TEMA BROJA - GEOLOŠKI RAZVOJ ZEMLJE
Pripremio: M. R.
Aleksandar Grubić, redovni profesor Rudarsko-geološkog fakulteta Univerziteta u Beogradu
Kroz eone naše planete
Pričati o nastanku i razvoju Zemlje, procesima i događajima koji su oblikovali njenu istoriju, znači krenuti na putovanje dugo milijardama godina, a ne tek nekoliko hiljada koliko nam je potrebno da u jednoj arheološkoj ekskurziji stignemo u Lepenski vir ili preistorijsku Vinču. Savremena nauka kaže da je Sunčev sistem nastao od džinovskog među zvezdanog oblaka hladnih gasova pre 7,6 do 5,5 milijardi godina a da je gravitacionim nagomilavanjem, akrecijom istog materijala, formirana i Protozemlja pre četiri i po ili 4,6 milijardi godina , kao planeta druge generacije . Ovo "ili" ne treba da zbuni, jer se geološko vreme "ne može ni izdaleka uporediti sa istorijskim vremenom" (B. Milovanović).
Na putovanju kroz geološku istoriju prolazimo kroz beskrajno duge vremenske odeljke (eone i njihove manje jedinice) čiju starost i karakteristike (slojeve, stene) proučava stratigrafija, posebna grana istorijske geologije. Njima odgovaraju metirijalne jedinice eonotem, eratem, sistem, kat, zona. Nji hovi naziv i su utvrđeni prema Međunarodnom stratigrafskom kodeksu i ozvaničeni na svetskim kongresima geologa. Predstavljeni u nizu oni čine geološki stub ili skalu .
- Prva periodizacija je izvršena na Svetskom geološkom kongresu u Parizu 1910. godine i predstavlja osnovu na kojoj naučnici proučavaju istoriju Zemlje, kaže Aleksandar Grubić, redovni profesor Rudarsko-geološkog fakulteta u Beogradu. Poslednjih tridesetak godina, geolozi preispituju tu podelu, svaku jedinicu, njene osobine, a posebno granične oblasti kako bi granice utvrdili sa što više različitih metoda i materijalnih dokaza. Trenutna skala eona - hadajk, arhaik, proterozoik, fanerozoik potiče iz 2008.
Hadajk ( Had - naziv za donji svet u grčkoj mitologiji), najstariji odeljak geološke istorije, trajao je oko 700 miliona godina, od trenutka kada je Zemlja formirana kao protoplaneta do četiri milijarde godina. Gornja granica hadajka je ranije bila na 3,8 milijardi godina i prof. Grubić smatra da je ona “prirodnija” od nedavno usvojene. O vremenu nastanka naše planete nema nijednog sigurnog podatka. Pretpostavke se zasnivaju na posrednim podacima o starosti meteorita i stena na Mesecu.
Bombardovanje Protozemlje
- Hadajk je pun različitih događaja i procesa koji su odlučujuće uticali na istoriju Zemlje. Bombardovanje Protozemlje najrazličitijim kosmičkim telima (asteroidi, komete, planetoidi) bilo je po intenzitetu i posledicama najdramatičnije. Od silnih udara Zemlja je u to vreme ličila na savremeni Mesec, zbog čega je ta faza u njenom razvoju i nazvana mesečev stadijum. U toj gužvi nad nebom Zemlje, kaže naš sagovornik, 'prošvercovalo' se i jedno veće telo ( za koje se najpre verovalo da je bilo veličine Marsa, a naknadno ispostavilo da je moralo imati tri puta veću masu), Zemlju udarilo tangencijalno i tako snažno da je prouzrokovalo tri krupne posledice: povećalo ugaoni momenat kretanja Zemlje, još više iskosilo njenu osu i od izbačenog materijala oko nje stvorilo prsten iz koga se vremenom, prema mišljenju astronoma, formirao Mesec. Ova hipoteza je od svih postojećih najkonzistentnija i u velikoj meri se slaže s nekim geološkim dokazima.
Rezervat dinosaurusa
U istočnoj Srbiji razvoj trijasa se unekoliko razlikovao od onog u zapadnim krajevima. U donjem trijasu preovlađuju šareni peščari kontinentalnog porekla, u kojima su pronađeni jedini tragovi malih dinosaurusa na Staroj planini. Srednji i gornji trijas su naročito vidljivi na Staroj planini, gde su predstavljeni krečnjacima i sadrže brojne ostatke fosila (različiti amoniti, školjke, griliti). Dobro je proučen i zapadni pojas ovog područja, od manastira Gornjak (gornjačka zona) prema Staroj planini. |
Prema vladajućoj pretpostavci, vrlo brzo pošto je formirana Protozemlja, uporedo s "bombardovanjem”, Zemlja je unutra počela da se diferencira i stvara gvožđevito-niklonosno jezgro. Ono je bilo toliko toplo da je do 4,4 milijarde godina zagrejalo čitavu Zemlju, čemu je pomogao i raspad radioaktivnog materijala. Od tada počinje obrnut proces, Zamlja se hladi i obrazuje prvu koru. Najstariji pronađeni kristal, cirkon, u jugozapadnoj Australiji, star je 4,4 do 4,5 milijarde godina, što navodi na zaključak da potiče iz nekog već ohlađenog geološkog tela.
Pri kraju hadajka nastala je i prvobitna Zemljina atmosfera (od metana i vodonika) i vrlo nepostojana hidrosfera, jer okeana u današnjem smislu nije bilo. Započela je prava hemijska revolucija. Iz prvih hemijskih procesa nastalo je pedesetak jednostavnih organskih jedinjenja, među kojima i šećeri. Najstariji hemofosili (oko 3,8 milijardi godina) pronađeni su u starim stenama na jugozapadu Grenlanda, na ostrvu Isua. Po svom izgledu slični su “virusu duvana” . Profesor Grubić misli da je tu „došlo do formiranja paraćelija ili ćelija", jer nema starijih podataka. „Možda se ni ovom otkriću“, veli, „ne bi obraćala naročita pažnja da na susednom ostrvcu nije pronađen grafit, s ugljenikom C 14. Geolozi su se prosto zapitali otkud specifični C 14, a ne C 12 ili C 13, baš na tom mestu."
Na prelazu iz hadajka u arhaik, oko 3,8 milijardi godina, došlo je do kristalizacije Zemljinog jezgra i prvi put je formirano magnetsko polje. Ono je sigurno utvrđeno u stenama starim 3,7 milijardi godina. Arhaik je trajao oko 1,3 milijarde godina. U arhaiku su događaji, kako kaže prof. Grubić, „ređi, sporiji, stabilniji ali ništa manje važni za dalju geološku evoluciju“. U atmosferi se pojavljuje „nešto“ kiseonika i nova jedinjenja H2S i CO2 a hidrosfera je hloridna. Zemlja je iz mesečevog stadijuma prešla u nuklearni (trajao do 3,5 milijarde godina) što je i najvažniji događaj u ovom eonu.
Školjke rudisti
Sredinom krede dogodilo se nešto što geolozi nazivaju promenom strukturnog plana. Potpuno se promenio raspored basena i sedimentacije, tako da je gornja kreda mnogo rasprostranjenija nego donja. Predstavljena je krečnjacima u kojima se nalaze školjke rudisti (pričvršćene za dno, izrastale su u vidu pehara i živele samo u ovoj periodi). Po rudistima je Srbija poznata u svetu, njih je posebno obradio prof. Branislav Milovanović, ima ih i na istočnim i na zapadima stranama naše zmelje. Sedimentacija je potpuno izjednačena, a u najgornjoj kredi preovlađuje fliš, stene od kojih se sastoje Avala, Kosmaj, Fruškaj gora, tereni Ostružnice. Fliša mnogo ima i u Vojvodini. |
Naziv nuklearni stadijum nije u vezi s nuklearnom energijom, već potiče od struktura s velikim jezgrom koje se prvi put javljaju u ovoj fazi i nikada se više neće javiti. Njihovo poreklo je za nauku, i pored više hipoteza, i dalje zagonetka. Otkrivene su na stenama iz Rodezijskog štita u južnoj Africi, koje su mnogo starije ali prerađene promenama od pre 2,5 milijarde godina. Na njima se vide antiklinale u vidu doma, dekakilometarskih i hektokilometarskih dimenzija, između kojih se nalaze ameboidne sinklinale. Najčešće su to granuliti i kristalaste a u sinklinalama zelene stene.
Između 3,8 i 3,5 milijardi godina javljaju se stariji fosili stromatoliti , koji svedoče o počecima biološke evolucije i prvom životu na Zemlji. Nađeni su u Barbertonu (jugoistočna Afrika) i u zapadnoj Australiji. Imaju trakasti izgled, nalik doboš torti . To su kolonijalne bakterije, tzv. cijanobakterije, koje i danas postoje i prave slične tvorevine.
Fauna Edijakare
Na granici starijeg i srednjeg arhaika Zemlja je ušla u ranookeanski stadijum koji je trajao do kraja arhajskog eona (pre 2,6 milijardi godina). Okeani i kontinenti još nemaju svoj današnji izgled, više je reč o "pripremi" za to buduće stanje. U to vreme je u unutrašnjosti Zemlje, ispod litosfere, nastala astenosfera, zona u tečnom stanju, sa konvenktivnim strujama. Njeni topliji delovi peli su se bliže litosferi, a zatim ohlađeni ponovo spuštali i pri tom formirali konvenkcione lukove koji su naizmenično sabijali ili razvlačili kopnene blokove. Time je započeo proces tektonike ploča i nastajanja prvih kontinenata, koji traje i danas, i kako kaže prof. Grubić, "prema svemu sudeći, trajaće i ubuduće, sve dok se astenosfera ne bude ohladila i dok god budu moguća konvenkciona kretanja u njoj".
Proces konvenkcije u astenosferi omogućio je da se do kraja arhaika veliki deo kontinentalnog materijala prikupi u obliku jednog super kontinenta zvanog Pangeja 0. "Na razmeđi arhaika i proterozoika, oko 2,5 milijarde godina, odigrala se kenorenska revolucija, najstarija jasno utvrđena revolucija u celom svetu. Bilo je pre nje sitnih događaja ali oni nemaju tako opšte jasne karakteristike", ističe Aleksandar Grubić." Došlo je do prenabiranja svih starijih stena i to nabiranje je bilo toliko intenzivno da je do njega teško moglo da dođe bez tektonike ploča."
Beograd na lesu
Pre otprilike 1, 9 milijardi godina nastaje kvartar ili antropogen. To je doba velikih glacijacija ( u Evropi su najveće glacijacije bile u Alpima), koje se dele na glacijacije i interglacijacije. S jedne strane, u severnim područjima imamo močvarnu sedimentaciju, s druge, na velikim površinama les. Na toj podlozi leže Beograd, Zemun (s najdubljim slojem lesa), Titelska visoravan gde je les debeo 20 m. |
Tokom arhajskog doba Zemlja je pripremljena za sledeći eon - proterozoik, koji je najduže trajao, oko dve milijarde godina, od 2,5(4) milijarde do 540 milona godina. Podeljen je na tri eratema: paleoproterozoik (2,5 do 1,6), mezoproterozoik, od 1,6 do milijarde godina i neoproterozoik do 540 miliona godina. Prva dva odeljka su, kao i u arhaiku, puna radioaktivnog materijala i događaja, dok je najmlađi bogat fosilima. Tokom proterozoika, između 2 i 1,6 milijardi godina, Zemljina atmosfera je od primitivne, redukcione, konačno postala azotno-kiseonična, kakva je i danas, s 21 % kiseonika. Taj proces su obavile biljke, koje su se fotosintezom sve više razvijale i atmosferu bogatile kiseonikom. Hidrosfera je od redukcione postepeno postala hloridno-karbonatno-sulfatna.
U proterozoiku Zemlja je ušla u okeansko-kontinentalni stadijum u kome se i sada nalazi. Usled konvenktivnih struja u astenosferi prva Pangeja (grč. pangea – opšte kopno, sve o stalo je pantalasa ) je razorena, a pre 1,8 milijardi godina formiran je novi kontinent Pangeja I, koji odnedavno ima i lično ime - Kolumbija. Organski svet se sve do pred kraj ovog eona mučno razvijao. Uglavnom su to jednoćelijski organizmi, prokariote, ređe eukariote.
 U poslednjem eratemu proterozoika, između 850 i 635 miliona godina, pojavio se složeni organski svet, čudnih oblika, čiji tragovi su pronađeni u zapadnoj Australiji, kod mesta Edijakara, po kome je i dobio ime. Pored toga što su te prve višećelijske životinje (prapreci crva, zglavkara, bodljokožoca i drugih organizama) neobičnog izgleda, one su kao meduze potpuno gole, bez ikakve zaštite. Baš zato su sačuvani njihovi otisci (protoplazma na koju je pao sediment) a ne tragovi tela. Bili su to prvi metazoi, prve životinje. Njihovi fragmenti su i ranije nalaženi u drugim krajevima ali su mogli biti rekonstruisani tek kada je cela fauna pronađena u Edijakari. Edijakarci su izumrli, ali su ostavili potomke.
Pre pojave prvih životinja, Zemlja je nešto pre 600 miliona godina, iz još nepoznatih razloga, ponovo bila pretvorena u snežnu kuglu. Što se bližimo kraju proterozoika, posle 200 miliona godina , raspala se i Pangeja I, i to na dva velika bloka - Lauraziju na severu i Godvanu (provincija u Indiji) na južnoj hemisferi. Između njih se uvlačilo Sredozemno more - Tetis koje ih je pri samom kraju ovog eona potpuno razdvojilo.
Granica proterozoika i fanerozoika jasno je označena pojavom životinja sa skeletom. Sunđeri imaju svoj kalcijum-karbonatni skelet, brahiopodi svoj, trolobiti svoj. To je novi svet koji se verovatno razvio iz edijakarskog, ali je bio savršeniji i bolje prilagođen sredini u kojoj je živeo.
Velika količina fosila iz fanerozoika (grč. faneros - bogat), omogućila je paleontolozima i stratigrafima da ovaj eon izdele na ere: paleozoik, mezozoik i kenozoik, a ove na periode, epohe... Najstarija era, paleozoik, ima šest perioda - kambrijum, odovicijum, silur, devon, karbon i perm.
Kambrijum je dobio ime po starom latinskom nazivu za Vels, jer je to klasična oblast njegovog razvića (etalon). Svaka perioda ima svoju klasičnu oblast, u kojoj je prvi put utvrđena i temeljno proučena, koja služi istraživačima kao etalon za upoređivanje s rezultatima dobijenim na drugim terenima. Etalon za prve četiri periode je utvrđen u Velikoj Britaniji.
Iako je karbon (perioda taloženja kamenog uglja) takođe otkriven u Engleskoj, on je najbolje proučen u franko-belgijskoj zoni, mada ni tu nije razvijen marinskim putem, dok su za gornjokarbonski etalon korišćeni podaci iz moskovskog basena. U ovoj periodi su postale mnoge planine, a u srednjoj Evropi formirani su Hercinski venci, što se posebno odslikava u Nemačkoj gde je tzv. "produktivni karbon" stvorio debele ugljene slojeve (Ahen, Rur). Klasična oblast perma (po istoimenom ruskom gradu i guberniji) je na Uralu, ali se zbog mnogo kontinentalnog uticaja, za etalon upotrebljava i perm u Alpima.
"Igra" kontinenata
Mezozojska era je podeljena na: trijas, juru i kredu. Trijas je nazvan po tome što je sastavljen iz tri dela, a njegova klasična oblast je u istočnim Alpima koju su podrobno proučili a ustrijski geolozi. U keneozoiku se izdvajaju dve osnovne periode: paleogen i neogen. Paleogen je klasično razvijen u pariskom basenu (na Monmartru).
"Za neogen (pre oko 23 miliona godina) je karakateristično ono što se dešavalo u Paratetisu", kaže A. Grubić. "Kroz čitav mezozoik našu zemlju su pokrivale vode Tetisa. Profesor V. Laskarev, koji je 1920. godine došao iz Odese na Beogradski univerzitet, u svojim radovima dvadesetih godina pisao je o Paratetisu, velikom unutrašnjem moru koje je povezivalo Panonsko i Dakijsko more i dopiralo do Aralskog jezera. Ta veza nije išla Đerdapom, kao danas, nego zaobilazno. Klasične oblasti neogena su Bečki basen i Mađarska."
Druga najznačajnija promena u fanerozoiku desila se u strukturi Zemljine kore. Pangeja I se raspala do silura (oko 450 milina godina) da bi oko 320 miliona godina (srednji karbon) i do polovine perma nastala Pangeja II. Vrlo brzo je i ona počela da se raspada ali drugačije od prethodne
"To raspadanje i ponovno nastajanje velikih kontinenata, tzv. 'ples' kontinenata, traje i danas. Kroz 50 do 100 miliona godina Australija će se nalaziti gde je sada Indonezija, a Kalifornija će 'stići' do Aljaske i čuvenog raseda Sent Endrjus. Sredozemno more će biti pretvoreno u unutrašnje more kakvo je danas Crno more, a njegov istočni deo u planinski lanac. To je osnovni fon na kome se sve na Zemlji dešava. Sve činjenice i posledice govore u prilog tome. Samo raspadanje izaziva promene klime, glacijaciju, nastanak mnogobrojnih ostrva, novih organskih grupa. Nastanak superkontinenata, s druge strane, širi pojas pustinja, dovodi do vulkanizma i izumiranja čitavih familija."
Srbija u geološkoj prošlosti
Sticaj geoloških događaja je bio takav da u Srbiji nema na jstarijih sačuvanih stena. Najstarije podatke imamo iz srednjeg proterozoika. To su stare metamorfne stene u Srpsko-makedonskoj masi (srednja Srbija), Rodopskoj masi u ranijoj literaturi (po Cvijiću). Istraživanja posle Drugog svetskog rata su pokazala da su srpsko-makedonsko-grčki tereni odvojeni od Rodopa i da imaju specifične osobine po kojima se razlikuju. Termin Srpsko-makedonska masa je 1959. godine zvaničano uveden u nauku. Stena iz proterozoika ima i u Poreču, Tekiji. Karakteristike ovog perioda, koje su se izgubile na drugim stranama, najbolje su očuvane u Pelagonijskom masivu.
Na području Srbije mnogo više ima stena koje su nastale na prelazu prekambrijuma u kambrijum. Taj prelazni oblik nije baš čest u svetu, kaže Grubić. To su takođe metamorfne stene, delimično škriljci, u kojima ima i mermera. U istočnoj Srbiji su pronađeni donjokambrijski fosili, a na području Vlasine otkrivene su spore. Ostataka tog prelaza u drugim krajevima nema .
Tragovi ordovicijuma sačuvani su na Kučaju (ostaci trolobita), u dolini Porečke reke (dalmantina preva). Iz perioda silura, u istočnoj Srbiji su nađeni fini pločasti škriljci i fosili izumrlih graptolita . U podrinjskom kraju silurski sedimenti su utvrđeni na osnovu spora. Devon je kod nas razvijen na Staroj planini, Rtnju i Kučaju (delom klasičnim sedimentima, delom škriljcima) i kod Uba.
I u Srbiji donji karbon je morski kao u Nemačkoj (smena klasičnih sedimenata, peščara i škriljaca) a gornji kontinetalan, jezerski i rečni ali, sa žaljenjem veli dr Grubić, nemamo toliko uglja koliko ga ima u nekim oblastima srednje i zapadne Evrope. Užice je, kaže, u samom jezgru karbonske strukture (preovlađuju malo ubrane stene, filiti i krečnjaci), a karbon je veoma dobro proučen na području zaječkih rudnika.
Permski crveni peščar, tipično kontinentalna tvorevina, nastala u jezerima i rekama, s jakim tragovima kontinentalnog porekla ali bez fosila, kod nas je identifikovan u istočnim krajevima. I to na osnovu izgleda i stratigrafskog položaja. U zapadnom delu, pored kontinetalnih crvenih sedimenata, ima znatno više tragova iz srednjeg i gornjeg perma, ovog poslednjeg naročito kod sela Bela Crkva, na Bastavskom brdu, koje je dr Vasa Simić proučio u doktorskoj tezi još pre Drugog svetskog rata. Ovde je veoma dobro očuvana fosilna asocijacija brahiopoda, školjki i foraminiferi.
Tragovi trijasa proučeni su na području Zlatibora, Sjenice i Mokre gore. U donjim slojevima su po pravilu peščari, a u sredini i na površinskim delovima krečnjak s dosta fosila (amonita, školjki i krečnjačkih algi).
Nastanak glavne Pangeje za koju znamo u karbonu (od trijasa je postepeno počela da se raspada) uticao je da na našem terenu počne otvaranje okeanskih prostora. Oni su u juri već bili otvoreni, pre svega Vardarska zona, od Beograda prema Solunskom zalivu (šumadijske planine, Kopaonik, Maljen, Zlatibor, Zlatar). O tome svedoče sačuvani dubokookeanski sedimenti , u nauci poznati kao porfiritorožnjačka formacija, koja sadrži vulkanske stene i serpentinite (zelene stene). Za to vreme, i u istočnoj Srbiji i u Dinaridima, u plitkim terenima nastajali su najpre sedimenti s nekim vrstama školjki, a potom i velike mase krečnjaka, koje sadrže sprudove, korale, morske ježeve, s tim što su na granici prema Bugarskoj u donjoj juri nastali i ugljevi (Vrška čuka, Zvonce).
Tokom krede nastavljena je plitkovodna sedimentacija i u Dinaridima i u istočnoj Srbiji i zatvaranje okeanskih prostora. Samo se u Vardarskoj zoni talože veoma složene stene - fliševi (nem. flusen – teći), koje napunjene vodom postaju pokretljive i vrlo opasne gde ima klizišta. Fliševa ima od Beograda do južnih obronaka Kopaonika i Novog Brda, u celoj istočnoj Srbiji, a ponegde i u Dinaridima.
Kod nas, takođe, ima sedimenta koji pripadaju Paratetisu i onih drugih koji pripadaju jezerskim basenima, kao što je bio čačansko-milanovački i drugi, koji su sadržali jezerske sirovine (ugljevi, cement). Severni deo je zavisio od veza s Tetisom. Kada je veza s Tetisom i Dakijiskim morem prekinuta, počeo je proces njegovog oslađivanja, oplićavanja i u kvartaru se Paratetis pretvorio u velike močvare. Ali za vreme njegovog postojanja nataložili su se sedimenti i do dubine od 6000 m, u proseku oko 2000 m. Oko Bele Crkve u Banatu i do 3000 m. |
- Prateći igru kontinenata - kaže prof. Grubić, naučnici su morali da se zapitaju kako je biološka evolucija uopšte moguća. Postoji sedam uslova bez kojih nema evolucije a uslov svih uslova je tektonika ploča. Nema evolucije bez tektonike ploča. Tek na ostrvima nastaju mnogi oblici izolovani od ostalog sveta, kojih nema na kontinentima (kenguri su, npr., ostali u Australiji). Nema evolucije ni tamo gde je Sunčev sistem suviše blizu centru galaksije, ili pak daleko na njenoj periferiji. Jer, ako bi takve zvezde bile u središtu, život bi se pri njihovoj eksploziji ugasio, a u drugom slučaju hidrosfera ostala bez dovoljno gasova, gvožđa i drugih elemenata. Ni planeta ne sme d a bude suviše blizu ni suviše daleko od zvezde koja joj daje toplotu.
Sa fanerozoikom Zemlja je ušla u savremeno doba. Organski svet postaje sve složeniji, osvaja sve sredine, i na kraju i sam vazduh. U kenozoiku biljni i životinjski svet postepeno postaje sve sličniji današnjem. Razvijaju se cvetnice, insketi, ptice, sisari... U epohi pleistocena Zemlja je ponovo doživela veliku glacijaciju koja je zaledila široka severna prostranstva Evrope i Amerike. Ovaj događaj je temeljno proučio Milutin Milanković (v. Kanon osunčavanja ). Krajem tog ledonog doba izumrle su mnoge životinje (mamut, runasti nosorog, irvas) koje su nastanjivale i ove krajeve. Prilikom gradnje Pančevačkog mosta i mostova na Savi, izvađen je sa dna reka veliki broj mamutskih ostataka. Pri kraju ledenog doba (antropogen) na Zemlji se pojavio čovek.
Od eona do eona, od ere do ere i njihovih perioda stižemo na kraj puta - u holocen, epohu koja je počela pre 10.000 godina, u kojoj danas na Zemlji živi oko sedam milijardi ljudi, sve više u strahu od klimatskih promena. „ Nalazimo se na sredini međuledenih doba i sve klimatske promene su posledica onog što radi kosmos i što radi priroda, a tek neznatno čovek”, kaže dr Aleksandar Grubić.
M. R.
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
