25262 (Геологическая история Земли в позднем палеозое)

Реферат

Геологическая история Земли в позднем палеозое

2. Общее понятие позднего палеозоя

Поздний палеозой делится на девонский, каменноугольный и пермский периоды общей продолжительностью в 170 млн. лет. Отложения этих периодов составляют соответствующие системы, которые в совокупности образуют верхнепалеозойскую подгруппу. Девонская и каменноугольная системы были установлены в Англии, пермская — на территории бывшей Пермской губернии России. Девонская и каменноугольная системы делятся на три отдела, пермская — на два.

1. Органический мир

Органический мир позднего палеозоя был значительно богаче раннепалеозойского, его развитие происходило как в морях, так и на суше. На смену вымершим или пришедшим в упадок древним раннепалеозойским группам животных пришли новые — позднепалеозойские. Среди морских беспозвоночных достигли расцвета замковые брахиоподы, четырехлучевые кораллы, простейшие — фузулиниды, головоногие моллюски — гониатиты. Из позвоночных в морях в изобилии встречались различные рыбы. Интенсивно заселялась суша, на ней произрастала пышная растительность; появились и быстро расселялись наземные позвоночные.

Органический мир девонского периода. В девоне органический мир достиг большого разнообразия не только в морях, но и на суше. Органический мир моря. Замковые брахиоподы были очень разнообразны, быстро эволюционировали и господствовали среди беспозвоночных, заселив лучшие мелководные участки девонских морей. Большую роль играли представители отряда спириферид.

Гониатиты, появившись в начале девона, быстро и широко распространились в морях. Они имели раковину со слабой скульптурой и простой перегородочной линией. Типичным представителем является род тиманитес с гладкой и плоской раковиной, заостренной у краев. Такая форма раковины свидетельствует, что тиманитес был хорошим пловцом.

Среди иглокожих были широко распространены морские лилии, представителем которых является род купрессокринитес. Продолжали свое развитие простейшие — фораминиферы, губки, мшанки, двустворчатые и брюхоногие моллюски, но все они имели второстепенное значение.

Среди водных позвоночных в изобилии встречались разнообразные рыбы, и поэтому девон часто называют «веком рыб». В начале девона появились и вымерли в его конце пластинокожие рыбы, представителем которых является птерихтис с мощным панцирем в передней части тела. В девонских континентальных бассейнах широко распространились кистеперые и двоякодышащие рыбы. Из девонских кистеперых можно указать голоптихиуса, а из двоякодышащих — диптеруса.

Органический мир суши. На суше произошли сильные изменения по сравнению с силуром. Континенты стали обитаемы. В конце девона появились первые наземные позвоночные — древнейшие земноводные — стегоцефалы. Они произошли от кистеперых рыб. Позднедевонская ихтиостега из Гренландии сохранила в строении тела много общих черт с кистеперыми рыбами, но ее пятипалые конечности свидетельствуют уже о наземном образе жизни.

Поразительно быстро развивались и расселялись наземные растения. В течение девона появились основные типы высших растений: плауновидные, членистостебельные, древние папоротники и голосеменные. Риниофиты, появившись в силуре, достигли расцвета в середине девона и вымерли к концу периода. Типичным представителем этих примитивных наземных растений был род риния со стеблем, ветвящимся на две части.

Органический мир каменноугольного периода. В карбоне органический мир достиг исключительного разнообразия как в морях, так и на суше. Это было время расцвета палеозойских животных и растений.

Органический мир моря. Среди беспозвоночных господствовали фораминиферы — фузулиниды, замковые брахиоподы, гониатиты, четырехлучевые кораллы, мшанки, морские лилии и древние морские ежи.

Среди простейших исключительного развития достигли фузулиниды. Их раковинки похожие на рисовые зерна, участвовали в формировании фузулиновых известняков.

Брахиоподы были многочисленны, изменился их состав по сравнению с девонским периодом. Преобладали различные продуктиды, среди которых встречались формы с очень крупной раковиной — гигантопродуктусы много было спириферид — спириферов, хориститесов, все они участвовали в формировании известняков вместе с кораллами, мшанками и морскими лилиями.

Среди кораллов достигли расцвета четырехлучевые, как одиночные, так и колониальные. Типичным представителем колониальных кораллов является строитель рифов — род литостроцион. Широко были распространены хететиды. - Все каменноугольные кораллы участвовали в построении рифов, обычно вместе с ними встречаются и мшанки. Продолжали свое развитие гониатиты, усложнялась их перегородочная линия и скульптура раковины. Среди иглокожих были разнообразны и многочисленны морские лилии, из члеников стеблей которых сложены пласты так называемых криноидных известняков.

Продолжали развиваться рыбы, хотя их количество и разнообразие несколько уменьшилось по сравнению с девоном. Особенно много было хрящевых акуловых рыб, карбон был временем их расцвета.

Органический мир суши бурно развивался. На континентах росли настоящие леса с гигантскими деревьями, до 30—40 м в высоту и до 2 м в поперечнике. Достигли расцвета плауновидные, среди них выделялись гигантские лепидодендроны и сигиллярии, из стволов которых сформировались крупные залежи каменного угля в Европе. В изобилии росли членистостебельные и среди них колоннообразные каламиты — предки современных хвощей. Много произрастало настоящих папоротников и примитивных голосеменных — кордаитов, высота которых достигала 30 м. Из стволов гигантов-кордаитов сформировались угольные месторождения Сибири.

В конце карбона наметилась четкая дифференциация растительного мира — появились три флористические области: тропическая — Еврамерийская (Европа и Северная Америка), северная умеренная — Ангарская (Сибирь) и южная холодная — Гондванская.

На суше было много различных насекомых, которые быстро размножались благодаря отсутствию птиц. В воздухе летали гигантские стрекозы с размахом крыльев до 1 м.

Стегоцефалы достигли расцвета, населяли берега озер и болот, лесные заросли. В конце периода появились первые древние группы пресмыкающихся — котилозавры и зверообразные ящеры.

Органический мир пермского периода. В течение этого периода органический мир претерпел серьезные изменения. В начале периода он был сходен с каменноугольным, а в поздней перми он стал резко сокращаться за счет вымирания многих палеозойских групп животных и растений. Это было следствием больших перемен на поверхности Земли из-за интенсивных процессов горообразования (сокращение морских бассейнов, аридизация климата и т. п.).

Органический мир моря. Среди беспозвоночных господствовали фузулиниды, замковые брахиоподы и гониатиты. Уменьшилась роль четырехлучевых кораллов, мшанок и иглокожих. Фузулиниды были весьма разнообразны в течение всего периода. Среди головоногих моллюсков в ранней перми были обильны гониатиты, а в поздней перми они уступили свое место цератитам, достигшим расцвета в триасе. Брахиоподы играли значительную роль в ранней перми; продолжали строить рифы кораллы и мшанки. Постепенно увеличивалась роль двустворчатых и брюхоногих моллюсков.

Конец пермского периода ознаменовался вымиранием многих палеозойских беспозвоночных: фузулинид, четырехлучевых кораллов и табулят, гониатитов, трилобитов, большинства брахиопод и морских лилий. Изменения произошли и среди морских позвоночных: вымерли древнейшие кистеперые и двоякодышащие рыбы, сократилось количество хрящевых рыб.

Органический мир суши также испытал сильные перемены. Аридизация климата существенно повлияла на состав наземной растительности и позвоночных. Особенно резкие изменения произошли в тропической провинции во второй половине периода.

Постепенно вымирают гигантские древовидные плауновидные, членистостебельные и кордаиты, но широко распространяются древние хвойные. Флористический состав повсюду обновляется, достигает своего максимума обособленность на фитогеографические провинции.

Вымирает большинство стегоцефалов, только часть из них приспособилась к жизни в сухих областях. Наоборот, палеозойские пресмыкающиеся достигли своего расцвета. Среди них были широко распространены коротконогие парейазавры — неуклюжие, но довольно крупные (до 2—3 м) травоядные животные и хищники — иностранцевии.

Процесс вымирания палеозойских животных и растений происходил длительное время. Он был обусловлен как естественными законами эволюционного развития органического мира, так и сильными изменениями палеогеографических условий.

1. Структура земной коры и палеогеография в начале позднего палеозоя

В начале девонского периода структура земной коры отличалась от структуры, существовавшей в начале раннего палеозоя. Изменения произошли в геосинклинальных поясах, где возникли складчатые горные цепи каледонид. Строение геосинклинальных складчатых поясов усложнилось, в их пределах существовали области байкальской складчатости, которые продолжали развиваться, как молодые платформы; области каледонской складчатости, где закончился главный геосинклинальный этап и, наконец, большую часть поясов занимали области, в которых продолжался главный этап геосинклинального развития.

Существенные изменения произошли в палеогеографии, особенно в северном полушарии, где сильно изменились очертания морен, и суши. На юге продолжал существовать огромный материк Гондвана, незначительные краевые части которого были покрыты водами мелких морей.

1. История геологического развития геосинклинальных поясов

Геосинклинальные пояса в течение позднего палеозоя развивались по-разному. На обширных площадях всех поясов господствовал геосинклинальный режим. Существенным событием позднепалеозойской истории являлся герцинский орогенез, который проявился во всех геосинклинальных поясах и привел к возникновению обширных складчатых областей — герцинид. В результате герцинской складчатости на значительных площадях завершился геосинклинальный режим, а Атлантический, Урало-Монгольский и Арктический пояса к концу палеозойской эры полностью превратились в молодые платформы. Рассмотрим геологическую историю Средиземноморского и Урало-Монгольского поясов.

Средиземноморский геосинклинальный пояс

Этот пояс, вытянутый в широтном направлении, охватывает обширную территорию между Гондваной и древними платформами — Восточно-Европейской, Таримской и Южно-Китайской. Он протягивается через всю Европу и Азию от побережья Атлантического океана на западе до Новой Гвинеи на востоке. В пределах пояса в палеозое существовали многочисленные системы геосинклинальных прогибов, которые входили в состав ряда геосинклинальных областей. Большой интерес представляет позднепалеозойская история Западно-Европейской области.

Западно-Европейская геосинклинальная область

Эта область, расположенная на западе Средиземноморского пояса, является наиболее хорошо изученным участком пояса. Именно здесь еще в первой половине прошлого столетия были установлены основные стратиграфические подразделения девонской, каменноугольной и пермской систем. В состав Западно-Европейской области входили Франция, Чехия, южные части Англии, Бельгии, Германии и Польши.

В девонском периоде во многих геосинклинальных прогибах, образовавшихся еще в начале палеозойской эры, шло накопление мощных морских осадочных и вулканических толщ, хорошие разрезы которых имеются в Арденнах и Рейнских Сланцевых горах. Девонские отложения имеют большие мощности, в Рейнских Сланцевых горах они достигают 10—15 км. И состав отложений, и большие мощности подтверждают, что область находилась на главном геосинклинальном этапе.

В более сложных условиях протекала геологическая история Западно-Европейской области в каменноугольном периоде. Хорошим примером могут служить Саксонские Рудные и Тюрингские горы на юге Германии. Здесь в раннем карбоне располагался широтный геосинклинальный прогиб, в котором формировались разные фации. На севере накапливалась мелководная карбонатная фация известняков, а на большей части прогиба шло образование более глубоководной глинистой фации с прослоями кремнистых, песчаных и вулканических пород. Основная область сноса была на юге, где располагался приподнятый Чешский массив. Это доказывается увеличением мощности в южном направлении. Мощность глинистой фации значительно превышала мощность известняков и достигала 4—5 км.

В конце раннего карбона произошли сильные изменения. Они были вызваны интенсивными горообразовательными процессами, получившими название герцинской складчатости. На месте широкого прогиба возникли складчатые горные цепи Судет, Рудных и Тюрингских гор. Мощные толщи глинистых отложений нижнего карбона были смяты в сложные складки и превращены в глинистые сланцы, которые на юге Германии (в Саксонии и Тюрингии) издавна служат прекрасным кровельным материалом для крыш. Процесс образования горной складчатой области сопровождался формированием краевого прогиба, который возник на севере. В нем в течение среднего карбона накопилась мощная угленосная серия (до 3—5, км). Местоположение этого широтного краевого прогиба хорошо установлено; оно фиксируется полосой крупнейших угольных бассейнов Западной Европы: Южно-Уэльсского, франко-Бельгийского, Рурско-Вестфальского, Верхнесилезского.

Угленосная серия представляет собой мощную толщу, состоящую из чередующихся песчаников и глинистых сланцев с многочисленными прослоями каменного угля. Она формировалась на приморской равнине, где произрастала богатая растительность. Присутствие в угленосной серии прослоев морских известняков свидетельствует, что эта прибрежная равнина изредка заливалась морем. По составу ископаемой флоры установлено, что на территории Западной Европы в среднем карбоне существовал тропический климат. Угли, образовавшиеся в прибрежных равнинах, имеют высокое качество. Они называются паралическими (от греческого слова «паралиа» — прибрежный).

В позднем карбоне опускания краевого прогиба закончились и осадконакопление прекратилось. Вся территория Западно-Европейской области превратилась в складчатую горную страну. В континентальных условиях осадконакопление происходило в отдельных межгорных впадинах, где формировались преимущественно конгломераты, песчаники и глинистые породы с прослоями ископаемых углей. Угленакопление здесь происходило в озерных условиях и, в отличие от паралических, эти угли получили название лимнических (озерных). Качество этих углей значительно ниже паралических, так как они содержат большое количество различных примесей.

Континентальные условия сохранялись и в ранней перми, но климат стал суше. Процессы угленакопления прекратились, повсеместно формировались грубые красноцветные песчаники, конгломераты, песчанистые глины. Широко проявлялся наземный вулканизм. Состав пород, их распространение и большие мощности позволяют сделать вывод, что начиная со среднего карбона до поздней перми Западно-Европейская область находилась на заключительном этапе геосинклинального развития, который протекал в основном в континентальных условиях.

В поздней перми геосинклинальный режим сменился платформенным. Большая часть области продолжала находиться в континентальных условиях, но на севере возникла обширная Северо-Германская синеклиза, в которой в морских условиях накапливались сначала маломощные известняки, а затем глины с гипсом, калийной и каменной солью. Породы верхней перми залегают горизонтально, имеют небольшую мощность, среди них отсутствует вулканический материал.