دانلود مقاله زمین شناسی

منشاء زمین زمین یکی از نه سیاره ای است که همراه با دهها سیاره و تعدادی اجرام کوچکتر به دور خورشید در گردش است.

طبیعت منظم و مرتب منظومه شمسی بسیاری از ستاره شناسان را متقاعد ساخته است که اجزای این منظومه در یک زمان و از یک ماده اولیه شکل گرفته اند.

به موجب این فرضیه که بنام نظریه سحابی (Nebular hypothesis) معروف است.

اجرام منظومه شمسی ما از ابر عظیمی‌که اساساً متشکل از هیدروژن و هلیم و با درصد ناچیزی از عناصر سنگین بوجود آمده است.

در حدود 5 میلیارد سال پیش بنا به دلایلی که هنوز کاملاً روشن نشده است، این ابر عظیم که از گازها و ذرات سنگی بسیار ریزی تشکیل یافته بود، تحت تاثیر نیروی گرانشی خود شروع به انقباض کرد(شکل 1-1).

این ماده در حالت انقباض دارای حرکت چرخشی بوده است؛ همچون اسکیت بازی که در حال چرخش به بازو.هایش فشار وارد می‌آورد، چرخش توده ابر مانند نیز در حین انقباض سریعتر و سریعتر شد.

این چرخش سریع به نوبه خود موجب گردید که این ابر به شکل پهن و صفحه مانند درآید.در داخل این صفحه چرخان، انقباضات گرداب مانند نسبتاً کوچک، هسته‌هایی تشکیل داد که سیارات از آنها بوجود آمدند و شکل گرفتند.

معهذا قسمت اعظم ماده به سمت مرکز این توده چرخان کشیده شد که در اثر عوامل گرانشی دمای آن بالا رفته و خورشید اولیه داغی را تشکیل داد.

در مدت نسبتاً کوتاهی پس از تشکیل خورشید اولیه، دما در داخل این صفحه چرخان به طور قابل ملاحظه ای افت کرد.کاهش دما موجب تراکم و فشردگی مواد شد که نقاط ذوب یادی داشتند و در نتیجه مواد مزبور به صورت ذرات کوچک و احتمالاً به اندازه دانه‌های ماسه درامدند.

ابتدا موادی از قبیل آهن و نیکل انجماد یافتند، سپس عناصری که در تشکیل مواد سنگی دخالت می‌کنند، تراکم پیدا کردند.

با برخورد این ذرات به یکدیگر و الحاق آنها به هم اجرام بزرگتری بوجود آمدند که در طول چند ده میلیون سال، از پیوستن و رشد آنها سیارات پدیدار شدند.

فرآیندهای تراکم و رشد به همین شکلی ولی در مقایسه کوچکتر، سبب تشکیل اقمار و اجرام کوچکتر منظومه شمسی شد.

در حالی که سیارات اولیه (Protoplanets) یا همان ذرات در حال تشکیل ذرات بیشتری به خود جذب می‌کردند، منظومه شمسی شفافتر می‌شد.

با کنار رفتن ذرات، نور خورشید امکان یافت تا سطح سیارات جدید التشکیل را گرم کند.

با بالا رفتن دمای سطحی سیارات داخلیتر از یک طرف و میدانهای گرانشی نسبتاً ضعیف آنها از طرف دیگر، باعث شد که زمین و همسایه‌های آن یعنی : عطارد، زهره و مریخ نتوانستند مقادیر قابل توجهی از مواد سبکتر سازنده ابر اولیه را نگهداری کنند.

این مواد که شامل هیدروژن، هلیم، آمونیاک، متان و آب بود از سطح این سیارات داخلی تر منظومه شمسی رانده شدند.

در فراسوی مریخ دمای بسیار پایین بود.

در نتیجه سیارات بزرگ خارجی تر یعنی : مشتری، زحل، اورانوس و نپتون مقادیر بسیار زیادی از هیدروژن و دیگر مواد سبک ابر اولیه را جذب و نگهداری کردند.

به نظر می‌رسد که تجمع این مواد گازی شکل توجیه کننده اندازه‌های نسبتاً بزرگ و چگالیهای نسبتاً پایین سیارات خارجی باشند.

مدت کوتاهی پس از تشکیل زمین تجزیه عناصر رادیواکتیو و گرمای ناشی از برخورد دمای زمین را بالا برد که خود موجب ذوب بخشی درجه کم قسمتهای داخلی آن شد.

ذوب این قسمتها به نوبه خود باعث ته نشینی عناصر سنگین تر، عمدتاً آهن و نیکل به مرکز زمین و شناوری مواد سبکتر تشکیل دهنده سنگها به سطح زمین شد.

این جدایش مواد که شروع آن در مراحل آغازی تاریخ زمین انجام شد، هنوز هم در مقیاس بسیار کوچکتری ادامه دارد.

به همین علت تفریق و جدایش شیمیایی است که قسمت داخلی زمین همگن نیست، بلکه از لایه‌ها یا کره‌هایی متشکل از موادی با خواص متفاوت و گوناگون ترکیب یافته است.

نتیجه مهم دوره تفریق شیمیایی این بود که مواد گازی توانستند همانند آنچه که امروزه در طی فورانهای آتشفشانی رخ می‌دهد از درون زمین فرار کنند.

بر اثر این فرآیند جوی که عمدتاً مرکب از گازهای خارج شده از درون این سیاره بوده به تدریج شکل گرفت.

بر روی این سیاره با چنین اتمسفری است که حیات و آنچه که از آن می‌شناسیم آغاز شد.

نظریح سحابی الف : ابر چرخان عظیمی‌متشکل از ذرات غبار و گازها (سحاب) شروع به انقباض کرد.

ب: قسمت عمده مواد آن بر اثر نیروی جاذبه متوجه مرکز شد و خورشید را بوجود آورد.

به علت حرکت چرخشی مقداری از غبار و گاز باقی مانده به صورت یک صفحه پهن در آمده که به دور توده مرکزی در حال گردش بود.

ج: سیارات از به هم پیوستن مواد در حال چرخش این صفحه پهن شروع به تشکیل کردند.

با گذشت زمان قسمت اعظم ذرات یا به پکدیگر پیوسته و به صورت نه سیاره و اقمار آنها درامدند و یا توسط بادهای خورشیدی به فضای اطراف رانده شدند.

منشاء آتمسفر زمین جو زمین همواره شامل همین مخلوط نسبتاً پایداری از گازها که ما امروزه تنفس می‌کنیم نبوده است.

بر عکس، مخلوط گازی که اتمسفر کنونی را تشکیل می‌دهد پس از دوره کوتاهی از تشکیل زمین در نتیجه تغییرات تدریجی یعنی در طی یک فرآیند تکاملی کند و بطئی پدیدار شد.

دانشمندان عقیده دارند که جو اولیه زمین بوسیله بادهای خورشیدی که شامل جریانهای عطیمی‌از ذرات صادره از خورشید بود از گراگرد زمین رانده شده است.

با سرد شدن زمین پوسته جامدی در سطح آن شکل گرفت و گازهای محلول در سنگهای مذاب رفته رفته آزاد شدند.

این فرآیند خروج گاز (Outgassing ) نامیده می‌شود.

به این ترتیب تصور می‌شود که آتمسر از گازهایی شبیه به آنچه در حین فورانهای آتشفشانی رها می‌شوند، تشکیل یافته است.

ترکیبات اصلی این آتمسفر احتمالاً بخار آب، دی اکسید کربن و ازت بوده است.

در حالی که سرد شدن زمین ادامه می‌یافت ابرهایی شکل گرفتند و بارانهایی سیل آسا باریدن گرفت.

در آغاز آب قبل از آنکه به سطح زمین برسد و یا به محض رسیدن به آن تبخیر می‌گردید.

این امر باعث تسریع روند سرد شدن سطح زمین شد.

هنگامی‌که زمین بقدر کافی خنک شد، بارانهای سیل آسا حوضه‌های اقیانوسی را پر کردند.

این پدیده نه تنها مقدار بخار آب موجود در هوا را کاهش داد بلکه مقادیر بسیار زیادی از دی اکسید کربن را نیز به همراه برد.

اینک ما با معمای جالبی روبرو هستیم.

اگر جو اولیه زمین از خروج گازهای آتشفشانی ناشی شده باشد نمی‌توانست واجد اکسیژن آزاد باشد، زیرا در طی این فرآیند اکسیژن آزاد بوجود نمی‌آمد، بنابراین جو غنی از اکسیژن کنونی چگونه پدید آمده است ؟

دانشمندان دو منبع احتمالی را برای اکسیژن آزاد در جو پیشنهاد کرده اند.

معلوم شده است که بخار آب هنگامی‌که به قسمت فوقانی جو زمین می‌رسد به اثر شعله ماوراء بنفش خورشید به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌شود.

هیدروژن که گاز بسیار سبکی است از جو خارج می‌شود در حالی که اتمهای سنگینتر اکسیژن باقیمانده با یکدیگر ترکیب شده و اکسیژن مولکولی (O2) را بوجود می‌آورند.

تردیدی نیست که مقداری از اکسیژن آزاد جو از این طریق بوجود آمده است، اما چنین فرآیند بسیار کند و آهسته ای نمی‌تواند کاملاً درصد کنونی اکسیژن موجود در جو را توجیه کند.

عقیده بر این است که سرچشمه دوم و مهمتر اکسیژن گیاهان سبز بوده اند (و در حقیقت هنوز هم هستند).

در فرآیند فتوسنتز موجودات گیاهی نور خورشید را برای تبدیل آب و دی اکسید کربن آتمسفر به مواد آلی جذب و مورد استفاده قرار می‌دهند و از این طریق اکسیژن آزاد می‌کنند.

بدیهی است که این روش تولید اکیژن مستلزم وجود حیات در سطح زمین حتی قبل از زمان حضور اکسیژن آزاد در جو است.

دانشمندان بر این باورند که اولین اشکال حیات احتمالاً باکتریها، فرآیندهای متابولیک خود را بدون اکسیژن به انجام می‌رساندند.

حتی امروزه نیز بسیاری از این باکتریها ناهوازی وجود دارند، سپس گیاهان سبز اولیه تکامل یافتند که به نوبه خود قسمت عمده اکسیژن آزاد را که برای اشکال عالیتر حیات لازم بود، فراهم کردند.

رفته رفته مقدار اکسیژن در جو افزایش یافت، شواهدی از سنگهای پره کامبرین در دست است که نشان می‌دهد : اولین اکسیژن آزاد با مواد محلول در آب، بویژه آهن ترکیب شده سپس، این قبیل نیازهای اکسیداسیونی معدنی براورد شده مقادیر اکسیژن آزاد در جو تا حد قابل توجیهی زیاد شد.

سنگواره‌ها نشان می‌دهند که با آغاز دوران دیرینه زیستی موجوداتی که نیاز به اکسیژن داشتند در دریا فراوان بودند، بنابراین تشکیل آتمسفر مستقیماً با آثار حیاتی بر روی زمین ارتباط داشته و در طول زمان ترکیب آن از یک آتمسفر فاقد اکسیژن به آتمسفری که مقدار اکسیژن آزاد در آن قابل توجیه است متحول شد.

پره کامبرین پره کامبرین برهه عظیمی‌از زمان زمین شناسی را شامل می‌شود که خود از مراحل آغازین زمین یعنی بیش از 6/4 میلیارد سال پیش شروع و تا ابتدای دوره کامبرین یعنی 4 میلیارد سال بعد از آن به پایان می‌رسد.

نظری اجمالی بر این دوره نشان می‌دهد که پره کامبرین نماینده قسمت اعظم زمان زمین شناسی است و در واقع حدود هفت هشتم تاریخ زمان را به خود اختصاص می‌دهد.

شناخت پره کامبرین در سرزمین وسیع قاره ای، رخنمونهای سنگهای پره کامبرین نادر و کمیابند زیرا لایه‌های جوانتر چون پوششی بر روی آنها قرار دارند.

در چنین مناطقی بیرون زدگی این سنگها به هسته کوهها به شدت فرسایش یافته، همچون کوههای راکی و قعر دره‌های عمیقی چون گراندکانیون محدود است (شکل 1-2).

معهذا در مناطق وسیعی که به آن سپر می‌گوند که سنگهای پره کامبرین گسترش زیادی دارند.

این نواحی که از نظر زمین شناسی پیچیده و درهمند اکثراً از سنگها دگرگونی و تغییر شکل یافته ای تشکیل شده اند که نیم رخ آنها تحدب ملایمی‌داشته و در مقطع شبیه به سپر جنگجویان است و به همین دلیل به آنها سپر گفته اند.

در هر یک از قاره‌ ها یک یا چند هسته از سنگهای قدیمی‌پره کامبرین دیده می‌شود.

در آمریکای شمالی مساحت سپر گرینلند مجاور خود در حدود 2/7 میلیون کیلومتر مربع است.

پره کامبرین ناشناخته ترین گستره از تاریخ زمین است، در نتیجه به واحدهای زمانی متعددی که مورد پذیرش جهانی باشد تقسیم نشده است.

در حقیقت تاریخ این بخش از زمان زمین شناسی، عمدتاً مشتمل بر رخدادهای پراکنده ای است که در مقایسه با تاریخ زمین شناسی زمانهای جدیدتر از خود فاقد جزئیات لازم است.

یک دلیل مهم بر این حقیقت است که سپرها و دیگر بیرون زدگیهای پره کامبرین از سنگهای دگرگون شده و پیچیده ای تشکیل یافته که در بسیاری از موارد توسط توده‌های بزرگ آذرین قطع شده اند.

برخی از این سنگها چندیدن بار چین خورده گسل یافته و بارها مورد نفوذ توده‌های دیگر قرار گرفته و دگرگون شده اند.

هر رویدادی از این نوع رخدادهای پیشین را پیچیده و پرابهام ساخته و بدین گونه بازسازی تاریخچه پره کامبرین را مشکل کرده است.

عامل دیگری که مطالعه تاریخ پره کامبرین را پیچیده می‌سازد کمبود سنگواره‌هاست.

متاسفانه شواهد سنگواره ای فراوان تا ما قبل از دوران پالئوزوئیک در تاریخچه زمین شناسی ثبت نشده است.

در زمان پره کامبرین حیات وجود داشته است، اما اشکال حیاتی، ساده و از نظر بدنی نرم و قابل انعطاف بوده و به همین دلیل تاریخچه سنگواره ای پره کامبرین ناقص و کم مایه است.

اگر چه بسیاری از بیرون زدیگی‌های پره کامبرین با دقت بسیار و به تفصیل مطالعه شده اند.

اما تطابق آنها بعلت عدم وجود سنگواره‌ها بسیار مشکل است.

این مسئله نشان می‌دهد که چرا هیچگونه تقسیماتی که مورد پذیرش همگان باشد در مورد دوران پره کامبرین کامل نیست.

اکنون با توسعه کاربرد و استفاده زمان سنجی رادیومتری راه حلی برای سن یابی و تطابق سنگهای پره کامبرین وجود دارد.

معذالک هنوز با شناخت تاریخچه پیچیده پره کامبرین فاصله زیادی داریم.

بطور خلاصه آگاهی از تاریخ پره کامبرین مشکل است، زیرا محتوای سنگواره ای ناقص و و اندک آن، تطابق و سن یابی را با اشکال مواجه کرده و سنگهای این زمان غالباً بسیار دگرگون شده و تغییر شکل یافته اند و داده‌های حاصل نیز به علت فرسایش شدید و پوشش لایه‌های جوانتر فوقانی بسیار محدود و پراکنده است.

قبل از نتیجه گیری از مبحث سنگهای پره کامبرین باید از نواحی و محدوده‌های متعدد پره کامبرین سخن به میان می‌آوریم، زیرا در آنها کانسارهای مهم و باارزشی یافت می‌شود.

در حقیقت، اکتشافات این کانیهای با ارزش اقتصادی است که اطلاعات لازم در درک مفاهیم زمین شناسی پره کامبرین در اختیار ما قرار داده است.

در سنگهای پره کامبرین (2/1 تا 5/2 میلیارد سال قبل) منابع معدنی مهمی‌(به استثناء سوختهای سنگواره ای) وجود دارد.

آهن، نیکل، طلا، نقره، مس، کروم، اورانیوم و الماس به مقادیر قابل توجهی از حوزه‌های پره کامبرین استخراج می‌شوند.

در این میان می‌توان از نهشته‌های کان سنگهای آهن نام برد.

قسمت اعظم معادن آهن دنیا بصورت هماتیت (Fe2O3) در سنگهای پره کامبرین میانی دیده می‌شود.

تصور می‌شود که این سنگهای رسوبی غنی از آهن در زمانی تشکیل شده اند که اکسیژن تا حدی فراوان بوده و توانسته است با آهن محلول دریاها و دریاچه‌های کم عمق واکنش حاصل کند و اکسیدآهن ته نشین شود.

ولی بعدها پس از آنکه مقداری زیاد از آهن از محیط عمل خارج و رسوب کردند، تشکل این قبیل نهشته‌های غنی از آهن نقصان یافته و در نتیجه میزان اکسیژن اقیانوسها و جو زمین رو به افزایش نهاد.

از آنجا که اکسیژن آزاد زمین عمدتاً بر اثر فتوسنتز حاصل شده است، لذا حضور اکسیژن فراوان و در نتیجه تشکیل نهشته‌های عظیم آهن پره کامبرین به وجود حیات در دریاها ارتباط مستقیم دارد.

سنگواره‌های پره کامبرین تا یک سده پیش سن ابتدایی ترین سنگواره‌های شناخته شده به آغاز پره کامبرین نسبت داده می‌شود.

مسئله لاینحل و مهمی‌که آن هنگام در برابر علم قرار داشت، عبارت از ظهور ناگهانی موجودات پیچیده در تاریخ زمین شناسی بود.

گر چه امروزه دانش ما از زندگی پره کامبرین هنوز بسیار ناقص است اما بسیار جامعتر و گسترده تر از گذشته است.

اگر چه سنگواره‌های پره کامبرین به فراوانی سنگواره‌های لایه‌های جوانتر نیستند اما گاهی اوقات یافت می‌شوند.

احتمالاً عادیترین سنگواره‌های پره کامبرین ستونها یا برجستگیهای کاملاً لایه به لایه از جنس کربنات کلسیم می‌باشند.

(شکل 1-3).

این ساختمانها که استروماتولیت نام دارد، بقایای موجوادات حقیقی نبوده بلکه موادی هستند که توسط جلبگها رسوب یافته اند.

منشاء استروماتولیتها به علت شباهت زیاد آنها به رسوبات حاصل از جلبگهای عهد حاضر و همچنین وجود قطعات پراکنده جلبکها در داخل آنها روشن و واضح است.

استروماتولیتها غالباً‌ ساختمانهای نسبتاً بزرگی هستند، ولی اکثر سنگواره‌های دیگر پره کامبرین در حد میکروسکوپی و کوچکند.

بقایای بسیاری از این موجودات ذره بینی به خوبی حفظ شده و با کشف انها، قدمت حیات به قبل از 1/3 میلیارد سال پیش تعیین شده است.

بسیاری از این سنگواره‌های خیلی قدیمی‌در سنگهای رسوبی بنام چرت محفوظ مانده اند.

این ماده معمولاً بصورت ندولها (گرهکها) یا لایه‌های نارک از آب رسوب می‌کند.

از آنجا که این ماده سخت و در برابر فشردگی مقاوم است لذا محیطی بسیار مناسب برای حفظ موجودات ساده ای همچون باکتریها و جلبکها بشمار می‌آیند.

اگر نمونه ای دارای چنین موجودات ذره بینی بسیار کوچک باشد، باید از سنگ مقاطع نازک میکروسکوپی تهیه شود و با میکروسکوپهای قوی دقیقاً مطالعه گردد.

سنگواره‌های ذره بینی در مناطق متعددی در سراسر جهان یافت شده اند.

در آفریقای جنوبی سنگهای پره کامبرین قدیمی‌به سن بیش از 1/3 میلیارد سال پیدا شده که شامل باکتریها و جلبکهای سبز – آبی هستند.

در آمریکای شمالی گروه مهم و مشهوری از سنگواره‌های پره کامبرین (با سنی حدود 7/1 میلیارد سال) در چرتهای گان فلینت در ساحل شمالی دریاچه سوپریور در کانادا بدست آمده است.

در اینجا نیز مانند آفریقای جنوبی باکتریها و جلبکهای سبز – آبی یافت شده اند.

سنگواره‌های کشف شده در این دو ناحیه عبارت از ابتدایی ترین موجودات بنام پروکاریوتها (Prokaryotes) هستند.

یاخته‌های این گونه موجودات فاقد هسته‌های مشخص بوده و بطور غیر جنسی تولید مثل می‌کنند.

نمونه‌هایی از موجودات پیشرفته تر (که بعلت دارا بودن هسته به آن یوکاریوت (Eukaryotes) می‌گویند) از جمله سنگواره‌هایی هستند که در بیتراسپرینگز استرالیای شمالی کشف شده اند.

در این محل بقایای جلبکهای سبز یافت شده که سن احتمالی انها یک میلیارد سال قبل است، بر خلاف پروکاریوتها، یوکاریوتها از طریق جنسی تولید مثل می‌کنند که بمعنای تبادل مواد ژنتیکی است.

از آنجا که در این روش تولید مثل امکان تنوع ژنتیکی بسیار افزونتری فراهم می‌شود، لذا ممکن است از این زمان میزان تغییرات تکاملی افزایش بسیار چشمگیری یافته باشد.

تاریخچه سنگواره ای جانواران از اواخر پره کامبرین آغاز شده و شامل ردپاها و حفرات مشخصی است که گمان می‌رود بوسیله جانوران کرمی‌شکل کشیده ای بوجود آمده آمده باشد.

به علاوه نقوشی نیز یافت شده اند که نشان دهنده اشکال کامل جانوران است.

تعداد این قبیل اشکال در مناطقی مانند استرالیای جنوبی و نیوزندلند به صدها نمونه می‌رسد.

اگر چه بسیاری از جانوران پره کامبرین البته نه تمامی‌آنها دارای بدنی نرم و فاقد صدف بوده اند، اما آثار سنگواره ای موجود حاکی از آن است که در اواخر پره کامبرین گروه پیچیده ای از موجودات پریاخته وجود داشته اند.

بدینسان هنگامی‌که دوره پره کامبرین آغاز می‌شد، صحنه برای ظهور موجودات پیچیده تر با قسمتهای سخت و قابل حفظ اماده و مهیا می‌شد.

دوران دیرینه زیستی (پالئوزوئیک) مقیاس زمانی زمین شناسی نشان می‌دهد که 570 میلیون سال اخیر تاریخ زمین به سه دوران تقسیم می‌شود : دوران پالئوزوئیک، دوران میان زیستی (مزوزوئیک) و دوران نوزیستی (سنوزوئیک).

دوران پالئوزوئیک که بیش از 345 میلیون سال را در بر می‌گیرد، طولانیترین زمان را در بین این سه دوران است.

دوران پالئوزوئیک شامل هفت دو.ره است که به ترتیب از قدیمیترین تا جدیدترین عبارتند از : کامبرین (Cambrian)، اردوویسین (Ordovician)، سیلورین (Silurian)، دونین (Devonian)، می‌سی سی پین (Missippian)، پنسیلوانین (Pennsylvanian) و پرمین (Permian ) شروع دوران پالئوزوئیک با حضور اشکالی از موجودات زنده ای مشخص می‌شود که دارای بخشهای سخت بودند.

فراوانترین این موجودات آغازین تریلوبیتها (شکل 1-4).

بخشهای سخت، شانس هر موجود را برای حفظ شدن بعنوان قسمتی از بایگانی سنگواره ای، تا حد زیادی افزایش می‌دهند.

بنابراین آگاهی ما از گوناگونی و تنوع موجودات از دوران پالئوزوئیک به این طرف بسیار زیاد می‌شود (شکل 1-5) .

فراوانی شواهد و مدارک و مدارک سنگواره ای به زمین شناسان امکان داده است تا تقویم (1/8) اخیراً‌ از زمان زمین شناسی نسبت به (8/7) محیط ویژه ای وابسته است، لذا آثار سنگواره‌ای اطلاعات وسیع و پرارزشی را در کشف محیطهای زمین شناسی گذشته در اختیار می‌گذارد.

تاریخ پالئوزوئیک پیشین در شروع این مبحث یادآور می‌شویم که پالئوزوئیک پیشین شامل دوره‌های کامبرین، اردوسین و سیلویرین است.

در ابتدای پالئوزوئیک پیشین زمین شناسان توانستند وضعیت تقریبی خشکیهای مهم را مشخص کنند (شکل1-6) در این هنگام قاره عظیم جنوبی موسوم به خشکی گندوانا در نیمکره جنوبی دست نخورده و یکپارچه و شامل آمریکای جنوبی، آفریقا.

استرالیا، قطب جنوب، هندوستان و احتمالاً چین بوده است.

شواهدی از یک یخبندان عظیم قاره ای در آفریقای غربی، این منطقه را در نزدیکی قطب جنوب جای می‌دهد.

خشکیهایی که جزو گندوانا محسوب نمی‌شدند به صورت سه بخش مجزا وجود داشتند که در آن تعداد قطعات به صورت پراکنده نیز یافت می‌شدند.

اگر چه موقعیت دقیق این قاره‌های شمالی با اطمینان شماخته نشده است، معهذا عقیده بر این است که اسلاف قاره‌های آمریکای شمالی و اروپا در نزدیکی استوا قرار داشته و توسط دریای باریکی از یکدیگر جدا می‌شدند.

هنگامی‌که دوران پالئوزوئیک آغاز شد سرزمین آمریکای شمالی فاقد موجودات زنده، چه گیاه چه جانور بوده است.

رشته کوههای راکی و آپالاش وجود نداشته و این قاره عموماً پست و خالی بوده است.

برای چندین بار در طول دوره‌های کامبرین و اردوویسین، دریاهای کم عمقی به داخل خشکی راه یافته و سپس عقب نشینی کردند.

نهشته‌هایی از ماسه سنگهای خالص که امروزه در ساختن شیشه مورد استفاده قرار می‌گیرند، سواحل دریاهای کم عمق این ناحیه را مشخص می‌کنند.

هنگامی‌که اردو ویسین به پایان می‌رسید کوهزایی به وقوع پیوست که ناحیه شرقی آمریکای شمالی را از قسمتی که امروزه آپالاش مرکزی است تا نیوفونلند تحت تاثیر قرار داد.

کوههایی که طی این رویدادها به وجود آمدند، غالباً‌ کوهزایی تاکونیک نام دارند و تا کنون فرسوده شده و لایه‌های تغییر شکل یافته و حجم بزرگی از سنگهای رسوبی تخریبی را بر جا می‌گذاشتند.

در طول دوره سیلورین بخشهای زیادی از آمریکای شمالی بار دیگر توسط دریاهای کم عمقی پوشیده شد.

اما در این زمان ریفهای سدی بزرگی وجود داشته و حوضه‌های دریایی کم عمق و متعدد با جریان آب محدود در کنار اقیانوسهای باز بوجود آمد.

شرایط اقلیمی‌چنان بود که تبخیر در این حوضه‌ها بسیار شدید بوده و سبب رسوب مقادیر عظیم نمک، سنگ نمک و ژیپس شد.

امروزه این لایه‌های تبخیری منابع با اهمیتی از مواد خام را برای صنایع مواد شیمیایی، لاستیک سازی، گچ و صنایع عکاسی در ایالتهای اوهایو، میشیگان و بخش غربی نیویورک تشکیل می‌دهند.

حیات در پالئوزوئیک پیشین زندگی در دوران پالئوزوئیک پیشین به دریاها محدود بوده و گروههای متعددی از بی مهرگان را شامل می‌شود (شکل 1-7).

از جمله می‌توان از تریلوبیتها، گراپتولوبیتها، بازوپایان، بریوزوئیرها و نرم تنان نام برد.

دوره کامبرین عصر طلائی تریلوبیتها بود.

بیش از 600 جنس از این موجودات حفار و لجن خوار در آن هنگام وجود داشتند.

در زمان اردوویسین گروهی از بی مهرگان دریایی کوچک بنام بازوپایان از نظر تعداد برتریلوبیتها پیشی گرفتند.

بازوپایان فراوانترین سنگواره‌های دوران پالئوزوئیک هستند.

اگر چه اکثر این جانداران به کف دریا متصل بودند اما نوزادهای جوان آنها شناگر و ازاد بوده اند.

این قابلیت تحرک، توزیع و پراکندگی وسیع این گروه از موجودات را از نظر جغرافیایی توجیه می‌کند، ضمناً در اردوویسین پا بر سران فراوانی به ظهور رسیدند (شکل1-7).

این نرم‌تنان بسیار پیشرفته، شیوه پرتحرکتری را در زندگی پیش گرفته و شکارگران اصلی و عمده زمان خود بودند.

پابرسران که اختلاف آنها شامل ماهی مرکب هفت پا و نوتیلوس امروزی می‌باشند، اولین موجودات بسیار بزرگ روی زمین به شمار می‌آیند.

در حالی که طول بزرگترین تریلوبیتها به ندرت از 30 سانتیمتر تجاوز نمی‌کرد و ابعاد بزرگترین بازوپایان بیش از حدود 20 سانتیمتر نبود، گونه ای از پابرسران طولی در حدود 10 متر داشت.

آغاز دوره کامبرین نشانگر رویدادهایی مهم در تکامل جانوران است.

برای اولین بار موجوداتی بوجود آمدند که دارای قابلیت ترشح بخشهای سخت در بدن بودند.

این پرسش که چرا بعضی از اشکال حیاتی متنوع در یک زمان شروع به ساختن بخشهای سخت کردند بدون پرسش باقی مانده است.

در یک مورد پیشنهاد شده است که در اقیانوسهای پره کامبرین میزان کلسیم، یعنی ماده اصلی تشکیل دهنده صدف بسیاری از بی مهرگان دریایی، ناچیز بوده است.

اما نهشته‌های شناخته شده ای از سنگ آهک (کربنات کلسیم) زمان پره کامبرین پایانی نشان می‌دهدند که مقدار کلسیم در آن هنگام زیاد و در دسترس بوده است.

نظریه دیگر حاکی از آن است که چون اسکلت خارجی حفاظ مناسبی در برابر جانوران شکارگر محسوب می‌شده، از نظر حفظ بقاء موجودات از ارزش زیادی برخوردار بوده است.

یا این وجود به نظر می‌رسد که توالی رو یدادهای در تاریخچه سنگواره ای از این نظریه حمایت و پشتیبانی نمی‌کند.

موجودات دارای بخشهای سخت در دوره پره کامبرین فروان بوده اند، در حالی که شکارگرانی همچون پابرسران تا شروع دوره اردوویسین از فراوانی چندانی برخوردار نبوده اند.

پاسخ هر چه باشد قسمتهای سخت بدن به وضوح دارای فواید بسیاری برای جانداران بوده و به سازگاری با شیوه‌ها و شرایط جدید زندگی کمک فراوان کرده است.

به عنوان مثال اسفنجهای شبکه ای از سوزنهای سلیسی ریزبافت ایجاد می‌کردند که به آنان امکان بزرگتر شدن و قابلیت بلند ایستادن نسبت به سطحی که برآن رشد می‌کنند را داده و نهایتاً جستجوی غذا را برایشان سهلتر کرده است.

نرم تنان (دوکفه ای‌ها و حلزونها) صدفهایی خارجی از جنس کربنات کلسیم ترشح می‌کردند که به عنوان حفاظ و همچنین پوششی برای اعضای داخلی به کار رفته و فعالیت حیاتی آنها را در محیطهای حادتر و سختتر امکان پذیر نموده است.

گسترش و پراکندگی زیاد تریلوبیتها به علت اسکلت خارجی آنهاست که از نوعی پروتئین به نام کیتین بود و به آنها امکان دادا تا رسوبات نرم را جهت جستجوی غذا حفر کنند.

تاریخچه پالئوزوئیک پسین پالئوزوئیک پسین از چهار دوره تشکیل یافته است : دونین؛ می‌سی سی پین؛ پنسیلوانین و پرمین.

در این بخش از تاریخ زمین با سازمان یافتگی جدید و مهمی‌در پراکندگی توده‌های حشکی مواجه هستیم که در خلال پرمین و با تشکیل ابرقاره پاگه آ به اوج خود رسید (شکل 1-8).

اولین رویداد عمده در تشکیل پانگه آ هنگامی‌به وقوع پیوست که خشکیهای اسلاف قاره‌های آمریکای شمالی و اروپا با یکدیگر برخورد کردند.

در پایان دوره سیلورین دریای کم عمقی که این توده‌های خشکی را از یکدیگر جدا می‌کرد، به تدریج و به آهستگی شروع به بستن کرد و این روند در طول دوره دونین نیز ادامه داشت (اشکال 1-6.8).

نیروهای فشاری عظیم که در نتیجه برخورد قاره ای بوجود آمد باعث دگر شکلی سنگهای کناره این قاره شد و در نتیجه رشته کوههای آپالاش شمالی اولیه را در مشرق آمریکای شمالی و کوهپایه کالدونین را در شمال غربی اروپا پدیدار شدند.

با الحاق و یکپارچگی این دو توده خشکی قاره‌ها به صورت سه گروه اصلی زیردر آمدند: خشکی گندوانا (یا ابر قاره جنوبی) یور آمریکا (شامل آمریکای شمالی و اروپا) و سیبری.

در آغاز پرمین قاره تازه تشکیل یورو آمریکا در امتداد کوههای اورال با خشکی سیبری برخورد کرد و به این ترتیب از الحاق آنها قاره شمالی یعنی لورازیا (Laurasia) که شامل آمریکای شمالی، اروپا و سیبری بود، متولد شد.

طی پالئوزیک پسین در حالی که لورازیا شکل می‌گرفت خشکی گندوانا به طرف شمال در حرکت بود.

در آغاز دوره پنسیلوانین، گندوانا با لورازیا برخورد کرده و کمربند کوهستانی اروپای مرکزی را بوجود آورد.

همزمان با این رویداد، برخورید بین قطعه آفریقای خشکی گندوانا و لبه جنوب شرقی آمریکای شمالی صورت گرفت که کوههای آپالاش جنوبی نتیجه آن است.

در پایان دوره پالئوزوئیک تمام قاره‌ها با یکدیگر برخورد کردند و به یکدیگر ملحق شدند و ابر قاره پانگه آ را به وجود آوردند.

با بوجود امدن یک قاره وسیع آب و هوای جهان حالت فصلی بیشتری به خود گرفت که تغییرات فصلی در آن به مراتب شدیدتر از آنچه که امروزه بر روی زمین مشاهده می‌شود، بوده است.

چنانچه خواهیم دید با تغییر این شرایط اقلیمی‌دوره ای از انقراض پدیدار شد که نمایانگر یکی از بزرگترین زوالهای زیست شناسی در تمامی‌تاریخ زمین است.

حیات در پالئوزوئیک پسین در بخش مهمی‌از پالئوزوئیک پسین گروههای متعددی از موجودات دوره تنوع و گوناگونیهای زیادی را پشت سر گذاشتند.

در حدود 400 میلیون سال پیش در حالی که سیلورین جای خود را به دونین می‌داد گیاهانی که به زندگی در حاشیه آبها سازگاری پیدا کرده بودند، شروع به نقل مکان به داخل خشکیها کردند.

این گیاهان خشکی اولیه به شکل میله‌ها با سنبله‌های قایم و بدون برگ بوده و در حدود انگشت سبابه آدمی‌بوده اند.

با این وجود در آن درختانی به ارتفاع ده متر می‌زیسته اند.

در ایاقیانوسها ماهیهای زره دار که در زمان اردوویسین تکامل یافته بودند جهت ازگاری با محیط، تغییرات عمده ای یافتند.

صفحات زرهی آنها به ورت فلسهای نازک و سبک وزنی درآمدند که سرعت و قابلیت تحرک آنان را افزایش می‌داد، ولی ماهیان دیگر شامل کوسه‌های اولیه و ماهیان استخوانی، یعنی گروههایی که تمامی‌ماهیهای امروزی از آنها منشاء گرفته اند طی دونین تکامل یافته اند.

از آنجایی که دوره دونین مصادف با زمانی بود که ماهیها تکامل سریعی پیدا کردند این دوره را غالباً‌ عصر ماهیان نامیدند.

در دونین پایانی دو گروه از ماهیان استخوانی یعنی ماهیهای شش دار و ماهیانی با باله‌های چند قسمتی با محیط خشکی سازگار شدند.

این ماهیها از نظر دارا بودن ششهایی ابتدایی که مبادله گازها را در آبششها بر عهده داشتند، بی شباهت به خویشاوندان امروزی خود نبودند.

عقیده بر این است که ماهیان دارای باله‌های چند قسمتی ساکن آبگیرهای کوچک و آبهای کم عمق پهنه‌های جزر و مدی بودند.

به علاوه تصور می‌شود که ماهیها به هنگام خشک شدن این آبها احتمالاً از باله‌های استخوانی خود برای قدم زدن از حوضچه‌های خشک شده به آبگیرهای دیگر استفاده می‌کردند.

در طول زمان ماهیهای دارای باله‌های چند قسمتی اتکای بیشتری به ششها و وابستگی کمتری به آبششهای خود پیدا کردند.

در دونین پایانی دوزیستان هوازی حقیقی با سرها و دمهای ماهی مانند خود هجوم به خشکی را آغاز کردند.اگر چه دوزیستان امروزی که قورباغه‌ها، وزغها و سمندرها را شامل می‌شود، از نظر اندازه کوچکند و مکان زیستی محدودی را اشغال می‌کنند، اما در طی پالئوزوئیک پسین شرایط برای این تازه مهاجران خشکی ایده آل بود.

گیاهان و حشرات که غذای اصلی آنها را تشکیل می‌دادند بسیار بزرگ وفراوان بودند.

دوزیستان با کمترین رقابت با دیگر ساکنان خشکی، تنوع و گوناگونی سریعی حاصل کردند.

گروههایی از آنها با اشکالی درآمدند که به خزندگان امروزی از قبیل کروکودیلها شباهت بیشتر بداشته و به دوزیستان جدید و امروزی کمتر شبیه بودند.

در دوره پنسیلوانین مردابهای عظیم حاره ای در سرتاسر آمریکای شمالی، اروپا و سیبری گسترش یافت (شکل 1-9).

درختان تا ارتفاعی نزدیک به 30 متر با تنه‌هایی به قطر یک متر رشد می‌کردند.

برخی از درختان متداول این زمان عبارتند از : درختان فلسدار لپیدودندرون (Lepidodendron) و سیژیلاریا (Sigillaria)، سرخسهای دانه دار و دم اسبیانی بنام کالامیت (Calamite).

نهشته‌های زغال سنگی که چرخهای انقلاب صنعتی را به گردش درآوردند در این مردابهای وسیع بوجود آمدند.

به علاوه در محیطهای مردابی پرآب پالئوزوئیک پایانی بود که دوزیستان به سرعت به گونه‌های متنوعی تبدیل شدند.

دوران پالئوزوئیک با دوره پرمین به پایان می‌رسد که در طی آن توده‌های خشکی عمده زمین به هم پیوستند و ابر قاره پانگه آ را بوجود آوردند.

توزیع و پراکندگی تازه خشکیها و آبها که خود در نتیجه پیدایش پاتگه آ حاصل شد، همراه با تغییراتی که درارتفاع توده‌های خشکی روی داد موجب تغییرات و دگرگونیهای شدید در آب و هوای جهان شد.

بسیاری از سرزمینهای شمالی بالا آمده و از آب خارج شدند و در نتیجه روند آب و هوایی تغییر کرده و دوره‌های خشک و بیابانی حکم فرما شد.

این دگرگونی اقلیمی‌تقریباً سبب انقراض درختان فلسدار مردابهای زغال سنگی گردید.

در پایان پرمین 75 درصد از خانواده‌های دوزیستان از بین رفته و بسیاری از انواع گیاهان منقرض شدند.

گرچه دوزیستان نقصان یافتند، اما اخلاف آنها موفقترین و پیشرفته ترین جانوران روی زمین شدند.

زندگی دریایی نیز در طی این زمان از انقراضهای دسته جمعی مستثنی نبودند.

بسیاری از بی مهرگان دریایی که در طول پالئوزوئیک از فراوانی بیشتری برخوردار بودند از جمله تریلوبیتهای باقیمانده و همچنین بعضی از انواع مرجانها و بازوپایان نتوانستند با تغییرات محیطی گسترده پایان پرمین سازگاری حاصل کنند و در نتیجه مانند سایر جانوران منقرض شدند.

دوران میان زیستی (مزوزوئیک) با در بر گرفتن تقریباً 160 میلیون سال دوران میان زیستی به سه دوره تقسیم می‌شود : تریاس، ژوراسیک و کرتاسه.

این بخش از تاریخ زمین شناسی ثبت کننده آخرین روزهای ابرقاره پانگه آ و اولین گسستگی و تقسیم شدن آن است.

علاوه بر این دوران مزوزوئیک زمانی است که موجودات باقیمانده از انقراض بزرگ پرمین به طور چشمگیری رو به گوناگونی و تنوع گذاشتند.

در خشکی، دایناسورها برتری یافتند و برای مدتی بیش از 100 میلیون سال بی رقیب زیستند.

به همین علت دوران مزوزوئیک غالباً‌ عصر دایناسورها نامیده می‌شود.