Особливості геологічної будови та історії формування природи

Північна Америка

Загальна характеристика

Америка – частина світу, що об’єднує два материка: Північну Америку та Південну Америку. До складу Америки часто виділяють також Центральну Америку, яку відносять або до Північної Америки, або до Південної Америки. Її межами є западина Бальсас в Мексиці (південний кордон Північної Америки) та південні окрайки Панамського перешийку (північний кордон Південної Америки.

Північна точка Північної Америки є мис Мерчісон на півострові Бутія (71°50’п.ш.), західна – мис Принца Уельського на Алясці (168°40’з.д.), східна – мис Чарльза на Лабрадорі (55°40’з.д.).

Якщо за південний кордон материка прийняти Панамський перешийок, по площа материка складає 20 360 тис. км². До Північної Америки відносять Гренландію (2176 тис. км²), Канадський Арктичний архіпелаг (1300 тис. км²), острови Карибського регіону (2400 тис. км²) та ін..

На протязі геологічної історії зв’язки між Північною та Південною Америкою були нестійкими, і розвиток природи кожного материка відбувався самостійно. Наслідком цього є індивідуальність плану їх геологічної будови, яка виражається наявністю у кожного із них самостійних древніх ядер та обрамляючих їх більш молодих складчастих структур. Континентальні зв'язки між материками в даний час настільки слабкі, що ніякої спільної структури географічної зональності не існує; кожен материк має своєрідний і цілком завершений план географічної зональності, що включає зони приокеанічних і внутрішньоматерикових секторів.

Обидва материка все ж таки мають і ряд спільних природних особливостей.

Північну і Південну Америку об’єднує наявність єдиної гірської системи – Кордильєр. Завдяки існуванню цієї системи, обом материкам властива меридіональна спрямованість основних елементів орографії та асиметричність, в чому проявляється основна відмінність їх від плану орографічного будови Євразії. На противагу Євразії, центральні та східні частини цих материків являють собою або рівнини, або плоскогір'я, тоді як західні краї мають гірський рельєф.

Кордильєри є мостом між двома материками, який полегшує обмін флори і фауни, завдяки чому між Північною і Південною Америкою спостерігаються певні риси подібності в флористичному і фауністичному складі. Але ці схожості не дозволяють ще говорити про спільність їх флори і фауни. У цьому відношенні Північна Америка має набагато більше спільного з Євразією, з якою вона була пов'язана протягом тривалого періоду.

Найбільш істотні відмінності між материками визначаються їх географічним положенням. Більша частина Північної Америки розташовується в холодному і помірному термічних поясах, тоді як Південна Америка лежить переважно в жаркому поясі. Цим пояснюються великі відмінності в характері зональних компонентів природи материків. У Північній Америці найбільшу територію займають зони тундри і лісів помірного поясу, в Південній Америці – зони екваторіальних лісів і саван.

Нарешті, необхідно звернути увагу на характер географічних зон в Північній Америці. Майже у всій східній частині материка (на заході зональність видозмінена впливом рельєфу Кордильєр) зони мають простягання з північного заходу на південний схід, а в південній частині – навіть з півночі на південь. Однією з чудових особливостей фізичної географії Північної Америки є широкий розвиток зон, що простягаються у меридіональному напрямку. Причиною цього може бути своєрідна конфігурація, розміри і будові поверхні материка.

Більшу частину материка займають території Сполучених Штатів Америки (з Аляскою більше 9,3 млн. км²) і Канади (близько 10,0 млн. км²). Значно менша площа Мексики (близько 2,0 млн. км²). Крім цих держав, у Північній Америці є володіння Данії (острів Гренландія) і Франції (острови Сен-П'єр і Мікелон).

 

Особливості геологічної будови та історії формування природи

На прикладі Північної Америки найбільш чітко простежується особливість, котра й іншим материкам – концентричний характер розташування основних геологічних структур. Центральні частини материка більш однорідні і, разом з тим більш давні, ніж крайові. Це не є випадковістю, а обумовлено специфікою історії розвитку материка.

Докембрійські структури. В основі Північної Америки лежить древня структура – архейсько-протерозойське ядро – Північно-Американська платформа з Канадським щитом (рис. 1).

За літологічним складом Канадський щит близький до Скандинавського. Його породи відрізняються сильною метаморфізацією, завдяки чому всюди мають кристалічну текстуру. Це, так званий, гранітно-гнейсовий комплекс, який містить велику кількість мінералів, багато з яких мають важливе промислове значення.

Вивчення абсолютного віку порід платформи показало, що найбільш древньою її частиною є район Великих озер, де вивержені та метаморфічні породи мають вік понад 2500 млн. років. Навколо цього ядра існували геосинклінальні басейни, розвиток яких закінчився ще в докембрії, але значно пізніше, ніж утворилися центральні частини щита. Молодші структури поступово приєднувалися до центрального ядра, все більше збільшуючи його розміри. Складчасті структури району Великого Ведмежого озера мають вік 1250-1450 млн. років, а району, розташованого на північний схід від долини річки Св. Лаврентія, - 950-1100 млн. років. Таким чином, історія формування кристалічного щита Північної Америки була не менш тривалою, ніж історія утворення всіх інших, більш молодих її частин.

На початок палеозою Північно-Американська платформа мала більші розміри, ніж це показується на тектонічній карті (її західний край проходив західніше території, зайнятої на сучасному етапі Скелястими горами). Згодом західна частина платформи була залучена в геосинклінальні басейни і піддалася складчастості.

Складчасті структури палеозою і мезозою. Вже в палеозої південні, західні та північні частини платформи зазнали трансгресії, що призвело до накопичення на кристалічному фундаменті осадових порід – пісковиків, доломітів і вапняків. Особливо потужні товщі осадових порід від кембрію до девону відклалися за межами платформи, де в цей час існували геосинклінальні басейни.

Як і в докембрії, нижньопалеозойські геосинкліналі розташовувались по краю материкового ядра, утворюючи своєрідний кільцевий пояс: на півдні і південному сході перебувала Аппалачська, на півночі і північному сході – Гренландська і, нарешті, на заході - Кордильєрська геосинклінальні області.

У Аппалачської геосинкліналі потужність осадових порід склала до кінця кембрію – 4000 м, до кінця силуру – 6600 м, а до кінця девону – 8500 м. Приблизно такими ж цифрами характеризувалася потужність відкладень і в інших північноамериканських геосинклінальних басейнах. Вже в силурійському періоді в геосинкліналях починається інтенсивне складкоутворення, що тривало потім в девонському періоді (каледонська складчастість). Каледонські структури збереглися лише в небагатьох місцях; на значній території вони або поховані, або перероблені більш молодими рухами. Вони чітко виражені в Аппалачах (східний край гір на південь від м. Нью-Йорк і весь гірський пояс на північ від цього міста), і особливо в північно-східній та північній Гренландії, а також на острові Елсмір.

Дані складчасті гірські ланцюги, згодом вирівняні, приєднались до краю Північно-Американської платформи, утворивши разом з нею єдине ціле.

Рис. 1. Схематична тектонічна карта Північної Америки (по В. Є. Хаіну):

Область архейських та протерозойських складчастостей (докембрійська платформа): 1 – виступи фундаменту, складеного архейськими і протерозойськими складчастими комплексами (щит); 2 – плита і схили древніх платформ, занурених в палеозої; 3 – те ж в палеозої; мезозої, кайнозої; 4 – райони платформених піднятів (антиклізи); 5 – райони платформених впадин (синеклізи). Область каледонської складчастості: 6 – райони з поверхневим заляганням каледонського складчастого фундаметну. Області герцинської складчастості: 7 – райони з поверхневим заляганням герцинського складчастого компексу; 8 – те ж з інтенсивним проявленням каледонських рухів. Області епігерцинських платформ: 9 – схили впадин (синеклізи) епігерцинських лпатформ. Області мезо-кайнозойських складчастостей: 10 – райони з поверхневим заляганням ранньомезозойського (невадійського) складчастого комплексу; 11 – райони з пеоверхневим заляганням пізньомезозойського та палеогенового (ларамійського) складчастого комплексу; 12 – передові прогини районів мезозойської та палеогенової складчастості; 13 – райони кайнозойської складчастості (міжгірні прогини); 14 – окраїна древньої платформи, охоплена пізньомезозойською – палеогеновою (ларамійською) складчастістю; 15 – гранітоїдні інтрузії; 16 – зони молодого вулканізму.

Каледонська складчастість проявилася не тільки в геосинкліналях, а й на платформі, однак, не так інтенсивно. Утворилися синеклізи і антеклізи. Найбільші з них – Передаппалачський прогин (синекліза), Внутрішньоматерикова синекліза, що складається з двох басейнів, і антеклізи – Адірондак, Озарк та інші. Ці структури продовжували розвиватися і у наступні періоди. В даний час більшість антекліз добре виражені в рельєфі, утворюючи увалисті височини.

У наступні періоди розвиток поверхні материка продовжується в тому ж напрямку. В середині палеозою Аппалачська геосинкліналь ще існує, але область прогину зміщується на схід від каледонської складчастої структури. Накопичення осадків відбувається на більшій частині Північно-Американської платформи і особливо в Передаппалачському прогині. Для цієї епохи був характерний м'який вологий клімат. Інтенсивне накопичення органічних речовин в синеклізах призвело до утворення в них великих родовищ вугілля.

В середині кам'яновугільного періоду відбувається інтенсивна герцинська складчастість. Цього разу гірські ланцюги охоплюють платформу головним чином з півдня та сходу, продовжуючись, можливо, через Атлантичний океан до Європи. Східна частина гірської дуги за межами сучасного материка і південна гілка, що займала значну територію на північ від Мексиканської затоки, не збереглися. Їх складчасті структури були затоплені, і на них відклалася товща більш молодих порід.

У герцинську складчастість каледонські структури Аппалачів були підняті, дислоковані і насунені на захід. Потужна товща осадових порід у східній частині Передаппалачського прогину була зім'ята в складки, що утворили складчастий пояс (нині – пояс хребтів і долин). У результаті цих процесів утворилася єдина, але різновікова гірська система Аппалачів, що простяглася майже від узбережжя Мексиканської затоки до Ньюфаундленду.

У Кордильєрській геосинкліналі також відбувалися інтенсивні тектонічні процеси, що супроводжувалися вулканізмом, але створені ними структури, як і структури попередньої каледонської складчастості, майже не збереглися.

Протягом палеозою Північна Америка неодноразово з’єднувалася каледонідами і герцинідами з Європою, а гірськими ланцюгами, періодично виникаючими в Кордильєрській геосинклінальній області, – з Азією та Південною Америкою.

Значна активність тектонічних процесів характерна і для арктичних районів. В кінці палеозою тут також виникають складчасті структури, які утворюють північно-західні частини Канадського Арктичного архіпелагу.

На протязі мезозою поступово відбувається відділення Північної Америки від Європи, внаслідок швидкого розвитку западини Атлантичного океану. На сході материка залишки герцинської складчастості зустрічаються ще в тріасі, але високі гірські хребти в цей час не утворюються. Аппалачі руйнуються, вирівнюються і в середині мезозою частково затоплюються океаном. На заході Північно-Американської платформи трансгресії тривали до кінця мезозою.

Дуже бурхливо протікає в мезозої розвиток Кордильєрської геосинкліналі. В юрському періоді утворюються складчасті структури, що збереглися і до нашого часу. Гірські ланцюги, що сформувалися в процесі цієї складчастості, відповідали за часом кіммерійській складчастості Азії, названої в Північній Америці «невадійською», простяглися від Аляски (і навіть від Північно-Східної Азії) до Мексики. Складчастість відрізнялася винятковим розвитком інтрузивних процесів. Великі гранодіоритові батоліти, що вийшли в даний час на поверхню в хребтах Аляскінський, Береговий, Сьєрра-Невада та інші, складають ядра високих гірських ланцюгів.

Утворення складок і інтрузій відбувається також на території плато Фрейзер і Колумбійському, а також на нагір'ї Великого Басейну. Потім невадійські хребти швидко руйнуються. Продукти денудації зносяться на схід і захід. Особливо багато наносів відкладається на західному краю Північно-Американської платформи, чому значною мірою сприяє занурення цієї частини кристалічного фундаменту. Область прогину поступово захоплюється морем, яке покриває значну частину материка в межах Північно-Американської платформи.

В кінці крейди починається другий потужний орогенез (ларамійський),. який охоплює всю Кордильєрську геосинкліналь, але найбільш яскраво проявляється у східній частині, на місці зазначеного вище прогину. Тут піднімаються потужні гори, серед яких Скелясті, Маккензі і хребет Брукса. На півдні, в Мексиці, Центральній Америці та на Великих Антильських островах, за межами платформи, вже в звичайній геосинкліналі, складчастість супроводжується інтенсивним вулканізмом. Однак в умовах сильного прогинання краю платформи складчастість була дуже своєрідною. Для Скелястих гір США, наприклад, характерна наявність переривчастих коротких складок, що утворюють групу невеликих по довжині роз'єднаних хребтів.

Розвиток природи в кайнозойський час. У зв'язку з нечисленною кількістю даних важко судити про типи ландшафтів Північної Америки до кінця мезозою. До того ж обриси суші тоді були дуже далекі від сучасних.

У крейдовий і третинний час для більшої частини Північної Америки характерні були більш вологі і теплі кліматичні умови, ніж для сучасної епохи. У палеогені і міоцені на більшій частині материка панували вічнозелені ліси, подібні з сучасними лісами вологих субтропіків і тропіків. Північні частини материка (до Гренландії і Канадського Арктичного архіпелагу) покривали широколистяні ліси з каштанів, буків, ліквідамбара, тюльпанового дерева з домішкою деяких вічнозелених видів (так звана тургайська флора). У гірських областях Аляски в неогені формувався рослинний покрив з альпійських, тундрових і тайгових видів. Південніше на схилах Кордильєр виростали надзвичайно пишні хвойні теплолюбиві ліси. Материк в цей час поєднувався з Азією через Берингію (суходіл, що включав Аляску і Чукотку з прилеглими островами), завдяки чому рослини безперешкодно мігрували з одного материка на інший.

Теплі і вологі кліматичні умови сприяли діяльності текучих вод, що призвело до формування поверхонь вирівнювання, що збереглися до нашого часу на рівнинах, плоскогір’ях і окремими фрагментами в гірських областях – Аппалачах і Кордильєрах.

У той же час в Кордильєрах активно тривають складко- і гороутворення. У неогені на заході гірського пояса, частково в областях розвитку невадійських складчастих структур, виникає система внутрішніх прогинів. Одночасно відбувається підняття ряду хребтів, великі виливи базальтів у внутрішніх частинах гірського пояса (на Мексиканському нагір'ї і на кордоні США та Канади), впровадження значних батолітів в Скелястих горах і в різних частинах платформи.

Окремі ділянки платформи також відчувають вертикальні рухи. З кінця крейди починається підняття Аппалачів, північний-схід Лабрадора, Гренландії. Частина суші, особливо на півночі материка, опускається. Утворюється Девісова протока і протоки Канадського Арктичного архіпелагу. Область енергійного занурення виникає в герцинських структурах (в епігерцинській платформі) на півдні материка, що поступово захоплюється водами Мексиканської затоки. Аналогічний процес відбувається на північному заході Канадського Арктичного архіпелагу. У неогені скорочується площа суходолу в районі нинішнього Берингового моря. Материк набуває сучасних обрисів, але з'єднання з Азією зберігається до кінця плейстоцену.

Новий етап розвитку Землі пов'язаний з материковим зледенінням. Гренландія покрилася льодом вже в неогені, Північна Америка – в плейстоцені. Центрами формування льодовикового покриву на материку були Кордильєри на заході та Баффінова Земля і Лабрадор – на сході материка. Кордильєрський льодовик, товщиною близько 3 км, не поширювався далеко на схід від гірського пояса, що обмежував перенесення атмосферної вологи з Тихого океану в центральні частини материка. Зате східний льодовик, названий гляціологами Лаврентійським, отримував багато вологи і завдяки повітряним масам, які надходили з Атлантики, енергійно розростався. У періоди найбільшого розвитку обидва льодовика з'єднувалися, утворюючи крижаний щит, що простягався від східного до західного узбережжя материка. За Р. Флінтом, найбільша площа Лаврентійського льодовика дорівнювала 13 135 тис. км², Кордильєрського – 2500 тис. км². Загальна площа, що піддавалася заледенінню, складала, 15,6 млн. км² (без Гренландії), тобто в 2,5 рази перевищувала площу заледеніння Європи. Крижаний щит Північної Америки спускався до 40° пн. ш. (до широти краю Апеннінського півострова). Як і в Європі, тут було кілька зледенінь. Вони отримали назви по штатах, в яких зустрічались їх відкладення – небрасське, канзасське, іллінойсське і вісконсинське.

Найбільш добре збереглися, звичайно, сліди останнього вісконсинського зледеніння, яке досягало максимального розвитку близько 20 – 40 тис. років до н. е.. У Північній Америці, на відміну від Європи, кордон останнього льодовика майже збігається з межами максимальних зледенінь (рис. 2). Деградація Вісконсинського льодовика почалася близько 20 тис. років до н. е.. і закінчилася на материку 6500 років до н. е.. Реліктами льодовикової епохи є Гренландський і інші великі льодовики арктичних островів.

При відступі Лаврентійський льодовик розпався на два самостійних льодовика, розділених Гудзоновою затокою: Лабрадорський (на сході) і Ківатінський (на заході). По відношенню до їх центрів чітко орієнтовані льодовикові форми рельєфу, поширені на території північного сходу материка.

Зміна клімату і заледеніння дуже вплинули на розвиток природи. Під вагою льоду північні частини материка, ймовірно, зазнали занурення і, незважаючи на наступне потім підняття; досі не відновили колишні висоти. Морські тераси на узбережжі Лабрадора, Канадського Арктичного архіпелагу і Гренландії зустрічаються тепер на висоті до 330 м, причому в багатьох місцях спостерігаються сліди триваючого підняття. Форма поверхні Канадського щита, сильно прогнутого в центрі, можливо, зобов'язана тяжкості материкового льоду.

У межах Канадського щита виникли переважно льодовиково-екзараціонні, а в прилеглих до нього частинах платформи, особливо в районі Великих озер, льодовиково-акумулятивні форми рельєфу.

У період відступу останнього льодовика біля його країв утворилися великі озера – Альгонкське, Агассіц та інші (назви умовні); реліктами їх є найбільші з сучасних озер материка. В цей же час океан, рівень якого підвищився внаслідок припливу талих вод, у багатьох місцях наступав, на суходіл. Найбільш значними були трансгресії по долині річки Святого Лаврентія, на південь від Гудзонової затоки, по долині річки Маккензі, на Берегових низовинах біля південно-східного краю материка.

Ще більш істотні зміни відбулися в органічному світі материка. Область льодовикового покриву була майже зовсім безжиттєва. Лише на частинах Аляски і на арктичних островах, які не піддавались зледенінню, в умовах континентального холодного клімату розвивалася бідна рослинність тундри.

Аналогічна рослинність існувала і біля південних країв льодовика. Лісові масиви південної частини Кордильєр і Аппалачів дуже скоротились. Тропічні та субтропічні види в них поступово витіснялись бореальними. У Каліфорнії з'явилися ялини, ялиці; в Аппалачах – берези, тополі і багато видів хвойних. Ряд тропічних родин, такі,. як фікуси, мирти та інші, вимерли, але деякі, як наприклад,. тюльпанове дерево, секвоя, лаври, збереглися в південно-східній або в південно-західній частинах материка. Обидва лісових райони – Каліфорнійський і Аппалачський – виявилися роз'єднаними. Між ними знаходилися території, які мали або занадто холодний, або занадто сухий клімат, що перешкодило «змішуванню» флор.

Рис. 2. Четвертинне зледеніння Північної Америки:

1 – сучасні льодовики; 2 – кордон максимального зледеніння; 3 – кордон вісконсинського зледеніння; 4 – льодорозділ Кордильєрського і Лаврентійського льодовиків у вісконсині; 5 – північна межа поширення плейстоценових льодовиків; 6 – гірське зледеніння в плейстоцені; 7 – післяльодовикові трансгресії; 8 – післяльодовикові озера; 9 – оазис («Безвалунна область Вісконсина»); 10 – напрям руху льоду в заключну фазу вісконсинського зледеніння; 11 – Ківатинський центр вісконсинського зледеніння; 12 – Лабрадорський центр вісконсинського зледеніння; 13 – сучасні озера.

У плейстоцені зволоження було рясніше, ніж нині. Пустельні плоскогір'я на півдні Кордильєр отримували більше опадів, про що свідчать реліктові озера, викопні залишки деревної рослинності і червоно-бурі кори вивітрювання. Судячи з останніх, можна вважати, що процеси латеритизації ґрунтового покриву, характерні тепер лише для південно-східної частини, в минулому були типові і для південного заходу материка.

Після відступу льодовика рослинний покрив став формуватися головним чином з видів бореальної флори. При цьому переважного поширення набули елементи флори хвойних лісів і аркто-альпійські види, що мігрували із заходу. Поряд з цим, деякі рослини проникли із Європи. Значну територію зайняли ландшафти тундри, тайги, степів, змішаних і широколистяних: лісів.

У південній частині зміни були менш значні, і тут краще збереглися стародавні елементи рослинності, що мають схожість, завдяки існуванню сухопутних зв'язків, з рослинністю Центральної і Південної Америки.

Льодовиковий покрив знищив ґрунти в північних частинах материка, тому тут вони стали формуватися по суті наново. У відповідності із характером ландшафтів на більшій частині території основними процесами ґрунтоутворення стали тундрово-глейові, підзолисті і дернові. У південних районах триває процес латеритизації.

Еволюція тваринного світу схожа з історією рослинного покриву. У цьому відношенні також важливу роль відіграли зв'язки з Азією, звідки впродовж кайнозою проникли багато видів тварин. Більш древні види збереглися у вологих і теплих районах Кордильєр і: Аппалачів.

Наприкінці плейстоцену із Азії до Північної Америки проникла людина.

 

 

Рельєф і корисні копалини

У процесі геологічного розвитку сформувалися великі тектонічні області Північної Америки: Північно-Американська платформа, що включає Канадський щит і плиту, палеозойські (каледонські і герцинські) складчасті структури, епігерцинські платформи, мезо-кайнозойські складчасті структури Кордильєр. Крім наймолодших хребтів і долин Кордильєр, форми рельєфу, що виникли при утворенні цих структур, не збереглися. Вони були сильно змінені наступними рухами земної кори, процесами денудації і осадконакопичення. Проте своєрідність тектонічної основи кожної з цих областей визначило і своєрідні шляхи розвитку сучасного рельєфу. Тому тектонічні області є найбільш крупні категорії морфоструктурного районування і чітко розпізнаються на гіпсометричній карті.