Раннепалеозойская история Земли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Геолого-географический факультет

Учебно-методическое пособие по курсу «Историческая геология»

Раннепалеозойская история Земли

для студентов бакалавриата

по направлению 020300 «Геология»

Е.М. Пушкарский

Ростов-на-Дону

2007

Палеозойская эра открывает последний крупный эон в истории Земли - фанерозой, который объединяет палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры. Название «палеозойская» впервые было предложено в 1838г. английским геологом А. Седжвиком. Палеозойская эра подразделяется на шесть периодов: кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный, пермский. Продолжительность этого этапа геологического развития Земли составляет 335 млн. лет.

Ранний палеозой охватывает три периода - кембрийский, ордовикский и силурийский. Общая продолжительность этих периодов составляет 170 млн. лет. Каждому периоду соответствует система - комплексы горных пород, образовавшихся из осадков, накопившихся в течение этого периода. Наиболее ярким отличием палеозойской эры от более раннего этапа развития Земли было очень быстрое развитие сложно организованных животных с твердым скелетом. Причины появления скелетных форм связывают с химическими изменениями среды, мутациями под воздействием космических факторов и другими явлениями.

Кембрийский период (Система)

Кембрийская система была выделена в 1835 г. А.Седжвиком и получила название от римского названия Уэльса - Cambria.В настоящее время нижнюю границу кембрия принято проводить по появлению скелетных организмов. Для кембрийских отложений России принято ярусное деление нижнего и среднего отделов на основе стратотипов Сибирской платформы. В нижнем отделе выделено два надъяруса - алданский и ленский.

Стратотипы отложений среднего кембрия установлены в Сибири, а верхнего кембрия - в Казахстане.

Ордовикский период (Система)

Свое название ордовикская система получила по племени ордовиков, населявших Уэльс в древности. Первоначально ордовикские отложения включались в состав силурийской системы, но в 1879 г. английский геолог Ч. Лэпворт выделил из силурийской системы ее нижнюю часть под названием ордовикской системы. Только в 1960 г. самостоятельность этой системы была утверждена Международным геологическим конгрессом. В России ордовик расчленен на три отдела, а ярусное расчленение ордовикских отложений установлено в типовой местности - на территории Уэльса.

Силурийский период (Система)

Силурийская система была выделена в 1835 г. английским геологом Р.Мурчисоном. Свое название этот период получил от наименования древнего кельтского племени силуров. Силурийская система утверждена официально в 1960 г. на 21 -й сессии МГК. В России нижнюю границу силура рекомендовано проводить по подошве граптолитовой зоны, расположенной в основании лландоверийского яруса. Стратотип верхней границы силура находится в Чехословакии. В России силур принято делить на два отдела, а каждый отдел - на два яруса.

Органический мир.

Органический мир раннего палеозоя характеризуется развитием всех типов животных и низших растений, организмы обитали главным образом в морях, а суша была очень слабо освоена только растениями. В морских бассейнах господствовали древние группы беспозвоночных и разнообразные водоросли. В кембрии существовали почти все типы беспозвоночных животных и многие из них приобрели способность строить скелет. Широкое развитие в

кембрийских морях получили археоциаты, трилобиты, кишечнополостные, черви, моллюски и некоторые другие группы животных.

Археоциаты - вымершие кембрийские одиночные и колониальные прикрепленные животные, имевшие известковый скелет кубковидной формы. Размеры кубков археоциат колеблются от 0,5 см до 30 - 40 см. Археоциаты являлись рифостроящими организмами, массовые их скопления дали мощные толщи известняков (археоциатовые известняки). Они имеют важное стратиграфическое значение для расчленения и корреляции раннекембрийских отложений. Изучение пространственного расположения археоциатовых рифов дает возможность реконструировать положение береговой линии раннекембрийских морей, а также климатическую зональность в раннем кембрии.

Кембрий явился временем расцвета трилобитов - древней группы членистоногих животных, близко стоящих к ракообразным. Все они являлись морскими животными, большинство из них относилось к бентосу, зарывающемуся или блуждающему, некоторые трилобиты вероятно вели нектонный образ жизни. Из типичных представителей кембрийских трилобитов можно назвать роды: Olenellus, Pagetia, Agnostus и Olenus. Наряду с трилобитами в кембрии были развиты представители других подтипов членистоногих, в частности остракод и филлокарид. Большую роль в кембрийской фауне играли беззамковые брахиоподы - наиболее примитивные и мелкие формы с хитиново-фосфатной и известковой раковиной - Obolus, Kutorgina, в это же время начинают развиваться замковые брахиоподы. Моря кембрия были заселены кишечнополостными - гидроидными, сцифоидными и коралловыми полипами. Быстро росло число моллюсков, если в раннем кембрии они были представлены моноплакофорами и гастроподами, то в среднем кембрии появляются двустворки, а в позднем - головоногие моллюски. Кроме того из отложений кембрия известны иглокожие - цистоидеи карпоидеи и текоидеи. Из позвоночных в отложениях кембрия известны находки обломков щитков панцирных рыб. В кембрийских отложениях известны остатки простейших - фораминифер и радиолярий, червей, губок и граптолитов. Низшие растения представлены зелеными и синезелеными водорослями.

В ордовикском периоде в морях были распространены беспозвоночные животные и водоросли, кроме того, существовали первые позвоночные. На суше во второй половине периода появились наземные растения. Среди беспозвоночных главную роль продолжали играть древние группы. Трилобиты стали менее многочисленны, но сохранили одно из ведущих мест среди фауны ордовикского периода. Среди ордовикских трилобитов преобладали формы с прочным известковым панцирем, все они приобрели способность свертываться, защищая мягкую брюшную мембрану (Asaphus, Illaenus, Pterygometopus, Onnia, Chasmops и др.). Большое значение в ордовике имели граптолиты, в особенности стереостолонаты, являющиеся важными руководящими формами для ордовика.(Phyllograptus, Didymograptus, Diplograptus и др.). Из кишечнополостных необходимо отметить строматопорат, ругоз, гелиолитоидей и табулят, принимавших активное участие в построении рифов. Из брахиопод в морских бассейнах ордовика известны как беззамковые брахиоподы (Obolus), так и многчисленные замковые брахиоподы (ортиды, строфомениды, пентамериды). Из иглокожих присутствовали морские пузыри, морские лилии. Из головоногих моллюсков в морях ордовика были широко распространены эндоцератоидеи, ортоцератоидеи, наутилоидеи и др., кроме того, необходимо отметить группы, пользовавшиеся меньшим распространением в ордовике - это фораминиферы, радиолярии, губки, черви, двустворки и гастроподы, остракоды, мшанки.

В силуре органический мир стал гораздо богаче и разнообразнее. Главенствующее положение в морях силура занимали те же группы беспозвоночных, что и в ордовикских морских бассейнах - это граптолиты, кишечнополостные, головоногие, появились бактритиды, давшие начало более поздней группе аммоноидей. Среди брахиопод известны ордовикские формы, но появляются и представители других отрядов, например продуктид. Продолжали существовать простейшие, черви, губки остракоды, двустворки и гастроподы, мшанки, морские ежи. В конце силура позвоночные начали осваивать пресноводные бассейны. На суше помимо мхов, грибов обитали и высшие растения - риниофиты, а в конце силура появились плауновые. Таким образом, освоение растениями суши явилось важным этапом развития органического мира в раннем палеозое

Палеотектонические и палеогеографические условия.

В конце протерозоя древние платформы Южного полушария - Южноамериканская, Африканская, Индостанская, Антарктическая соединились в суперконтинент Гондвану, просуществовавший до середины юры. Это произошло в результате замыкания узких морских бассейнов , существовавших в позднем рифее. Осадки и вулканические породы, их выполнявшие, испытали складчатые деформации, метаморфизм, внедрение гранитов и превратились в складчатые сооружения, перед которыми образовались первые в истории Земли предгорные прогибы. Большая часть Гондваны в кембрии испытывала поднятие, и только в периферических частях этого континента существовали морские бассейны. В противоположность Гондване, где господствовала тенденция к объединению обломков протерозойской Пангеи 1, остальные ее фрагменты подверглись рассеянию в связи с возникновением между ними океанских бассейнов. Океан Япетус отделил Северную Америку и Гренландию от Восточно-Европейской платформы, другой океан - Палеоазиатский - отделил Восточную Европу от Восточной Сибири, третий океан - Палеотетис отделял Гондвану от Северной Америки, Восточной Европы и Китайско - Корейского материка. Все эти океаны соединялись между собой, и все разделенные ими континенты, как и Гондвана, располагались в низких или умеренных широтах, что способствовало господству теплого климата.

Помимо крупных континентов, в пределах океанов существовали микроконтиненты, к которым относятся Казахстанский, Тувино - Монгольский, Баргузино - Витимский, Центральномонгольский массивы в Палеоазиатском океане. Также, мелкие микроконтиненты находились и в Палеотетисе.

Подобная палеотектоническая и палеогеографическая обстановка сохранилась и в среднекембрийскую эпоху. Гондвана расширила свою территорию за счет отмирания орогенов на западе Южной Америки, юге Африки, юго-востоке Австралии и восточнее Антарктиды, почти повсеместно установился платформенный режим.

В позднем кембрии расположение континентальных массивов мало изменилось, продолжалось расширение палеоокеанов.

В раннем ордовике Гондвана стала смещаться к югу, а отколовшиеся от ее северной окраины микроконтиненты стали сближаться с Северной Америкой. Океан Япетус продолжал расширяться, несмотря на то , что в середине эпохи произошла грампианская складчатость (Шотландия), при этом Восточно-Европейский континент испытал смещение к северо-западу, а в его тылу раскрылся Уральский глубоководный бассейн, представлявший собой окраинный бассейн Палеоазиатского океана.

В начале силура Гондвана находилась в высоких широтах Южного полушария, на ее территории развивается обширная трасгрессия, затронувшая Южную Америку и часть Африки. Небольшое расширение морских бассейнов наблюдается и на платформах Северного полушария, за исключением Северо- Американской платформы, где происходит регрессия моря. В связи с регрессией, особенно во второй половине силура, связь с открытым морем терялась и в полузамкнутых морских бассейнах с повышенной соленостью происходило накопление мощных толщ эвапоритов (Мичиганский бассейн). Широкого распространения в это время на территории Северо-Американской платформы получили рифовые фации. На территории Сибирской платформы в раннем силуре развивается обширная трасгрессия, сменяющаяся в конце силура регрессией моря. Среди осадков, сформировавшихся в это время преобладали карбонаты, а в конце силура, в связи с регрессией моря преобладало накопление доломитов и гипсов. Во всех подвижных поясах происходят также определенные изменения. В океане Япетус наблюдается тенденция к закрытию этого бассейна, обусловленная перемещением микроконтинентов, ранее отделившихся от Гондваны. Одновременно с сужением Япетуса, шло расширение западной части Палеотетиса где располагались глубоководные зоны где шло накопление глинистых и кремнисто-глинистых осадков. В северной части Кавказа располагался шельф, там шло накопление песчано-глинистых осадков, на территории Большого Кавказа находился глубоководный морской бассейн с глинистым осадконакоплением. В восточной части Палеотетиса вследствие поднятия , началось формирование грубообломочных морских отложений.

Палеоазиатский океан ограничивался шельфовыми зонами Алтае-Северомонгольского пояса, переходящими в расчлененную сушу завершившей свое развитие северо-восточной части Алтае-Саянской области. В Западно-Тихоокеанском поясе отмечается вступление в орогенный этап развития Катазиатской системы юго-восточного Китая, а в Восточно-Тихоокеанском - поднятия охватывают восточную зону Южных Анд. В раннем силуре во всех подвижных поясах сохранялись глубоководные зоны с накоплением глинисто-кремнистых осадков и островные дуги с известково-щелочным магматизмом. Основным событием позднего силура было закрытие основной части Япетуса, столкновение Гренландского выступа Северной Америки со Скандинавским Восточной Европы, началось становление складчатой горной системы Британских и Скандинавских каледонид. Этот термин был распространен затем на все складчатые системы, возникшие в первой половине палеозойской эры

Климатическая и биогеографическая зональность.

В начале кембрийского периода произошло потепление, и практически на всех континентах установились условия, близкие тропическим. Возможно только на северо-востоке Южной Америки и на северо-западе Африки, было более прохладно. Существование тропического режима достаточно уверенно обосновывается присутствием теплолюбивой фауны - археоциаты, кораллы, водоросли и брахиоподы. Распространение эвапоритовой и сульфатно-карбонатной формаций позволяет выделить зоны аридного климата. В северной Америке эта зона характеризуется присутствием соленосных и гипсово-ангидритовых слоев, а в Южной Америке - залежами каменной соли в Боливии. Обширная область с аридным климатом располагалась в пределах северных материков, там отмечено накопление солей и сульфатно-карбонатных осадков. В течение кембрия аридные условия существовали и в Австралии, что доказывается присутствием пластов гипса и ангидрита, а также сульфатно-карбонатных пород. На остальных территориях существовали, в основном, гумидные тропические условия.

В ордовикском периоде климат претерпел значительные изменения, ранний ордовик характеризуется теплым, в некоторой степени аридным климатом, который в среднем ордовике сменяется гумидным, а в позднем ордовике начинается новая аридизация климата с одновременным понижением температур и возникновением в полярных районах ледников. Тропические условия существовали в течение всего ордовикского периода на территории Северо-Американской, Восточно-Европейской, Сибирской, Австралийской и в южной части Южно-Американской платформ. Это обосновывается интенсивным карбонатонакоплением, присутствием рифов и эвапоритовых осадков. Моря этих областей были населены теплолюбивой фауной - кораллами, мшанками, брахиоподами, трилобитами и моллюсками.

Среди верхнеордовикских отложений Южной Америки и северной части Африки широко распространены ледниковые отложения. Оледенение здесь носило покровный характер. Центры оледенений находились в Бразилии, на северо-западе Сахары и на Аравийском полуострове. В позднем ордовике тропический пояс сузился, а увлажнение на всей планете уменьшилось, понизился уровень океана, сократились площади карбонатонакопления и значительно обеднились фаунистические комплексы.

В начале силура на континентах господствовали прохладные условия, на некоторых континентах обнаружены флювиогляциальные отложения. Тропические условия в течение силура существовали на больших частях Северо-Американского, Восточно-Европейского и на юге Сибирского континентов. Северный аридный пояс находился в пределах Канады, и значительной части Гренландии. Южный пояс аридного климата располагался в центральной части Северной Америки, на территории Восточно-Европейской платформы и на западе Австралии. Экваториальная область располагалась на Северо-Американском континенте, экваториальные условия существовали в пределах Новой Земли, Урала, Центрального Казахстана и Алтае-Саянской области.

Полезные ископаемые

Отложения кембрия, сравнительно с отложениями других периодов, бедны полезными ископаемыми, однако кембрийский возраст имеют нефтеносные горизонты Иркутской области и Прибалтики, к кембрию относятся продуктивные горизонты гигантского месторождения нефти Хасси-Мессауд в Алжирской Сахаре. С ультраосновными породами Северной Америки и Алтае-Саянской области связаны месторождения асбеста, талька, а с кислыми интрузивными породами - месторождения олова и вольфрама на востоке России и Китая, С кембрийскими отложениями связаны месторождения марганца в Кузнецком Алатау, хромитов, руд меди и кобальта в Норвегии, медных руд в Казахстане, полиметаллов Восточной Сибири. Ранний кембрий является одной из крупнейших эпох накопления солей и фосфоритов в истории Земли.

С отложениями ордовика связаны месторождения нефти Северной Америки - треть годовой добычи нефти США приходится на месторождения, связанные с отложениями этого возраста, На территории Восточно-Европейской платформы известны месторождения горючих сланцев, железных руд осадочного происхождения (Аргентина, Ньюфаундленд, Западная Европа). С магматизмом ордовика связаны месторождения меди и кобальта Норвегии, золота Казахстана и полиметаллических руд Салаирского кряжа.

Силурийские осадочные комплексы включают толщи каменной соли, наиболее крупные запасы которой находятся в пределах Северо-Американской платформы. Силурийский возраст имеют месторождения оолитовых железных руд США и Африки. С кислыми интрузивными породами силура связаны месторождения золота Казахстана, Кузнецкого Алатау и Горной Шории.

Контрольные вопросы к теме «Раннепалеозойская история Земли»

Геохронология кембрийского периода.

Движения земной коры в кембрии.

Палеогеографические особенности поверхности кембрийских материков.

Климатическая зональность в кембрии.

Особенности органического мира кембрия.

Полезные ископаемые кембрия.

Геохронология ордовикского периода.

Движения земной коры в ордовике.

Важнейшие черты палеогеографии в пределах современных материков.

Климатическая зональность в ордовике.

Органический мир ордовика(в морях и на континентах)

Полезные ископаемые ордовикского периода.

Геохронология силурийского периода.

Движения земной коры в силуре.

Физико-географические условия на поверхности силурийских материков.

Климатическая зональность в силуре.

Органический мир силура.

Полезные ископаемые силура.

Платформы и геосинклинали после завершающих фаз каледонского цикла тектогенеза.

Эпохи интенсивного соленакопления в раннем палеозое.

кембрийский палеогеографический тектогенез силур

Литература

1. Хаин В.Е. Историческая геология /Текст/: учеб. для вузов /В.Е.Хаин, Н.В.Короновский, Н.А.Ясаманов/ М.: Изд-во МГУ, 1997 - 448 с.

2. Немков Г.И. Историческая геология /Текст/: учеб. для вузов /Г.И.Немков, Е.С.Левицкий, И.А.Гречишникова и др./ - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра,1986,352 с.

3. Владимирская Е.В. Историческая геология с основами палеонтологии /Текст/: учеб. для вузов/Е.В.Владимирская, А.Х.Кагарманов, Н.Я.Спасский и др./- Л.: Недра,1985.423 с.

Размещено на Allbest.ru