Геология Шотландии необычайно разнообразна для страны ее размера, с большим количеством различных геологических особенностей. [1] Существует три основных географических подразделения: Высокогорье и острова — это разнообразная область, которая лежит к северу и западу от разлома Хайленд-Баундари ; Центральная низменность — это рифтовая долина, в основном состоящая из палеозойских образований ; и Южные возвышенности , которые лежат к югу от разлома Южных возвышенностей , в основном состоят из силурийских отложений.
Существующая коренная порода включает очень древний архейский гнейс , метаморфические пласты, перемежающиеся с гранитными интрузиями, созданными в период каледонского горообразования ( каледонская орогенез ), коммерчески важные угольные , нефтяные и железосодержащие углеродистые отложения и остатки крупных палеогеновых вулканов . Во время их формирования тектонические движения создали климатические условия от полярных до пустынных и тропических и, как следствие, разнообразие ископаемых останков .
Шотландия также сыграла свою роль во многих важных открытиях, таких как тектоника плит и разработка теорий о формировании горных пород , и была родиной важных деятелей в развитии науки, включая Джеймса Хаттона («отца современной геологии») [2] , Хью Миллера и Арчибальда Гейки [3] . Различные места, такие как « Несогласие Хаттона » в Сиккар-Пойнт в Берикшире и надвиг Мойн на северо-западе, также сыграли важную роль в развитии геологической науки.
.jpg/1280px-Edinburgh_(4571480418).jpg)
_Named_(HR).png/1280px-Scotland_(Location)_Named_(HR).png)
С геологической и геоморфологической точки зрения страна делится на три основных района, все из которых подверглись влиянию плейстоценовых оледенений .
Highlands and Islands лежат к северу и западу от Highland Boundary Fault , который проходит от Аррана до Стонхейвена . Эта часть Шотландии в значительной степени состоит из древних пород, от кембрийского и докембрийского времени, которые были подняты, чтобы сформировать горную цепь во время позднего каледонского орогенеза . Эти основания перемежаются множеством магматических интрузий более позднего возраста, остатки которых образовали горные массивы, такие как Кэрнгормс и Скай -Куиллинс . Значительным исключением из вышесказанного являются ископаемые пласты старого красного песчаника, обнаруженные в основном вдоль побережья Морей-Ферт и на Оркнейских островах. Этим породам около 400 миллионов лет, и они были заложены в девонский период . [4] Highlands в основном гористые и разделены пополам разломом Грейт - Глен . Здесь находятся самые высокие точки Британских островов , включая Бен-Невис , самую высокую вершину высотой 1344 метра (4409 футов). В Шотландии более 790 островов, разделенных на четыре основные группы: Шетландские , Оркнейские и Гебридские , которые в свою очередь подразделяются на Внутренние Гебриды и Внешние Гебриды .
Остров Сент-Килда , остров Гебридского архипелага , состоит из палеогеновых магматических образований гранитов и габбро , сильно выветренных стихиями. Эти острова представляют собой остатки давно потухшего кольцевого вулкана, возвышающегося над плато морского дна примерно на 40 м (130 футов) ниже уровня моря. [5]
Геология Шетландских островов сложна с многочисленными разломами и складками . Эти острова являются самой северной областью каледонских орогенных пород Шотландии , и здесь есть выходы метаморфических пород льюисианского, далрадийского и мойнского периодов с похожей историей на их эквиваленты на материковой части Шотландии. Аналогично, здесь также есть отложения старого красного песчаника и гранитные интрузии. Наиболее отличительной чертой являются ультраосновные офиолитовые перидотиты и габбро на Унсте и Фетларе , которые являются остатками дна океана Япетус . [6] Большая часть экономики Шетландских островов зависит от добычи нефти и газа на месторождениях в окружающих морях. [7] [8]
Часто называемая Центральной низменностью , это рифтовая долина [9], в основном состоящая из палеозойских образований. Многие из этих отложений имеют экономическое значение, поскольку именно здесь можно найти уголь и железосодержащие породы, которые подпитывали промышленную революцию Шотландии. Хотя холмы, такие как Пентленд-Хиллз , Очилс и Кэмпси-Феллс, расположены относительно низко , они редко бывают далеко от глаз. Эта область также испытала интенсивный вулканизм , Артурс-Сит в Эдинбурге является остатком некогда гораздо более крупного вулкана, действующего в каменноугольный период около 340 миллионов лет назад. В результате ледников ледникового периода образовались друмлины , и многие холмы имеют рельеф в виде скал и хвоста .
Южные возвышенности представляют собой цепь холмов длиной почти 200 км (120 миль), перемежающихся широкими долинами. Они лежат к югу от второй линии разлома, идущей от Баллантрэ к Данбару . [10] Геологические основы в основном состоят из силурийских отложений, образовавшихся около 4-500 миллионов лет назад. [11] [12]
Вся Шотландия была покрыта ледяными щитами во время плейстоценовых ледниковых периодов , и ландшафт в значительной степени пострадал от оледенения и в меньшей степени от последующих изменений уровня моря. [13] [14] В постледниковую эпоху, около 6100 г. до н. э., Шотландия и Фарерские острова испытали цунами высотой до 20 метров, вызванные оползнями Сторегга , серией огромных подводных оползней у побережья Норвегии. [15] [16] Подземные толчки случаются нечасто и обычно слабые. Грейт-Глен является наиболее сейсмически активной областью Британии, но последнее событие любого масштаба произошло в 1901 году. [17]
Древнейшие породы Шотландии — льюисовские гнейсы , которые образовались в докембрийский период, до 3000 млн лет назад . Они являются одними из древнейших пород в мире. Они образуют фундамент к западу от надвига Мойн на материке, на Внешних Гебридских островах и на островах Колл и Тири . [18] Эти породы в основном магматического происхождения, смешанные с метаморфизованным мрамором , кварцитом и слюдяным сланцем и прорванные более поздними базальтовыми дайками и гранитной магмой. [19] Одна из этих интрузий образует вершинное плато горы Ройнебхал в Харрисе . Порода здесь анортозитовая и похожа по составу на породы, найденные в горах Луны . [ 20]
Торридонские песчаники также отложились в этот период поверх гнейсов, и они содержат самые древние признаки жизни в Шотландии. В более поздние докембрийские времена толстые отложения песчаников, известняков, грязи и лавы отложились в том, что сейчас является Шотландским нагорьем . [21] [22]
Дальнейшие осадочные отложения формировались в кембрийский период (541–485 млн лет назад), некоторые из которых, вместе с более ранними докембрийскими отложениями, метаморфизовались в далрадийскую серию. Она состоит из самых разных материалов, включая слюдяной сланец, биотитовый гнейсовый сланец, сланцевый песок, граувакку и кварцит . [23] Территория, которая впоследствии стала Шотландией, в то время находилась недалеко от южного полюса и являлась частью Лаврентии . Ископаемые останки с северо-запада Хайленда указывают на присутствие трилобитов и других примитивных форм жизни. [21] [24]
Прото-Шотландская суша сместилась на север, и с 460 по 430 млн лет назад песчаник , аргиллит и известняк отложились в районе, который сейчас является долиной Мидленд . Это произошло в мелководных тропических морях на окраинах океана Япетус . Комплекс Баллантрэ около Гервана был сформирован из этого океанского дна и по составу похож на породы, найденные в Лизарде в Корнуолле . Тем не менее, северная и южная Британия были далеки друг от друга в начале этого периода, хотя разрыв начал сокращаться, когда континент Авалония отделился от Гондваны , столкнулся с Балтикой и дрейфовал к Лаврентии. Каледонская орогенез начал формировать горную цепь от Норвегии до Аппалачей . В южном полушарии был ледниковый период, и в конце этого периода произошло первое массовое вымирание жизни на Земле. [21] [25]
В силурийский период (444–419 млн лет назад) континент Лаврентия постепенно столкнулся с Балтикой, присоединив Шотландию к территории, которая впоследствии стала Англией и Европой. Уровень моря поднялся по мере таяния ордовикских ледниковых щитов, а тектонические движения создали крупные разломы, которые собрали очертания Шотландии из ранее разрозненных фрагментов. Эти разломы — разлом Хайленд-Баундари , отделяющий Низменности от Хайленда, разлом Грейт-Глен , разделяющий Северо-Западные нагорья от Грампианов, разлом Южных возвышенностей и шов Япета , который проходит от залива Солуэй-Ферт до Линдисфарна и который отмечает закрытие океана Япета и соединение северной и южной Британии. [21] [26] [27]
Силурийские породы образуют Южные возвышенности Шотландии, которые были вытолкнуты со дна моря во время столкновения с Балтикой/Авалонией. Большинство пород представляют собой слабо метаморфизованную грубую граувакку . [10] Нагорье также пострадало от этих столкновений, создав ряд сбросовых разломов на северо-западе нагорья, включая сдвиг Мойн , понимание которого сыграло важную роль в геологическом мышлении 19 века. Вулканическая активность произошла по всей Шотландии в результате столкновения тектонических плит с вулканами на юге Шотландии и магматическими очагами на севере, которые сегодня образуют гранитные горы, такие как Кэрнгормс . [28]
Шотландский массив суши теперь входил в состав континента Древнего красного песчаника и лежал примерно в 25 градусах к югу от экватора, медленно перемещаясь на север в течение этого периода до 10 градусов к югу . Накопления Древнего красного песчаника, отложенные от 408 до 370 миллионов лет назад, были созданы, когда более ранние силурийские породы, поднятые образованием Пангеи , размывались и откладывались в пресноводном водоеме ( вероятно, в серии крупных речных дельт). Огромное пресноводное озеро - озеро Оркади - существовало на краях размываемых гор, простирающихся от Шетландских островов до южного залива Морей-Ферт. Образования чрезвычайно толстые, местами до 11 000 метров, и могут быть подразделены на три категории: «Нижние», «Средние» и «Верхние» от самых старых до самых молодых. В результате Древний красный песчаник является важным источником ископаемых рыб и был объектом интенсивных геологических исследований в 19 веке. В Шотландии эти породы встречаются преимущественно в бассейне залива Морей-Ферт и на Оркнейских островах, а также вдоль южных границ разлома Хайленд-Баундари.
В других местах вулканическая активность, возможно, в результате закрытия шва Япета, создала холмы Чевиот , Очил , Сидлоу , части холмов Пентленд и Скерди-Несс на побережье Ангуса . [29] [30] [31]
В каменноугольный период (359–299 млн лет назад) Шотландия находилась близко к экватору. Произошло несколько изменений уровня моря, и угольные месторождения Ланаркшира и Западного Лотиана , а также известняки Файфа и Данбара датируются этим временем. Возле Батгейта есть горючие сланцы , вокруг которых в 19 веке развивалась нефтеперерабатывающая промышленность, а в других местах долины Мидленд есть залежи железняка и огнеупорной глины, которые имели значение в начале промышленной революции . Ископаемая роща в парке Виктория, Глазго, содержит сохранившиеся остатки леса каменноугольного периода. Более вулканическая активность сформировала Артурс-Сит и скалы Солсбери в Эдинбурге и близлежащие холмы Батгейт . [32] [33]
Старый Красный Песчаниковый Континент стал частью суперконтинента Пангея в пермском периоде (299–252 млн лет назад), в течение которого прото-Британия продолжала дрейфовать на север. Климат Шотландии в это время был засушливым, и были обнаружены некоторые окаменелости рептилий. Однако пермские песчаники встречаются лишь в нескольких местах — в основном на юго-западе, на острове Арран и на побережье Морей. Камень, добытый в Хоупмане в Морей, использовался в Национальном музее и зданиях шотландского парламента в Эдинбурге. [34]
В конце этого периода произошло пермско-триасовое вымирание , в результате которого исчезло 96% всех морских видов [35] , а восстановление биоразнообразия заняло 30 миллионов лет.
В триасовый период (252–201 млн лет назад) большая часть Шотландии оставалась в пустынных условиях, а возвышенности в Хайленде и Южных возвышенностях обеспечивали осадконакопление в окружающих бассейнах посредством внезапных наводнений. Это является источником выходов песчаника около Дамфриса , Элгина и острова Арран . К концу этого периода уровень моря начал повышаться, а климатические условия стали менее засушливыми. [36]
С началом юрского периода (201–145 млн лет назад) Пангея начала распадаться на два континента , Гондвану и Лавразию , что ознаменовало начало разделения Шотландии и Северной Америки. Уровень моря поднялся, поскольку Британия и Ирландия дрейфовали на Евразийской плите между 30° и 40° северной широты. Большая часть северной и восточной Шотландии, включая Оркнейские, Шетландские и Внешние Гебриды, осталась над наступающими морями, но юг и юго-запад были затоплены. На суше с этого периода остались только отдельные осадочные породы на побережье Сазерленда около Голспи и, образуя Большую эстуарную группу , на островах Скай, Малл, Раасэй и Эйгг . Однако этот период имеет большое значение. Захоронение водорослей и бактерий под илом морского дна в это время привело к образованию нефти и природного газа в Северном море , большая часть которых была захвачена в вышележащих песчаниках отложениями, образовавшимися, когда моря опускались, образуя болота, соленые озера и лагуны, которые были домом для динозавров . [7] [37] [38]
В меловой период (145–66 млн лет назад) Лавразия разделилась на континенты Северную Америку и Евразию . Уровень моря поднялся во всем мире в этот период, и большая часть низменной Шотландии была покрыта слоем мела . Хотя большие отложения меловых пород были отложены в Шотландии, они не пережили эрозию, за исключением нескольких мест на западном побережье, таких как Лох-Алин в Морверне [39] [40] , где они образуют часть группы Внутренних Гебридских островов . В конце этого периода мел-палеогеновое вымирание положило конец эпохе динозавров.
В ранний палеогеновый период между 63 и 52 млн лет назад образовались последние вулканические породы на Британских островах. [41] По мере отделения Северной Америки и Гренландии от Европы медленно формировался Атлантический океан. Это привело к образованию цепи вулканических участков к западу от материковой Шотландии, включая Скай , Малые острова и Сент-Килду , в заливе Ферт-оф-Клайд на Арране и Эйлса-Крейг и в Арднамерчане . [42] Уровень моря начал падать, и впервые были выявлены общие очертания современных Британских островов. [43] В начале этого периода климат был субтропическим, а эрозия была вызвана химическим выветриванием, что создало характерные черты шотландского ландшафта, такие как топографический бассейн Хоу-оф- Олфорд около Абердина. [44] Растительность того периода известна из палеоценовых осадочных отложений на острове Малл . Богатая флора здесь включала виды деревьев умеренного климата, такие как платан , орешник , дуб , церцидифиллум , метасеквойя и гинкго . [45]
В миоценовую и плиоценовую эпохи в Хайленде произошло дальнейшее поднятие и эрозия. Растительные и животные типы развились в их современные формы. Шотландия находилась в своем нынешнем положении на земном шаре. По мере развития миоцена температуры падали и оставались похожими на сегодняшние. [44] [46]
Несколько ледниковых периодов сформировали землю посредством ледниковой эрозии, создав долины в форме буквы U и отложив валунные глины , особенно на западном побережье. Последнее крупное вторжение льда достигло пика около 18 000 лет назад, оставив другие остаточные особенности, такие как гранитные вершины на горном плато Кэрнгорм . [47] [48]
За последние двенадцать тысяч лет наиболее значительными новыми геологическими особенностями стали отложения торфа и развитие прибрежного аллювия. Послеледниковые подъемы уровня моря сочетались с изостатическими подъемами суши, что привело к относительному падению уровня моря в большинстве районов. [49] [50] В некоторых местах, таких как Калбин в Морее, эти изменения относительного уровня моря создали сложную серию береговых линий. [51] Редкий тип шотландской береговой линии , встречающийся в основном на Гебридских островах , состоит из местообитаний мачаир , [52] низменных дюнных пастбищ, образовавшихся, когда уровень моря упал, оставив приподнятый пляж. В настоящее время Шотландия продолжает медленно двигаться на север.
Шотландские геологи и работающие в Шотландии нешотландцы сыграли важную роль в развитии этой науки, особенно в период ее становления в конце XVIII и XIX веках. [1]
Siccar Point , Берикшир , всемирно известен как одно из мест, доказавших взгляды Хаттона о колоссальном возрасте Земли. Здесь силурийские породы наклонены почти вертикально. Более молодые каменноугольные породы несогласно залегают поверх них, слегка наклоняясь, что указывает на то, что между созданием двух пластов должен был пройти огромный промежуток времени. Когда Хаттон и Джеймс Холл посетили это место в 1788 году, их товарищ Плейфэр написал: [10] [68]
Надвиг Мойн в Ассинте является одним из наиболее изученных геологических объектов в мире. Его открытие в 1880-х годах стало важной вехой в истории геологии, поскольку это был один из первых надвиговых поясов в мире, который был идентифицирован. [28] Исследования Джона Хорна и Бенджамина Пича разрешили спор между Мурчисоном и Гейки с одной стороны и Джеймсом Николом и Чарльзом Лэпвортом с другой. Последний считал, что более старые породы Мойн лежат поверх более молодых кембрийских пород в Нокан-Крэг , и работа Хорна и Пича подтвердила это в их классической статье «Геологическая структура северо-западных нагорий Шотландии» , которая была опубликована в 1907 году. [70] [71] Статуя этим двум пионерам полевых исследований была воздвигнута в Инчнадамфе около местного отеля, который сыграл видную роль в анналах ранней геологии. [72] Эта область находится в самом сердце «Геопарка Северо-Западного нагорья». [73]
Лэпворт также сыграл видную роль в славе Добс-Линн , небольшого ущелья в Шотландских границах , которое содержит «золотой шип» (т. е. официальную международную границу или стратотип) между ордовикским и силурийским периодами. Работа Лэпворта в этой области, особенно его исследование сложной стратиграфии силурийских пород путем сравнения ископаемых граптолитов , имела решающее значение для раннего понимания этих эпох.
Горы Скай -Куиллин представляют собой классические примеры ледниковой топографии и были предметом раннего опубликованного отчета Джеймса Форбса в 1846 году (который стал членом Королевского общества Эдинбурга в возрасте всего девятнадцати лет). [75] [76] Он был партнером Луи Агассиса во время его поездки в Шотландию в 1840 году, и хотя они впоследствии спорили, Форбс продолжал публиковать другие важные статьи об альпийских ледниках. [77] В 1904 году Альфред Харкер опубликовал «Третичные магматические породы Скай» , первое подробное научное исследование потухшего вулкана. [78] [79]
В горах к северу от деревни Стронтиан был обнаружен минерал стронцианит , из которого в 1808 году сэр Гемфри Дэви впервые выделил элемент стронций. [80]
На острове Стаффа находится Фингалова пещера, состоящая из массивных шестиугольных колонн палеогенового базальта.
Изолированное положение и правильная форма Шихаллиона , горы Мунро в Пертшире , побудили Невила Маскелина использовать отклонение, вызванное массой горы , для оценки массы Земли в новаторском эксперименте, проведенном в 1774 году. После исследования Маскелина Шихаллион стал первой горой, нанесенной на карту с использованием контурных линий . [81]
Деревня Райни в Абердиншире является местом важного осадочного месторождения - кремня Райни . Основная часть этого ископаемого слоя состоит из примитивных растений, которые имели водопроводящие клетки и спорангии , но не имели листьев , а также членистоногих : Collembola , Opiliones ( жнецы ), псевдоскорпионы и вымершие паукообразные Trigonotarbids . Этот ископаемый слой примечателен по двум причинам. Во-первых, возраст находки ( ранний девон около 410 млн лет назад) [82] [83] делает его одним из самых ранних мест, где есть наземные ископаемые, что совпадает с первыми этапами колонизации суши растениями и животными . Во-вторых, эти кремни славятся своей исключительной степенью ультраструктурной сохранности, с отдельными клеточными стенками, легко видимыми в полированных образцах. Например, были подсчитаны устьица и обнаружены остатки лигнина в растительном материале.
Заброшенный карьер в Ист-Кирктоне в Батгейт-Хиллз — это место, где в 1984 году была найдена окаменелость каменноугольного периода Westlothiana lizziae (также известная как «Лиззи»). Эта ящерица является одним из самых ранних известных предков рептилий . Образец был частично приобретен по общественной подписке и теперь выставлен в Национальном музее Шотландии . Место было первоначально обнаружено в начале 19 века и также предоставило окаменелости эвриптеридов , акул и различных примитивных акантодийных рыб. [84]
В 2008 году выброшенный материал из кратера метеорита был обнаружен около Уллапула в Уэстер-Россе. Сохранившийся в осадочных слоях песчаника, это самый большой известный удар болида с того места, что сейчас является Британскими островами . [85]
Ссылки:
Общая ссылка:
