Тектоника, палеогеография, фации

Млн лет назад

Каледония – древнеримское название Шотландии

СТРАТИГРАФИЯ

Ранний палеозой включает три периода: кембрийский, ордовикский и силурийский. Отложения этих периодов составляют соответствующие системы. Нижняя граница нижнего палеозоя проводится по появлению в породах остатков животных с твердым скелетом.

Кембрийская система установлена в Англии, в Уэльсе (римское наименование Уэльса – Cambria). Стратотипы ярусов находятся на Сибирской платформе, в Казахстане. Расчленение и корреляция кембрийской системы произведены по трилобитам (3–7), археоциатам (1–2), отчасти брахиоподам (8–10).

Ордовикская система название получила от племени ордовиков, населявших в древности Уэльс. Там же находятся типовые разрезы. Система делится на ярусы по граптолитам (7–10) и конодонтам.

Руководящие ископаемые кембрийской системы

Руководящие ископаемые ордовикской системы

Силурийская система установлена в Англии, в Уэльсе, названа в честь древнего кельтского племени силуров. Стратотипы ярусов находятся в Великобритании и Чехии. Расчленение на ярусы выполнено по граптолитам, табулятным кораллам, брахиоподам.

ТЕКТОНИКА, ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ, ФАЦИИ

Основные структурные элементы земной коры – геосинклинальные пояса и платформы. Действующие геосинклинальные пояса: Северо-Атлантический, Урало-Монгольский, Средиземноморский, 2 Тихоокеанских. Океаны: Япетус (Кельтский океан), Палеоазиатский, Тетис, Тихий океан. Платформы: 1) в Северном полушарии: Северо-Американская, Восточно-Европейская, Сибирская, Северо-Китайская, Южно-Китайская; 2) в Южном полушарии – Гондвана.

Кембрийский период начался с трансгрессии морей на северные платформы. Особенно активно трансгрессия проявилась на Сибирской и Китайских платформах. За исключением щитов (выходов фундамента) эти платформы покрыты сплошным плащом кембрийских отложений (преобладают карбонатные породы) с многочисленными окаменелостями. В Восточно-Европейской платформе(ВЕП) море занимало лишь западную и центральную части, на этой территории накапливались песчаники и глины. На Северо-Американской платформе трансгрессия проявилась лишь в позднем кембрии. Гондванаиспытывала поднятие, представляла собой обширный континент (сушу). Материки концентрировались в районе экватора, что способствовало установлению тропического климата.

Все океаны в кембрии активно расширяются, характерно терригенно-кремнистое осадконакопление (глубоководные породы) больших мощностей. Вулканические процессы особенно активно проходили в Казахстане, Монголии, на юге Сибири и северо-западе Скандинавии. В конце средней эпохи кембрийского периода начинаются первые проявления каледонской складчатости, известные как салаирская фаза. В большей степени она проявилась в Урало-Монгольском ГСП. За счет салаирских горно-складчатых сооружений, обрамляющих Сибирскую платформу с запада и юго-запада, увеличилась ее площадь.

Схема тектонических движений земной коры каледонского цикла (здесь и далее по В.П. Ожгибесову)

Ордовикский период ознаменовался одной из самых крупных трансгрессий палеозоя, поэтому ордовикские отложения занимают половину территории северных платформ. Эта трансгрессия практически не затронула Гондвану, за исключением Австралии. На ВЕП ордовикская система распространена на западе, юго-западе, центральной части и северо-востоке (известняки, граптолитовые аргиллиты, горючие сланцы, песчаники), имеет мощность до 300 м. Ордовикские отложения широко распространены на Сибирской и Китайских платформах, в разрезе преобладают карбонатные породы с остатками морской фауны. В ордовике море покрывало значительную часть САП, накапливались карбонатные породы мощностью первые сотни метров.

Наиболее широко ордовикская система распространена в ГСП, где представлена вулканогенно-осадочными породами: глинистые граптолитовые сланцы с прослоями известняков, основные и средние эффузивы. Мощность ордовика в стратотипических разрезах Уэльса (Грампианская ветвь Северо-Атлантического ГСП) составляет 4–5 км.

В ордовике все ГСП и океаны продолжают растяжение (несмотря на фазы складчатости), усиливается рост вулканических дуг. В середине периода океаны Япетус, Тетис, Палеоазиатский достигли максимального расширения. В раннем ордовике деформации сжатия произошли в Грампианской ветви (вермонтская складчатость). В конце ордовика горообразование проявилось в Аппалачской ветви Северо-Атлантического ГСП (таконская складчатость). Районом таконских тектонических движений стал также Центральный Казахстан и Северный Тянь-Шань. Горообразование сопровождалось внедрением гранитных батолитов. Таконский орогенез изменил внутреннюю структуру Урало-Монгольского пояса.

Климатические особенности: господство влажного тропического климата в течение ранней и средней эпохи, затем резкое похолодание и появление покровного оледенения на Гондване в связи с ее перемещением в полярную область Южного полушария.

Силурийский период. Платформы.На площади Гондваны развивается обширная трансгрессия вследствие эвстатического повышения уровня Мирового океана после исчезновения позднеордовикского оледенения. Незначительное расширение морских бассейнов произошло и на северных платформах. Все эти континенты располагались в экваториальном и тропическом поясах. Во второй половине силура развивается регрессия из-за повсеместного горообразования. Моря отступают, в лагунах накапливаются мощные эвапоритовые толщи (САП, ВЕП, СП). Северные континенты втянуты в поднятие.

Океаны и геосинклинальные пояса. В океане Япетус нарастает тенденция к закрытию, начинаются столкновение континентов и микроконтинентов, горообразование в Аппалачах и Гренландии. В конце силура горообразование охватило и Грампианскую ветвь Северо-Атлантического пояса (эрийская фаза складчатости). Этот ГСП и океан Япетус окончательно закрываются. Британо-Скандинаво-Гренландские каледониды спаяли в единый суперконтинент Северо-Американскую платформу (САП) и Восточно-Европейскую платформу (ВЕП). Его называют Эрия, или Лавруссия.

Эрийская складчатость проявилась и в других поясах. Завершилось формирование каледонских структур в Урало-Монгольском ГСП, в Средиземноморском ГСП (Наньшань) и др. Несмотря на деформации сжатия во всех океанах (Палеоазиатский, Тетис, Тихий) продолжается спрединг.

В начале силурийского периода на континентах господствовали прохладные условия, а затем климат становится более теплым.

Силурийский период был как бы переходным между талассократическим (т.е. с преобладанием моря) ордовикским периодом и геократическим (т.е. с преобладанием суши) девонским периодом. В девонском периоде (ранний девон) продолжают воздыматься каледонские горные сооружения. В течение средней эпохи девонского периода по периферии Лавренции возникли новые горные массивы (акадская фаза складчатости), процесс сопровождался мощной гранитизацией. После этого в области каледонид начинается платформенный этап развития.

ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР

Кембрийский период. Органический мир характеризовался становлением всех ныне известных типов животных. Животные приобрели возможность строить прочный наружный или внутренний скелет. Наиболее характерные представители животного мира: археоциаты, трилобиты, брахиоподы (главным образом Беззамковые брахиоподы); появляются табулятные кораллы, моллюски (гастроподы, двустворки, головоногие), граптолиты. Археоциаты – рифостроители кембрия. Кембрийские трилобиты имели хитиново-фосфатный панцирь и не могли сворачиваться.

Кроме перечисленных беспозвоночных животных имеются находки в верхнекембрийских отложениях Северной Америки и Китая, принадлежащие вероятно первым позвоночным (напоминали современных ланцетников).

Современные ланцетники	Остатки первых Хордовых
Реконструкции первых хордовых животных

Растения эволюционируют медленно, представлены в кембрии зелеными и красными водорослями.

Ордовикский период ознаменовался трехкратным увеличением разнообразия органического мира, колонизацией морского дна, заселением пелагиали, что связывают с формированием у Земли озонового экрана. Трилобиты сохраняют свою ведущую роль, но число их уменьшается. Рифостроители – табулятные кораллы, водоросли, губки, мшанки. Появляются примитивные четырехлучевые кораллы. Важную роль среди бентосной фауны стали играть иглокожие: цистоидеи (морские пузыри) и криноидеи (морские лилии). Разнообразны брахиоподы. Пелагиаль заселяется граптолитами, головоногими моллюсками (наутилоидеями).

Кембрийский морской ландшафт

Ордовикский риф

Продолжается эволюции позвоночных. В ордовике появляются Бесчелюстные рыбообразные животные. В отличие от рыб у них нет челюстей и парных плавников, у большинства голова и часть тела покрыты костным панцирем или отдельными пластинами.

Бесчелюстные рыбообразные

Силурийский период. В составе силурийской биоты преобладали те же животные, что в кембрии и ордовике. Знаменательные события: появление первых рыб, они представлены классом Акантоды (рыбы обитали главным образом в континентальных бассейнах); заселение суши высшими растениями и членистоногими. Высшие растения представлены споровыми риниофитами, примитивными плауновидными,мхами. Высшие растения произошли от зеленых водорослей. В лагунах и морях появляются эвриптериды (ракоскорпионы).

Эвриптерус (ракоскорпион)

Первые рыбы акантоды с костными шипами в плавниках

Заселение суши: риниофиты (слева в кружке) и плауновидные (справа). На переднем плане – лагуна с бесчелюстными рыбообразными и ракоскорпионами

ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ

В кембрийской системе рудные полезные ископаемые сравнительно редки, месторождения невелики.

Є – крупные месторождения соли и фосфоритов. В Є–О известен уран осадочного происхождения. Є–О – нефтеносные горизонты месторождений в Сахаре, США.

О – горючие сланцы ВЕП; медь, кобальт, золото, полиметаллические руды (каледониды Грампианской ветви и Урало-Монгольского пояса).

S – нефть, соль, оолитовые железные руды в США, месторождения асбеста в Канаде; месторождения хромита на Урале.

Структуры земной коры ранней эпохи девонского периода

на современной географической основе