Четвертичная система (период)
Четверти́чная систе́ма (пери́од), квартер (названа в соответствии с порядковым номером в первоначальной стратиграфической схеме), последняя система фанерозоя; последний, самый короткий и ещё не закончившийся период в геологической истории Земли. В стратиграфической (геохронологической) шкале следует за неогеновой системой (периодом). В ранге системы выделена французским учёным Ж. Денуайе в 1829 г. А. П. Павлов в 1922 г. предложил для этой системы название «антропогеновая», или «антропоген» (оно широко использовалось в отечественной литературе в 20 в.), отражающее важнейшую особенность времени её образования – биологическое и социальное становление современного человека – Homo sapiens.
Границы
Первоначально к четвертичной системе относили отложения, сформировавшиеся на протяжении последних 800 тыс. лет, во время широкого развития материковых оледенений (плейстоцен) и в послеледниковье (голоцен). Международный геологический конгресс в 1948 г. принял рекомендацию о понижении границы четвертичной системы; после длительной дискуссии эта граница была утверждена Международной комиссией по стратиграфии (МКС) в 1985 г. в верхней части палеомагнитного эпизода Олдувей (Олдувай) (около 1,8 млн лет назад). В России решение о понижении границы четвертичной системы до этого уровня утверждено Межведомственным стратиграфическим комитетом (МСК) в 1990 г. Присоединённый интервал получил название «эоплейстоцен» (примерно соответствует апшеронскому региоярусу, выделявшемуся в неогеновой системе), а остальная часть плейстоцена – «неоплейстоцен».
В соответствии с постановлением Международного союза геологических наук (2009) в четвертичную систему включён гелазский ярус (гелазий) с понижением возраста нижней границы системы до 2,6 млн лет; лимитотип – граница палеомагнитных эпох Гаусс и Матуяма. В России нижняя граница четвертичной системы понижена до этого уровня по решению МСК в 2011 г. Продолжительность четвертичного периода около 2,6 млн лет.
Подразделения
В Международной хроностратиграфической шкале МКС и в Общей стратиграфической шкале МСК России в четвертичной системе выделяют 2 отдела – плейстоцен и голоцен (возраст нижней границы 0,012 млн лет). Плейстоцен в разных странах делится по-разному. В Международной шкале (2023) плейстоцен включает 4 яруса разного объёма (см. таблицу). В России в соответствии с решением, принятым МСК в 1995 г., в плейстоцене различали 2 раздела: эоплейстоцен (доледниковый плейстоцен, 1,8–0,8 млн лет) и неоплейстоцен (ледниковый плейстоцен, 0,8–0,01 млн лет). Эоплейстоцен подразделяется на 2, а неоплейстоцен – на 3 звена, различающихся по составу ископаемой фауны и флоры. В неоплейстоцене звенья делятся на ступени: нечётные соответствуют межледниковьям или крупным межстадиалам, чётные – оледенениям. Суждения о том, в каком ранге в состав четвертичной системы включён гелазий, различны: одни учёные считают, что гелазий следует рассматривать в качестве самостоятельного раздела (палеоплейстоцена), другие исследователи предлагают рассматривать его в качестве подраздела эоплейстоцена.
Общепринятой системы обозначения ледниковых и межледниковых эпох четвертичного периода не существует. В начале 20 в. А. Пенком и Э. Брикнером предложена схема для Альп, в которой выделялось 4 плейстоценовых оледенения – гюнц, миндель, рисс и вюрм. Эта схема широко использовалась для обозначения оледенений практически во всей ледниковой области Евразии (несмотря на то, что они сопоставлялись с оледенениями Альп весьма условно). Межледниковые эпохи обозначались как гюнц – миндель, миндель – рисс и рисс – вюрм. В конце 20 – начале 21 вв. установлена значительно более сложная ритмика оледенений и межледниковий. В неоплейстоцене их выделяется до 8; вероятно, оледенения и межледниковья существовали и в конце эоплейстоцена.
В основу стратиграфического деления четвертичной системы положены главным образом климатостратиграфические, палеомагнитные и изотопные данные (см. в статье Четвертичная геология).
Геологическая история
В течение четвертичного периода происходили нарастающее похолодание и аридизация, на фоне которых отмечались периодические колебания климата, вероятно, связанные с изменением орбитальных параметров Земли (эксцентриситет орбиты, наклон к плоскости эклиптики земной оси, её прецессия). В раннем эоплейстоцене период этих колебаний составлял около 40 тыс. лет; похолодания были не очень значительными и не приводили к широкому развитию покровных оледенений. Около 1 млн лет назад период климатических колебаний увеличился до 100 тыс. лет, намного возросла их амплитуда (в средних широтах во время похолоданий среднегодовая температуpa была на 6–8 °C ниже, а во время потеплений – на 2–3 °C выше современной), что привело к чередованию ледниковых эпох и межледниковий. Во время оледенений материковые ледники занимали до ¼ части суши; концентрация в них большого количества воды приводила к понижению уровня океана на 120–150 м и осушению значительной части шельфа (где местами также формировались ледники).
В областях, прилегающих к занятым ледником территориям, возникала перигляциальная зона со специфическими ландшафтами (тундростепи), не имеющими современных аналогов; лесная зона суживалась или исчезала. В средних широтах в условиях аридизации климата происходило образование лёссов. Во время межледниковий уровень океана на несколько метров превышал современный, что вызывало трансгрессии морей (другую природу имеют трансгрессии Каспийского моря, не всегда совпадающие с межледниковьями и обладающие большей амплитудой; в гелазии в долине Волги ингрессия моря достигала устья Камы). В низких широтах климат становился более влажным, накапливались озёрные и болотные отложения, формировались почвы. Восстанавливалась близкая к современной природная зональность; однако лесная зона сильно расширялась (на Восточно-Европейской равнине она иногда занимала всё пространство от Белого до Чёрного морей).
Тектонический план был унаследован от неогенового периода. Тектоническая активность сосредоточивалась в областях альпийского тектогенеза (Альпийско-Гималайский подвижный пояс, Восточно- и Западно-Тихоокеанский подвижные пояса), эпиплатформенного орогенеза (Центральноазиатский пояс возрождённых гор), сдвигообразования (сдвиговые зоны Сан-Андреас в Калифорнии, Талассо-Ферганская в Тянь-Шане и др.), континентального рифтогенеза (Восточно-Африканская рифтовая система, Байкальская рифтовая система).
В течение четвертичного периода завершилось формирование современного рельефа Земли. Вулканизм активно проявлялся в надсубдукционных окраинно-континентальных поясах и островодужных системах (по периферии Тихого океана, в активной области перехода Юго-Восточная Азия – Индийский океан, в Средиземноморье); в коллизионных поясах (Кавказ, Средний Восток); в континентальных рифтовых системах (Восточная Африка); в океанах – в активных зонах спрединга (разрастания океанического дна) на срединно-океанических хребтах, в том числе в местах их выхода на поверхность (остров Исландия); над горячими точками в мантии Земли (Гавайские острова и др.).
Распределение суши и моря мало отличалось от современного; на поверхности суши накапливались континентальные отложения (мощностью десятки, иногда сотни метров), часто покрывающие более древние породы сплошным чехлом; происходило формирование почв; на дне морей и океанов формировались морские отложения.
Органический мир
Органический мир четвертичного периода представлен только современными отрядами и семействами; однако в квартере вымирает и появляется ряд видов и родов (в основном среди растений и наземных животных). На состоянии животного мира и растительности отражались колебания климата. На суше доминировали млекопитающие, которые быстро эволюционировали (среди них появились мамонты, шерстистые носороги, овцебыки, песцы, лемминги и др.), а также насекомые и покрытосеменные растения.
По крупным млекопитающим выделяют ряд фаунистических комплексов; по мелким – ряд подкомплексов или зон. В результате массового вымирания после окончания ледникового периода в конце плейстоцена (около 11 700 лет назад) исчезли мамонты, саблезубые тигры, мастодонты, глиптодонты и другие животные, приспособившиеся к жизни в полярных условиях (на севере некоторые представители этой фауны существовали до середины голоцена). Органический мир океанов изменялся значительно меньше. По фораминиферам квартер отвечает двум зонам, подразделяющимся на ряд подзон; по нанопланктону выделяется до 10 зон. Наблюдались периодические миграции холодноводных форм на юг и тепловодных на север, связанные с чередованием оледенений и межледниковий. Уникальные особенности четвертичного периода – существование представителей рода Homo и смена ряда этапов развития как самого человека, так и его материальной культуры.
Полезные ископаемые
С отложениями четвертичной системы связаны огромные запасы торфа и сапропеля. Большое значение имеют аллювиальные и морские россыпи алмазов, благородных, цветных и редких металлов.
Из четвертичных отложений добывается основная масса сырья, необходимого для производства строительных материалов (гравий, пески, различные глины и др.). Широко используются приуроченные к четвертичным отложениям подземные воды.