Особенности геологического строения и истории формирования природы Северной Америки

Особенности геологического строения и истории формирования природы Северной Америки

На примере Северной Америки наиболее отчетливо прослеживается особенность, присущая отчасти и другим материкам концентричный характер расположения основных геологических структур. Центральные части материка более однородны и, вместе с тем более древние, чем краевые. Это не является случайностью, а обусловлено спецификой истории развития материка. Докембрийские структуры. В основе Северной Америки лежит древняя структура ахейско-протерозойское ядро Северо-Американская платформа с Канадским щитом. По литологическому составу Канадский щит близок к Скандинавскому. Его породы отличаются сильной метаморфизацией, благодаря чему повсюду имеют кристаллическую текстуру. Это, так называемый, гранитно-гнейсовый комплекс, содержащий большое количество минералов, многие из которых имеют важное промышленное значение. Изучение абсолютного возраста пород платформы показало, что наиболее древней ее частью является район Великих озер, где изверженные и метаморфические породы имеют возраст более 2500 млн. лет. Вокруг этого ядра существовали геосинклинальные бассейны, развитие которых успело закончиться еще в докембрии, но значительно позже, чем образовались центральные части щита. Более молодые структуры постепенно причленялись к центральному ядру, все более увеличивая его размеры. Складчатые структуры района Большого Медвежьего озера имеют возраст 1250-1450 млн. лет, а района, расположенного к северо-востоку от долины реки Св. Лаврентия, 950-1100 млн. лет. Таким образом, история формирования кристаллического щита Северной Америки была не менее продолжительной, чем история образования всех остальных, более молодых ее частей. К началу палеозоя Северо-Американская платформа имела большие размеры, чем это показывается на тектонической карте (ее западный край проходил западнее территории, занятой теперь Скалистыми горами). Впоследствии западная часть платформы была вовлечена в геосинклинальные бассейны и подверглась складчатости. Складчатые структуры палеозоя и мезозоя. Уже в палеозое южные, западные и северные части платформы подверглись трансгрессиям, что привело к накоплению на кристаллическом фундаменте осадочных пород песчаников, доломитов и известняков. Особенно мощные толщи осадочных пород от кембрия до девона отложились за пределами платформы, где в это время существовали геосинклинальные бассейны. Как и в докембрии, нижнепалеозойские геосинклинали располагались по краям материкового ядра, образуя своеобразный кольцевой пояс: на юге и юго-востоке находилась Аппалачская, на севере и северо-востоке Гренландская и, наконец, на запасе Кордильерская геосинклинальные области. 

В Аппалачской геосинклинали мощность осадочных пород составила к концу кембрия 4000 м, к концу силура 6600 м и к концу девона- 8500 м. Примерно такими же цифрами характеризовалась мощность отложений и в других североамериканских геосинклинальных бассейнах. Уже в силурийском периоде в геосинклиналях начинается интенсивное складкообразование, продолжавшееся затем в девонском периоде (каледонская складчатость). Каледонские структуры сохранились лишь в немногих местах, на значительном протяжении они либо погребены, либо переработаны более молодыми движениями. Они четко выражены в Аппалачах (восточный край гор к югу от г. Нью-Йорк и весь горный пояс в северу от этого города), и особенно в северо-восточной и северной Гренландии, а также на острове Элсмир. Эти складчатые горные цепи, впоследствии выровненные, причленились к краю Северо-Американской платформы, образовав вместе с ней единое целое. Каледонская складчатость проявилась не только в геосинклиналях, но и на платформе, однако, не столь интенсивно. Образовались синеклизы и антеклизы. Наиболее крупные из них Предаппалачский прогиб (синеклиза), Внутриматериковая синеклиза, состоящая из двух бассейнов, и антеклизы Адирондак, Озарк и другие. Эти структуры продолжали развиваться и в последующие периоды. В настоящее время многие антеклизы хорошо выражены в рельефе, образуя увалистые возвышенности. В последующие периоды развитие поверхности материка продолжается в том же плане. В середине палеозоя Аппалачская геосинклиналь еще существует, но область прогиба смещается к востоку от каледонской складчатой структуры Накопление осадков происходит на большей части Северо-Американской платформы и особенно в Предаппалачском прогибе. Для этой эпохи был характерен мягкий влажный климат. Интенсивное накопление органических веществ в синеклизах привело к образованию в них крупных месторождений угля. В середине каменноугольного периода происходит интенсивная герцинская складчатость. На этот раз горные цепи опоясывают платформу главным образом с юга и востока, продолжаясь, возможно, через Атлантический океан в Европу. Восточная часть горной дуги за пределами современного материка и южная ветвь, занимавшая значительную территорию к северу от Мексиканского залива, не сохранились. Их складчатые структуры были затоплены, и на них отложилась толща более молодых пород. В герцинскую складчатость каледонские структуры Аппалачей были подняты, дислоцированы и надвинуты на запад. Мощная толща осадочных пород в восточной части Предаппалачского прогиба была смята в складки, образовавшие складчатый пояс (ныне пояс хребтов и долин).

В результате этих процессов создалась единая, но разновозрастная горная система Аппалачей, протянувшаяся почти от побережья Мексиканского залива до Ньюфаундленда. В Кордильерской геосинклинали также происходили интенсивные тектонические процессы, сопровождавшиеся вулканизмом, но созданные ими структуры, как и структуры предыдущей каледонской складчатости, почти не сохранились. На протяжении палеозоя Северная Америка неоднократно соединялась каледонидами и герцинидами с Европой, а горными цепями, периодически возникавшими в Кордильерской геосинклинальной области, с Азией и Южной Америкой. Значительная активность тектонических процессов характерна и для арктических районов. В конце палеозоя здесь также возникают складчатые структуры, образующие северо-западные части Канадского Арктического архипелага. На протяжении мезозоя постепенно происходит отделение Северной Америки от Европы, вследствие быстрого развития впадины Атлантического океана. На востоке материка отголоски герцинской складчатости отмечаются еще в триасе, но высокие горные хребты в это время не образуются. Аппалачи разрешаются, выравниваются и в середине мезозоя частично затопляются океаном. На западе Северо-Американской платформы трансгрессии продолжались до конца мезозоя. Очень бурно протекает в мезозое развитие Кордильерской геосинклинали. В юрском периоде образуются складчатые структуры, сохранившиеся до нашего времени. Горные цепи, сформировавшиеся в процессе этой складчатости, соответствовавшей по времени киммерийской складчатости Азии, названной в Северной Америке, протянулись от Аляски (и даже от Северо-Восточной Азии) до Мексики. Складчатость отличалась исключительным развитием интрузивных процессов. Обширные гранодиоритовые батолиты, вышедшие в настоящее время на поверхность в хребтах Аляскинском, Береговом, Сьерра-Невада и др., составляют ядра высоких горных цепей. Образование складок и интрузий происходит также на территории плато Фрейзер и Колумбийском, а также на нагорье Большого Бассейна. В последующее время невадийские хребты быстро разрушаются. Продукты денудации сносятся на восток и запад. Особенно много наносов откладывается на западном краю Северо-Американской платформы, чему в значительной степени способствует погружение этой части кристаллического фундамента. Область прогиба постепенно захватывается морем, которое покрывает значительную часть материка в пределах Северо-Американской платформы. В конце мела начинается второй мощный орогенез (ларамийский), который охватывает всю Кордильерскую геосинклиналь, но наиболее ярко проявляется в восточной части, на месте указанного выше прогиба. 

Здесь поднимаются мощные горы, среди которых Скалистые, Макензи и хребет Брукса. На юге, в Мексике, Центральной Америке и на Больших Антильских островах, за пределами платформы, уже в обычной геосинклинали, складчатость сопровождается интенсивным вулканизмом. Однако в условиях сильно прогибавшегося края платформы складчатость была весьма своеобразной. Для Скалистых гор США, например, характерно наличие прерывистых коротких складок, образующих группу небольших по протяжению разобщенных хребтов. Развитие природы в кайнозойское время. В связи с малочисленностью данных трудно судить о типах ландшафтов Северной Америки до конца мезозоя. К тому же очертания суши тогда были весьма далеки от современных. В меловое и третичное время для большей части Северной Америки характерны были более влажные и теплые климатические условия, чем для современной эпохи. В палеогене и миоцене на большей части материка господствовали вечнозеленые леса, сходные с современными лесами влажных субтропиков и тропиков. Северные части материка (до Гренландии и Канадского Арктического архипелага) покрывали широколиственные леса из каштанов, буков, ликвидамбара, тюльпанного дерева с примесью некоторых вечнозеленых видов (так называемая тургайская флора). В горных областях Аляски в неогене формировался растительный покров из альпийских, тундровых и таежных видов. Южнее на склонах Кордильер произрастали необычайно пышные хвойные теплолюбивые леса. Материк в это время соединялся с Азией через Берингию (сушу, включавшую Аляску и Чукотку с прилегающими островами), благодаря чему растения беспрепятственно мигрировали с одного материка на другой. Теплые и влажные климатические условия способствовали деятельности текучих вод, что привело к формированию поверхностей выравнивания, сохранившихся до настоящего времени на равнинах, плоскогорьях и отдельными фрагментами в горных областях Аппалачах и Кордильерах. В то же время в Кордильерах активно продолжаются складко- и горообразования. В неогене на западе горного пояса, частично в областях развития невадийских складчатых структур, возникает система внутренних прогибов. Одновременно происходит поднятие ряда хребтов, крупные излияния базальтов во внутренних частях горного пояса (на Мексиканском нагорье и на границе США и Канады), внедрение значительных батолитов в Скалистых горах и в различных частях платформы. Отдельные участки платформы также испытывают вертикальные движения. С конца мела начинается поднятие Аппалачей, северо-востока Лабрадора, Гренландии. Часть суши, особенно на севере материка, опускается. Образуется Девисов пролив и проливы Канадского Арктического архипелага. 

Область энергичного погружения возникает в герцинсиих структурах (в эпигерцинской платформе) на юге материка, которая постепенно захватывается водами Мексиканского залива. Аналогичный процесс происходит на северо-западе Канадского Арктического архипелага. В неогене сокращается площадь суши в районе нынешнего Берингова моря. Материк приобретает современные очертания, но соединение с Азией сохраняется до конца плейстоцена. Новый этап развития Земли связан с материковым оледенением. Гренландия покрылась льдом уже в неогене, Северная Америка в плейстоцене. Центрами формирования ледникового покрова на материке являлись Кордильеры на западе и Баффинова Земля и Лабрадор на востоке материка. Кордильерский ледник, толщиной около 3 км, не распространялся далеко к востоку от горного пояса, ограничивавшего перенос атмосферной влаги с Тихого океана в центральные части материка. Зато восточный ледник, названный гляциологами Лаврентийским, получал много влаги и благодаря воздушным массам, поступавшим с Атлантики, энергично разрастался. В периоды наибольшего развития оба ледника соединялись, образуя ледяной щит, протягивавшийся от восточного до западного побережья материка. По Р. Флинту, наибольшая площадь Лаврентийского ледника равнялась 13135 тыс. км2, Кордильерского- 2500 тыс. км2 Общая площадь, подвергавшаяся оледенению, составляла, таким образом, 15,6 млн. км2 (без Гренландии), т.е. в 2,5 раза превышала площадь оледенения Европы. Ледяной щит Северной Америки спускался до 40° с. ш. (до широты оконечности Апеннинского полуострова). Как и в Европе, здесь было несколько оледенений. Они получили названия по штатам, в которых встречены их отложения небрасское, канзасское, иллинойсское и висконсинское. Наиболее полно сохранились, конечно, следы последнего висконсинского оледенения, достигавшего максимального развития около 20-40 тыс. лет до н. э. В Северной Америке, в отличие от Европы, граница последнего ледника почти совпадала с границами максимальных оледенений. Деградация висконсинского ледника началась около 20 тыс. лет до н. э. и закончилась на материке 6500 лет до н. э. Реликтами ледниковой эпохи являются Гренландский и другие крупные ледники арктических островов. При отступании Лаврентийский ледник распался на два самостоятельных ледника, разделенных Гудзоновым заливом: Лабрадорский (на востоке) и Киватинский (на западе). По отношению к их центрам четко ориентированы ледниковые формы рельефа, распространенные на обширной территории северо-востока материка. Изменение климата и оледенение оказали большое влияние на развитие природы. 

Под тяжестью льда северные части материка, вероятно, испытали погружение и, несмотря на последовавшее затем поднятие, до сих пор не восстановили прежние высоты. Морские террасы на побережье Лабрадора, Канадского Арктического архипелага и Гренландии встречаются теперь на высоте до 330 м, причем во многих местах наблюдаются следы продолжающегося поднятия. Форма поверхности Канадского щита, сильно прогнутого в центре, возможно, обязана отчасти тяжести материкового льда. В пределах Канадского щита возникли преимущественно ледниково-экзарационные, а в прилегающих к нему частях платформы, особенно в районе Великих озер, ледниково-аккумулятивные формы рельефа. В период отступания последнего ледника у его краев образовались крупные озера Альгонкское, Агассиц и другие (названия условные); реликтами их являются крупнейшие из современных озер материка. В это же время океан, уровень которого повысился вследствие притока талых вод, во многих местах наступал на сушу. Наиболее значительными были трансгрессии по долине реки Святого Лаврентия, на юг от Гудзонова залива, по долине реки Макензи, на Береговых низменностях у; юго-восточного края материка. Еще более существенные изменения произошли в органическом мире материка. Область ледникового покрова была почти совершенно безжизненна. Лишь на неподвергавшихся оледенению частях Аляски и на арктических островах в условиях континентального холодного климата развивалась скудная растительность тундры. Аналогичная растительность существовала и у южных краев ледника. Лесные массивы южной части Кордильер и Аппалачей сильно сократились. Тропические и субтропические виды в них постепенно вытеснялись бореальными. В Калифорнии появились ели, пихты; в Аппалачах-березы, тополи и многие виды хвойных. Ряд тропических родов такие, как фикусы, мирты и другие, вымерли, но некоторые, как, например, тюльпанное дерево, секвойя, лавры, сохранились в юго-восточной или в юго-западной частях материка. Оба лесных района Калифорнийский и Аппалачский оказались разобщенными. Между ними находились территории, имевшие либо слишком холодный, либо слишком сухой климат, что воспрепятствовало смешению флор. В плейстоцене, впрочем, увлажнение было обильнее, чем ныне. Пустынные плоскогорья на юге Кордильер получали больше осадков, о чем свидетельствуют реликтовые озера, ископаемые остатки древесной растительности и красно-бурые коры выветривания. Судя по последним, можно полагать, что процессы латеритизации почвенного покрова, характерные теперь лишь для юго-восточной части, в прошлом были типичны и для юго-запада материка. После отступания ледника растительный покров стал формироваться главным образом из видов бореальной флоры. 

При этом преимущественное распространение получили элементы флоры хвойных лесов и арктоальпийские виды, мигрировавшие с запада. Наряду с этим, некоторые растения проникли и из Европы. Значительную территорию заняли ландшафты тундры, тайги, степей, смешанных и широколиственных; лесов. В южной части изменения были менее значительны, и здесь лучше сохранились древние элементы растительности, имеющие сходство, благодаря существованию сухопутных связей, с растительностью Центральной и Южной Америки. Ледниковый покров уничтожил почвы в северных частях материка, поэтому здесь они стали формироваться по существу заново. В соответствии с характером ландшафтов на большей части территории основными процессами почвообразования стали тундрово-глеевый, подзолистый и дерновый. В южных районах продолжается процесс латеритизации: Эволюция животного мира сходна с историей растительного царства. В этом отношении также важную роль играли связи с Азией, откуда на протяжении кайнозоя проникли многие виды животных. Более древние виды сохранились во влажных и теплых районах Кордильер и Аппалачей. В конце Плейстоцена из Азии в Северную Америку проник человек.