بخشی از مقاله
تاريخ زمين
منشاء زمين
زمين يكي از نه سياره اي است كه همراه با دهها سياره و تعدادي اجرام كوچكتر به دور خورشيد در گردش است. طبيعت منظم و مرتب منظومه شمسي بسياري از ستاره شناسان را متقاعد ساخته است كه اجزاي اين منظومه در يك زمان و از يك ماده اوليه شكل گرفته اند. به موجب اين فرضيه كه بنام نظريه سحابي (Nebular hypothesis) معروف است. اجرام منظومه شمسي ما از ابر عظيمي‌كه اساساً متشكل از هيدروژن و هليم و با درصد ناچيزي از عناصر سنگين بوجود آمده است.
در حدود 5 ميليارد سال پيش بنا به دلايلي كه هنوز كاملاً روشن نشده است، اين ابر عظيم كه از گازها و ذرات سنگي بسيار ريزي تشكيل يافته بود، تحت تاثير نيروي گرانشي خود شروع به انقباض كرد(شكل 1-1). اين ماده در حالت انقباض داراي حركت چرخشي بوده است؛ همچون اسكيت بازي كه در حال چرخش به بازو.هايش فشار وارد مي‌آورد، چرخش توده ابر مانند نيز در حين انقباض سريعتر و سريعتر شد. اين چرخش سريع به نوبه خود موجب گرديد كه اين ابر به شكل پهن و
صفحه مانند درآيد.در داخل اين صفحه چرخان، انقباضات گرداب مانند نسبتاً كوچك، هسته‌هايي تشكيل داد كه سيارات از آنها بوجود آمدند و شكل گرفتند. معهذا قسمت اعظم ماده به سمت مركز اين توده چرخان كشيده شد كه در اثر عوامل گرانشي دماي آن بالا رفته و خورشيد اوليه داغي را تشكيل داد.
در مدت نسبتاً كوتاهي پس از تشكيل خورشيد اوليه، دما در داخل اين صفحه چرخان به طور قابل ملاحظه اي افت كرد.كاهش دما موجب تراكم و فشردگي مواد شد كه نقاط ذوب يادي داشتند و در نتيجه مواد مزبور به صورت ذرات كوچك و احتمالاً به اندازه دانه‌هاي ماسه درامدند. ابتدا موادي از قبيل آهن و نيكل انجماد يافتند، سپس عناصري كه در تشكيل مواد سنگي دخالت مي‌كنند، تراكم پيدا كردند.
با برخورد اين ذرات به يكديگر و الحاق آنها به هم اجرام بزرگتري بوجود آمدند كه در طول چند ده ميليون سال، از پيوستن و رشد آنها سيارات پديدار شدند. فرآيندهاي تراكم و رشد به همين شكلي ولي در مقايسه كوچكتر، سبب تشكيل اقمار و اجرام كوچكتر منظومه شمسي شد.
در حالي كه سيارات اوليه (Protoplanets) يا همان ذرات در حال تشكيل ذرات بيشتري به خود جذب مي‌كردند، منظومه شمسي شفافتر مي‌شد. با كنار رفتن ذرات، نور خورشيد امكان يافت تا سطح سيارات جديد التشكيل را گرم كند. با بالا رفتن دماي سطحي سيارات داخليتر از يك طرف و ميدانهاي گرانشي نسبتاً ضعيف آنها از طرف ديگر، باعث شد كه زمين و همسايه‌هاي آن يعني :
عطارد، زهره و مريخ نتوانستند مقادير قابل توجهي از مواد سبكتر سازنده ابر اوليه را نگهداري كنند. اين مواد كه شامل هيدروژن، هليم، آمونياك، متان و آب بود از سطح اين سيارات داخلي تر منظومه شمسي رانده شدند.
در فراسوي مريخ دماي بسيار پايين بود. در نتيجه سيارات بزرگ خارجي تر يعني : مشتري، زحل، اورانوس و نپتون مقادير بسيار زيادي از هيدروژن و ديگر مواد سبك ابر اوليه را جذب و نگهداري كردند. به نظر مي‌رسد كه تجمع اين مواد گازي شكل توجيه كننده اندازه‌هاي نسبتاً بزرگ و چگاليهاي نسبتاً پايين سيارات خارجي باشند.
مدت كوتاهي پس از تشكيل زمين تجزيه عناصر راديواكتيو و گرماي ناشي از برخورد دماي زمين را بالا برد كه خود موجب ذوب بخشي درجه كم قسمتهاي داخلي آن شد. ذوب اين قسمتها به نوبه خود باعث ته نشيني عناصر سنگين تر، عمدتاً آهن و نيكل به مركز زمين و شناوري مواد سبكتر تشكيل دهنده سنگها به سطح زمين شد. اين جدايش مواد كه شروع آن در مراحل آغازي تاريخ زمين انجام شد، هنوز هم در مقياس بسيار كوچكتري ادامه دارد. به همين علت تفريق و جدايش شيميايي است كه قسمت داخلي زمين همگن نيست، بلكه از لايه‌ها يا كره‌هايي متشكل از موادي با خواص متفاوت و گوناگون تركيب يافته است.
نتيجه مهم دوره تفريق شيميايي اين بود كه مواد گازي توانستند همانند آنچه كه امروزه در طي فورانهاي آتشفشاني رخ مي‌دهد از درون زمين فرار كنند. بر اثر اين فرآيند جوي كه عمدتاً مركب از گازهاي خارج شده از درون اين سياره بوده به تدريج شكل گرفت. بر روي اين سياره با چنين اتمسفري است كه حيات و آنچه كه از آن مي‌شناسيم آغاز شد.
منشاء آتمسفر زمين
جو زمين همواره شامل همين مخلوط نسبتاً پايداري از گازها كه ما امروزه تنفس مي‌كنيم نبوده است. بر عكس، مخلوط گازي كه اتمسفر كنوني را تشكيل مي‌دهد پس از دوره كوتاهي از تشكيل زمين در نتيجه تغييرات تدريجي يعني در طي يك فرآيند تكاملي كند و بطئي پديدار شد. دانشمندان عقيده دارند كه جو اوليه زمين بوسيله بادهاي خورشيدي ـ كه شامل جريانهاي عطيمي‌از ذرات صادره از خورشيد بود ـ از گراگرد زمين رانده شده است. با سرد شدن زمين پوسته جامدي در سطح آن شكل گرفت و گازهاي محلول در سنگهاي مذاب رفته رفته آزاد شدند. اين فرآيند خروج گاز (Outgassing ) ناميده مي‌شود.
به اين ترتيب تصور مي‌شود كه آتمسر از گازهايي شبيه به آنچه در حين فورانهاي آتشفشاني رها مي‌شوند، تشكيل يافته است. تركيبات اصلي اين آتمسفر احتمالاً بخار آب، دي اكسيد كربن و ازت بوده است. در حالي كه سرد شدن زمين ادامه مي‌يافت ابرهايي شكل گرفتند و بارانهايي سيل آسا باريدن گرفت.
در آغاز آب قبل از آنكه به سطح زمين برسد و يا به محض رسيدن به آن تبخير مي‌گرديد. اين امر باعث تسريع روند سرد شدن سطح زمين شد. هنگامي‌كه زمين بقدر كافي خنك شد، بارانهاي سيل آسا حوضه‌هاي اقيانوسي را پر كردند. اين پديده نه تنها مقدار بخار آب موجود در هوا
را كاهش داد بلكه مقادير بسيار زيادي از دي اكسيد كربن را نيز به همراه برد.
اينك ما با معماي جالبي روبرو هستيم. اگر جو اوليه زمين از خروج گازهاي آتشفشاني ناشي شده باشد نمي‌توانست واجد اكسيژن آزاد باشد، زيرا در طي اين فرآيند اكسيژن آزاد بوجود نمي‌آمد، بنابراين جو غني از اكسيژن كنوني چگونه پديد آمده است ؟
دانشمندان دو منبع احتمالي را براي اكسيژن آزاد در جو پيشنهاد كرده اند. معلوم شده است كه بخار آب هنگامي‌كه به قسمت فوقاني جو زمين مي‌رسد به اثر شعله ماوراء بنفش خورشيد به هيدروژن و اكسيژن تجزيه مي‌شود. هيدروژن كه گاز بسيار سبكي است از جو خارج مي‌شود در
حالي كه اتمهاي سنگينتر اكسيژن باقيمانده با يكديگر تركيب شده و اكسيژن مولكولي (O2) را بوجود مي‌آورند. ترديدي نيست كه مقداري از اكسيژن آزاد جو از اين طريق بوجود آمده است، اما چنين فرآيند بسيار كند و آهسته اي نمي‌تواند كاملاً درصد كنوني اكسيژن موجود در جو را
توجيه كند.
عقيده بر اين است كه سرچشمه دوم و مهمتر اكسيژن گياهان سبز بوده اند (و در حقيقت هنوز هم هستند). در فرآيند فتوسنتز موجودات گياهي نور خورشيد را براي تبديل آب و دي اكسيد كربن آتمسفر به مواد آلي جذب و مورد استفاده قرار مي‌دهند و از اين طريق اكسيژن آزاد مي‌كنند. بديهي است كه اين روش توليد اكيژن مستلزم وجود حيات در سطح زمين حتي قبل از زمان حضور اكسيژن آزاد در جو است.
دانشمندان بر اين باورند كه اولين اشكال حيات احتمالاً باكتريها، فرآيندهاي متابوليك خود را بدون اكسيژن به انجام مي‌رساندند. حتي امروزه نيز بسياري از اين باكتريها ناهوازي وجود دارند، سپس گياهان سبز اوليه تكامل يافتند كه به نوبه خود قسمت عمده اكسيژن آزاد را كه براي اشكال عاليتر حيات لازم بود، فراهم كردند. رفته رفته مقدار اكسيژن در جو افزايش يافت، شواهدي از سنگهاي پره كامبرين در دست است كه نشان مي‌دهد :
اولين اكسيژن آزاد با مواد محلول در آب، بويژه آهن تركيب شده سپس، اين قبيل نيازهاي اكسيداسيوني معدني براورد شده مقادير اكسيژن آزاد در جو تا حد قابل توجيهي زياد شد. سنگواره‌ها نشان مي‌دهند كه با آغاز دوران ديرينه زيستي موجوداتي كه نياز به اكسيژن داشتند در دريا فراوان بودند، بنابراين تشكيل آتمسفر مستقيماً با آثار حياتي بر روي زمين ارتباط داشته و در طول زمان تركيب آن از يك آتمسفر فاقد اكسيژن به آتمسفري كه مقدار اكسيژن آزاد در آن قابل توجيه است متحول شد.
پره كامبرين
پره كامبرين برهه عظيمي‌از زمان زمين شناسي را شامل مي‌شود كه خود از مراحل آغازين زمين يعني بيش از 6/4 ميليارد سال پيش شروع و تا ابتداي دوره كامبرين يعني 4 ميليارد سال بعد از آن به پايان مي‌رسد. نظري اجمالي بر اين دوره نشان مي‌دهد كه پره كامبرين نماينده قسمت اعظم زمان زمين شناسي است و در واقع حدود هفت هشتم تاريخ زمان را به خود اختصاص مي‌دهد.
شناخت پره كامبرين
در سرزمين وسيع قاره اي، رخنمونهاي سنگهاي پره كامبرين نادر و كميابند زيرا لايه‌هاي جوانتر چون پوششي بر روي آنها قرار دارند. در چنين مناطقي بيرون زدگي اين سنگها به هسته كوهها به شدت فرسايش يافته، همچون كوههاي راكي و قعر دره‌هاي عميقي چون گراندكانيون محدود است (شكل 1-2).
معهذا در مناطق وسيعي كه به آن سپر مي‌گوند كه سنگهاي پره كامبرين گسترش زيادي دارند. اين نواحي كه از نظر زمين شناسي پيچيده و درهمند اكثراً از سنگها دگرگوني و تغيير شكل يافته اي تشكيل شده اند كه نيم رخ آنها تحدب ملايمي‌داشته و در مقطع شبيه به سپر جنگجويان است و به همين دليل به آنها سپر گفته اند.
در هر يك از قاره‌ها يك يا چند هسته از سنگهاي قديمي‌پره كامبرين ديده مي‌شود. در آمريكاي شمالي مساحت سپر گرينلند مجاور خود در حدود 2/7 ميليون كيلومتر مربع است. پره كامبرين ناشناخته ترين گستره از تاريخ زمين است، در نتيجه به واحدهاي زماني متعددي كه مورد پذيرش جهاني باشد تقسيم نشده است.
در حقيقت تاريخ اين بخش از زمان زمين شناسي، عمدتاً مشتمل بر رخدادهاي پراكنده اي است كه در مقايسه با تاريخ زمين شناسي زمانهاي جديدتر از خود فاقد جزئيات لازم است. يك دليل مهم بر اين حقيقت است كه سپرها و ديگر بيرون زدگيهاي پره كامبرين از سنگهاي دگرگون شده و پيچيده اي تشكيل يافته كه در بسياري از موارد توسط توده‌هاي بزرگ آذرين قطع شده اند. برخي از اين سنگها چنديدن بار چين خورده گسل يافته و بارها مورد نفوذ توده‌هاي ديگر قرار گرفته و دگرگون شده اند. هر رويدادي از اين نوع رخدادهاي پيشين را پيچيده و پرابهام ساخته و بدين گونه بازسازي تاريخچه پره كامبرين را مشكل كرده است.
عامل ديگري كه مطالعه تاريخ پره كامبرين را پيچيده مي‌سازد كمبود سنگواره‌هاست. متاسفانه شواهد سنگواره اي فراوان تا ما قبل از دوران پالئوزوئيك در تاريخچه زمين شناسي ثبت نشده است. در زمان پره كامبرين حيات وجود داشته است، اما اشكال حياتي، ساده و از نظر بدني نرم و قابل انعطاف بوده و به همين دليل تاريخچه سنگواره اي پره كامبرين ناقص و كم مايه است.
اگر چه بسياري از بيرون زديگي‌هاي پره كامبرين با دقت بسيار و به تفصيل مطالعه شده اند. اما تطابق آنها بعلت عدم وجود سنگواره‌ها بسيار مشكل است. اين مسئله نشان مي‌دهد كه چرا هيچگونه تقسيماتي كه مورد پذيرش همگان باشد در مورد دوران پره كامبرين كامل نيست. اكنون با توسعه كاربرد و استفاده زمان سنجي راديومتري راه حلي براي سن يابي و تطابق سنگهاي پره كامبرين وجود دارد.
معذالك هنوز با شناخت تاريخچه پيچيده پره كامبرين فاصله زيادي داريم. بطور خلاصه آگاهي از تاريخ پره كامبرين مشكل است، زيرا محتواي سنگواره اي ناقص و و اندك آن، تطابق و سن يابي را با اشكال مواجه كرده و سنگهاي اين زمان غالباً بسيار دگرگون شده و تغيير شكل يافته اند و داده‌هاي حاصل نيز به علت فرسايش شديد و پوشش لايه‌هاي جوانتر فوقاني بسيار محدود و پراكنده است.
قبل از نتيجه گيري از مبحث سنگهاي پره كامبرين بايد از نواحي و محدوده‌هاي متعدد پره كامبرين سخن به ميان مي‌آوريم، زيرا در آنها كانسارهاي مهم و باارزشي يافت مي‌شود. در حقيقت، اكتشافات اين كانيهاي با ارزش اقتصادي است كه اطلاعات لازم در درك مفاهيم زمين شناسي پره كامبرين در اختيار ما قرار داده است.
در سنگهاي پره كامبرين (2/1 تا 5/2 ميليارد سال قبل) منابع معدني مهمي(به استثناء سوختهاي سنگواره اي) وجود دارد. آهن، نيكل، طلا، نقره، مس، كروم، اورانيوم و الماس به مقادير قابل توجهي از حوزه‌هاي پره كامبرين استخراج مي‌شوند. در اين ميان مي‌توان از نهشته‌هاي
كان سنگهاي آهن نام برد. قسمت اعظم معادن آهن دنيا بصورت هماتيت (Fe2O3) در سنگهاي پره كامبرين مياني ديده مي‌شود.
تصور مي‌شود كه اين سنگهاي رسوبي غني از آهن در زماني تشكيل شده اند كه اكسيژن تا حدي فراوان بوده و توانسته است با آهن محلول درياها و درياچه‌هاي كم عمق واكنش حاصل كند و اكسيدآهن ته نشين شود. ولي بعدها پس از آنكه مقداري زياد از آهن از محيط عمل خارج و رسوب كردند، تشكل اين قبيل نهشته‌هاي غني از آهن نقصان يافته و در نتيجه ميزان اكسيژن اقيانوسها و جو زمين رو به افزايش نهاد. از آنجا كه اكسيژن آزاد زمين عمدتاً بر اثر فتوسنتز حاصل شده است، لذا حضور اكسيژن فراوان و در نتيجه تشكيل نهشته‌هاي عظيم آهن پره كامبرين به وجود حيات در درياها ارتباط مستقيم دارد.
سنگواره‌هاي پره كامبرين
تا يك سده پيش سن ابتدايي ترين سنگواره‌هاي شناخته شده به آغاز پره كامبرين نسبت داده مي‌شود. مسئله لاينحل و مهمي‌كه آن هنگام در برابر علم قرار داشت، عبارت از ظهور ناگهاني موجودات پيچيده در تاريخ زمين شناسي بود. گر چه امروزه دانش ما از زندگي پره كامبرين هنوز بسيار ناقص است اما بسيار جامعتر و گسترده تر از گذشته است. اگر چه سنگواره‌هاي پره كامبرين به فراواني سنگواره‌هاي لايه‌هاي جوانتر نيستند اما گاهي اوقات يافت مي‌شوند.
احتمالاً عاديترين سنگواره‌هاي پره كامبرين ستونها يا برجستگيهاي كاملاً لايه به لايه از جنس كربنات كلسيم مي‌باشند. (شكل 1-3). اين ساختمانها كه استروماتوليت نام دارد، بقاياي موجوادات حقيقي نبوده بلكه موادي هستند كه توسط جلبگها رسوب يافته اند. منشاء
استروماتوليتها به علت شباهت زياد آنها به رسوبات حاصل از جلبگهاي عهد حاضر و همچنين وجود قطعات پراكنده جلبكها در داخل آنها روشن و واضح است. استروماتوليتها غالباً ساختمانهاي نسبتاً بزرگي هستند، ولي اكثر سنگواره‌هاي ديگر پره كامبرين در حد ميكروسكوپي و كوچكند.
بقاياي بسياري از اين موجودات ذره بيني به خوبي حفظ شده و با كشف انها، قدمت حيات به قب
ل از 1/3 ميليارد سال پيش تعيين شده است. بسياري از اين سنگواره‌هاي خيلي قديمي‌در سنگهاي رسوبي بنام چرت محفوظ مانده اند. اين ماده معمولاً بصورت ندولها (گرهكها) يا لايه‌هاي نارك از آب رسوب مي‌كند. از آنجا كه اين ماده سخت و در برابر فشردگي مقاوم است لذا محيطي بسيار مناسب براي حفظ موجودات ساده اي همچون باكتريها و جلبكها بشمار مي‌آيند. اگر نمونه اي داراي چنين موجودات ذره بيني بسيار كوچك باشد، بايد از سنگ مقاطع نازك ميكروسكوپي تهيه شود و با ميكروسكوپهاي قوي دقيقاً مطالعه گردد.
سنگواره‌هاي ذره بيني در مناطق متعددي در سراسر جهان يافت شده اند. در آفريقاي جنوبي سنگهاي پره كامبرين قديمي‌به سن بيش از 1/3 ميليارد سال پيدا شده كه شامل باكتريها و جلبكهاي سبز – آبي هستند. در آمريكاي شمالي گروه مهم و مشهوري از سنگواره‌هاي پره كامبرين (با سني حدود 7/1 ميليارد سال) در چرتهاي گان فلينت در ساحل شمالي درياچه
سوپريور در كانادا بدست آمده است. در اينجا نيز مانند آفريقاي جنوبي باكتريها و جلبكهاي سبز – آبي يافت شده اند.
سنگواره‌هاي كشف شده در اين دو ناحيه عبارت از ابتدايي ترين موجودات بنام پروكاريوتها (Prokaryotes) هستند. ياخته‌هاي اين گونه موجودات فاقد هسته‌هاي مشخص بوده و بطور غير جنسي توليد مثل مي‌كنند. نمونه‌هايي از موجودات پيشرفته تر (كه بعلت دارا بودن هسته به آن يوكاريوت (Eukaryotes) مي‌گويند) از جمله سنگواره‌هايي هستند كه در بيتراسپرينگز استرالياي شمالي كشف شده اند.
در اين محل بقاياي جلبكهاي سبز يافت شده كه سن احتمالي انها يك ميليارد سال قبل است، بر خلاف پروكاريوتها، يوكاريوتها از طريق جنسي توليد مثل مي‌كنند كه بمعناي تبادل مواد ژنتيكي است. از آنجا كه در اين روش توليد مثل امكان تنوع ژنتيكي بسيار افزونتري فراهم مي‌شود، لذا ممكن است از اين زمان ميزان تغييرات تكاملي افزايش بسيار چشمگيري يافته باشد.
تاريخچه سنگواره اي جانواران از اواخر پره كامبرين آغاز شده و شامل ردپاها و حفرات مشخصي است كه گمان مي‌رود بوسيله جانوران كرمي‌شكل كشيده اي بوجود آمده آمده باشد. به علاوه نقوشي نيز يافت شده اند كه نشان دهنده اشكال كامل جانوران است. تعداد اين قبيل اشكال در مناطقي مانند استرالياي جنوبي و نيوزندلند به صدها نمونه مي‌رسد. اگر چه بسياري از جانوران پره
كامبرين البته نه تمامي‌آنها داراي بدني نرم و فاقد صدف بوده اند، اما آثار سنگواره اي موجود حاكي از آن است كه در اواخر پره كامبرين گروه پيچيده اي از موجودات پرياخته وجود داشته اند. بدينسان هنگامي‌كه دوره پره كامبرين آغاز مي‌شد، صحنه براي ظهور موجودات پيچيده تر با قسمتهاي سخت و قابل حفظ اماده و مهيا مي‌شد.
دوران ديرينه زيستي (پالئوزوئيك)
مقياس زماني زمين شناسي نشان مي‌دهد كه 570 ميليون سال اخير تاريخ زمين به سه دوران تقسيم مي‌شود :
دوران پالئوزوئيك، دوران ميان زيستي (مزوزوئيك) و دوران نوزيستي (سنوزوئيك).
دوران پالئوزوئيك كه بيش از 345 ميليون سال را در بر مي‌گيرد، طولانيترين زمان را در بين اين سه دوران است. دوران پالئوزوئيك شامل هفت دو.ره است كه به ترتيب از قديميترين تا جديدترين عبارتند از : كامبرين (Cambrian)، اردوويسين (Ordovician)، سيلورين (Silurian)، دونين (Devonian)، مي‌سي سي پين (Missippian)، پنسيلوانين (Pennsylvanian) و پرمين (Permian )
شروع دوران پالئوزوئيك با حضور اشكالي از موجودات زنده اي مشخص مي‌شود كه داراي بخشهاي سخت بودند. فراوانترين اين موجودات آغازين تريلوبيتها (شكل 1-4). بخشهاي سخت، شانس هر موجود را براي حفظ شدن بعنوان قسمتي از بايگاني سنگواره اي، تا حد زيادي افزايش مي‌دهند. بنابراين آگاهي ما از گوناگوني و تنوع موجودات از دوران پالئوزوئيك به اين طرف بسيار زياد مي‌شود (شكل 1-5) .
فراواني شواهد و مدارك و مدارك سنگواره اي به زمين شناسان امكان داده است تا تقويم (1/8) اخيراً از زمان زمين شناسي نسبت به (8/7) محيط ويژه اي وابسته است، لذا آثار سنگواره‌اي اطلاعات وسيع و پرارزشي را در كشف محيطهاي زمين شناسي گذشته در اختيار مي‌گذارد.
تاريخ پالئوزوئيك پيشين
در شروع اين مبحث يادآور مي‌شويم كه پالئوزوئيك پيشين شامل دوره‌هاي كامبرين، اردوسين و سيلويرين است. در ابتداي پالئوزوئيك پيشين زمين شناسان توانستند وضعيت تقريبي خشكيهاي مهم را مشخص كنند (شكل1-6) در اين هنگام قاره عظيم جنوبي موسوم به خشكي گندوانا در نيمكره جنوبي دست نخورده و يكپارچه و شامل آمريكاي جنوبي، آفريقا. استراليا، قطب جنوب، هندوستان و احتمالاً چين بوده است.
شواهدي از يك يخبندان عظيم قاره اي در آفريقاي غربي، اين منطقه را در نزديكي قطب جنوب جاي مي‌دهد. خشكيهايي كه جزو گندوانا محسوب نمي‌شدند به صورت سه بخش مجزا وجود داشتند كه در آن تعداد قطعات به صورت پراكنده نيز يافت مي‌شدند. اگر چه موقعيت دقيق اين قاره‌هاي شمالي با اطمينان شماخته نشده است، معهذا عقيده بر اين است كه اسلاف قاره‌هاي آمريكاي شمالي و اروپا در نزديكي استوا قرار داشته و توسط درياي باريكي از يكديگر جدا مي‌شدند.
هنگامي‌كه دوران پالئوزوئيك آغاز شد سرزمين آمريكاي شمالي فاقد موجودات زنده، چه گياه چه جانور بوده است. رشته كوههاي راكي و آپالاش وجود نداشته و اين قاره عموماً پست و خالي بوده است. براي چندين بار در طول دوره‌هاي كامبرين و اردوويسين، درياهاي كم عمقي به داخل
خشكي راه يافته و سپس عقب نشيني كردند. نهشته‌هايي از ماسه سنگهاي خالص كه امروزه در ساختن شيشه مورد استفاده قرار مي‌گيرند، سواحل درياهاي كم عمق اين ناحيه را مشخص مي‌كنند.
هنگامي‌كه اردو ويسين به پايان مي‌رسيد كوهزايي به وقوع پيوست كه ناحيه شرقي آمريكاي شمالي را از قسمتي كه امروزه آپالاش مركزي است تا نيوفونلند تحت تاثير قرار داد. كوههايي كه طي اين رويدادها به وجود آمدند، غالباً كوهزايي تاكونيك نام دارند و تا كنون فرسوده شده و لايه‌هاي تغيير شكل يافته و حجم بزرگي از سنگهاي رسوبي تخريبي را بر جا مي‌گذاشتند.
در طول دوره سيلورين بخشهاي زيادي از آمريكاي شمالي بار ديگر توسط درياهاي كم عمقي پوشيده شد. اما در اين زمان ريفهاي سدي بزرگي وجود داشته و حوضه‌هاي دريايي كم عمق و متعدد با جريان آب محدود در كنار اقيانوسهاي باز بوجود آمد. شرايط اقليمي‌چنان بود كه تبخير در اين حوضه‌ها بسيار شديد بوده و سبب رسوب مقادير عظيم نمك، سنگ نمك و ژيپس شد. امروزه اين لايه‌هاي تبخيري منابع با اهميتي از مواد خام را براي صنايع مواد شيميايي، لاستيك سازي، گچ و صنايع عكاسي در ايالتهاي اوهايو، ميشيگان و بخش غربي نيويورك تشكيل مي‌دهند.
حيات در پالئوزوئيك پيشين
زندگي در دوران پالئوزوئيك پيشين به درياها محدود بوده و گروههاي متعددي از بي مهرگان را شامل مي‌شود (شكل 1-7). از جمله مي‌توان از تريلوبيتها، گراپتولوبيتها، بازوپايان، بريوزوئيرها و نرم تنان نام برد. دوره كامبرين عصر طلائي تري
لوبيتها بود. بيش از 600 جنس از اين موجودات حفار و لجن خوار در آن هنگام وجود داشتند.
در زمان اردوويسين گروهي از بي مهرگان دريايي كوچك بنام بازوپايان از نظر تعداد برتريلوبيتها پيشي گرفتند. بازوپايان فراوانترين سنگواره‌هاي دوران پالئوزوئيك هستند. اگر چه اكثر اين جانداران به كف دريا متصل بودند اما نوزادهاي جوان آنها شناگر و ازاد بوده اند. اين قابليت تحرك، توزيع و پراكندگي وسيع اين گروه از موجودات را از نظر جغرافيايي توجيه مي‌كند، ضمناً در اردوويسين پا بر سران فراواني به ظهور رسيدند (شكل1-7).
اين نرم‌تنان بسيار پيشرفته، شيوه پرتحركتري را در زندگي پيش گرفته و شكارگران اصلي و عمده زمان خود بودند. پابرسران كه اختلاف آنها شامل ماهي مركب هفت پا و نوتيلوس امروزي مي‌باشند، اولين موجودات بسيار بزرگ روي زمين به شمار مي‌آيند. در حالي كه طول بزرگترين تريلوبيتها به ندرت از 30 سانتيمتر تجاوز نمي‌كرد و ابعاد بزرگترين بازوپايان بيش از حدود 20 سانتيمتر نبود، گونه اي از پابرسران طولي در حدود 10 متر داشت.
آغاز دوره كامبرين نشانگر رويدادهايي مهم در تكامل جانوران است. براي اولين بار موجوداتي بوجود آمدند كه داراي قابليت ترشح بخشهاي سخت در بدن بودند. اين پرسش كه چرا بعضي از اشكال حياتي متنوع در يك زمان شروع به ساختن بخشهاي سخت كردند بدون پرسش باقي مانده است. در يك مورد پيشنهاد شده است كه در اقيانوسهاي پره كامبرين ميزان كلسيم، يعني ماده اصلي تشكيل دهنده صدف بسياري از بي مهرگان دريايي، ناچيز بوده است. اما نهشته‌هاي شناخته شده اي از سنگ آهك (كربنات كلسيم) زمان پره كامبرين پاياني نشان مي‌دهدند كه مقدار
كلسيم در آن هنگام زياد و در دسترس بوده است. نظريه ديگر حاكي از آن است كه چون اسكلت خارجي حفاظ مناسبي در برابر جانوران شكارگر محسوب مي‌شده، از نظر حفظ بقاء موجودات از ارزش زيادي برخوردار بوده است. يا اين وجود به نظر مي‌رسد كه توالي رو يدادهاي در تاريخچه سنگواره اي از اين نظريه حمايت و پشتيباني نمي‌كند. موجودات داراي بخشهاي سخت در دوره پ
ره كامبرين فروان بوده اند، در حالي كه شكارگراني همچون پابرسران تا شروع دوره اردوويسين از فراواني چنداني برخوردار نبوده اند. پاسخ هر چه باشد قسمتهاي سخت بدن به وضوح داراي فوايد بسياري براي جانداران بوده و به سازگاري با شيوه‌ها و شرايط جديد زندگي كمك فراوان كرده است.
به عنوان مثال اسفنجهاي شبكه اي از سوزنهاي سليسي ريزبافت ايجاد مي‌كردند كه به آنان امكان بزرگتر شدن و قابليت بلند ايستادن نسبت به سطحي كه برآن رشد مي‌كنند را داده و نهايتاً جستجوي غذا را برايشان سهلتر كرده است. نرم تنان (دوكفه اي‌ها و حلزونها) صدفهايي خارجي از جنس كربنات كلسيم ترشح مي‌كردند كه به عنوان حفاظ و همچنين پوششي براي اعضاي داخلي به كار رفته و فعاليت حياتي آنها را در محيطهاي حادتر و سختتر امكان پذير نموده است. گسترش و پراكندگي زياد تريلوبيتها به علت اسكلت خارجي آنهاست كه از نوعي پروتئين به نام كيتين بود و به آنها امكان دادا تا رسوبات نرم را جهت جستجوي غذا حفر كنند.
تاريخچه پالئوزوئيك پسين
پالئوزوئيك پسين از چهار دوره تشكيل يافته است :
دونين؛ مي‌سي سي پين؛ پنسيلوانين و پرمين. در اين بخش از تاريخ زمين با سازمان يافتگي جديد و مهمي‌در پراكندگي توده‌هاي حشكي مواجه هستيم كه در خلال پرمين و با تشكيل ابرقاره پاگه آ به اوج خود رسيد (شكل 1-8).
اولين رويداد عمده در تشكيل پانگه آ هنگامي‌به وقوع پيوست كه خشكيهاي اسلاف قاره‌هاي آمريكاي شمالي و اروپا با يكديگر برخورد كردند. در پايان دوره سيلورين درياي كم عمقي كه اين توده‌هاي خشكي را از يكديگر جدا مي‌كرد، به تدريج و به آهستگي شروع به بستن كرد و اين روند در طول دوره دونين نيز ادامه داشت (اشكال 1-6.8).
نيروهاي فشاري عظيم كه در نتيجه برخورد قاره اي بوجود آمد باعث دگر شكلي سنگهاي كناره اين قاره شد و در نتيجه رشته كوههاي آپالاش شمالي اوليه را در مشرق آمريكاي شمالي و كوهپايه كالدونين را در شمال غربي اروپا پديدار شدند. با الحاق و يكپارچگي اين دو توده خشكي قاره‌ها به صورت سه گروه اصلي زيردر آمدند:
خشكي گندوانا (يا ابر قاره جنوبي) يور آمريكا (شامل آمريكاي شمالي و اروپا) و سيبري. در آغاز پرمين قاره تازه تشكيل يورو آمريكا در امتداد كوههاي اورال با خشكي سيبري برخورد كرد و به اين ترتيب از الحاق آنها قاره شمالي يعني لورازيا (Laurasia) كه شامل آمريكاي شمالي، اروپا و سيبري بود، متولد شد.
طي پالئوزيك پسين در حالي كه لورازيا شكل مي‌گرفت خشكي گندوانا به طرف شمال در حركت بود. در آغاز دوره پنسيلوانين، گندوانا با لورازيا برخورد كرده و كمربند كوهستاني اروپاي مركزي را بوجود آورد. همزمان با اين رويداد، برخوريد بين قطعه آفريقاي خشكي گندوانا و لبه جنوب شرقي آمريكاي شمالي صورت گرفت كه كوههاي آپالاش جنوبي نتيجه آن است.
در پايان دوره پالئوزوئيك تمام قاره‌ها با يكديگر برخورد كردند و به يكديگر ملحق شدند و ابر قاره پانگه آ را به وجود آوردند. با بوجود امدن يك قاره وسيع آب و هواي جهان حالت فصلي بيشتري به خود گرفت كه تغييرات فصلي در آن به مراتب شديدتر از آنچه كه امروزه بر روي زمين مشاهده مي‌شود، بوده است. چنانچه خواهيم ديد با تغيير اين شرايط اقليمي‌دوره اي از انقراض پديدار شد كه نمايانگر يكي از بزرگترين زوالهاي زيست شناسي در تمامي‌تاريخ زمين است.
حيات در پالئوزوئيك پسين
در بخش مهمي‌از پالئوزوئيك پسين گروههاي متعددي از موجودات دوره تنوع و گوناگونيهاي زيادي را پشت سر گذاشتند. در حدود 400 ميليون سال پيش در حالي كه سيلورين جاي خود را به دونين مي‌داد گياهاني كه به زندگي در حاشيه آبها سازگاري پيدا كرده بودند، شروع به نقل مكان به داخل خشكيها كردند. اين گياهان خشكي اوليه به شكل ميله‌ها با سنبله‌هاي قايم و بدون برگ بوده و در حدود انگشت سبابه آدمي‌بوده اند. با اين وجود در آن درختاني به ارتفاع ده متر مي‌زيسته اند.
در اياقيانوسها ماهيهاي زره دار كه در زمان اردوويسين تكامل يافته بودند جهت ازگاري با محيط، تغييرات عمده اي يافتند. صفحات زرهي آنها به ورت فلسهاي نازك و سبك وزني درآمدند كه سرعت و قابليت تحرك آنان را افزايش مي‌داد، ولي ماهيان ديگر شامل كوسه‌هاي اوليه و ماهيان استخواني، يعني گروههايي كه تمامي‌ماهيهاي امروزي از آنها منشاء گرفته اند طي دونين تكامل يافته اند. از آنجايي كه دوره دونين مصادف با زماني بود كه ماهيها تكامل سريعي پيدا كردند اين دوره را غالباً عصر ماهيان ناميدند.
در دونين پاياني دو گروه از ماهيان استخواني يعني ماهيهاي شش دار و ماهياني با باله‌هاي چند قسمتي با محيط خشكي سازگار شدند. اين ماهيها از نظر دارا بودن ششهايي ابتدايي كه مبادله گازها را در آبششها بر عهده داشتند، بي شباهت به خويشاوندان امروزي خود نبودند. عقيده بر اين است كه ماهيان داراي باله‌هاي چند قسمتي ساكن آبگيرهاي كوچك و آبهاي كم عمق پهنه‌هاي جزر و مدي بودند. به علاوه تصور مي‌شود كه ماهيها به هنگام خشك شدن اين آبها احتمالاً از باله‌هاي استخواني خود براي قدم زدن از حوضچه‌هاي خشك شده به آبگيرهاي ديگر استفاده مي‌كردند.
در طول زمان ماهيهاي داراي باله‌هاي چند قسمتي اتكاي بيشتري به ششها و وابستگي كمتري به آبششهاي خود پيدا كردند. در دونين پاياني دوزيستان هوازي حقيقي با سرها و دمهاي ماهي مانند خود هجوم به خشكي را آغاز كردند.اگر چه دوزيستان امروزي كه قورباغه‌ها، وزغها و سمندرها را شامل مي‌شود، از نظر اندازه كوچكند و مكان زيستي محدودي را اشغال مي‌كنند، اما در طي پالئوزوئيك پسين شرايط براي اين تازه مهاجران خشكي ايده آل بود. گياهان و حشرات كه غذاي اصلي آنها را تشكيل مي‌دادند بسيار بزرگ وفراوان بودند.
دوزيستان با كمترين رقابت با ديگر ساكنان خشكي، تنوع و گوناگوني سريعي حاصل كردند. گروههايي از آنها با اشكالي درآمدند كه به خزندگان امروزي از قبيل كروكوديلها شباهت بيشتر بداشته و به دوزيستان جديد و امروزي كمتر شبيه بودند. در دوره پنسيلوانين مردابهاي عظيم حاره اي در سرتاسر آمريكاي شمالي، اروپا و سيبري گسترش يافت (شكل 1-9).
درختان تا ارتفاعي نزديك به 30 متر با تنه‌هايي به قطر يك متر رشد
مي‌كردند. برخي از درختان متداول اين زمان عبارتند از : درختان فلسدار لپيدودندرون (Lepidodendron) و سيژيلاريا (Sigillaria)، سرخسهاي دانه دار و دم اسبياني بنام كالاميت (Calamite). نهشته‌هاي زغال سنگي كه چرخهاي انقلاب صنعتي را به گردش درآوردند در اين مردابهاي وسيع بوجود آمدند. به علاوه در محيطهاي مردابي پرآب پالئوزوئيك پاياني بود كه دوزيستان به سرعت به گونه‌هاي متنوعي تبديل شدند.
دوران پالئوزوئيك با دوره پرمين به پايان مي‌رسد كه در طي آن توده‌هاي خشكي عمده زمين به هم پيوستند و ابر قاره پانگه آ را بوجود آوردند. توزيع و پراكندگي تازه خشكيها و آبها كه خود در نتيجه پيدايش پاتگه آ حاصل شد، همراه با تغييراتي كه درارتفاع توده‌هاي خشكي روي داد موجب تغييرات و دگرگونيهاي شديد در آب و هواي جهان شد. بسياري از سرزمينهاي شمالي بالا آمده و از آب
خارج شدند و در نتيجه روند آب و هوايي تغيير كرده و دوره‌هاي خشك و بياباني حكم فرما شد. اين دگرگوني اقليمي‌تقريباً سبب انقراض درختان فلسدار مردابهاي زغال سنگي گرديد. در پايان پرمين 75 درصد از خانواده‌هاي دوزيستان از بين رفته و بسياري از انواع گياهان منقرض شدند.
گرچه دوزيستان نقصان يافتند، اما اخلاف آنها موفقترين و پيشرفته ترين جانوران روي زمين شدند
. زندگي دريايي نيز در طي اين زمان از انقراضهاي دسته جمعي مستثني نبودند. بسياري از بي مهرگان دريايي كه در طول پالئوزوئيك از فراواني بيشتري برخوردار بودند از جمله تريلوبيتهاي باقيمانده و همچنين بعضي از انواع مرجانها و بازوپايان نتوانستند با تغييرات محيطي گسترده پايان پرمين سازگاري حاصل كنند و در نتيجه مانند ساير جانوران منقرض شدند.
دوران ميان زيستي (مزوزوئيك)
با در بر گرفتن تقريباً 160 ميليون سال دوران ميان زيستي به سه دوره تقسيم مي‌شود :
ترياس، ژوراسيك و كرتاسه. اين بخش از تاريخ زمين شناسي ثبت كننده آخرين روزهاي ابرقاره پانگه آ و اولين گسستگي و تقسيم شدن آن است. علاوه بر اين دوران مزوزوئيك زماني است كه موجودات باقيمانده از انقراض بزرگ پرمين به طور چشمگيري رو به گوناگوني و تنوع گذاشتند. در خشكي، دايناسورها برتري يافتند و براي مدتي بيش از 100 ميليون سال بي رقيب زيستند. به همين علت دوران مزوزوئيك غالباً عصر دايناسورها ناميده مي‌شود.
اولين زمين شناسان، بين انواع سنگواره‌هاي موجود در لايه‌هاي پرمين و آنهايي كه در سن
گهاي ترياس يافت مي‌شوند تفاوت زيادي مشاهده مي‌كردند. به طور وضوح نيمي‌از گروههاي سنگواره اي يافت شده در سنگهاي پالئوزوئيك پاياني در سنگهاي دوران مزوزوئيك ديده نمي‌شود. به همبن دليل تصميم بر اين شد كه مرز پرمين ـ ترياس، حد جدا كننده دوران پالئوزوئيك و مزوزوئيك باشد.
تاريخچه دوران مزوزوئيك
دوران مزوزوئيك با دوره ترياس آغاز مي‌شود كه در آن اكثر خشكيهاي جهان بالاتر از سطح آب قرار داشتند. در حقيقت در آمريكاي شمالي در هيچ دوره اي فقر رسوبات دريايي به اندازه ترياس نيست. اغلب لايه‌هاي رخنمون يافته دوره ترياس، ماسه سنگها و گلسنگهاي قرمزي هستند كه فاقد سنگواره بوده و اختصاصات محيطي خشكي را نمايان مي‌سازند. به هنگام شروع دوره ژوراسيك يك پيشروي بزرگ دريايي در غرب آمريكاي شمالي به وقوع پيوست.
در مجاورت اين درياي كم عمق ژوراسيك در جايي كه امروزه فلات كلرادو قرار دارد رسوبات قاره اي عظيمي‌بر جاي گذاشته شدند. ضخيمترين و عمده ترين اين رسوبات قاره اي ماسه سنگ ناواجو است كه يك ماسه سنگ كوارتزي سفيدرنگ بادي و ضخامت آن در بعضي مناطق تقريباً به 300 متر مي‌رسد. وسعت و گسترش اين تلماسه‌هاي توده اي نشان مي‌دهد كه در اوايل ژوراسيك قسمت اعظم جنوب غرب آمريكا به وسيله بيابانهاي بزرگ پوشيده شده بود.
از ميام معروفترين رسوبات ژوراسيك مي‌توان از سازند موريسون نام برد كه از شيلها، سلتستونها و كنگلوراهايي تشكيل شده است كه بر روي يك دشت سيلابي وسيع رسوب كرده اند. غنيترين دفينه از سنگواره دايناسورهاي دنيا در لايه‌هاي سازنده موريسون نهفته است كه از جمله
مي‌توان استخوانهاي فسيل شده دايناسورهاي غول پيكري همچون برونتوزوزوس (Berontusaurus)، براكيزوروس (Brachiosaurus ) و استگوزوروس (Stegosaurus ) را نام برد.
هنگامي‌كه دوره ژوراسيك جاي خود را به كرتاسه مي‌داد درياهاي كم عمق بار ديگر گسترش يافته و از نواحي غرب آمريكاي شمالي، مناطق ساحلي اقيانوس اطلس و خليج مكزيك عقب نشيني كردند. آمريكاي شمالي در كرتاسه به طور گسترده اي به زير آب رفت. دليل اين موضوع رسوبات دريايي كرتاسه است كه مي‌توان آن را وسيعترين رسوبات دريايي پس از دوره اردوويسين دانست.
