные палеомагнетизма [15]. Рискну предположить, что где-то южнее экватора на месте нынешнего Тихого океана. Пока кенорская и карельская складчатости формировались, Ваальбара исчез, но где-то существовал, как предполагают ученые, другой суперконтинент — Ур, состоящий из нескольких столкнувшихся кратонов будущих Австралии, Мадагаскара и Индии. Наша платформа (хотя от нее над водой тогда поднималась только северная (Балтийский щит) и южная (Украинский щит) ее части) «причалила» к нему где-то 2,8–2,7 млрд лет назад, образовав другой континент с названием Кенорленд, или Моногея. Заметим, названный в нашу честь! В него вошло все то, что было в Ваальбаре, плюс наш с вами Восточно-Европейский кратон, а также кусок Северной Америки. Затем и Кенорланд распался [10].

Гипотетический вид суперконтинента Ур [16]. Ваальбару реконструируют примерно так же.

Гипотетическая реконструкция Кенорленда. Подписаны названия кратонов [17].

Такие перемещения платформ неудивительны, ибо они тогда представляли собой некоего рода плотные утолщенные литосферные «острова» континентальной коры (она более легкая, чем океаническая кора, в том числе потому, что содержат алюминий вместо тяжелых металлов), плававшие на поверхности расплавленной мантии среди еще не сформированной окончательно и потому очень тонкой земной коры. Вкратце причины перемещений континентов можно показать буквально на одной картинке:

«Круговорот литосферы в природе». Тектоника литосферных плит: спрединг (слева) и субдукция (справа) [46]

В расплавленных недрах Земли происходят постоянные конвекционные токи вещества мантии, обусловленные разницей температур горячего ядра (порядка 5000°) и холодной поверхности. Когда горячий базальтовый лавовый поток поднимается вверх, он в итоге застывает, соскальзывает вниз и расталкивает по бокам соседние части коры (это называется спрединг, «расширение»). Чаще всего такое происходит с океанским дном, и хорошим примером может послужить Срединно-Атлантический хребет, идущий по центру одноименного океана — он на картинке и изображен схематично. Двигающаяся плита при столкновении с другой плитой уходит под нее, опускается и там постепенно расплавляется (это называется субдукция, «поддвиг»). Такой вот «круговорот литосферы в природе». Чаще всего при столкновении тонкой океанической плиты и толстой континентальной «побеждает», то есть остается вверху, континентальная. Тем не менее, ей передается толкающее усилие океанической плиты, и она тоже сдвигается. Во время возникновения плиты двигались со скоростями, оценочно, до 50 см/год или больше, сейчас — около 5 см/год [46].

Двигаясь, плиты могут столкнуться так, что образуют суперконтинент. Но и ему суждено развалиться. Причины — все те же конвекционные токи, как показано на иллюстрации:

Так распадаются суперконтиненты [46]

Ко времени окончания формирования Восточно-Европейской платформы (Балтики), с 2,5 млрд лет назад на Земле существовал уже новый суперконтинент, названный Колумбией, или Нуной, или Мегагеей, «открытый» в 2002 г. Его палеогеографы уже попытались нарисовать на карте [18]. Континент был окружен слегка солоноватым океаном, который в это время по объему был уже не меньше 55% от современного, а по площади — гораздо больше нынешнего, ибо он был неглубоким [10]. Что интересно, на этом континенте обнаружены первые «почвы» 2,4 млрд летней давности со следами фотосинтезирующих организмов [13].

Палеотектоническая реконструкция суперконтинента Колумбия по состоянию 1,59 млрд лет назад. Автор: A. DeZotti [18]. На этой и многих последующих картах характерные очертания Балтийского моря показаны просто для удобства узнавания, само это море образовалось всего несколько тысяч лет назад

В случае с Колумбией палеогеографы более или менее попытались воспроизвести широту. Географическая долгота показана условно — неизвестно где «относительно Гринвича» располагался этот континент.

На Земле продолжалась активная вулканическая деятельность, и при этом на нее еще периодически накатывали ледниковые периоды, ибо с 2,45 млрд лет назад на Земле произошла так называемая «кислородная катастрофа»: все, что можно было окислить в океане, на поверхности земли и в атмосфере было окислено, поэтому началось постепенное накопление свободного кислорода в атмосфере и гидросфере, которая из окислительной превратилась в восстановительную, что в корне повлияло на всю земную биохимию, ибо кислород — сильнейший яд. Например, в ходе «фитопланктонных кризисов» вымерли многие анаэробные микроорганизмы, большинство строматолитов — это было самое масштабное вымирание за всю историю планеты. Собственно, на этой катастрофе принято заканчивать бескислородный архейский эон (начавшийся 4 млрд лет назад) и начинать отсчет эона протерозойского. (Эон — это несколько геологических эр, а эра — несколько геологических периодов.)

Соответственно, уменьшающееся количество метана и прочих парниковых газов привели к формированию озонового слоя и уменьшению парникового эффекта с катастрофическими последствиями. Так 2,3–2,0 млрд лет назад произошло, видимо, первое из глобальных оледенений, гуронское, во время которого вся или почти вся Земля покрылась льдом и снегом. Наша планета предположительно превратилась в то, что называют «Земля-снежок». При этом толщина ледяного покрова на материках достигала 5 километров. Понятно, что при таких условиях жизнь могла сохраниться только в океанах, либо где-то в районе геотермальной активности (вулканы на Земле еще бушевали), либо под тонким слоем льда, либо в полыньях где-то на экваторе, либо хемосинтезировали подо льдом, либо превратились в споры и «впала в спячку», длившуюся примерно 300 млн лет до потепления, которое «организовали» вулканы, продолжавшие упорно «парниковать» атмосферу выбросами водяного пара, метана и углекислого газа.

В итоге деятельности цианобактерий 2 млрд лет назад количество кислорода в атмосфере достигло 1%, что достаточно для возникновения дыхания у бактерий, а последнее крайне выгодно с точки зрения энергетики клетки. Вероятно, первоначально бактерии просто защищались от токсического действия кислорода, утилизируя кислород через сжигание органики, а потом научились получать от этого пользу в виде энергии.

Между 2,7 и 1,9 млрд лет назад путем слияния и симбиоза нескольких бактерий с археями и, возможно, вирусами, появились эукариоты — живые клетки с ядрами в виде планктонных одноклеточных водорослей — такой разброс в датировках связан с тем, что эукариоты находят в разных местах в хронологически очень разных слоях и объясняется это обычно тем, что они, надо полагать, возникали и исчезали неоднократно. Удачной оказалась последняя попытка.

А между 2,1(? — франсвильская биота) и 1,2 млрд лет назад из «водорослевых лугов» на Земле появились первые многоклеточные организмы, похожие на современные бангиевые красные водоросли [13]. И в этом случае временной разброс объясняют предположением, что многоклеточная жизнь возникала и погибала (например, от недостатка кислорода для развития), а потом снова возникала в другом месте неоднократно. Возникала она потому, многоклеточный — значит, большой: можешь есть всех и не быть съеденным никем. В любом случае, с многоклеточными организмами появилась и смерть в строгом биологическом смысле этого слова, так как в таком организме «бессмертны» только отвечающие за размножение половые клетки, а остальное большинство, включая и сам организм в целом, заведомо смертны. Что парадоксально: смерть появилась на нашей планете примерно через 2 млрд лет после возникновения жизни, так как одноклеточные микроорганизмы, формально говоря, бессмертны (они не стареют и, к тому же, делятся, умножая себя). Точнее, понятие «жизнь» для них означает несколько другое, чем для нас, состоящих из многих зависимых друг от друга разных клеток.

Протерозойское (рифейское) море. На камнях показаны колонии гигантских, размером до 2–3 мм, одноклеточных водорослей — акритархов. Реконструкция З. Буриана

Континент Колумбия распалась 1,3 млрд лет назад (в это время сутки продолжались 15–16 часов, и в году было 546–548 дней [12]), но неспокойные протоконтиненты вновь собрались примерно 1,1 млрд лет назад в еще один суперконтинент — Родинию (от русского слова «Родина»), или Мезогею, который омывал гигантский океан Мировия (от русского слова «мир»):

Предположительная реконструкция суперконтинента Родиния на 750 млн лет назад (ко времени начала распада). Автор: John Goodge [19]

Родиния считается первым суперконтинентом, существование которого вполне доказано, но географические очертания и расположение на глобусе остаются предметом споров. Более или менее очевидно только то, что изображено на рисунке — что центральная его часть находилась на экваторе. Поверхность ее представляла собой холодную пустыню. Однако именно во время существования этого суперконтинента жизнь впервые попыталась выбраться на сушу. Сначала это сделали «бактериальные маты» и водоросли, эволюционировавшие со временем во мхи [10, 49]. Точнее, постоянные колебания уровня моря сами выводили жившие на мелководье водоросли на сушу, заставляя приспосабливаться к новым условиям.

850–750 млн лет назад произошел «второй кислородный бум», который обеспечила бурно развивающаяся и становящаяся все более разнообразной фотосинтезирующая фауна — зеленые, красные, бурые водоросли и прочее, а есть и разлагать их было еще некому — они просто осаждались на дно океана, захоранивая неокисленный углерод, и темпы захоронения органического углерода были тогда самыми высокими за всю историю отложений на планете. Словом, формирование кислородной атмосферы завершилось.

Очень быстро количество кислорода в атмосфере стало примерно 8–10% и 753 млн лет назад вследствие насыщения атмосферы кислородом произошло, следующее из глобальных оледенений — стертовское (кайгасское), во время которого полярные шапки снова сошлись у экватора и вся Земля, вероятно, опять стала «снежком» на следующие примерно 50 млн лет до потепления, которое «организовали» вулканы. А 662 млн лет назад глобальное оледенение — варангерское (лапландское) — повторилось и продолжалось 27 млн лет [10]. Сам геологический период тоже назвали весьма характерно — криогений. Но даже эти трудности помогли развитию жизни, поскольку похолодавшие воды с поверхности океана опускались вниз, но опускались уже обогащенные кислородом. Океан получил возможность стать колыбелью жизни для многоклеточных организмов.

Континент Родиния пережить ужасы ледниковых периодов не смог и развалился на Прото-Лавразию (североамериканско-европейско-азиатский кусок) и Прото-Гондвану (южноамериканско-африканско-австралийский кусок с будущими Антарктидой и Индией). В это время Земля представляла собой нечто такое:

Палеоглобус времен позднего протерозоя (неопротерозоя). Варангерское оледенение 650 млн лет назад [20]

Балтика на этой карте показана голубым не потому, что была целиком под водой в это время, а потому что была подо льдом. Чтобы было понятно, что и где тут расположено, приведем современную картинку из того же замечательного атласа:

Видно, что наша территория дрейфует где-то межу нынешними положениями Австралии и Антарктиды. А ведь за 100 млн лет до этого были на экваторе!

Следующий раз протоконтиненты собрались где-то 625 млн лет назад, причем, что удивительно, продрейфовав в окрестности Южного полюса, откуда и названия для нового суперконтинента — Паннотия (Всеюжная). Вот его уже попытались изобразить на более или менее привязанной к широте и долготе географической карте.

Реконструкция суперконтинента Паннотия ок. 600 млн лет назад [21]. Источник: NASA

Вид на Паннотию со стороны Южного полюса, ок. 545 млн лет назад. Бледно-желтым цветом выделены молодые кратоны, серым — старые. Автор: Aymatth2 [22]. На этой и следующей картах положение нулевого меридиана я показал красной линией

Паннотия вскоре после своего распада ок. 550 млн лет назад. Вид со стороны Южного полюса [23]

Паннотию еще называют вендским суперконтинентом, поскольку ее существование приходится на последний в докембрии геологический период — венд (он же эдиакарий, 635–541 млн лет назад). Примерно в его середине, около 565 млн лет назад на Земле после всех стуж потеплело, и вообще в воде, а также чуть-чуть на суше в это же время развилась довольно богатая макроскопическая фауна организмов — «эдиакарский сад» или «черновики Господа Бога». Территория нынешнего Петербурга из-под воды пока еще не появилась, оставаясь «континентальным шельфом» неглубокого моря, так что «типичные купчинские места» тогда могли выглядеть так, хотя картинки несколько устаревшие:

Здесь на мелководье можно наблюдать наиболее интересные виды размером от 3 до 30 см, но довольно тонких: различных медузойдов, сприггин (с рожками) и овальных дикинсоний, а растения, напоминающие морские перья — это разные виды петалонам (харниодиск, птеридиний). Номером 7 отмечены трибрахидии, а под самый конец венда, около 550 млн лет назад, появилось еще множество роющих животных. Вендские животные ртов не имели, хищничеством не промышляли, а впитывали растворенную в воде органику всей поверхностью тела или жили за счет бактерий-симбионтов. На прибрежной суше тогда обитали крупные водоросли каниловии. Понятно, что мягкотелые животные ископаемых остатков почти не оставляли, разве что только отпечатки на известняке, которые и обнаруживаются в наших окаменелостях. Поэтому все эти вендобионты доставляют больше вопросов, чем ответов: какое было внутреннее строение этих существ, чем они питались, плавали ли вообще или сидели на дне, от кого и как они произошли, куда и как исчезли... Предполагают, что все эти многоклеточные так расплодились из-за того, что после оттаивания больших ледников высвободилось много экологических ниш, от тех животных, которые этого пережить не смогли, но, так или иначе, в начале кембрия они вымерли — это было следующее великое массовое вымирание — вендское. Наверное, они были съедены появившимися хищниками и потомков в последующем не имели, хотя некоторые считают трилобитов потомками сприггин [13, 50].

Пусть вас не смущает, что на многих представленных здесь палеоглобусах территория Петербурга показана сушей. Авторы этих глобусов просто рисовали всю Восточно-Европейскую платформу (Балтику), не особо вдаваясь в подробности того, какая часть ее была под водой, а какая уже на суше. Мы мы-то местные, нам виднее!

Почему виднее? Потому что ученым давно известна геологическая карта окрестностей Санкт-Петербурга. Она представляет геологическое строение участка земной коры, с которого мысленно сняты относительно недавние четвертичные отложения (за последние 380 тыс. лет — сущий пустяк!). Толщина этих отложений, кстати, колеблется от 1–5 м на вершине Балтийско-Ладожского глинта, до 30–50 м в черте города и даже до 100 м в районе Токсова. Эти четвертичные отложения — преимущественно, следы недавних четырех ледниковых эпох 240—12 тыс. лет назад: пески, бурые ледниковые глины, суглинки, валуны, гравий. А под ними — коренные породы:

Геологическое строение Санкт-Петербурга и окрестностей [24]

Мы видим, что центр города и северный кусок чехла нашей платформы до выхода на поверхность Балтийского щита составлен из осадочных пород докембрийского времени. Преимущественно, времен рифея и венда (1,6 млрд — 541 млн лет назад). Это песчаники, алевриты, голубовато-зеленовато-серые вендские глины и еще некоторые попутные породы [24]. Глина — это вторичный продукт земной коры, образовавшийся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания, и, главное, только при наличии влаги. Алевриты — породы, сложенные из частиц меньше, чем у песка, но больше, чем у глины. В нашем случае отложения возникли в результате так называемого «подводного выветривания» и размывания материнских пород, происходившего в условиях лагуны или прибрежного мелководья вендского моря [25], пейзаж которого я и проиллюстрировал чуть выше. Ну а уже под ними на глубине в разных местах от 175 м (в районе Сестрорецка) до 250 м (в районе Пушкина) находится все тот же кристаллический фундамент, который выходит на поверхность в районе Лосева и севернее. Граница отложения венда и рифея находится примерно на глубине 110 м. Именно через вендские глины с возрастом 680–570 млн лет тому назад проложены большинство тоннелей и станций петербургского метро [24].

Вендская глина василеостровской свиты котлинского горизонта. Обнажение на р. Черной у пос. Бол. Ижора [25]

Что касается «населения» докембрия — рифея и венда — в окрестностях Петербурга, то у нас, к сожалению, не сохранилось следов больших красивых вендских животных. Чтобы посмотреть на ближайшие, придется ехать на побережье Белого моря или в Подольское Приднестровье [50]. Зато в избытке находятся так называемые «микрофоссилии» — микроскопические остатки разных бактерий, одноклеточных водорослей, спор водорослей и других фитопланктонных организмов. В нашем случае — это по большей части зеленые водоросли-акритархи — лейосферидии, нитчатые водоросли, предполагаемые споры водных грибов-сапрофитов, цианобактериальные маты. А в верхних слоях серых глин появляются уже следы ползания каких-то древних червей, питавшихся органикой в осадочных придонных слоях [52, 53]. Вот они:

Микрофоссилии. Слева: акритарх Leiosphaeridia tenuissima Eisenack, 1958. 5 – нитчатая водоросль Siphonophycus sp., 6 – предполагаемые остатки грибной природы Vanavarataenia insolita Pjat. Два последних образца — из скважины «Коровье-8» в Южном Приладожье с глубины, соответственно, 260 и 230 м [52]

Тонкая зеленая линия на геокарте, идущая в центре города примерно по трассе бывшего Лиговского канала означает, что море отступало на юг, постепенно освобождая для суши большую часть Петербурга к началу кембрия (541–485 млн лет назад). На самом деле, берег древнего мелкого внутриконтинентального моря, бывшего заливом океана Япетус располагался севернее этой зеленой линии, так как стоит помнить о выветривании, вымывании, разрушающем действии последних ледников и разных меж- и послеледниковых водных стихий, которые срезали и размыли часть отложений в центре Петербурга. В любом случае кровля (то есть верхняя часть) вендских отложений носит следы неглубокого размыва, означавшего, что на время эта территория оказалась сушей, но в кембрии снова ушла под морские воды [54].

Уровень моря тогда был на 30–90 метров выше современного. Какое этому морю придумали название, честно говоря, не знаю: может, и вовсе не придумали, но контуры его были такими:

Контуры морского бассейна («сиверского моря»), занимавшего часть континента Балтика в раннем кембрии (525–520 млн лет назад) [26]

Точнее говоря, постепенное отступание моря на юг в окрестностях Петербурга, о котором я еще много буду говорить, — это, так сказать, «генеральная линия» нашей местной стратиграфии. В реальности имели место колебания уровня Мирового океана, периодически приводившие то к затоплению, то к осушению окрестных мест, но в целом тенденция была именно такая — на протяжении миллиарда лет береговая черта смещалась в сторону, которую мы сейчас называем южной, а тогда это был чаще всего запад. Например, максимум трансгрессии (так геологи и географы называют наступление моря на сушу, обратный процесс — это регрессия) в кембрии пришелся на ранний (нижний) кембрий, а к концу периода море занимало только западную часть платформы, как мы видим из этих карт.

Но так или иначе северная часть нашего города вышла на сушу ко времени, когда произошел так называемый «кембрийский взрыв». Так биологи называют необыкновенно бурное увеличение количества и разнообразия животных видов в наступившем кембрийском периоде, появление буквально всех фундаментальных типов привычного нам животного царства и, главным образом, «скелетную революцию» в развитии живых существ: именно в это время некоторые из уже существовавших в конце венда микроскопических представителей зоопланктона обрели скелеты — первоначально только наружные, как у нынешних насекомых. Поскольку «производство» скелета — дело эволюционно выгодное (поначалу это было лучшая защита от появившихся в это же время хищников), но крайне энергетически затратное, то непременным условием такого «взрыва» являлось новое повышение уровня кислорода. В данном случае не в атмосфере, а растворенного в верхних слоях морской и океанской воды, где преимущественно тогда и обитала жизнь. Гипотезы причин «третьей кислородной революции» есть разные (обычно «винят» возникших тогда же мезопланктонных рачков-фильтраторов, которые очистили верхние слои океана от мути), но формирование скелетов происходило поэтапно и повлияло на много чего в эволюционном развитии животных. Так, в частности, у них появились глаза, нервная система и, собственно, мозг. Словом, существовавший еще в венде зоопланктон, несколько раз пытался, так сказать, пробиться в крупную весовую категорию, и вот в кембрии ему это удалось, равно как и сформировать почти все современные типы животного царства, включая и возникших из древних билатеральных вторичноротых многоклеточных организмов первых хордовых — наших далеких предков [10]. Картины кембрийской жизни, правда, не в наших краях, могли быть такими:

Кембрийское мелководное сообщество. Реконструкция А. А. Акимова

Кембрийская биота — фауна сланцев Бёрджес (Канада)

Тут мы видим различные губки, а также многочисленных моллюсков, плеченогих, иглокожих... Поскольку у животных появились скелеты, то их стало возможным найти в осадочных отложениях, и, конечно, самыми известными окаменелостями Ленинградской области являются останки членистоногих — хищных панцирных трилобитов, представленных на обеих картинках. Они могли быть довольно крупными, с 30–40 см размером. Большая, до метра длинной, хищная «креветка» на последнем рисунке — тоже из компании членистоногих, ее имя аномалокарис. Археоциаты — большие красивые «губки» — у нас так и не появились, они вымерли 490 млн лет назад, а вот трилобиты приползут, но потом [26]. На суше, кстати, во второй половине кембрия 515–470 млн лет назад находят первые мхи [49]. Словом, большая часть кембрийских бионтов, в отличие от вендских, так или иначе может быть привязана к нынешней классификации животного мира.

Впрочем, судя по данным бурения и речным обнажениям, животный мир кембрийского моря в наших местах был гораздо более бедным — тогда под водой копошилось то, что называют раннекембрийской «мелкомерной скелетной фауной» — ракушки разных мелких моллюсков — от сотых долей миллиметра до миллиметра, а также одноклеточных бентосных (т. е. придонных) фораминифер, к которой добавлялись небольшие кольчатые черви (их ходы находят в глине) [26]. В общем, если посмотреть следы живности в кембрийских глинах и песчаниках под микроскопом, то увидим мы то, что изображено на картинке ниже. Это, можно сказать, первое многоклеточное население наших краев, ископаемые остатки которого можно «найти и подержать в руках». Из тех, что покрупнее, попадаются моллюски гастроподы (улитки) и единичные наутилодеи [51]. Упомянутые ранее микрофоссилии тоже присутствуют.

Палеонтологический институт РАН. Представители раннекембрийской мелкораковинной фауны: 1 – трубка хиолительминта (Hyolithellus filiformis, Южная Австралия); 2 – ядро трубки Anabarites trymatus (Южная Австралия); 3 – раковина брюхоногого моллюска (Obtusoconus brevis, Южная Австралия); 4 – склерит томмотиды (Lapworthella fasciculata, Южная Австралия); 5 – склерит Microdictyon effussum (Сибирь); 6 – склерит червя Lenargyrion knappologicum (Сибирь); 7 – склерит Chancelloria spinulosa (Южная Австралия); 8 – ядро раковины брюхоногого моллюска (Pelagilella lorenzi, Сибирь); 9 – сферическая проблематика (Aetholicopalla adnata, Южная Австралия); 10 – ядро раковины брюхоногого моллюска Aldanella attleborensis (Сибирь); 11 – ядро раковины брюхоногого моллюска Latouchella memorabilis (Сибирь); 12 – склерит Halkieria parva (Южная Австралия); 13 – ядро раковины двустворчатого моллюска (Pojetaia runnegari, Южная Австралия); 14 – раковина хиолита (Microcornus petilus, Южная Австралия) [47]

В целом, кембрий — один из самых горячих периодов в истории Земли — средняя температура была на 15° выше современной, но ввиду близости к южному полюсу климат на всей Балтике тогда был умеренным, без ярко выраженных сезонных колебаний погоды, количество кислорода в атмосфере достигло 12,5% [10].

Что касается кембрийских отложений, то вдоль берегов моря накапливались пески, смытые преимущественно с окрестной суши, а на удалении от берега — знаменитые «синие» (голубовато- и зеленовато-серые) кембрийские глины мощностью от 100 до 115 м, накопившиеся за 4–7 млн лет и находящихся на оставшейся от самого раннего кембрия «подушке» из зеленовато-серых полевошпато-кварцевых песчаников толщиной около 20 м. Кроме того, докембрийские отложения рифея и венда мощностью от 150 до 250 м, собственно, никуда не девались, а ушли под кембрийские слои. И так на всем протяжении того, что называется «предглинтовой низменностью», считая от южных районов города. На практике в каждом конкретном месте упомянутые слои имеют несколько меньшие мощности, чем в своем максимуме, так что в сумме они дадут толщину от 250 м в юго-восточной части Петербурга до 350 м на Дудергофских высотах (глинте), под которыми находится уже знакомый нам кристаллический фундамент, причем весьма негладкого рельефа и, с глыбами и обломками в котловинах [25].

Такова суть геологической карты — она показывает только верхний из слоев отложений, а остальные просто уходят под него. В нашем случае, чем южнее, тем больше слоев в «геологическом торте», отвечающих разным геологическим периодам в истории Земли, когда осадконакопление шло по-разному.

Обнажение кембрийской глины в долине р. Тосны, пос. Ульяновка [27]

В течение всего кембрия залив океана медленно отступал на юг, высвобождая на поверхность южную часть Петербурга и окрестностей. Где-то между ранним и средним кембрием море ушло, оставив после себя слой прибрежного песка поверх синей глины, затем в среднем и позднем кембрии вернулось, но занимало уже меньшие территории:

Контуры мелководных морских бассейнов, покрывавших континент Балтика в среднем кембрии, позднем кембрии и в начале ордовика (500–460 млн лет назад) [26]

В это время на мелководье этого континентального моря накопился слой толщиной от 5 до 15 метров из мелкозернистых зеленовато-серых кварцевых песчаников и песков, которые смывались с соседних низменностей суши, подхватывались течениями и укладывались в дюны. Этот слой обнаруживается у подножия глинта. В этих песчаниках, получивших наименование оболовых (унгулитовых) уже больше остатков животных, и прежде всего — обломки раковин плеченогого моллюска Obolus Apollinis.

При этом вся Восточно-Европейская платформа продолжала свое «одиночное плавание» в океане, дрейфуя в направлении к экватору где-то между другими осколками Паннотии — континентами Гондвана и Лаврентия (часть Северной Америки, Аляски и Гренландия), отделенная от первого проливом между Уральским океаном на востоке и океаном Рея на западе, а от второго — океаном Япетус. К концу этого периода Земля выглядела следующим образом.

Палеоглобус времен раннего кембрия, около 514 млн лет назад [20]

Заметим, что относительно полюсов наша платформа была повернута почти под 90° по часовой стрелке по сравнению с современностью. Нынешнее направление на юг от Петербурга тогда скорее было направлением на запад. Как я уже писал, зря они на реконструкции почти всю платформу покрасили в зеленый цвет суши. На самом деле размеры сухопутной части нашего протоконтинента были поменьше — вот так:

Восточно-Европейская и соседние платформы времен среднего кембрия 500 млн лет назад. Автор: Р. Блэйки [45]

Итак, усвоив, что серые вендские глины, лежащее под ногами у жителей центра города и его северных окрестностей, и «синие» кембрийские глины, отложенные поверх предыдущих и находящиеся в южных районах города и далее на юг от него — это не одно и то же, мы не поленимся, однако, последовать за отступающим на юг берегом древнего океана и покажем, что осталось от геологического и биологического прошлого южных окрестностей Санкт-Петербурга.

Ко временам следующего, и довольно холодного, периода — орд?вика (485–444 млн лет назад) Балтика дрейфовала на север в направлении Лаврентии, «схлопывая» океан Япетус, а юго-западнее нее появился еще один континент, отколовшийся от Гондваны — Авалония (часть Западной Европы, Британии и Канады). Длительность года, кстати, в это время составляла 412 дней, то есть в сутках было чуть больше 21 часа [10].

Палеоглобус времен среднего орд?вика, около 458 млн лет назад [20]

Восточно-Европейская и соседние платформы времен позднего орд?вика 450 млн лет назад. Автор: Р. Блэйки [45]

Во времена ордовика уровень океана поднялся, и большую часть этого геологического периода внутреннее море затопило основную часть континента Балтика. Что удивительно, про это мелководное море, временами плескавшееся в центральной части Восточно-Европейской платформы (оно хорошо заметно, например, на этой и предыдущих картах), географам известно давно, но, как я ни искал, не смог нигде найти упоминание, чтобы это море носило хоть какое-то название, по крайней мере до юрских времен. По-моему, это неправильно! В любом случае, максимум орд?викской трансгрессии пришелся примерно на время около 460 млн лет назад [10], так что пейзажи в наших местах могли выглядеть так:

Ордовикское море. Реконструкция

По-прежнему много трилобитов и кораллов. Процветают морские беспозвоночные, и многое из этого, действительно, находится в обнажениях по берегам рек, разрезающих склон Балтийско-Ладожского глинта, таких как Поповка, Саблинка, Тосна и другие, в отложениях, относящихся ко временам 478–460 млн дет назад. Это осколки панцирей все тех же ползучих трилобитов, огромное количество появившихся к концу кембрия конодонтов (древнейших бесчелюстных хордовых от силы 4 см длиной, родственников ланцетника и заодно родственников наших дальних-дальних предков; этим же словом называются их зубы, которые, собственно, и находят в отложениях), раковины различных брахиопод-плеченогих и хищных наутилусоподобных моллюсков, скелеты иглокожих криноидей (морских лилий, на рисунке они красные) и цистоидей (морских пузырей). Красавец головоногий моллюск из прямораковинных наутилоидей, тоже хищник, называется ортоцерас, может в наших отложениях иметь в длину метров 9. В этот же период возникают и первые позвоночные, развившиеся из древнейших хордовых — бесчелюстные рыбообразные (типа миног), но у нас их останков не находят.

На суше в ордовике упомянутая низшая растительность (бактерии, водоросли и мхи) формирует богатые палеопочвы под водорослевыми пленками (первые из них появились еще 2,4 млрд лет назад) — только по берегам, конечно — а в них уже находят вертикальные норки, оставленные какими-то неизвестными многоножками или дождевыми червями. В середине или конце ордовика 460–440 млн лет назад из росших на мелководье микроскопических прото-харовых водорослей появляются и первые настоящие сухопутные сосудистые растения — риниофиты (раньше их называли псилофитами) [10]. С этого же времени известны первые сухопутные грибы, хотя, предполагают, что они могли появиться и в кембрии. Про климат на суше нашего континента в то время мы можем сказать, что он был аридным, то есть горячим и сухим, как ныне в пустыне Сахара [20].

Так мог бы выглядеть в ордовике пейзаж северного берега Гондваны

Характер отложений нижнего, т. е. раннего ордовика в Ленинградской области не слишком отличался от позднего кембрия, собственно, поэтому часто их объединяют под общим названием кембро-ордовикской толщи оболовых песков и песчаников — это где-то до 20 м. Тут интереснее другое — в Приневской низменности какой-то мощный водяной поток, вероятно, изливавшийся во время между двумя последними ледниками или стадиями последнего ледника, или иной размывающий грунт процесс не пощадил ордовикских отложений, снеся их до горизонта кембрийских глин, но берега этого потока остались, а последний из ледников — валдайский, двигаясь на юг северный его берег, составленный из предыдущих ледниковых морен, — Парголовскую, Юкковскую, Колтушскую возвышенности — срыл, а южный берег, напротив, подпер, приподнял и местами даже перевернул. Такое действие ледника на коренную породу называется гляциодислокацией [48], ледяными «наволоками», а вырванные гигантских размеров глыбы — в нашем случае ордовикских времен — отторженцами. Именно из них и составлены Дудергофские высоты. Нам важно понять, что ледник, таким образом, пощадил ордовикские отложения на Балтийско-Ладожском глинте и возвышенности южнее его — своеобразной яйле, которая называется ордовикским плато. Ижорская (Копорская) возвышенность — это его часть. В старых работах можно встретить название «силурийская возвышенность» и там же, собственно, все отложения ордовика будут названы силурийскими, но это устаревшая терминология, связанная с тем, что до 1960-х годов ордовик считали ранним отделом следующего геологического периода, силура.

Линия Балтийско-Ладожского глинта на территории Северо-Запада России [по: Иванцов А. Ю. Определитель ордовикских трилобитов азафидного облика окрестностей Санкт-Петербурга. М., 2004]

Схематическая карта расположения орографических зон Ленинградской области [по: Селиванова В. А., Кофман В. С.. Геология СССР. Том I: Ленинградская, Псковская и Новгородская области. Геологическое описание. М.: «Недра», 1971]

В любом случае, раз отложения сохранились, их можно изучить. Про оболовые пески и песчаники, сформировавшиеся 487–480 млн лет назад, я уже рассказал, а как они выглядят, хорошо знают посетители Саблинских пещер, вырытых как раз преимущественно в белой, розоватой или желтой оболовой толще [28]. Как мы уже знаем, эти осадочные породы могут образоваться только если где-то рядом берег.

Над ними без какого-либо перерыва идет черный слой от 0,2 м до 1 м толщиной, так называемых «диктионемовых горючих сланцев». Это спрессованные частицы глинистых минералов вместе с остатками большого количества микроорганизмов, преимущественно планктона, хотя встречаются и органические оболочки других существ. Этих последних так много, что сланцы даже могут гореть. Название «диктионемовые» — устаревшее, но привычное, оно дано по имени одного морского беспозвоночного, родственника кораллов, которого в итоге в этих сланцах не оказалось. Научное название этих сланцев — битуминозные аргиллиты. Можно предположить, что в это время — 482 мил лет назад — лагунные участки внутреннего моря превратились в закрытые водоемы, где из-за застоя воды на дне стал скапливаться органический ил вперемешку с неорганическими осадками, со временем спрессовавшийся и битумизировавшийся. Такое отдаленное подобие будущих болот. Еще одной любопытной чертой этих сланцев является наличие в них радиоактивных компонентов — урана, который мы сегодня наблюдаем в виде газа радона-222 и продуктов его распада. На открытых пространствах он не опасен, но может скапливаться в воздушных полостях, где им не рекомендуется очень долго дышать.

После окончания отложения битумозных сланцев море на 2–3 миллиона лет отступило, превратив поверхность в сушу, но затем снова затопило ее, и начался процесс формирования так называемой «глауконитовой толщи» мощностью около 1 м — пестрой смеси песчаников, рыхлых глинистых песков или даже глин зеленого, бурого и желтоватого оттенков. Название дано благодаря присутствию в толще частиц минерала глауконита, придающего породе зеленый цвет. Это было 478–470 млн лет назад. Отложения происходили очень медленно и, очевидно, на большом удалении от берега, причем геологический механизм, приведший к их появлению пока не понятен [26].

Стены обвального зала в пещере Жемчужная (Саблино) хорошо демонстрируют слои оболовых песчаников (внизу), диктионемовых сланцев (черный) и глауконитовой толщи (пестрая и зеленая). Фото: Asaphus (ЖЖ)

Выше идут глауконитовые доломатизированные известняки, которые еще с петровских были предметом «плитяной ломки» — промышленной добычи в карьерах. Таковы «путиловская плита», «тосненская плита», «волховская плита». В среде плитоломов этот «плитняк» делился на три слоя, снизу вверх: «дикари», «желтяки» и «фризы». Все вместе они составляют около 5 метров и формировались 470–467 млн лет назад. Промышленное значение имеют «дикари» — прочный светло-серый известняк с зеленоватым отливом или светло-бордовыми разводами. Создавшие его процессы не вполне понятны, но в целом, это тоже карбонатный ил, откладывавшийся на значительном удалении от берега и большей глубине, чем предыдущие слои. В его толще, пока он не уплотнился, можно обнаружить ходы и норы, вырытые представителями придонного мира [26, 28, 29].

Обнажение отложений конца нижнего и среднего ордовика на правом берегу р. Поповки. Фото П. В. Федорова [26]. Леэтсеская свита — это только что упоминавшаяся глауконитовая толща, до силлаоруской и обуховской свит еще доберемся

Над «фризами» находится «нижний чечевичный горизонт» — тонкий слой (0,2–0,4 м), состоящий из серого рыхлого мергеля с мелкими уплотнениями (оолитами) — «чечевичками», состоящими из окислов железа со следами фосфора (силаоруская свита) возрастом 465–467 млн лет. Возникнуть такие «чечевички» могли на дне моря глубиной около 12 м, при которой обычные волны заставляют перекатываться по дну по эллиптическим траекториям частички осадков. Наконец, самые верхние из ордовикских отложений — это, снизу вверх: 1) так называемые «ортоцератитовые известняки» мощностью 5–6 м — породы серого, светло-серого цвета, с красноватыми и зеленоватыми оттенками, с большим количеством крупных головоногих моллюсков — ортоцерасов (были на рисунке выше) и эндоцерасов и другой фауны, 2) «верхний чечевичный горизонт» 0,5–0,7 м, 3) «эхиносферитовый известняк», с погребенными в нем, наряду с прочими окаменелостями, остатками древних жителей силурийского моря — эхиносферитов, иглокожих животных, близких к современным морским лилиям (криноидеям). Естественную толщину верхнего из этих слоев мы не знаем, так как его верхушка срезана более поздним выветриванием и, вероятно, ледником. Все это формировалось 467–360 млн лет назад в условиях наступления внутриконтинентального моря на глубине около 10 метров и довольно далеко от берега. Окаменелости вышеупомянутых трилобитов и брахиопод встречаются во всех перечисленных известняках, начиная с глауконитовых [26]. Все вместе эти известняки составляют слой, толщиной около 16 м. Он представляет собой как бы костяк ордовикского плато и довольно закарстован.

Со второй половины ордовика началось отступление моря в западном направлении, которое превратилось в конце периода в узкий залив. По мере движения нашего кристаллического щита к экватору море разбилось на цепь мелководных лагун, заметно потеплело. Ранее отложенные известняки стали обогащаться доломитом.

А в живом мире в конце ордовика случилось «орд?викское вымирание» (между 450 и 440 млн лет назад) — одно из сильнейших в истории Земли и второе по количеству потерь. В нем погибло 60% всех видов морских беспозвоночных. Неизвестно точно, что произошло. Предполагают, что движение материка Гондвана к южному полюсу спровоцировало образование на ней полярной шапки и вообще ледниковую эпоху с понижением уровня океана. Резкие колебания уровня моря между ледниковыми эпохами не могли не сказаться на живых существах, обитавших тогда еще в основном на мелководье. Еще подозрение традиционно падает на метеориты, на солнечную гамма-активность и на вулканы [10].

Следующим геологическим периодом в истории Земли был силур (444–419 млн лет назад), интересный для нас прежде всего тем, что в начале силура в Восточно-Европейскую платформу на огромной скорости около 17 см/год впилилась Авалония, а затем оба на большой скорости столкнулись с Лаврентией, начав образование нового континента — Лавруссии (Еврамерики). Это последнее событие произошло примерно 429 млн лет назад [10]. Океан Япетус при этом практически исчез, его кусок вскоре вошел в состав океана Рея.

Палеоглобус времен позднего силура, около 425 млн лет назад [20]

При коллизии, точнее даже еще перед нею, начали образовываться горы, а весь процесс называется каледонской складчатостью, или каледонским горообразованием [30, 31]. Место столкновения детальнее:

Палеогеогарфия Европы. Силур—девон [32]. Здесь у автора карты (Рона Блэйки, [45]) неточность — в девоне в это время внутреннее море Восточно-Европейской платформы было гораздо больше и достигало окрестностей будущего Петербурга

Так виднее, что произошло. Из воды поднялись Скандинавские горы, а вместе с ними — горы Шотландии, западной Гренландии, а потом и Аппалачи в Северной Америке. Как это выглядело тогда можно проиллюстрировать современными Гималаями, которые возникли в похожих условиях — при столкновении индийской плиты с евразийской «всего» около 50–25 млн лет назад. Результаты и сейчас впечатляющие. Начавшееся было после оттаивания ледников в начале силура наступление моря снова привело к затоплению части Балтики, в том числе и в районе Санкт-Петербурга, но из-за столкновения континентов плиты поднялись выше уровня океана, и море отступило надолго, и накопившиеся отложения кембрия, ордовика и силура оказались на суше, причем в крайне засушливых и горячих условиях климата пустынь, ибо дело происходило буквально прямо на экваторе (хотя сам силур, как и ордовик, вообще были довольно прохладными и даже ледниковыми периодами, и только к концу силура происходит значительное потепление). В течение по крайней мере 40 миллионов лет все это подвергалось выветриванию и размыву. В результате у нас все отложения силура, а местами и верхнюю часть ордовикских буквально ветром сдуло с поверхности земли. Поэтому мы их не находим, и после насыщенного событиями ордовика, про времена силура применительно к нашим краям мы почти ничего не можем сказать. (И слава богу! подумал утомленный всей этой геологией читатель.)

Тем не менее, жизнь во времена силура продолжала развиваться. Хотя температура по сравнению с ордовиком росла, пустыни были не везде. Более того, упомянутые риниофиты перебрались с Гондваны на остальные континенты, дав начало плауновым растениям, а в дальнейшем и практически всем современным отделам высших растений. Размножались они спорами в воде. Появились прототакситы — неизвестной природы растения высотой до 9 м — некоторые ученые считают их грибами. Словом, жизнь полезла вверх, создавая «многоэтажность» и, одновременно, держащую эту высоту трудноразложимую органику — древесину, целлюлозу, а мертвая древесина, переработанная специально выведенными разнообразными грибами и бактериями, вместе с нормальными корнями растений стала формировать уже не «палео-», а настоящий почвенный слой. Из бессосудистых были широко распространены мхи. Также на сушу вышли первые животные — это были скорпионы, возникшие в том же силуре из прежних ракоскорпионов, и панцирные пауки. Словом, растения и животные начали покорять сушу, но пока еще держались по влажным местам вдоль водоемов, ведь их корни не проникали в землю глубже 2 см.

В морях того времени тоже много чего интересного было, например по дну ползали гигантские хищные ракоскорпионы, из рыбообразных 430 млн лет назад появились первые челюстноротые (пластинокожие, которых раньше называли панцирными рыбами), то есть, собственно, рыбы, а бесчелюстные достигли пика своего развития [10]. Но моря большую часть силура у нас не было.

Пейзаж времен силура. Реконструкция. Здесь изображены заросли куксонии (ее нашли в Шотландии в отложениях верхнего силура), других риниофитов и мхов

В очень жарком девоне (419–359 млн лет назад) континенты постепенно продолжали кучковаться, Лавруссия медленно дрейфовала в северном направлении в окрестностях экватора, причем Восточно-Европейская платформа в ее составе была разделена экватором почти пополам. Слияние Балтики, Лаврентии и Арморики в Лавруссию закончилось 390 млн лет назад. Территории, где сейчас находится Петербург, пересекли экватор около 385 млн лет назад. Устраивался ли по этому случаю праздник Нептуна, науке не известно.

Палеоглобус времен раннего девона, около 390 млн лет назад [20]

Климат на большей части континента оставался преимущественно аридный, хотя на севере были тропики; в среднем температуры держались градусов на 12 выше нынешних. В отношении животного мира девон не зря называют «веком рыб» — они тогда были королями морей. Появляются кистеперые рыбы, а потом и развившиеся из челюстноротых костные рыбы, которые к концу периода станут доминирующими, хрящевые рыбы (древние двухметровые акулы) и двоякодышащие рыбы. Хотя и головоногие моллюски с ракоскорпионами, а также кораллы и мшанки чувствовали себя тогда отлично, зато наши старые знакомые трилобиты постепенно начали вымирать. На суше из риниофитов развились хвощи и папоротники — сначала древовидные, а в конце периода и голосеменные — предки современных хвойных растений. Что примечательно, они совершенно вытеснили риниофиты, которые в итоге вымерли. К концу девона растения, двигаясь от кромки воды, освоили почти всю поверхность суши и выросли до 30 м в высоту, а на севере Лавруссии (нынешние Скандинавия, Гренландия и север Канады) в тропическом климате появились первые болота и первые настоящие леса, превратившиеся потом в первые залежи каменного угля [33].

Поскольку появились леса, которые пропускают через себя огромное количество влаги, появились и первые «настоящие» полноводные реки — до этого все осадки быстро и бурно смывались в моря, не образуя постоянных рек. Соответственно, в этом же периоде появляются первые «настоящие» большие пресноводные водоемы, отличные от мелких дождевых луж.

«Купчинские пейзажи» второй половины девона вполне могли выглядеть так, разве что без гор:

Растения девонского периода [33]: на переднем плане три разновидности баррандеины (из плаунов), а за ними на берегу водоема высокие астероксилоны и древние ринии, сзади слева — роща археосигиллярий с загнутыми вниз ветками, под скалами — псевдоспорохнусы с красными ветками, в центре на заднем плане высокие дуисбергии (древовидные плауны), за ними — древовидные папоротники, а недалеко от водопада — кто-то из папоротниковидных, допустим, археоптерис

Что для нас интересно в краеведческом плане, около 392 млн лет назад уровень Мирового океана снова значительно поднялся, и большую часть Восточно-Европейской платформы затопило. В это время южные окрестности Петербурга представляли собой систему лагун, в которых пресные воды, стекавшие со Скандинавских гор, смешивались с морскими [10, 26].

Восточно-Европейская платформы времен среднего девона около 350 млн лет назад. Автор: Р. Блэйки [45]

Пресноводные рыбы девона: кистепёрые (внизу слева), двоякодышащие лопастепёрые (вверху) и акантоды (справа). Реконструкция З. Буриана

С развитием древовидных растений, стволы последних, падая в воду, стали их загромождать, и отвечающих за гниение бактерий и грибов было еще мало, а те, что были, съедали для этого дела много кислорода из воды. Ползающим по дну нашим дальним предкам, лопастепёрым рыбам (класса костных рыб) пришлось сначала развивать конечности для лазания по бурелому и дышать атмосферным воздухом — так из них получились двоякодышащие рыбы тетраподоморфы, наподобие недавно найденного тиктаалика, которые примерно 385 млн лет назад выбрались на сушу, научившись ползать по ней от водоема к водоему, и превратились примитивных наземных позвоночных (тетрапод, или четвероногих) — раньше их называли стегоцефаловыми. Точнее, это сделали самые древние из этой клады — ихтиостеги, ставшие первыми земноводными (амфибиями), вроде гигантских лабиринтодонов, или более близкие к нам 60-сантиметровые тулерпетоны [34]. Правда, помимо растений, они уже застали на суше достойную кормовую базу — скорпионов, многоножек, и возникших в девоне же первых пока еще бескрылых насекомых — миниатюрных клещей, пауков… Произошел этот выход все в той же тропической зоне севера Лавруссии — по крайней мере, остатки ихтиостег нашли в Гренландии. В общем, недалеко от нас.

Надо еще отметить, что в конце девона — в два «события» 374,5 и 359 млн лет назад — произошло еще одно великое девон-карбоновое вымирание, в котором погибло до 75% всех существовавших тогда видов животных, включая всех «панцирных» рыб, щитковых бесчелюстных рыб, аммонитов, почти всех кораллов. Оно затронуло преимущественно морскую и океаническую теплолюбивую фауну. Причины неизвестны: прямая причина — недостаток кислорода в воде, но что к ней привело? Подозревают, что разросшаяся на суше резко увеличила сток отмершей органики моря, где биосфера была не готова к ее переработке: на разложение потребовалось много кислорода, и все равно не хватало — образовались девонские нефтяные отложения [10].

Что касается наших геологических отложений среднего и верхнего девона, то они находятся на ордовикском плато поверх описанных ордовикских отложений южнее глинта — от Гатчины и Тосно и далее на юг Ленинградской области, а также во всей Псковской и большей части Новгородской областей. Это доломиты, серо-красные известковые песчаники, тесно-серые глины, светло-кремневые мергели (нечто среднее между глиной и известняком). В нашем случае — прибрежно-морского и лагунного характера. Они весьма насыщены остатками ископаемых организмов, число видов которых достигает 850, особенно, остатки ракообразных, чешуи панцирных, кистеперых рыб или акантод. Имея мощность 2–5 м на севере, южнее Павловска, толщина слоя девонских отложений растет в южном направлении до 75 м на юге области: несомненно, туда отступало море в конце среднего и верхнем девоне [26].

На среднем девоне геологическая история, которую мы может проследить, буквально роя у себя под ногами землю, для Ленинградской области заканчивается. Поскольку вендские (к северу от города и в его центре), кембрийские (в предглинтовой низменности), ордовикские (по краю глинта) и девонские отложения (южнее глинта) сверху перекрыты уже четвертичными отложениями — моренами, оставленными последим ледниковым периодом — Валдайским оледенением, случившимся 80–11 тыс. лет назад. Это бурые моренные глины, суглинки и супеси с валунами [26]. Поэтому мы не можем по геологическим следам восстановить историю нашего края, происходившую между примерно 398 млн лет назад и началом последней ледниковой эпохи. Судя по всем имеющимся данным, окрестности Петербурга никогда в этот период не были морем или покрывались водой на очень короткое время. В любом случае, если в это время и возникали какие-то отложения, они были начисто стерты в течение четырех последних ледниковых эпох.

Суммируя все вышесказанное, в разрезе геологическое строение южных окрестностей Петербурга упрощено выглядит так, с тем уточнением, что рисунок взят из старой статьи, где рифейско-вендские и кембрийские отложения еще не различались:

Разрез через долину р. Невы по линии от Парголова до Пушкина (по А. А. Иностранцеву): a — кристаллический щит (серый гнейс), b — рифейско-вендские (снизу) и с — кембрийские отложения — глины, переслоенные с песчаниками, гравелитами, алевритами и известняками, d — кембрийско-ордовикские оболовые пески и песчаники, e — тонкий слой диктионемовых сланцев, g, h — ордовикские известняки (глауконитовая толща, глауконитовые известняки, нижний чечевичный горизонт, ортоцератитовые известняки, верхний чечевичный горизонт, эхиносферитовые известняки), выше черным показаны не обозначенные буквой девонские песчаники, глины и мергели, m — четвертичные отложения, преимущественно ледниковые [35]

Остается только проследить перемещение Балтики в ходе дрейфа континентов и сказать несколько слов о развитии жизни на суше, раз уж мы предполагаем, что она ползала, топала и бегала по той же земле, по которой сегодня ходим мы. При этом из всего многообразия видов жизни сконцентрируем внимание на тех, которые были нашими предками, приведя эволюционную линию к приматам и человеку.

Во время следующего, каменноугольного периода (359–299 млн лет назад) континенты продолжали собираться вместе, пока около 335 млн лет назад не собрались в один суперконтинент — Пангею. По мере сближения континентов на их краях из плит земной коры вверх взметнулись огромные горные цепи, кромки материков были затоплены потоками лавы, извергавшейся из недр Земли, а сама Гондвана развернулась по часовой стрелке [36]. Океан Рея закрылся при столкновении Гондваны с Лавруссией. Остались только два океана — Панталасса и Палеотетис. Заметим, что Балтика снова была перевернута на 90°, но уже против часовой стрелки — там, где нынче запад, тогда был юг.

Палеоглобус времен раннего и позднего каменноугольного периода: 356 и 306 млн лет назад [20]

Восточно-Европейская платформа времен позднего карбона около 300 млн лет назад. Автор: Р. Блэйки [45]

В климатическом отношении в начале карбона на большей части суши климат был тропическим — влажным и теплым, громадные площади оказались заняты мелководными морями, а на залитых морем прибрежных равнинах недалеко от экватора образовывались обширные болота, на дне которых копились упавшие в воду и не успевшие разложиться деревья. Все это постепенно превращалось в толстые залежи торфа, а со временем под толщей осадочных пород — в каменный уголь и половину современных запасов нефти, которые наша промышленность использует до сих пор. Например, на Донбассе мощность угольной толщи достигает 18 км!

Но, как я уже сказал, в окрестностях Петербурга осадочных отложений карбона нет — за ближайшими нужно ехать на юг Новгородской области, на Валдайскую возвышенность, или на восток Ленинградской области, за Тихвин.

В течение карбона большая часть планеты, свободная от льда и пустынь, покрылась лесами из споровых — гигантских 45-метровой высоты плаунов (сигиллярий, лепидодендронов), различных папоротников, хвощевидных растений (каламитов), а также первых голосеменных (хвойных — кордаитов, саговниковых). Размножение этих последних уже не зависело от воды, и они заселяли более сухие места. Вся эта флора выделяла огромное количество кислорода, захоранивая углерод в болотах. Уже 345 млн лет назад уровень кислорода достиг современного значения 21%, а к концу карбона кислорода накопилось уже 35%.

Экосистема болот была идеальной для жизни недавно вышедших на сушу четвероногих земноводных — ихтиостег, кринодонов и прочих… Также климат болот и вообще подстилка густых влажных лесов, а также избыток кислорода создали прекрасные условия для развития насекомых, включая первых крылатых, которых появилось в этот период несметное количество видов самых разных размеров, до гигантских стрекоз меганевров с почти метровым размахом крыльев [36] и, что существеннее для наших предков, тараканов и жуков, которых земноводные научились есть. Но леса ушли далеко от воды, и насекомые вслед за ними. Поэтому и некоторые тетраподы стали избавляться от зависимости от воды, превращаясь около 329 млн лет назад период в рептилиоморфов — нечто среднее между земноводными и пресмыкающимися — батрахозавров, котилозавров, синапсид (зверообразных)... У них была уже сухая кожа, а размножались они яйцами, а не головастиками [34].

Реконструкция каменноугольного болота. Здесь произрастает множество больших деревьев, в том числе сигиллярии (1) и гигантские плауны (2), а также густые заросли каламитов (3) и хвощей (4), среда обитания для ранних земноводных вроде ихтиостеги (5) и кринодона (6). Кругом кишат членистоногие: тараканы (7) и пауки (8) снуют в подлеске, а воздух над ними бороздят гигантские стрекозы меганевры (9) [36]

Во второй половине каменноугольного времени растения скушали почти весь углекислый газ из атмосферы, а Гондвана перегородила экваториальное течение, поэтому сильно похолодало, градусов на 10–15, массово вымерли тропические леса, огромная ледяная шапка покрывала земли в окрестностях южного полюса и, соответственно, понизился уровень Мирового океана [10], но применительно к нашим территориям получилось, скорее, наоборот: из-за постепенного движения Балтики на север климат с влажного тропического сменился на пустынный аридный [20]. Вообще, обычно сильные похолодания не приводят к крупным вымираниям фауны — животные к ним просто приспосабливаются, — а вот сильные потепления как раз очень даже приводят…

В пермский период (299–252 млн лет назад) из-за усиления засухи аридные зоны Пангеи превратились в огромные пустыни, включая и нашу Балтику, вдали от берегов климат был резко континентальный, с ночными заморозками. Происходит заметное приподнятие и разрастание Пангеи. Лаврентия и Балтика снова раскололись — между ними возникло небольшое море, получившее название Цехштейновское. Поначалу это был просто большой залив Панталассы [10]. В этот же период в нашей Западной и Центральной Сибири действовали мощные вулканические выбросы, сокращавшие количество кислорода в атмосфере и насыщавшие ее парниковыми газами, что, в конечном счете привело к созданию жаркого климатического режима — термоэры.

Палеоглобус времен позднего пермского периода, около 255 млн лет назад [20]

Восточно-Европейская платформа на рубеже перми и триаса около 250 млн лет назад. Автор: Р. Блэйки [45]

На суше постепенно исчезают старые гигантские плауновидные и прогрессируют новые виды голосеменных, распространяются хвойные, саговинковые, гингковые и семенные папоротники. По-прежнему много самых разнообразных насекомых, но теперь все больше насекомых с полным превращением, т. е. проходящие стадии яйца, личинки и куколки (они появились в самом конце карбона). А земноводные уже не смогли выдержать конкуренции с рептилиями, их господство закончилось. Началась эпоха тераморфов, то есть звероподобных ящеров. Рептилии множились и увеличивались в размерах, чтобы, забить желудки как можно большим количеством малопитательных растений. Хищные рептилии тоже росли в холке вслед за травоядными, вынуждая тех еще подрастать. Например, горгонопсы, такие как изображенный на рисунке лиценопс, первыми имели лапы идущие не вбок, а вниз тела, и, таким образом, стали первыми быстро бегающими наземными животными. Словом, у пресмыкающихся началась «гонка вооружений», подобная той, что потом произойдет у млекопитающих.

В условиях засушливых районов с континентальным климатом из зверообразных рептилиоморфов развились группа зверозубых ящеров, цинодонтов длиной где-то сантиметров 10–50. Для выживания они к концу перми приобрели теплокровность, обзавелись шерстью и наружным ухом, а также дифференциацию зубов. Они были более жизнеспособны и активны. Одного из таких цинодонтов, двинию, нашли недалеко от нас, в районе Котласа [34]. Кстати, территория России не богата остатками динозавров, а вот звероящеров у нас в стране находят очень много и самых разнообразных!

Засушливый пермский ландшафт юга Африки. Здесь господствовали самые разнообразные рептилии, в том числе зверообразные хищники. Вы видите, как лиценопс (1) нападает на медлительное земноводное пелтобатрахуса (2), невзирая на его прочный панцирь, в то время как титанозух (3) подкрадывается к зверообразным растительноядным рептилиям мосхопсам (4) и авлакоцефалам (5). Среди ящерицеобразных рептилий следует выделить целурозавравуса (6) — с крылоподобными реберными перепонками, размах которых достигает 30 см, и тадеозавра (7). Клаудиозавр (8) был земноводной рептилией, а мезозавр (9) — настоящим водным животным [37]

А в конце периода произошло пермь-триасовое вымирание — самое крупное в истории Земли. Около 251 млн лет назад всего за 60 тысяч лет исчезли 96% видов морских животных и 70% сухопутных видов, включая 83% видов насекомых и почти всех звероящеров. По разным оценкам, чтобы восстановиться, биосфере потом понадобилось от 5 до 30 млн лет. Предполагается, что причиной стала резко усилившаяся вулканическая активность, включая восточно-сибирские супервулканы, из-за столкновения материков с массовым выбросом в атмосферу метана [10]. Еще одна возможная причина — окончательно растаяли полярные шапки, как следствие прекратилась циркуляция воды в Мировом океана, поскольку до этого, как и в наши дни, теплые и соленые воды движутся от экватора на север, там охлаждаются, тяжелеют, слегка опресняются и погружаются на глубину, начиная свой обратный путь. Если «выключить» конвейер охлаждения у полюсов, океан станет резко стратифицированным по солености и насыщенности кислородом, что резко меняет всю его биологию, позволяя жизни существовать только в верхнем слое воды. Еще одна из гипотез состояла в том, что микроорганизмы, особенно грибы, научились наконец разлагать древесину, т. е. целлюлозу, а также появились археи, научившиеся вырабатывать метан.

В триасовый период (251–201 млн лет назад) начавшая было распадаться Пангея вновь собирается воедино, поскольку именно к самому концу периода происходит наибольшее за всю историю Земли отступание океанов и увеличение поверхности суши.

Палеоглобус времен рубежа раннего и среднего триаса, около 237 млн лет назад [20]

Восточно-Европейская платформа времен позднего триаса около 225 млн лет назад. Автор: Р. Блэйки [45]

Среди растений господствуют голосеменные — саговниковые, хвойные, гингковые и семенные папоротники, гигантские хвощи и плауны тоже неплохо существовали. Жизнь постепенно восстанавливается с появлением многих новых животных, в том числе и первых млекопитающих (около 240 млн лет назад) — крошечных насекомоядных созданий размером с мышку — от упомянутых цинодонтов, а также предков нынешних земноводных. Хотя и древние земноводные, лабиринтодонты, в триасе переживали свой расцвет, а среди рептилий до конца периода доминировали круротарзы — предки крокодилов, хотя к концу периода появились и новые рептилии — динозавры.

Достигшее максимума глобальное потепление при сохранении сухости и, в частности, теплая зона, образовавшаяся по берегам окончательно оформившегося океана Тетис, позволила этим животным распространиться по всем континентам. Преимущественно, на север и на юг, потому что на экваторе устанавливаются уже смертельно высокие температуры. Площадь пустынь достигает максимальных размеров. Уровень кислорода в атмосфере упал до 17%. В морях появились такие морские ящеры как плезиозавры и ихтиозавры, а в небе — летающие ящеры, птерозавры.

В конце триаса происходит еще одно массовое вымирание, триасово-юрское, уничтожившее примерно половину видов животных, включая большинство круротарзов, древних трилобитов, зато открывшее дорогу динозаврам для доминирования на планете. Может быть, его спровоцировало образование Пангеи? [10].

Жизнь на богатых растительностью прибрежных участках триасовых континентов [38]

В юрский период (201–145 млн лет назад), в среднюю его часть, суперконтинент Пангея начал распадаться. Расходящиеся Лавразия и Гондвана образовали Атлантический океан, а Панталассу этого времени сами палеогеографы переименовали в Тихий океан. Лавразия 162 млн лет назад тоже распалась на Евразию и Северную Америку. 171 млн лет назад произошла максимальная трансгрессия (наступление на сушу) океанов: уровень моря был на 112 м выше современного. Большую часть южной и центральной Европы занимают мелководное — до 100 м глубины — теплое море, получившее название Русского моря, климат здесь в течение периода менялся с паратропического на умеренный. Климат оставался жарким, но стал гораздо более влажным, чем в триасе, парниковым, — и неудивительно: уровень кислорода восстановился до 20%, а количество углекислого газа превышало современные показатели в 3–4 раза [10].

Палеоглобус времен раннего и позднего юрского периода, около 195 и 152 млн лет назад [20]

Восточно-Европейская платформа времен ранней и поздней юры, около 200 и 150 млн лет назад. Начало распада Пангеи. Автор: Р. Блэйки [45] На правой карте можно обратить внимание на контуры Русского моря

В растительном мире господствуют голосеменные растения, особенно похожие на пальмы саговниковые, а также хвойные, зато вымирает большинство папоротниковидных. Но 170 млн лет назад появляются уже первые цветковые растения, как недавно выяснилось.

В животном мире суши царят пресмыкающиеся, в особенности динозавры, а в морях — аммониты. Появляются первые птицы — они потомки хищных двуногих динозавров. И бурно развиваются млекопитающие. Конкурировать с быстро бегающими и зубастыми хищными динозаврами они не могли, и поэтому прятались в лесной подстилке, а значит, естественный обор шел на уменьшение их размеров, причем вынуждены были перейти на ночной образ жизни (холоднокровным рептилиям для активности нужно солнце). Кроме того, они, собственно, потому и называются млекопитающими, что где-то в это время обзавелись молочными железами (видимо, развившимися из потовых) для питания своих детенышей, чем сильно повысили шансы на выживание последних. Затем они развили живорождение. Наконец, около 160 млн лет назад появились первые плацентарные млекопитающие (например, юрмайя, похожая на мышку или землеройку). Плацента — это орган, позволяющий детенышу долго развиваться в утробе матери до относительной биологической сформированности к моменту рождения [34]. Причем важно, что вся эта разнообразная живность еще до распада Пангеи успела расселиться по всем будущим континентам, включая Антарктиду.

«Парк юрского периода» [39]

В меловом периоде (145–66 млн лет назад) континенты продолжали разбегаться и стали принимать узнаваемые очертания, хотя располагались еще не на своих местах. Индия, оторвавшись от Антарктиды, начала свое стремительное плавание к Евразии через океан Тетис, который стал постепенно закрываться. На большей части Европы, но не у нас! по-прежнему плещется мелководное море. Климат также продолжал оставаться жарким и влажным, хотя к концу периода похолодало, а уровень Мирового океана повышался, и 93,2 млн лет назад был на 255 м выше современного, что обусловлено деятельностью подводных вулканов. Уровень кислорода в атмосфере достиг 31%, а углекислого газа — в 4–5 раз больше современного [10].

Палеоглобус времен позднего мелового периода, около 94 млн лет назад [20]

Восточно-Европейская платформа времен раннего и позднего мела, около 125 и 75 млн лет назад. Автор: Р. Блэйки [45]

В растительном мире в меловой период произошла форменная революция. В период со 125 по 99 млн лет назад цветковые (покрытосеменные) растения, быстро развиваясь и умножаясь в видах, становятся доминирующей растительной формой, вытесняя и вызывая массовое вымирание голосеменных. Появляются первые травы с дерном и первые злаки. За революцией растений, естественно, следуют масштабные изменения в мире насекомых — вымирают многие старые виды, появляются новые: бабочки, пчелы, термиты, муравьи… Так что внутриконтинентальные пространства (где тогда находились наши земли), занятые разными «степями» или, может быть, лесами из древовидных папоротников — пищей динозавров — резко заросли чем-то мелколиственным, похожим на березняки и осинники [40, 34].

Весь период на суше и на море достигают максимального развития и господствуют динозавры. Появляются первые современные птицы, а в самом конце периода в компании млекопитающих — и первые приматоподобные звери — плезиадаписовые типа пургаториуса с хватательной кистью для лазания по деревьям (размером, примерно с белку, и на нее же похожий по виду). Для этих последних новые леса стали домом, и почти вся последующая эволюция приматов происходит на ветках в жарких тропических лесах из цветковых растений, которые, раз имеют цветы, то обзавелись и плодами, а плоды приятно есть, так что из преимущественно насекомоядных, наши предки стали преимущественно фруктоядными, хотя и всеядными быть при этом не перестали. Жизнь на деревьях за отсутствием там хищников очень долгое время оставалась вполне безопасной [34].

Животный и растительный мир мелового периода [40]

В конце мелового периода около 66 млн лет назад происходит последнее из глобальных вымираний в истории Земли — мел-палеогенное. Оно было не самым крупным, примерно третьим по степени разрушения, но зато самым известным, ибо именно оно погубило динозавров. Как и в остальных случаях, нет единой точки зрения, от чего бы это могло произойти, но распропагандированная кинематографом так называемая «астероидная гипотеза (падением крупного метеорита в районе полуострова Юкатан) учеными сегодня не разделяется. Скорее можно предположить, что с течением времени последствия революции, устроенной цветковыми растениями, докатились и до самых крупных животных. Например, появление травы спровоцировало рост перешедших на этот корм млекопитающих, вслед за тем подтянулись в размерах и млекопитающие-хищники, которые со временем съели детенышей динозавров… Но так или иначе в это время наступило похолодание и погибло 60–70% видов животных, включая всех нептичьих динозавров. И именно это вымирание освободило те жизненные ниши, которые в последующее время заняли и продолжают занимать по настоящее время млекопитающие [10].

Следующие геологические периоды ввиду близости к современности и, соответственно, увеличению количества наших знаний о них делятся на отделы и ярусы. Так палеогеновый период (66–23 млн лет назад) делится последовательно на прохладный палеоцен, жаркий эоцен и холодный олигоцен. (По устаревшей классификации, палеоген и следующий за ним неоген, до начала ледниковых эпох, объединяют под названием третичный период.)

В это время все «большие» континенты занимают свои привычные места, но Индия только начинает сталкиваться с Азией, образуя при этом Гималайские горы и Тибетское плато, которые перегородили пол-Азии, а Австралия только отделилась от Антарктиды и движется на север. Северная Америка периодически соединялась сухопутным мостом с Азией, но разъединялась с Южной Америкой, которая в палеоцене разъединилась с Антарктидой. Эта последняя, кстати, до олигоцена не покрывалась ледяной шапкой и была вполне пригодна для жизни. В среднем эоцене, около 50 млн лет назад, начинается последняя эпоха тектогенеза — Альпийское горообразование, в ходе которой формируется современная система горных поясов. На время около 45 млн лет назад пришелся максимум трансгрессии морей и океанов — уровень моря был на 200 м выше современного. Океан Тетис превратился в море Тетис, которое разделяло Евразию с Африкой и состояло из двух бассейнов — Средиземноморского, гораздо более обширного, чем сейчас, и Паратетиса (Неотетиса) с заливом в виде Южно-Русского моря, занимавшего значительную часть Европы и Азии и соединявшимся Тургайским проливом (Тургайским морем) с Карским морем.

В начале эоцена (56 млн лет назад) очень сильно потеплело, и по всем континентам установился теплый, влажный климат, а в начале олигоцена (34 млн лет назад) снова похолодало [10]. Это последнее похолодание, приведшее в итоге к новой холодной эпохе — криоэре, или гляциоэре, в которой мы живем и сейчас, — связано в значительной степени с «неудачным» с точки зрения равномерности распределения температур по планете расположением континентов: они перекрыли большинство главных океанических течений и в итоге мы получили перегретый экваториальный пояс и переохлажденные полюса.

Палеоглобус времен середины палеогена, в эоцене, 50,2 млн лет назад [20]

Восточно-Европейская платформа времен позднего палеогена, в олигоцене, около 25 млн лет назад. Автор: Р. Блэйки [45]

В отношении жизни, на простор эволюции вырвались млекопитающие. В палеогене существовали все основные группы млекопитающих животных — копытные и хоботные, хищники и грызуны, китообразные и приматы. Расцвета достигают копытные — они начинали как околоводные, подобные бегемотам — и охотящиеся на них хищники, первыми из которых считаются креодонты, а также древолазающие вульпавусы. Правда, все они еще несколько необычно выглядели. Например, «царем» животного мира тогда был не слон, а гигантский, 5-ти метров в холке, носорог — индрикотерий. В середине эоцена в компании приматов, около 45 млн лет назад, появляются первые настоящие обезьяны (эосимия) с дневным образом жизни. В олигоцене появились хищники из семейства кошачьих — гроза всех приматов, а около 26 млн лет назад, в тропических лесах Африки и Азии появились человекообразные обезьяны (руквапитек, гелиопитек), рассмотрение развития которых в мою задачу уже не входит ввиду удаленности мест и условий их обитания от бывших в наших краях степей и лесостепей. Причем в жарком эоцене, со средней температурой на 14° выше современного уровня, все субарктические части планеты заросли лесами. В это же время млекопитающие начинают осваивать море — спустившись с суши, сформировали отряд китообразных. В растительном мире широко распространяются, увеличивают свое разнообразие и доминируют цветковые растения [10, 34].

Сухопутная флора и фауна в эоцене. Автор: Дж. Маттернз

Неогеновый период (23–2,6 млн лет назад) делится на эпохи: теплый миоцен и холодный плиоцен. Наиболее заметное географическое отличие от современности — берега моря Тетис, занимавшего значительную часть южной Европы и часть Ближнего Востока. Его условно делят на Паннонское, Сарматское и прочие моря. Крым, как и Кавказ, кстати, тогда были его островами. Однако преимущественно поднятие земной коры постепенно уменьшало его размеры и в районе Средиземноморья идут активные горообразовательные процессы — формируются Альпы, Атласские горы. В итоге в периоды 18–14 и 5,96–5,33 млн лет назад Европа была соединена с Африкой мостом, 9 млн лет назад Сарматское море распадается на Черное и Каспийское, поначалу соединенные узким проливом, а 6 млн лет назад исчез пролив между Азией и Африкой, и в последнюю хлынула азиатская фауна, устроив там локальную катастрофу для фауны местной. Северная Америка несколько раз соединялась сушей с Азией, а 15 млн лет назад соединилась и с Южной Америкой.

В пределах платформ в северном полушарии установился континентальный климат. Сначала он был в Европе достаточно теплым и влажным, хотя несколько холоднее палеогенового, и на юге Русской равнины, например, расцветали субтропики, уменьшалась площадь лесов, расширялись степные ландшафты. Но в плиоцене (с 5,3 млн лет назад) климат становится более сухим и холодным [10].

Палеоглобус времен середины неогена, в миоцене, 14 млн лет назад [20]

Восточно-Европейская платформа времен середины неогена, в миоцене, около 13 млн лет назад. Автор: Р. Блэйки [45]

Животный мир все больше походил на современный, отличаясь от него распространенностью мегафауны — гигантских млекопитающих-«слонопотамов» (мастодонтов, титанотериев, мегатериев). Вымерли креодонты. Непарнокопытных стали вытеснять парнокопытные, и их развелось такое количество, что из-за нехватки пищи они стали осваивать новые ландшафты: скалы, лесостепи, пустыни. В наших краях они точно водились. Охотились на них саблезубые тигры, гигантские гиены. Чуть подальше вглубь континента появившиеся в плиоцене мыши-полевки, с их привычкой есть все подряд, создали целую гигантскую экосистему луговых злаковых степей, и копытные научились питаться этими сильно разросшимися травами. Причем вся эта фауна весьма активно влияла на ландшафт, поскольку степи и саванны именно что и поддерживались бесконечными табунами постоянно жующих растительноядных животных, которые буквально выедали и вытаптывали все леса и джунгли, где могли. Среди морских млекопитающих появились дельфины, моржи и тюлени [10, 34]. В зоне африканских тропических лесов бурно развивались человекообразные обезьяны. 18–15 млн лет назад там живет проконсул — общий предок орангутанов, горилл, шимпанзе и людей. Около 10 млн лет назад разошлись ветви шимпанзе и спустившихся с деревьев в саванну ранних австралопитеков, известных с 7–6 млн лет назад, а в конце миоцена 3,9–2,9 млн лет назад на территории нынешних Кении, Эфиопии и Танзании жил австралопитек афарский — наиболее вероятный предок человека [41].

Гиппарионовая фауна лесостепи Русской равнины. Выделяются мастодонты, полосатые жирафы-палеотаргусы, антилопы, косули, гиены. Самих лошадей-гиппарионов тут не показано [42]

Последний период в истории Земли — антропоген, или четвертичный (с 2,6 млн лет назад по н. в.) делится на плейстоцен (доледниковый и ледниковый период) и голоцен (послеледниковый период). В географическом отношении мир этого времени интересен:

1) наличием сухопутного моста между Азией и Африкой, так называемой Берингией, которая в этот период поднималась и уходила под воду по крайней мере 6 раз, последний раз существовала с 30 по 10,5 тыс. лет назад;

2) землей Сундаланд, соединявшей с 2,6 млн по 12 тыс. лет назад Юго-Восточную Азию с Суматрой, Борнео, Явой и Филиппинами,

3) континентом Сахул, объединявшим Австралию и Новую Гвинею тоже примерно до 12 тыс. лет назад.

Связано это с тем, что во время ледникового максимума много воды ушло в лед, и уровень Мирового океана был на 150 м ниже современного.

Палеоглобус времен последнего ледникового максимума 18 000 лет назад [20]

Восточно-Европейская платформа во время Валдайского оледенения, около 50 000 лет назад. Автор: Р. Блэйки [45]

Животный мир антропогена характеризуется вымирание к концу плейстоцена большей части плейстоценовой мегафауны, в состав которой некогда входили мамонты, шерстистые носороги, пещерные львы, пещерные медведи, гигантские олени, гигантские гепарды, сумчатые львы и дипратодоны.

С другой стороны, в самом начале четвертичного периода 2,4 млн лет назад в Африке появился род homo (люди) — homo rudolfensis, homo habilis, переклассифицировавшийся по случаю освободившейся экологической ниши из злако- и фруктоядного автралопитека в дневного хищника — охотника за бегающим мясом и падальщика, начавший быстро развивать мозги, трудовую кисть, орудия труда и, тем самым, первую археологическую культуру (олдувайскую). В период 1,8–1,5 млн лет назад его представители (homo georgicus, homo erectus) в первый раз заселили Евразию, их потомками в Европе были homo neanderthalenis, а в Азии — homo denisova. Около 200 000 лет назад появился и homo sapiens, начавший свое триумфальное шествие по миру из Африки около 60–50 000 лет назад [41].

Что касается растительности, то существовавшие в межледниковые периоды в Европе широколиственные леса сменяются жестколиственными лесами и хвойными, и вообще большая часть европейской плиоценовой флоры вымирает. Во время ледниковых периодов район будущего Балтийского моря — на глубине до 3 км под ледником, а в Центральной и Южной Европе распространены приледниковые тундростепи и степи.

Четвертичные ледниковые эпохи, начавшиеся в конце плейстоцена имеют разные названия, в зависимости от того, для чего они выделяются — для Альп, Северной Америки, Западно-Сибирской или Восточно-Европейской равнины. Чтобы не усложнять, я приведу только периодизацию для последней, причем в датировках для отложений из наших мест:

— окское оледенение (480–380 000 лет назад),

— лихвинское межледниковье,

— днепровское оледениене (240–180 000 лет назад) — максимальное,

— одинцовское межледниковье,

— московское оледенение (125–110 000 лет назад),

— микулинское (казанцевское) межледниковье,

— валдайское оледенение, состоящее из калининской и осташковской стадий (80–50 и 23–11 000 лет назад, соответственно). Осташковская, в свою очередь, тоже делится на 7 стадий с межстадиалами различной длительности между ними.

Плейстоценовая (мамонтовая) фауна в евроазиатской приледниковой тундростепи эпохи последнего оледенения: дикие лошади, шерстистые мамонты, овцебыки, сайгаки, большерогие олени, пещерные львы, пещерный медведь, пещерные гиены [43]

В наступившем после Валдайского оледенения голоцене, который выглядит как типичная межледниковая эпоха со стабильным климатом, выделяют несколько климатических стадий (пребореал, бореал, атлантик, суббореал, субатлантик), каждое из которых состоит из периодов потеплений и похолоданий. Континенты за это время сместились на ничтожные расстояния — не более 1 км, ибо нынешняя скорость их движения не больше 5 см/год. Уровень океана после ледника поднялся на 35 м, и еще многие участки земной коры испытывали и продолжают испытывать довольно значительное изостатическое поднятие, например на берегах Ботнического залива есть береговые террасы на высоте 285 м. Начавшееся голоценовое вымирание животных, собственно, продолжается по настоящее время, и это связано уже с воздействием на окружающую среду человека. В голоцене, например, исчезли мамонты, саблезубые кошки, пещерные медведи и другие. Неандертальцы, кстати, и денисовцы тоже вымерли, правда, 28 и 30 000 лет назад, соответственно, — не дождавшись окончания последнего ледникового периода.

Как я уже говорил, ледниковые эпохи оставили в наших краях богатое геологическое прошлое, и здесь есть о чем поговорить: о следах предыдущих ледниковых эпох, о возникновении Балтийско-Ладожского глинта, об остатках последнего ледника (моренах, камах, озах и прочем) и его влиянии на рельеф, о послеледниковом изостатическом поднятии, о возникновении Балтийского моря и его стадиях — Балтийском ледниковом озере, Иольдиевом море, Анцилловом озере, Литориновом и Древнебалтийском морях, о Хейнийокском проливе (древней Вуоксе) и возникновении Невы, но это настолько серьезный и долгий разговор, что он заслуживает отдельной статьи. Пока мы оставим в покое четвертичные отложения у нас под ногами, удовлетворившись фактом, что они по большей части — ледникового происхождения, не считая, конечно, чисто антропогенных. Также я пока советую прочесть статью Б. Райкова [35] об этом же, которая, хотя и несколько устарела, но дает вполне внятный и охватывающий обзор поднятой темы. В будущем я хочу его уточнить и дополнить.

Дальше не поленимся привести еще раз карту современного мира:

И, я полагаю, что раз уж тема дрейфа континентов была в этой статье некоторым образом раскрыта, то будет небезынтересно заглянуть и в будущее. Что же дальше произойдет с континентами и с землей нашего Петербурга, в частности? Предложу вариант все из того же атласа, раз уж я начал им пользоваться. Но с обязательной оговоркой, что хотя формирование в будущем суперконтинента считается фактом более или менее установленным, даже время этого события разными учеными оценивается по-разному — от 250 до 350 млн лет, — не говоря уже о возможных его очертаниях. Нижеследующее — всего лишь одна из альтернативных версий [44].

Через 50 млн лет, если континенты будут продолжать двигаться с нынешними скоростями, Африка столкнется с Европой, полностью уничтожив последний остаток Тетиса — Средиземное море и образовав на ее месте высоченные Средиземные горы. При этом она еще начнет разворачивать Евразию по часовой стрелке. Атлантический океан продолжит быстро расширяться. Гренландия сместиться в сторону Аляски, пройдя через Северный полюс и заметно уменьшив акваторию Северного Ледовитого океана. Антарктида сместится северо-западнее, уходя с Южного полюса, а Австралия продолжит движение к Азии и для начала столкнется с Новой Гвинеей.

Как мир может выглядеть через 50 млн лет [20]

В дальнейшем новые зоны субдукции вдоль восточных границ Северной и Южной Америк начнут поглощать дно Атлантического океана. Приблизительно через 100 млн лет Срединно-Атлантический хребет будет поглощен и континенты вновь начнут сближение, схлопывая Атлантический и Индийский океаны. Австралия соединится с Антарктидой и, вероятно, с Азией. Не могу предсказать, что останется от Петербурга через такое время, но оно начнет медленно дрейфовать в юго-восточном направлении, постепенно поворачиваясь.

Как мир может выглядеть через 150 млн лет [20]

Примерно через 250 млн лет поглощение дна Атлантического океана приведет к столкновению континентов и образованию очередного суперконтинента, которому даже успели дать имя — Пангея Ультима. От Атлантического океана не останется ничего, кроме большой горной цепи, а Индийский океан станет глубоким внутриконтинентальным морем. Что будет жить на этом континенте, в значительной степени будет зависит от нас: от нашей мудрости во взаимоотношениях между собою и в умении управлять той частью живой и неживой природы, которая ныне стала подвластна нашему разуму и рукам.

Как мир может выглядеть через 250 млн лет [20]

На этой оптимистической ноте позвольте мне закончить рассказ.

Источники

(извините, не все поместились из-за ограничения на размер статьи)

1. Древняя платформа (кратон) // Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Древняя_платформа (дата обращения: 28.10.2019).

2. Литосфера // Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Литссфера (дата обращения: 28.10.2019).

3. Муратов М. В. Восточно-Европейская платформа // БСЭ.

4. Baltic Shield // Wikipedia. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Baltic_Shield (accessed: 28.10.2019).

5. Bogdanova S. V. et al. The East European Craton (Baltica) before and during the assembly of Rodinia // Precambrian Research. 2008. Vol. 160, Iss. 1–2. P. 23–45.

6. Yellowstone Caldera // Wikipedia. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Yellowstone_Caldera (accessed: 28.10.2019).

7. Мыскова Т. А., Милькевич Р. И. Глиноземистые гнейсы кольской серии Балтийского щита (геохимия, первичная природа и возраст протолита) // Тр. Карельского науч. Центра РАН. 2016. № 10. С. 34–62.

8. Федотов Ж. А., Амелин Ю. Ф. Постсвекофеннские дайки долеритов Кольского региона: двойственная природа кратонного магматизма // Вестник МГТУ. 1998. Т. 1, № 3. С. 33–42.

9. Что находится под Петербургом / Лахта Центр. 2018. URL: https://zen.yandex.ru/media/lakhtacenter/chto-nahoditsia-pod-peterburgom-5b85778f354b7200aabc844f (дата обращения: 03.11.2019).

10. Булат В. В. Хронология Земли. СПб.: Нестор-История, 2011. URL: http://www.fishbiosystem.ru/time/arhey.html (дата обращения: 28.10.2019).

11. Гаврилов В. П. Путешествие в прошлое Земли. М.: «Недра», 1986.

12. Миллиард лет назад земной год длился 540 дней // Известия. 2003. 15 июл.

13. Дробышевский С. В. Введение в палеонтологию. Докембрий: Лекция № 1 // АРХЭ. Культурно-просветительский центр. Курс «Палеонтология». 2016. URL: https://www.youtube.com/watch?v=6hnMxXLhkZg (поиск в подольском архиве).

14. Zegers T. E., de Wit M. J., Dann J., White S. H. Vaalbara, Earth’s oldest assembled continent? A combined structural, geochronological, and palaeomagnetic test // Terra Nova. 1998. № 10. P. 250–259.

15. Лубнина Н. В. Восточно-Европейский кратон от неоархея до палеозоя по палеомагнитным данным: Автореф. дис. … д-ра геол.-минерал. наук. М., 2009. URL: http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1183173 (дата обращения: 28.10.2019).

16. Earth’s Supercontinents // The Dialog. 2016. URL: https://www.the-dialogue.com/en/en33-earths-supercontinents/ (accessed: 30.10.2019).

17. Суперконтинент Кенорленд (Моногея, 2,7-2,1 Ga) // Сайт Игоря Гаршина. URL: http://www.garshin.ru/evolution/geology/geosphere/geotectonics/continental-drift/kenorland.html (дата обращения: 01.11.2019).

18. Columbia (supercontinent) // Wikipedia. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Columbia_(supercontinent) (accessed: 28.10.2019).

19. Goodge J. W et al. A positive test of East Antarctica–Laurentia juxtaposition within the Rodinia supercontinent // Science. 2008. 321 (5886). P. 235–240.

20. Эта и остальные однотипные карты опубликованы в: Scotese C. R. Atlas of Earth History. Vol. 1: Paleogeography, Paleomap Project. Arlington, 2001. Все карты взяты с сайта этого проекта: http://www.scotese.com/

21. Pannotia // Wikipedia. URL: https://nl.wikipedia.org/wiki/Pannotia (accessed: 28.10.2019).

22. Pannotia // Wikipedia. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Pannotia (accessed: 31.10.2019). По материалам работы: Dalzie I. W. Neoproterozoic-Paleozoic geography and tectonics: Review, hypothesis, environmental speculation // Geological Society of America Bulletin. 1997. Vol. 109 (1). P. 16–42/

23. Паннотия // Wikipedia. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Паннотия (дата обращения: 31.10.2019).

24. Санкт-Петербург. Петроград. Ленинград: Энциклопедический справочник. СПб.: «Большая Российская энциклопедия», 1992.

25. Гаген-Торн О. Я. О формировании верхнедвинских-среднекембрийских глинистых толщ предглинтовой области // Георесурсы. 2016. Т. 8, № 2. С. 120–126.

26. Этот и остальные однотипные рисунки опубликованы в: Федоров П. В. Стратиграфия, геологическая история и тектоника долины реки Поповки // Окражающая среда Санкт-Петербурга. 2019. URL: http://ecopeterburg.ru/2019/07/стратиграфия-геологическая-история/ (дата обращения: 02.11.2019).

27. Иванов В. Пешие саблинские маршруты. 2016. URL: http://nashipohody.ru/?p=3263 (дата обращения: 03.11.2019).

28. Кузнецов С. С., Селиванов Г. Д. Геологическая экскурсия по долине реки Саблинки Ленинградской области // Саблино [сайт]. 1940. http://www.sablino.ru/arhiv/kuznecov.htm (дата обращения: 03.11.2019).

29. Натальин Н. А. Саблино — природная жемчужина окрестностей Санкт-Петербурга // Саблино [сайт]. 2011. URL: http://www.sablino.ru/arhiv/natalin.htm (дата обращения: 03.11.2019).

30. Структурная геология (изучение нарушений земной коры) // Сайт Игоря Гаршина: Сборник ключевых знаний, оригинальных идей, полезных сервисов. URL: http://www.garshin.ru/evolution/geology/geosphere/geotectonics/crust-structures.html (дата обращения: 03.11.2019).

31. Caledonian-Appalachian Mountains. Lecture 17 / Earth Structure. 2nd ed. 2014. URL: http://www.impacttectonics.org/GEO310/Lectures/GCH_L17_Caledonian-Appalachian_Mountains.pdf (дата обращения: 03.11.2019)

32. Тема 3: Зміни різноманіття біоти протягом раннього палеозою [презентація]. URL: https://present5.com/tema-3-zmini-riznomanittya-bioti-protyagom-rannogo-paleozoyu/ (дата звернення: 2.11.2019).

33. Девонский период (девон) // Все лекции: учебно-образовательный портал. URL: http://vse-lekcii.ru/lekcii-po-istorii/istoriya-dinozavrov/devonskij-period (дата обращения: 3.11.2019).

Источник: m.vk.com