Cổ sinh vật học

Paleogeography, cũng đánh vần palaeogeography, địa lý cổ đại của bề mặt Trái đất. Địa lý của trái đất luôn thay đổi: các lục địa chuyển động là kết quả của các tương tác kiến ​​tạo mảng; các dãy núi bị đẩy lên và xói mòn; và mực nước biển tăng và giảm khi khối lượng lưu vực đại dương thay đổi. Những thay đổi địa lý này có thể được bắt nguồn từ nghiên cứu về hồ sơ đá và hóa thạch, và dữ liệu có thể được sử dụng để tạo ra các bản đồ cổ sinh vật học, minh họa cách các lục địa di chuyển và cách các vị trí của núi, vùng thấp, vùng biển nông và lưu vực đại dương sâu thẳm đã thay đổi.

Các nghiên cứu về cổ sinh vật học có hai mục tiêu chính. Đầu tiên là lập bản đồ các vị trí trong quá khứ của các lục địa và lưu vực đại dương, và thứ hai là minh họa các đặc điểm địa lý thay đổi của Trái đất theo thời gian.

Lập bản đồ các lục địa và đại dương qua

Vị trí trong quá khứ của các lục địa có thể được xác định bằng cách sử dụng sáu dòng bằng chứng chính: chủ nghĩa nhợt nhạt, dị thường từ tính tuyến tính, đường ray điểm nóng, địa lý học cổ sinh vật học, cổ sinh vật học, và lịch sử địa chất và kiến ​​tạo.

Paleomagnetism

Bằng cách đo từ trường còn sót lại thường được bảo quản trong các đá chứa khoáng chất chứa sắt, phân tích từ cổ có thể xác định liệu đá có bị từ hóa gần một cực của Trái đất hay gần Xích đạo hay không. Các khoáng chất chứa sắt hình thành trong đá lửa thẳng hàng với từ trường của Trái đất khi đá nóng chảy nguội đi. Những khoáng chất này cũng tự sắp xếp khi chúng lắng đọng trong trầm tích và chúng giữ nguyên định hướng khi chúng hóa thạch thành đá trầm tích. Các đường lực trong từ trường của Trái đất song song với bề mặt của hành tinh tại Xích đạo và thẳng đứng ở hai cực. Do đó, các khoáng chất chứa sắt hình thành hoặc lắng đọng ở vĩ độ thấp sẽ gần như song song với bề mặt Trái đất, trong khi các khoáng chất ở vĩ độ cao sẽ giảm mạnh. Nếu đá sau đó được vận chuyển bởi các quá trình kiến ​​tạo,vĩ độ ban đầu của sự lắng đọng có thể được xác định bởi định hướng của chúng. Paleomagnetism cung cấp bằng chứng trực tiếp về vị trí bắc-nam (vĩ độ) của một lục địa, nhưng nó không hạn chế vị trí đông-tây (dọc) của lục địa.

Linear magnetic anomalies

Earth’s magnetic field has another important property. Like the Sun’s magnetic field, Earth’s magnetic field periodically “flips,” or reverses polarity—that is, the North and South poles switch places. Fluctuations, or anomalies in the intensity of the magnetic field, occur at the boundaries between normally magnetized sea floor and sea floor magnetized in the reversed direction. The age of these magnetic anomalies can be established by using fossil evidence and radiometric age determinations. Because these magnetic anomalies form at oceanic ridges, they tend to be long, linear features (hence the name linear magnetic anomalies) that are symmetrically disposed about ridge axes. The past positions of the continents during the last 150 million years (the maximum age of most of the ocean floor) can be directly reconstructed by superimposing linear magnetic anomalies of the same age, in effect “undoing” the results of sea-floor spreading since that time.

Hot-spot tracks

Some of the world’s volcanoes are formed by jets of molten rock that arise at the boundary between Earth’s core and mantle (at a depth of about 2,900 km, or 1,800 miles). These rising plumes, or hot spots, puncture the lithosphere, and, as a tectonic plate moves across the hot spot, a line of islands is generated. The island directly above the hot spot is the youngest, and islands become progressively older with distance from the hot spot. There are more than a dozen well-documented hot-spot tracks. Perhaps the most obvious is the Hawaiian Islands, which trace an east-west arc across the central Pacific Ocean. Hot-spot tracks accurately record plate motions and can be used to determine the past latitudinal and longitudinal position of the continents.

Paleobiogeography

The past distribution of plants and animals can give important clues about the latitudinal position of the continents as well as their relative positions. Cold-water faunas can often be distinguished from warm-water faunas, and ancient floras reflect both paleotemperature and paleorainfall. The diversity of plants and animals tends to increase toward the Equator, and the adaptations of plants (such as smooth-edged leaves in the tropics and serrated-edged leaves in the temperate belts) are often good indicators of the amount of ancient rainfall.

The similarity or dissimilarity of faunas and floras on different continents can also be used to estimate their geographic proximity. In addition, the evolutionary history of groups of plants and animals on different continents can reveal when these continents were connected or isolated from each other. For example, Australia’s unique marsupial fauna is the result of its isolation from the other continents at the time when placental mammals were evolving on the other continents during the early Paleogene Period.

Paleoclimatology

Earth’s climate is primarily a result of the redistribution of the Sun’s energy across the surface of the globe. It is warm near the Equator and cool near the poles. Wetness or rainfall also varies systematically from the Equator to the pole in alternating bands. It is wet near the Equator, dry in the subtropics, wet in the temperate belts, and dry near the poles. Certain kinds of rocks form under specific climatic conditions. For example, coals occur where wet climates once supported lush vegetation; bauxite (the principal ore of aluminum) is formed in warm and wet conditions, evaporites and calcretes require warmth and aridity to form; and tillites are deposited during the movement of glacial ice. The ancient distribution of these and other rock types can indicate how the global climate has changed through time and how the continents have traveled across the climatic belts.

Geologic and tectonic history

In order to reconstruct the past positions of the continents, it is necessary to understand the evolution of plate tectonic boundaries. Only by understanding the regional geologic and tectonic history of an area can the location and timing of rifting events, subduction activity, continental collision, and other major plate tectonic events be determined.