Эволюция Земли в девонском периоде
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Географический
факультет
Кафедра
динамической геологии
Специальность
«Геология и разведка месторождений полезных ископаемых»
Курсовая
работа
ЭВОЛЮЦИЯ
ЗЕМЛИ В ДЕВОНСКОМ ПЕРИОДЕ
Студента Терентьева К. В.
Научный руководитель
Творонович-Севрук Д. Л.
Минск
2015
АННОТАЦИЯ
Девонский период, стратиграфия, геохронология,
палеогеография, эволюция, доманик, регрессия, трансгрессия, рифтогенез,
археоптерисовая флора.
В курсовой работе рассматривается история
развития Земли в девонском периоде. Отдельно дается стратиграфия и
геохронология, а также характеристика палеогеографической обстановки данного
периода. Подробно описывается органический мир, его эволюция.
Дэвонскі перыяд,
стратыграфія,
геахраналогія, палеагеаграфія, эвалюцыя, даманік,
рэгрэсія, трансгрэсія, рыфтагенэз, археаптэрысавая, флора.
У курсавой рабоце
разглядаецца гісторыя развіцця Зямлі ў дэвонскім перыядзе. Асобна
даецца стратыграфія і геахраналогія, а таксама
характарыстыка палеагеаграфічнага становішча дадзенага перыяда. Падрабязна
апісваецца арганічны мір, яго эвалюцыя.
Devonian period, strathigrafy,
paleogeografic, evolution, demanic, regration, transgration, archaeopteryx
flora.of Earth's development in devonian period is examined. Strathigrafy and
paleogeografic statement is given. Organic world and its evolution.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА
1. СТРАТИГРАФИЧЕСКИЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ И ГЕОХРОНОЛОГИЯ
ГЛАВА
2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР
.1
Растительный мир
.2
Животный мир
ГЛАВА
3. ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
.1
Палеогеография девонского периода
.1.1
Общие сведения тектонической обстановки
.1.2
История развития платформ
.1.3
История развития геосинклинальных поясов
.2
Полезные ископаемые
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Геология в современном мире является важной
наукой для успешного развития природы и человечества. Чтобы понять суть
происходящих процессов и сделать прогноз на будущее необходимо изучать прошлое,
то есть геологическую историю Земли со времен ее возникновения. Этим занимается
наука историческая геология. За свою историю Земля претерпела значительные
изменения: от безжизненной планеты, подобной Луне, до цветущего полного живых
существ мира.
Длительная история Земли насыщена множеством
различных геологических событий, явлений и процессов. Рассматривая
геологическое прошлое в хронологическом порядке, историческая геология дает
возможность наметить как общие закономерности развития нашей планеты и земной
коры, так и особенности отдельных этапов геологической истории. История
развития континентов и океанов, эволюция климата, ландшафтов и органического
мира, различные катастрофические природные явления дают цельное научное
представление об общих закономерностях исторического развития геосфер и Земли в
целом. Вся история земли подразделена на эоны, эры, периоды, эпохи и т.д.
Девонский период был установлен в 1839 г. известными английскими геологами А.
Седжвиком и Р. Мурчисоном в Англии в графстве Девоншир, по имени которого и был
назван. Девон начался 416 млн. лет назад и закончился 359 млн. лет назад, тем
самым являясь одним из самых продолжительных в истории Земли. За такой длинный
отрезок времени произошло множество различных событий и изменений во всех
аспектах развития Земли. Главной целью курсовой работы являются детальное
описание и характеристика данных событий и изменений.
Поставленная цель достигается решением следующих
задач:
ü рассмотреть стратиграфическое
расчленение и стратотипы девонского периода и сопоставить стратиграфию с
геохронологией;
ü дать характеристику органическому
миру, описать руководящие формы ископаемых организмов;
ü дать характеристику
палеогеографическим условиям и тектоническому режиму девонского периода;
ü изучить основные виды и районы распространения
полезных ископаемых и условия их формирования. Актуальность рассмотрения одного
из периодов истории развития Земли (в частности девонского) заключается не
только в возможности установить основные закономерности развития планеты и тем
самым приблизится к пониманию механизма этого развития, но и в установлении и
описании полезных ископаемых, образовавшихся в данный период. Девонские
отложения имеют исключительное значение, прежде всего в экономическом плане,
для Республики Беларусь. Именно в девоне образовались важнейшие полезные
ископаемые нашей страны: калийная и поваренная соль и нефть. Работа состоит из
введения, трех глав и заключения. В первой главе рассмотрены стратиграфические
и геохронологические подразделения девонского периода, а также различные
аспекты. Вторая глава посвящена органическому миру девона, детальному описанию
различных групп живых организмов: вымирающих, достигших своего расцвета,
впервые появившихся. В третьей главе описана палеогеография девонского периода:
основные события, механизмы образования тектонических структур и время их
образования. Описаны события, происходившие в различных регионах планеты, в
данный исторический период. Охарактеризованы основные виды полезных ископаемых,
сформированных в девоне, и главные районы их распространения в мире и на
территории Беларуси. В главе содержатся иллюстрации, палеоспастические
реконструкции. Курсовая работа написана по материалам опубликованных
литературных источников. Особую помощь оказали такие учебные пособия, как
Немков Г. И «Историческая геология», а также Хаин В. Е «Историческая геология».
ГЛАВА 1.
СТРАТИГРАФИЧЕСКИЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ И ГЕОХРОНОЛОГИЯ
Девонская система установлена в
1839 г. известными английскими геологами А. Седжвиком и Р. Мурчисоном в Англии
в графстве Девоншир, по имени которого и была названа [11].
Девон (девонский период, девонская система) -
геологический период, в палеозое. Начался около 416 млн., закончился 360 млн.
лет назад. Продолжительность девона - 56 млн. лет. Этот период богат
биотическими событиями. Жизнь бурно развивалась и осваивала новые экологические
ниши.
Расчленение девонской системы
было проведено первоначально в Арденнах на территории Бельгии, Франции и в
Рейнских Сланцевых горах в Германии. В дальнейшем низы девона были расчленены в
Богемском массиве в Чехии.
Необходимость установления
границы между силурийской и девонской системами в непрерывном разрезе морских
отложений с соответствующей фауной заставила обратиться к разрезу Баррандова
синклинория в Богемском массиве непосредственно к западу от столицы Чехии.
Именно здесь и были выделены пржидольский ярус верхнего силура и лохковский и
пражский ярусы нижнего девона. Два последних заменили ранее выделенные ярусы -
жединский в Арденах и зигенский - в Рейнских Сланцевых горах (табл.).
Девоншир, или Девон - графство в юго-западной
Англии, на территории которого распространены геологические породы этого
периода. Хотя скальные основания, которые определяют начало девонского периода,
довольно отчётливы, точная их датировка неоднозначна. В соответствии с
International Commission on Stratigraphy (Ogg, 2004), девон длился с конца
силура (416,0 ± 2,8 млн. лет назад) до начала карбона (359,2 ± 2,5 млн. лет
назад) [13].
Таблица Общие стратиграфические
подразделения девонской системы [10]
|
ЭОН
|
ЭРА
|
ПЕРИОД
|
ЭПОХА
|
ВЕК
|
|
ФАНЕРОЗОЙ
|
ПАЛЕОЗОЙ
|
ДЕВОН
|
D3
|
Фаменский(D3fm)
|
|
|
|
|
Франский(D3f)
|
|
|
|
D2
|
Живетский(D2gv)
|
|
|
|
|
Эйфельский(D2ef)
|
|
|
|
D1
|
Эмский(D1e)
|
|
|
|
|
Зигенский(D1z)
|
Пражский(D1p)
|
|
|
|
|
Жединский(D1g)
|
Лохковский(D1l)
|
Разрезы девона Великобритании
сложены континентальными фациями и могут служить стратотипами для выделения
ярусов. Поэтому расчленение девонской системы было проведено в Арденнах на
территории Бельгии, Франции и в Рейнских Сланцевых горах на территории
Германии. В таблице показано, что девонская система подразделяется на три
отдела.
Граница между силуром и девоном, как указывалось
выше, проводится в основании граптолитовой зоны Monograptus
uniformis (Барранден,
Чехия). В настоящее время эта граница является единственной официально принятой
Стратиграфической комиссией Международного геологического конгресса. Верхняя
граница официально не утверждена. Ввиду того, что в начале девонского периода
продолжалась обширная регрессия, начавшаяся еще в силуре, возникло множество
разнообразных фациальных обстановок с соответствующей фауной. Это сильно
затрудняет расчленение и сопоставление разрезов и явилось причиной создания
"сборной" шкалы, состоящей из ярусов, установленных в различных
регионах.(Томск) Ввиду этого ярусное деление нижнего девона Рейнской области
основано на морской фауне, а соответствующих по возрасту отложений Англии - на
остатках рыб, встречающихся в лагунно-континентальных отложениях.
Жединский ярус, названный А.
Дюмоном в 1848 г. по р. Жедин в Арденнах, объединяет нижние слои девона
Арденно-Рейнской области. Они представлены прибрежными фациями и трансгрессивно
залегают на отложениях кембрия (отсюда вытекают трудности в определении точной
границы с силуром). В стратотипе нижняя часть представлена конгломератами Фепан
мощностью 10-40 м, аркозами Эбб мощностью 30 м и сланцами Мондрешон с прослоями
песчаников. В песчаниках и сланцах находятся богатые комплексы брахиопод. В
верхней части располагаются красные и бордовые сланцы с небольшими известковыми
конкрециями, появляются прослои красных и зеленых песчаников и кварцитов. Они
охарактеризованы остатками рыб. Общая мощность до 750 метров [8].
Название "зигенский
ярус" впервые употребил Э. Кайзер, обозначив им граувакки в Рейнских
Сланцевых горах. Наиболее полно зигенские граувакки представлены в области
Зигерланд, где развиты лагунные и прибрежно-морские фации с остатками рыб,
двустворчатых моллюсков и брахиопод. Мощность отложений в стратотипическом
разрезе составляет 4000 м.
Ранее зигенский и эмсский ярусы
объединялись в один ярус, который назывался кобленцским. Однако согласно
решению Международной стратиграфической комиссии нижний девон ныне принимается
в объеме трех ярусов [8].
Эйфельский ярус назван А.
Дюмоном в 1848 г. по Эйфельским горам, где находится стратотипический разрез.
Объем яруса видоизменен и после работ М. Дюссельдорфа в 1937 г. принят в объеме
кальцеоловых и верхнекультриюгатовых лаухских слоев со стратотипом в
Веттельдорфском разрезе Эйфельских гор. Здесь обнажается толща мергелей,
плитчатых известняков, известковых песчаников и кораллово-строматопоровых
известняков (мощностью около 450 м). В толще в большом количестве встречаются
кораллы родов Favosites,
Calceola, Damophyllum,
остатки цефа-лопод и конодонтов. Живетский ярус выделен в Арденнах Ж. Госселе в
1879 г. Название происходит от г. Живе, расположенного в Северной Франции. Этот
ярус объединяет отложения, охарактеризованные стрингоцефаловыми брахиоподами,
присутствием конодонтов, кораллов и реже трилобитов. Слагается ярус
известняками и известковыми сланцами, органогенными и органогенно-обломочными
известняками.
Франский ярус установлен в 1879
г. Ж. Госселе в Бельгии. Название получил от дер. Фран близ г. Кувена. В
стратотипическом разрезе слагается сланцами и рифовыми
кораллово-строматопоровыми известняками (мощностью около 500 м).
Охарактеризован брахиоподами, конодонтами, кораллами и двустворчатыми
моллюсками [10].
Фаменский ярус впервые выделен
в Арденнах А. Дюмоном в 1855 г. Название получил от местности Фамен в Бельгии.
Здесь развиты песчаники, сланцы с прослоями известняков. В стратотипической
местности характеризуется большой изменчивостью. В морских отложениях
присутствуют конодонты, кораллы и брахиоподы, а в лагунных - остатки рыб и
отпечатки растений.
В 60-е годы чехословацкие
исследователи предложили вместо жединского и зигенского выделять лохковский и
пражский ярусы, установленные в прекрасно охарактеризованных фауной морских
разрезах Баррандовой мульды в Богемском массиве недалеко от Праги. Здесь же
находится признанная граница силура и девона, проводимая между пржидольским и
лохковским ярусами. Международная подкомиссия по стратиграфии девона
рекомендовала в 1985 г. лохковский и пражский ярусы Чехии в качестве типовых
для низов девона. С тех пор геологи пользуются именно этими ярусами, хотя
примерно соответствующие им прежние жединский и зигенский ярусы формально не
упразднены. Этим и объясняется "двоевластие" в нижней части ярусной
шкалы девонской системы [12].
ГЛАВА 2.
ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР
2.1 Растительный мир
В конце раннего палеозоя произошло вымирание, а
в ряде случаев простое угасание многих групп организмов, некогда широко
распространенных на Земле. После них возникли новые группы животных и растений,
которые и определили облик органического мира позднего палеозоя. Главное
отличие состояло в том, что жизнь стала развиваться не только в морях и
пресноводных бассейнах, но и на суше. В позднем палеозое широко расселились
наземная растительность и сухопутные позвоночные. Вместе с тем жизнь в морях
продолжала эволюционировать. Появились первые аммоноидеи с простой лопастной
линией, достигли расцвета четырехлучевые кораллы, мшанки, фузулиниды, некоторые
отряды замковых брахиопод (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Растительный мир девонского периода
[13]
В изменении состава органического мира на рубеже
раннего и позднего палеозоя повинны не только поступательное эволюционное
развитие, но главным образом изменения условий среды обитания. Эти изменения
были вызваны интенсивными проявлениями тектонических движений, изменениями
палеогеографических обстановок, состава атмосферы и космическим воздействием
[1].
Значительного прогресса достигла наземная
растительность. Начало девонского периода характеризовалось широким
распространением "псилофитов" (риниофитов), достигших в это время
наибольшего расцвета [8].
Крупная регрессия на рубеже силура и девона
активизировала выход растений на сушу и способствовала их быстрому расселению и
приспособлению к наземному образу жизни. В раннем и среднем девоне на суше
господствовали риниофиты, которые росли в основном в заболоченных ландшафтах. В
конце девона риниофиты повсеместно вымерли. В среднем девоне вместе с ними
существовали уже все основные группы споровых растений. Это плауновые,
членистостебельные и папоротники, а в конце девона появились и первые
представители голосеменных; многие из кустарниковых превратились в древовидные
[9].
Появившиеся в силурийский период псилофиты в
раннем девоне уже имели более сложную организацию. Их тело довольно четко разделялось
на корень, стебель и ветки. От них в среднем девоне произошли примитивные
папоротники. У псилофитов уже был деревянистый стебель. Ветки этих растений
начинают выполнять различные функции, а их концевые части постепенно
превращаются в рассеченные листья, с помощью которых осуществляется фотосинтез.
Произрастают и другие потомки псилофитов: плаунообразные и членистостебельные,
с более сложной организацией, чем у псилофитов. Они постепенно вытесняют своих
предков, захватывая их места и расселяясь во влажных местностях, в мелких
лагунах и болотах. В верхнем девоне псилофиты исчезают. Появляются первые
семенные папоротники, кордаитовые и настоящие папоротники. Споровые псилофиты,
примитивные папоротники, плауновые, членисто-стебельные произрастали в увлажненных
и болотистых местах, образуя густые заросли. Плауновидные образовали свой
особый мир, развивший многочисленные (параллельные остальным
папоротникообразным) формы. Изначально они были, по-видимому, травянистыми
растениями с расположенными на верхней стороне боковых листьев (энацеи)
спорангиями. Они достигали 30 м высоты и одного метра толщины. Растения
размножались спорами, прораставшими в росток лишь во влажной среде. У первых
семенных растений на верхушках специализированных листьев были семенные
зачатки, лежавшие открыто на листьях. Поэтому растения и получили название
голосеменных. Они представляли собой уже настоящие деревья с настоящими
листьями и органами размножения в виде шишек. Голосеменные могли размножаться
непосредственно на суше, поскольку для прорастания семян водная среда не нужна.
Кроме того, семена являются многоклеточным органом со значительным количеством
запасных питательных веществ, которые обеспечивают зародыш в начале его жизни
всем необходимым, а семенной покров хорошо предохраняет его от воздействия
неблагоприятных условий. Все это дало возможность голосеменным широко
распространиться на суше. И хотя споровые растения продолжали существовать,
господствующее положение среди растений постепенно занимают голосеменные [8].
Большим распространением в позднем девоне
пользовались представители разноспорового папоротника Archaeopteris,
поэтому нередко позднедевонскую флору называют археоптерисовой [4].
Археоптерис (лат. Archaeopteris,
от греч. архео - древний, птерис - папоротник) - род вымерших древовидных
растений с папортниковидными листьями.
Археоптерис размножался, по-видимому, спорами.
Окаменелые остатки растения были обнаружены в отложениях позднего девона и
раннего каменноугольного периодов. До обнаружения окаменелых останков деревьев
рода Wattieza
(возрастом 385 миллионов лет) археоптерис считался древнейшим деревом [13].
Наземная растительность в основном развивалась в
приморских областях, чему весьма благоприятствовал мягкий теплый и влажный
климат. Более удаленные от моря части континентов в это время были лишены
растительности.
2.2 Животный мир
Наибольшее биостратиграфическое
значение в девоне имеют конодонты. Эти представители примитивных хордовых,
появившиеся в среднем кембрии, уже в ордовике завоевали господствующее положение.
В позднем девоне наблюдается второй пик их расцвета. Конодонты настолько быстро
изменялись в девоне, что позволяют выделять в девонских отложениях более 50
стандартных зон при продолжительности девонского периода около 50 млн. лет. Это
яркий пример использования остатков быстро эволюционирующих организмов для
создания сверхдетальной стратиграфии. В девоне доживают граптолиты (один редко
встречающийся в низах нижнего девона род Monograptus)
и цистоидеи; резко сокращается разнообразие форм трилобитов и наутилоидей.
Широко распространены замковые плеченогие (брахиоподы) из семейства спириферид
с главным родом Spirifer
и пентамерид (род Pentamerus),
четырехлучевые кораллы, табуляты.
Существенны по своему значению
головоногие моллюски: отрядов гониатиты, агониатиты и климении. У них
наблюдается простая перегородочная линия с цельными заостренными лопастями и
цельными округлыми седлами (гониатитовая), или с округлыми лопастями и седлами
(агониатитовая). Климении - специфическая группа древних аммоноидей, у которых
сифон располагался ближе к спинной стороне, а не к брюшной, как у большинства
представителей подкласса аммоноидей. Климении были характерны исключительно для
позднего девона.
Впервые в истории Земли большую
роль стали играть двустворки и некоторые низшие ракообразные, что связано с
существованием в девоне многочисленных бассейнов ненормальной солености.
Следует отметить обилие мельчайших ракообразных - остракод и филлопод.
Для стратиграфии морских
отложений наиболее важное значение имеют конодонты, аммоноидеи, брахиоподы,
кораллы, тентакулиты и остракоды. Все возрастающее значение стали приобретать
позвоночные. Широко распространены бесчелюстные и особенно рыбы: двоякодышащие,
панцирные, кистеперые, хрящевые (акулы, скаты). В пресноводных и солоновато-водных
бассейнах рыбы, по-видимому, были уже многочисленны. С девона известны первые
земноводные - стегоцефалы.
Сухой жаркий климат на материках, привел к
высыханию многих рек, озер, болот, лагун, мелких внутриконтинентальных морей.
Из водных животных выживали лишь те, которые, помимо жабр, позволявших им жить
в воде, обладали еще и легкими. При высыхании водоемов они могли дышать
атмосферным воздухом. К ним относятся, прежде всего, двоякодышащие рыбы,
имевшие роговые зубы и острые ребра. В 1870 г. в двух небольших реках Австралии
были выявлены живые экземпляры двоякодышащих рыб, строение которых сильно
напоминало их ископаемых предков. Впоследствии в Африке и Южной Америке также
были найдены живые двоякодышащие рыбы. Кроме них, в пересыхающих водоемах девонского
периода водились кистеперые рыбы. С помощью плавников, напоминавших кисть,
кистеперые рыбы способны были ползать. Плавательный пузырь у них был обогащен
кровеносными сосудами и играл роль легких. Таким образом, кистеперые рыбы могли
дышать воздухом и переползать из лагуны в лагуну в поисках пищи и воды. Скелет
кистеперых почти полностью окостенел. Череп состоял из костей, присутствующих в
черепах высших позвоночных животных. Следовательно, кистеперые рыбы являлись
предками всех наземных позвоночных, в том числе и амфибий, появившихся в
верхнем девоне [8]. Все возрастающее значение стали приобретать позвоночные.
Среди них главенствующее положение занимали рыбы: панцирные, хрящевые и
костные, а также бесчелюстные рыбообразные организмы. У панцирных или
пластинокожих рыб голова и передняя часть туловища были покрыты мощным панцирем
из твердых крупных пластин. Они вели малоподвижный образ жизни. Хрящевые или
акуловые появились в середине девона, но новый расцвет испытали в мезозое.
Большим разнообразием обладали костистые рыбы, среди них многочисленные
представители кистеперых, лучеперых и двоякодышащих (Dip'teris).
Кистеперые рыбы (Holoptychius)
обладали веретенообразным телом и массивными плавниками, которые не только
служили средством плавания, но и помогали перемещаться по дну. Сходство
скелетов плавников кистеперых рыб со скелетами конечностей земноводных дало
основание считать их предками земноводных животных (рис. 2.2).
Кистепёрые рыбы (лат. Crossopterygii) -
надотряд, древняя и почти Особенностью кистепёрых являются, где плавники, в
основании которых расположена мышечная лопасть. Обитают в районе Коморских
островов на глубине 400-1000 метров. До недавнего времени считали, что
представители кистепёрых рыб вымерли около 7 млн лет назад. В 1938 году у южных
берегов Африки, в Индийском океане, был пойман с глубины 70 м первый экземпляр
неизвестной рыбы. Ихтиолог Леонард Брайэрли Смит, впервые описавший живую
«ископаемую» кистепёрую рыбу, назвал её латимерией. Второй экземпляр был пойман
на удочку с глубины 15 м в том же районе. [6].
Рис. 2.2. Характерные
ископаемые остатки девонских организмов [10]
Брахиоподы: 1 Euryspirifer
(ранний и средний девон), 2а, 2б - Stringocephalus
(средний девон), 3 Karpinskia
(ранний девон,), 4 Cyrtospirifer
(поздний девон), 5а, б - Hypothyridina
(средний и поздний девон); головоногие моллюски: 6 - Clymenia
(поздний девон), 7 - Timanites
(поздний девон), 8 -Tornoceras
(поздний девон); криноидеи: 9 - Cupressocrinites
(средний девон); кораллы-ругозы: 10 - Calceola
(ранний - средний девон), 11 - Hexagonaria
(средний - поздний девон); конодонты: 12 - Palmatolepis
(поздний девон), 13 - Polygnathus
(девон), 14 - Icriodus
(девон); двоякодышащие рыбы: 15 - Dipterus
(средний - поздний девон); кистепёрые рыбы: 16 - Holoptychius
(поздний девон); земноводные: 17 - Ichthyostega
(поздний девон); риниофиты: 18 - Rhynia
(ранний девон), 19, 20 - Sawdonia
(ранний девон).
Первоначально кистепёрые обитали в пресных
водоёмах (затем некоторые представители вернулись в море, а пресноводные
вымерли), испытывавших, вероятно, недостаток кислорода и мелководных. В
результате у этой линии рыб развилась мускулатура в основании плавников (чтобы
можно было двигаться с опорой на субстрат) и двойное дыхание (включая лёгочное)
[1].
Несколько десятков лет назад особое внимание
привлекли небольшие ископаемые рыбы - палеоспондулюсы. Их нашли в сером
тонкослоистом песчанике среди множества остатков других рыб и растений. Венчик
нитевидных ротовых присосок напоминал присоску бесплавниковых рыб, находившихся
на самой низкой ступени развития. Поэтому их отнесли к бесплавниковым. При
помощи специального метода исследования удалось установить анатомические
особенности палеоспондулюсов. Они являлись паразитами, их рот был приспособлен к
сосанию. Широкие носовые полости свидетельствуют о высоком развитии чутья.
Четыре пары хрящевых дуг, соединяющихся у глотки, а также пятая пара несколько
более крупных по размерам пластинок образовывали жабры. Подобные образования
наблюдаются лишь в черепе акулы и у молодых амфибий. Ребра и плавники у
палеоспондулюсов отсутствовали. У них имелась довольно широкая хорда. По мнению
некоторых исследователей, строение тела палеоспондулюсов сходно со строением
тела древнейших предков всех рыб.
Рис. 2.3. Тиктаалик - переходный вид рыб к
земноводным [13]
В девонских отложениях встречаются остатки форм
быстроплавающих рыб из числа акулообразных-маленьких гибких рыбок, предков акул
более позднего времени. В отложениях больших внутренних морей девонского
периода находят представителей довольно крупных панцирных рыб, по форме сильно
напоминающих трилобитов. Передняя часть их тела была покрыта прочным панцирем,
задняя- почти не защищена. Головной щит широкий, полукруглой формы, украшен
длинными шипами. Глаза сближены между собой. Рот беззубый или с режущим
челюстным краем. Эти рыбы обитали в воде, иногда ходили по дну с помощью острых
плавниковых шипов. Отдельные панцирные рыбы были очень крупными. Так, голова
динихтиса (“страшной рыбы”) достигала в длину одного метра [8].
Рис. 2.4. Ихтиостега - первые земноводные [13]
Происхождение земноводных: биологи полагают, что
кистепёрые рыбы дали начало земноводным и первыми из позвоночных вышли на сушу.
Большинство исследователей считают более вероятным монофилетическое
происхождение тетрапод от остеолепиформных кистёперых, хотя при этом
допускается возможность полифилии, то есть достижения уровня организации
земноводных несколькими близкородственными филетическими линиями
остеолепиформных рыб, эволюционировавшими параллельно. Параллельные линии
скорее всего вымерли. Одной из наиболее «продвинутых» кистепёрых рыб являлся
тиктаалик (Tiktaalik), имевший ряд переходных признаков, сближающих его с
земноводными [9].
Тиктаалик (лат. Tiktaalik) - род ископаемых
лопастепёрых рыб из позднего девона, имевших много общих черт с четвероногими
(рис. 2.3). Название происходит от слова «налим» на языке инуктитут. Ископаемые
останки были обнаружены в 2004 году на острове Элсмир (область. Нунавут, север
Канады) [13]. Ихтиостега (лат. Ichthyostega) - род ранних тетрапод, живший в
верхнем девонском периоде, около 367-362,5 млн лет назад, и представляющий
собой первое промежуточное звено между рыбами и амфибиями. Этот род рассматривается
в составе амфибий, однако он не является прямым предком современных видов,
предки которых - лепоспондилы (Lepospondyli) - появились в каменноугольном
периоде (рис. 2.4).
У ихтиостегий были ноги, но их конечности,
возможно, не использовались для ходьбы, а со временем были использованы для
преодоления болот. Ихтиостеги имели хвостовой плавник и некоторые органы
чувств, функционирующие только в воде. Тело их было покрыто мелкими чешуйками.
По мнению некоторых учёных ихтиостеги наряду с
определёнными видами кистепёрых рыб определили направление филогенеза в сторону
возникновения наземных позвоночных [10].
Рис. 2.5. Выход акантостеги на сушу [13]
Ихтиостеги были около 1,5 метров длиной и имели
по семь пальцев на задних ногах. Точное количество пальцев на передних лапах
пока не установлено, но вероятно, что их было тоже семь. На хвосте у них был
плавник «рыбьего» типа поддерживаемый невральными и гемальными дугами.
Ноздри располагались у нижнего края челюстей.
Слезная кость примыкает к ноздре, но не к глазнице. Межвисочная кость
отсутствует (это обстоятельство исключает возможность происхождения большинства
темноспондилов от этого рода).
Тулерпетон (лат. Tulerpeton) - ископаемый род
позднедевонских амфибий. Был впервые обнаружен в Тульской области, от которой и
получил своё имя. Известен по практически полностью сохранившимся плечевому
поясу, передним и задним конечностям, фрагментам черепа и другим мелким
находкам.
Тулерпетон достигал 50 см в длину, имел по 6
пальцев на каждой конечности и полностью утратил внутренние жабры. Строение
скелета говорит о том, что он был более приспособленным к жизни на суше чем
акантостега, однако его ноги больше подходили для проталкивания туловища по
мягкому влажному грунту, чем для ползания по земле.
Акантостега (лат. Acanthostega) - род ископаемых
тетрапод, живших в позднем девоне и являющихся промежуточным звеном между
лопастепёрыми рыбами и наземными животными. Одни из первых хордовых, развивших
конечности (рис. 2.5).
Окаменевший череп акантостеги (Acanthostega
gunneri) был обнаружен в восточной Гренландии в 1933, однако описан лишь в 1952
Эриком Ярвиком. В 1987 Дженифером Кларком были обнаружены новые фрагменты
нескольких особей. Кости акантостеги были найдены в древних речных отложениях,
предполагается, что именно в реках эти животные и обитали. Акантостега
достигала длины около 60 см. Конечности не имели запястий, что говорит о крайне
низкой приспособленности к передвижению по суше, и на каждой из них
насчитывалось 8 пальцев. Строение скелета указывает на наличие внутренних жабр.
Слабые конечности, которые не смогли бы выдержать вес животного, и короткие
рёбра, на которые оно также не могло опираться, говорят о его преимущественно
водном образе жизни [4].
Ракоскорпионы, или морские скорпионы, или
эвриптериды (лат. Eurypterida) - ископаемый отряд членистоногих из подкласса
хелицеровых (Chelicerata). Отдельные представители достигали 2 метров в длину,
однако характерные размеры большинства видов не превышали 20 см. Существовали в
течение всего палеозоя 510-248 млн лет назад. Ранние формы обитали на
мелководье в морях. Около 325-299 млн лет назад большая часть перешла к жизни в
пресной воде.
В эволюционном отношении являются предками
современных скорпионов. На примере эволюции ракоскорпионов хорошо
прослеживается переход от водного образа жизни к сухопутному.
Продолжалось освоение суши растениями и
животными. Среди последних здесь встречаются ракоскорпионы и многоножки,
появившиеся еще в силуре, а также бескрылые насекомые [8].
Всего: Из числа беспозвоночных в морях
девонского периода были распространены: 15 родов табулят, 24 рода кораллов, 11
родов трилобитов, 40 родов плеченогих, 56 родов двустворчатых, 28 родов
головоногих моллюсков. Кроме того, водились многочисленные мшанки, брюхоногие
моллюски, иглокожие, граптолиты, пресноводные моллюски [10].
девонский тектонический стратиграфический расчленение
ГЛАВА 3.
ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
.1 Палеогеография
девонского периода
.1.1 Общие сведения
тектонической обстановки
В течение девонского периода не
происходит существенных изменений в распределении и очертании основных
структурных элементов земной коры, созданных к началу девона (платформы,
геосинклинальные пояса и каледониды). Это объясняется слабым развитием в девоне
складчатых процессов, которые и отличаются небольшой интенсивностью. Только в
конце периода в некоторых геосинклинальных областях проявилась бретонская фаза
складчатости - начало герцинской эпохи тектоногенеза. Бретонская фаза
складчатости установлена на северо-западе Средиземноморской (Европейской)
геосинклинальной области (п-ов Бретань) и в Южно-Аппалачской геосинклинальной
области. Каледонская складчатость привела к поднятиям не только областей
каледонид, но и многих платформ. В раннем девоне достигла своего максимума
регрессия, начавшаяся еще в конце силура. Областями разрушения и сноса стали
каледониды и обширные пространства платформ. Осадконакопление на платформах
резко сократилось, оно продолжалось лишь на участках, пограничных с
каледонидами. Для этого этапа характерны внутриконтинентальные водоемы с
ненормальной соленостью. В геосинклиналях сохранился морской режим [8].
С середины девона во многих
районах мира восходящие движения сменились погружениями, развивалась новая
трансгрессия. Море наступало на платформы и проникало в пределы каледонид (рис.
3.1).
В конце позднего девона, в
фаменский век, снова началось поднятие платформ (бретонская фаза) и в связи с
этим некоторая регрессия моря.
Характерной особенностью девона
является образование межгорных впадин, в которых накапливались континентальные
терригенные, преимущественно красноцветные отложения и вулканиты мощностью
несколько тысяч метров. Отложения межгорных впадин собраны в складки или лежат
полого. В некоторых впадинах они прорваны интрузиями, в различной степени
метаморфизованы. Появление впадин связано с возникновением и активизацией
разломов, с характерными для девона блоковыми движениями. Формирование таких
впадин происходило при заключительном - орогенном этапе развития геосинклиналей
[10].
Начало девонского периода
(раннедевонская эпоха) вполне заслуживает названия геократической эпохи в жизни
Земли, то есть эпохи с преобладанием континентального режима.
Со среднедевонской эпохи
увеличиваются площади, занятые морями, как на платформах, так и в геосинклинальных
областях. Площади же суши уменьшаются.
Одновременно происходит общее
выравнивание, постепенная пенепленизация континентов, а также островных
участков суши, разбросанных на площади геосинклинальных областей. Об этом
свидетельствует почти повсеместная смена терригенного осадконакопления.
Рис. 3.1. Положение материков и океанов в
девонском периоде (по Л. П Зоненшайну, с дополнениями) [10]
До конца девонского периода
горный рельеф сохранялся наиболее устойчиво в областях каледонид, но и там к
концу периода он оказался местами значительно сглаженным, о чем говорит
относительная тонкая зернистость верхних пластов "древнего красного
песчаника" Британских островов, Минусинских впадин и др. (рис. 3.2).
Позднедевонская эпоха в
противоположность раннедевонской, особенно ее первая половина (франский век)
была временем широкого развития морских трансгрессий, временем преобладающего
господства моря над сушей. подобные эпохи в жизни Земли называются
талассократическими. Восстановление положения климатических зон девона
представляет трудности, так как наземная растительность скудная.
Рис. 3.2. Схематическое
изображение континента древнего красного песчаника и окаймляющей его зоны [8]
Только характерные черты ряда континентальных и
лагунных фаций девона позволяют сделать некоторые палеоклиматические выводы,
недостаточные, однако, для восстановления общей картины климатической
зональности в девонском периоде. При рассмотрении условий образования
"древнего красного песчаника" множество фактов указывает на
засушливый климат межгорных депрессий, в которых происходило накопление этих
осадков. Сухим и жарким климатом характеризовалась, по-видимому, в девоне
средняя часть Русской плиты, о чем свидетельствует широкое развитие здесь
лагунных хемогенных осадков (доломиты, гипсы и др.). Этими же осадками
намечается в пределах Европы зона засушливого климата протягивающаяся с
северо-запада на юго-восток. Из других свидетельств климата девона - тиллиты
Капских гор Южной Африки (мощность 30 м), протяженностью 500 км. Неясно,
материковый или горный генезис имеют связанные с этим оледенением моренные
накопления [11].
Наиболее характерной фацией
девона является фация "древнего красного песчаника" (Old
Red sandstone),
широко распространенная во всех странах Северного полушария. Предполагается,
что это континентальная фация песчаных пустынь. Однако находки органических
остатков в красном песчанике (панцирные рыбы, филлоподы) заставляют считать эту
фацию смешанной лагунно-континентальной и лагунно-морской. Кроме "древнего
красного песчаника" лагунные фации часто представлены фацией замкнутых
солоноватоводных бассейнов. Они формировали нефтеносную фацию ципридиновых
сланцев и своеобразную фацию доманика европейской части России [8].
Продукты размыва этих
сооружений заполняли межгорные и предгорные впадины в виде молассовых толщ,
которые впервые с этого времени получили столь широкое развитие. Новым
элементом, по крайней мере, для палеозоя, явилось образование краевого
вулканоплутонического пояса андского типа в Центральном Казахстане, на границе
каледонид и остаточного Джунгаро-Балхашского бассейна, интенсивно
заполнявшегося обломочным материалом. Подобный пояс возник и в Центральной
Монголии. Начиная с раннего девона, территория Колымо-Омолонского и
Тайганосского массивов стала интенсивно прогибаться и отделилась от Сибирской
платформы (возможно, это произошло в раннем палеозое). Сократился в размерах
Тунгусский бассейн. Он расчленился протяженными участками островной суши и
приобрел облик полузамкнутой лагуны. В его пределах временами соленость
повышалась. Наряду с глинами и алевролитами здесь имеются мощные пласты гипса,
а иногда встречаются слои каменной соли. Аналогичные осадки распространены в
низовьях Хатанги. В Таймырском бассейне соленость вод оставалась нормальной, и
преобладало осаждение карбонатов. Такие же условия существовали в Яно-Колымском
бассейне [10].
3.1.2 История
развития платформ
Северо-Атлантическая платформа
(Лавренция) объединяет Северо-Американскую платформу, каледониды Грампианской
геосинклинали и Восточно-Европейскую (Русскую) платформу. Этот огромный
континент получил название "Древний красный материк" по
распространению девонских красноцветных песчаных отложений.
Американская часть
Северо-Атлантической платформы в раннем девоне была сушей. Со второй половины
девона началась трансгрессия, достигшая максимума в начале позднего девона. В
условиях теплого неглубокого моря отлагались карбонатные илы, на западе
располагались рифовые массивы. С воздымавшихся в Аппалачской геосинклинали
поднятий стал поступать обломочный материал. Красноцветные песчаные отложения
распространяются в западном направлении, море постепенно сокращается, оставив
после себя к концу периода пустынный континент [5].
На территории британских
каледонид в девоне преобладали континентальные условия. Толщи континентальных
отложений Англии и Ирландии известны под названием "древнего красного
песчаника" (Old
Red sandstone).
Древний красный песчаник подразделяется на нижний, средний и верхний, что
соответствует трем отделам девона.
Классической областью развития
"древнего красного песчаника" является Шотландия. В нижнем девоне
ярко-красная, бурая окраска пород нижнего красного песчаника и присутствие
полевошпатовых песчаников указывает на аридный климат. Во впадины Шотландии
сносился обломочный материал с окружающих горных сооружений. Иногда во впадинах
возникали мелкие озера, в которых отлагались более тонкие осадки, обитали
ракоскорпионы, рыбы, низшие ракообразные. Присутствуют вулканические породы
[9].
В среднем девоне отложения
нижнего красного песчаника подвергались довольно интенсивной складчатости и
внедрению гранитных интрузий. Верхний красный песчаник (верхний девон)
несогласно залегает на нижележащем. Отложения становятся менее грубозернистыми,
почти исчезают вулканические породы, уменьшается мощность (общая мощность
"древнего красного песчаника" в Шотландии - 8 км). Наиболее важными
ископаемыми в девоне Шотландии являются остатки панцирных и кистеперых рыб и
рыбообразных бесчелюстных.
В каледонидах восточной
Гренландии, Скандинавии и о. Шпицбергена также формировались красноцветные
молассы мощностью до 5-7 км [3].
На Восточно-Европейской
(Русской) платформе девонские отложения распространены почти на всей
территории, кроме Балтийского и Украинского щитов и районов небольших выходов
на дневную поверхность пород нижнего палеозоя. Однако обнажается девон на
ограниченных площадях: на западе Восточной Европы - Русская плита (Главное
девонское поле), в центральной части Русской плиты по долинам рек (Центральное
девонское поле), а также в бассейне р. Днестр и на Тимане. Нижний девон
известен только в Прибалтике и в бассейне р. Днестр, средний и верхний отделы
развиты на всей территории Русской плиты. [8].
В восточной части Русской плиты
девон по литологии, цикличности и палеонтологической характеристике похож на
западноуральский. Здесь нижний девон отсутствует, а средний ложится
трансгрессивно на фундамент или на верхнепротерозойские отложения и отмечает
начало трансгрессии с Уральской геосинклинали. Отложения отчетливо цикличны: до
четырех этапов трансгрессии, сменявшихся кратковременными регрессиями.
Развивались пресноводные и солоноватоводные бассейны с остатками растений, рыб,
низших ракообразных (эстерий), лингул. Эти отложения сменялись
глинисто-карбонатными с остатками морской фауны: кораллов, строматопорат,
брахиопод.
Во франском веке продолжалась
трансгрессия. Базальные слои нового цикла - пашийский горизонт песчаников
занимают большие площади на востоке плиты. Это важный продуктивный нефтеносный
горизонт. Для франского яруса характерны известняки с богатым комплексом морской
фауны и доманиковые породы, обогащенные органическим веществом. Девонские
терригенные пачки образуют основные продуктивные горизонты Волго-Уральской и
Тимано-Печорской нефтегазоносных провинций. На Тимане девонский возраст имеют
бокситы [9].
На западе в пределах Главного
девонского поля распространены отложения верхней половины девона мощностью от
нескольких сотен метров до 1 км. Лишь в самых западных районах - в Литве и
Латвии - известны нижнедевонские отложения - пестроцветные глины с прослоями
мергелей и остатками ихтиофауны с включениями гипса и трещинами усыхания на
поверхности напластования. Это отложения континентального пересыхающего
бассейна, пришедшего на смену силурийскому морю - заливу.
В среднем девоне началось
интенсивное прогибание, захватившее огромные площади. Преобладают пестро- и
красноцветные песчано-глинистые отложения, часто с косой слоистостью. Во
франском веке в пределы Главного девонского поля с востока внедрилось море.
Отлагались разные фации: от глин с песком до карбонатных осадков. Местами
возникли лагуны с доломитами, глинистыми илами с гипсом. Мощность морских
отложений изменчива - от 0 до 90 м. В фауне франского моря Главного девонского
поля распространены пелециподы и брахиоподы (в огромных количествах один вид).
В конце франского века в пределах Главного девонского поля вновь [10].
На юго-западе
Восточно-Европейской платформы, в Припятском прогибе пестроцветные
песчано-глинистые отложения среднего девона (150-200 м) ложатся на фундамент и
сменяются выше соленосным комплексом верхнего девона (3-3,5 км).
Большая мощность пород этого
комплекса, присутствие местами в его составе вулканогенных пород
свидетельствуют о том, что рассматриваемый комплекс формировался в рифтовой
впадине - авлакогене (Припятско-Донецкий авлакоген).
В геологической истории
восточной части Северо-Атлантической платформы выделяются два этапа. В начале
девона (первый этап) Восточно-Европейская платформа подвергалась осушению,
только на западе еще существовали остаточные бассейны. В середине девона
начался второй трансгрессивный этап. Появились новые и ожили старые глубинные
разломы, что сопровождалось магматизмом и приводило к возникновению и
активизации авлакогенов. Формировались разномасштабные поднятия и опускания.
Предполагается, что в девоне в основном был заложен современный структурный
план платформы. Во время трансгрессии Балтийский и Украинский щиты выступали
как поднятия, зато погружались восточная и центральная части
Восточно-Европейской платформы, Припятско-Донецкий авлакоген, районы Прибалтики
[4].
На Сибирской платформе
отмечаются небольшие выходы девона. Нижний девон прослеживается на крайнем
северо-западе; средний и верхний распространен шире. Девонская система на
Сибирской платформе представлена пестро-цветными глинисто-карбонатными, часто
гипсоносными, реже соленосными отложениями с редкими органическими остатками.
Значительно реже встречаются серо-цветные глинистые и карбонатные толщи с
морскими окаменелостями. На юго-западе платформы во впадинах накапливались
отложения, похожие на одновозрастные образования межгорных впадин.
В раннем девоне почти вся
Сибирская платформа представляла сушу. Трансгрессия началась 'В среднем девоне,
достигла максимума во франском веке и закончилась в раннем карбоне. Для
Сибирской платформы характерны моря-заливы ненормальной солености. Присутствие
каменной соли, гипса, ангидрита, красноцветность отложений указывает на аридный
климат. В девоне на Сибирской платформе возникали разломы, по ним местами
изливалась лава, внедрялись небольшие интрузии. Вероятно, девонский возраст
имеют некоторые кимберлитовые трубки [10].
В течение раннего девона
большая часть Китайской платформы была областью денудации. В среднем и позднем
девоне обширная трансгрессия захватила южную и западную части платформы.
Вначале морской режим был неустойчивым, поэтому в разрезах наблюдается
чередование континентальных и морских песков, позднее сменяющихся глинистыми
осадками. В позднем девоне преобладало накопление карбонатных и кремнистых
илов. Территория платформы в начале девона характеризовалась орогенным типом
развития. Здесь нижнедевонские континентальные кварцевые песчаники, кварцевые
конгломераты и красноцветные глинистые сланцы (общая мощность 1-1,5 км) со
структурным несогласием залегают на подстилающих образованиях. В среднем и
позднем девоне развивалась трансгрессия; отложения этого времени, нередко
залегающие и на девонских породах, представлены песчаниками и алевролитами,
причем мощность их не превышает сотен метров. Это показывает, что к среднему
девону орогенное развитие данной территории сменилось платформенным.
Значительная часть Гондваны
сохраняла в девоне приподнятое положение и подвергалась интенсивной денудации.
Терригенный материал - продукт разрушения суши - накапливался в мелководных
морских бассейнах, занимавших всюду, за исключением Южной Америки, ограниченные
площади. Только в Южной Америке в раннем девоне произошла большая трансгрессия.
Девонское море проникало на западную окраину Австралии, о чем свидетельствуют
терригенные отложения, чередующиеся с карбонатными, местами возникли рифовые
постройки [8].
3.1.3 История
развития геосинклинальных поясов
В результате прошедшей
каледонской складчатости перестала существовать Грампианская геосинклинальная
область, каледониды сократили площадь других геосинклиналей, разделили геосинклинальные
пояса, повлияли на дальнейшие геологические процессы.
В девоне Урало-Монгольский пояс
разделяется каледонидами Казахского макроперешейка на две части. К одной из них
относятся Уральская и Тянь-Шаньская геосинклинали. Другая часть пояса - Центрально-Азиатская
- располагается между каледонидами Казахского макроперешейка на западе,
каледонидами юга Сибири и Северной Монголии на севере и Китайской платформой на
юге.
Уральская геосинклиналь. Выходы
девона наблюдаются на западном и восточном склонах Урала от Пай-Хоя на севере
до Мугоджар на юге. В основании разреза девона западного склона Урала залегают
массивные, часто рифогенные известняки. В известняках - водорослевые постройки,
строматопораты, кораллы, морские лилии, брахиоподы. В раннем девоне это был
барьерный риф в тропическом море Уральской геосинклинали [9].
Средний и верхний девон состоит
из циклов, каждый с размывом залегает на подстилающих породах и представлен
известняками с маломощной пачкой песчаников и глин в основании. Базальные пачки
песчаников нередко содержат железные руды и бокситы. В верхней части нижнего
цикла присутствует своеобразный горизонт - инфрадоманик, сложенный часто
переслаивающимися тонкослоистыми темно-серыми битуминозными известняками,
мергелями, глинистыми сланцами с раковинами двустворок, остракод и реже
гониатитов. В самой верхней части нижнефранского цикла располагается доманик -
горизонт сильно битуминозных черных, темно-серых известняков, мергелей,
глинистых сланцев с желваками и линзами кремней. В глинистых породах обнаружены
мелкие скелетные элементы (тентакулиты), в известняках - конодонты, раковины
гониатитов, брахиопод, пелеципод. Общая мощность среднего и верхнего девона на
Западном Урале - 1,2 км [10].
Девон западного склона Урала
представлен всеми тремя отделами, согласно залегает на силуре и перекрывается
согласно каменноугольными отложениями. Разрез подразделяется на две части,
соответствующие двум этапам развития. Первый этап отвечает средне-палеозойской
регрессии. На Урале в это время располагалось тропическое море с рифами, а
западнее простирался огромный континент - Древний красный материк. Второй этап
начался в среднем девоне. Море из Уральской геосинклинали наступало на
Северо-Атлантическую платформу. Максимум трансгрессии пришелся на франский век.
Цикличность отложений, характерная для среднего - верхнего девона говорит о
том, что трансгрессия развивалась на фоне колебательных движений. Замедление
прогибаний и усиление поднятий приводили к размыву предыдущих отложений и к
накоплению терригенных образований.
Разрезы девона Урала хорошо
палеонтологически охарактеризованы и стали опорными для всего мира. Они
характерны для миогеосинклинали, так как не содержат вулканитов, не прорваны
интрузиями, собраны в простые складки, слабо метаморфизованы.
Девонские отложения восточного
склона Урала образовали типичные эвгеосинклинальные формации. Это
преимущественно вулканогенные образования, осадочные породы играют подчиненную
роль и представлены песчаниками, глинистыми и кремнистыми сланцами, яшмами,
известняками (мощность - 7-8 км). Они собраны в сложные системы складок,
нарушены многочисленными разрывами, прорваны интрузиями, сильно
метаморфизованы. Эти отложения составляют часть так называемой зеленокаменной
полосы Урала, ограниченной на западе Главным Уральским разломом [8].
Южная и восточная части
Урало-Монгольского геосинклинального пояса. Девонские отложения преобладают
среди палеозойских образований Казахстана. В девонский период значительная
часть этой территории принадлежала каледонидам Казахского макроперешейка, в
пределах которого осадконакопление происходило в межгорных впадинах при
континентальных условиях. К востоку от макроперешейка располагалась
геосинклиналь, где формировались мощные толщи осадков морского генезиса. По
границе, испытывавшей опускания геосинклинали и воздымавшихся каледонид,
возникли многочисленные разломы, по которым изливалась магма и происходили
выбросы пирокластического материала. Они образовали Казахстанский краевой
вулканический пояс. Таким образом, в пределах Центрального Казахстана
выделяются три типа разрезов. Один из них - разрез района Прибалхашья -
характеризует геосинклинальные условия. Здесь преобладают песчаники и
алевролиты с прослоями известняков с богатой и разнообразной морской фауной.
Значительна примесь вулканогенного материала - свидетельство вулканизма в
смежных районах. Присутствие грубозернистых песчаников, конгломератов,
невыдержанность отдельных слоев по простиранию, следы размывов, находки
остатков растений - все это указывает на колебания уровня морского дна, на
существование островов, подвергавшихся размыву. Обилие разнообразных
органических остатков, присутствие морских форм, нередко крупные размеры
раковин брахиопод и пелеципод - доказательство теплого мелкого моря нормальной
солености. Мощность отложений разреза достигает 5 км.
Каледониды Алтае-Саянской
складчатой области. Для большей части каледонской зоны юга Сибири и Монголии
характерно накопление мощных толщ девонских пород в межгорных прогибах,
наложенных на складчатый додевонский фундамент и ограниченных разломами.
Преобладают континентальные красноцветные отложения и вулканогенные
образования.
Осадки морского генезиса
представлены маломощными пачками сероцветных песчано-глинистых и карбонатных
пород с остатками брахиопод, кораллов, мшанок, морских лилий. Это результат
ингрессий (проникновение моря в пониженные участки ближайшей суши),
происходивших в среднем и позднем девоне. Также редко, в подчиненном
количестве, присутствуют отложения внутренних бассейнов ненормальной солености
(карбонатно-глинистые породы с остатками двустворок, гастропод, лингул,
конодонтов, остракод, филлопод, рыб).
Девонские отложения межгорных
впадин обладают огромной мощностью, слабо метаморфизованы, собраны в простые
складки, прорваны небольшими интрузиями. Пример подобного разреза - девон
Минусинских впадин, достигающий мощности 3-9 км. Это преимущественно
красноцветные песчаники и алевролиты с трещинами высыхания, глиптоморфозами по
каменной соли, линзами гипса. Для разреза характерна четкая цикличность: нижнюю
(мощную) часть каждого цикла слагают красноцветные континентальные отложения, а
верхнюю (маломощную) - сероцветные лагунно-морские осадки. В нижнем и среднем
девоне широко распространены наземные вулканические образования [10].
Иной характер имеют девонские
образования северо-восточного склона Салаирского кряжа. К началу девона
территория Кузбасса представляла собой краевую часть геосинклинальной области,
которую с юга и востока ограничивали каледонские горные сооружения. В раннем и
начале среднего девона открытый морской бассейн занимал юго-западную часть этой
территории и свободно сообщался с Урало-Тянь-Шаньским и Алтайским
геосинклинальными морями. Большая мощность осадков сравнительно глубокого моря
этого времени (около 4,5 км) свидетельствует о значительном прогибании дна
морского бассейна. Нижне- и среднедевонские отложения северо-восточного Салаира
представлены главным образом серыми и темно-серыми известняками с богатейшей
морской фауной брахиопод, кораллов, строматопорат, криноидей, конодонтов,
тентакулитов, головоногих, двустворок, мшанок, рыб, остракод и др. В
подчиненном количестве встречаются мергели, аргиллиты, алевролиты, песчаники.
Состав фауны, наличие крупных рифовых построек свидетельствуют о теплых
климатических условиях. К концу среднего девона происходит обмеление морского
бассейна, начинают преобладать терригенные осадки. На окраинах Кузбасса в
живетском веке начинается вулканическая деятельность в виде как подводных, так
и наземных излияний. В конце среднего девона происходит общее поднятие
Салаирского кряжа и значительное прогибание территории между ним и Кузнецким
Алатау с последующим заложением Кузнецкой впадины. В позднем девоне морские
условия восстанавливаются на северной и северо-западной окраинах Кузбасса; на
юго-западной окраине (Салаир) осадконакопление в конце среднего - позднем
девоне уже не происходит [9].
Средиземноморский
геосинклинальный пояс испытывал в девоне значительное интенсивное опускание. В
центральной части Западной Европы оставался срединный массив - Франко-Чешский
или Молданубское поднятие (глыба). Название происходит от рек Молдова и Дануб -
древнее имя Дуная. Этот срединный массив возник еще в результате байкальской
складчатости. К северу и югу от данного поднятия в составе девона значительна
роль вулканогенных пород. На севере прослеживаются песчано-глинистые отложения,
на юге - карбонатные.
Наиболее крупные выходы девона
известны в Арденнах и Рейнских сланцевых горах, где выделены стратотипы ряда
ярусов девонской системы.
В Арденнах девонские отложения
залегают с четким структурным несогласием, вызванным каледонской складчатостью,
на породах кембрия. Здесь нижний девон сложен продуктами размыва Брабантского
массива - конгломератами и аркозовыми песчаниками, быстро сменяющимися вверх по
разрезу мощной толщей чередующихся полимиктовых песчаников и красных глинистых
сланцев. На основе изучения брахиопод выделяются жединский, зигенский и эмский
ярусы.
Залив среднепалеозойского моря
существовал на востоке Молданубского поднятия (глыбы) в районе Праги. Здесь в
Баррандовой мульде, названной так по имени выдающегося палеонтолога И.Барранда,
девонские отложения согласно залегают на породах силура. Разрез отложений
Баррандовой мульды не превышает по мощности 450-500 м, что объясняется
накоплением осадков на жестком основании срединного массива. Разрез сложен
известняками с прослоями известковистых сланцев, охарактеризован богатой и
разнообразной морской фауной. В нижней части разреза находятся стратотипы
пржидольского, лохковского и пражского ярусов [8].
В Западно-Тихоокеанской
геосинклинальной области в девоне формировались три типа разрезов:
эвгеосинклинальный, миогеосинклинальный и характерный для срединных массивов.
В эвгеосинклинальной зоне
Тихоокеанского побережья на северо-востоке Азии накапливались толщи
спилит-диабазового состава, кремнистые, песчаные и карбонатные осадки. Тот же
тип разреза прослеживается на Японских островах, где девон представлен
кератофирами, основными лавами, их туфами, глинистыми сланцами и известняками
общей мощностью до 3 км. Везде девонские отложения согласно ложатся на
силурийские.
На срединных массивах
(Омолонский, Ханкайский и Буреинский) в наземных или мелководных морских
условиях формировались сравнительно маломощные толщи песчано-глинистых и
карбонатных осадков, а также лав кислого и среднего состава. Залегают они с
резким угловым несогласием на подстилающих образованиях.
Сложнее геологическая история
австралийской части Западно-Тихоокеанской геосинклинальной области. Здесь
выделяются две зоны: восточная - эвгеосинклинальная и западная -
миогеосинклинальная. В западной зоне в среднем девоне осадконакопление было
прервано фазой складчатости и внедрением гранитоидных интрузий. В позднем
девоне здесь формировались орогенные впадины, в которых накапливались красно- и
пестроцветные терригенные, иногда вулканогенные, толщи. В восточной зоне
сохранялся эвгеосинклинальный режим.
В Восточно-Тихоокеанской
геосинклинальной области в девоне, так же как в ордовике и силуре,
формировались миогеосинклинальный и эвгеосинклинальный типы разрезов, причем
второй из них развит ограниченно - на западе Кордильер. Каледонская
складчатость привела здесь к выпадению из разрезов нижнего девона.
Средне-верхнедевонские вулканиты, кремнистые и песчаные породы (3 км)
несогласно лежат на более древних образованиях. Миогеосинклинальные морские
песчано-глинистые отложения (3-4,5 км) характерны для Южной Америки.
Несомненно, проявление каледонской складчатости на севере Анд, где с ней
связано внедрение кислых интрузий.
Таким образом, в девонском
периоде произошло полное закрытие иннуитской фазы складчатости. Процессы
орогении происходили в районах Аляски о. Врангеля, герциниды Чукотской области.
Отмечались регрессии на всех платформах [10].
3.2 Полезные
ископаемые
Специфика палеогеографических и
палеотектонических условий предопределила формирование и локализацию экзогенных
полезных ископаемых. В зонах влажного климата формировались самые древние в
истории Земли угольные пласты. Месторождения этого возраста известны на о.
Медвежий в Норвегии, на Тимане и северо-востоке Кузнецкой впадины (месторождение
Барзас).
На Тимане распространены битуминозные сланцы.
Девонский возраст имеют важные нефтегазоносные горизонты Волго-Уральской и
Тимано-Печорской областей, Припятского прогиба, месторождений Канады, США,
Амазонской впадины и Сахары.
Рис. 3.4. Девонские отложения Беларуси [7]
Изопахиты проведены в северной части через 100
метров, в южной - через 500 метров
Несмотря на бедность наземной
растительности, развитие ее обусловило образование в девонском периоде первых в
истории Земли промышленных залежей каменного угля. Они известны в России в
Кузнецком бассейне на р. Барзас ("барзасский уголь"), а также на
острове Медвежьем (Норвегия) в северной части Атлантического океана. Девонский
возраст имеют важные нефтегазоносные горизонты Волго-Уральской и
Тимано-Печорской областей, Припятского прогиба, месторождений Канады, США,
Амазонской впадины и Сахары. Из других полезных ископаемых, образование которых
связано с формированием осадочных толщ девона, наибольшее значение имеют
бокситы и железные руды - на восточном и западном склонах Урала, в Татарии, в
Аппалачах, Испании, Турции и др. Месторождения девонских бокситов образовались
на Тимане и на восточном склоне Урала. В зонах аридного климата формировались
месторождения калийных солей провинции Саскачеван (Канада) и Старобинское
(Белоруссия). С вулканизмом девона связаны медно-колчедановые руды восточного
склона Урала, большинство колчедано-полиметаллических месторождений Рудного
Алтая, железомарганцевые и свинцово-цинковые месторождения Атасуйского района в
Центральном Казахстане. К кислым интрузиям на Урале приурочены железные руды
гор Благодать и Высокая, месторождений Темиртау в Казахстане и Тельбес на юге
Сибири.
Часть алмазоносных кимберлитовых трубок Западной
Якутии (Сибирская платформа) образовалась в среднем и позднем палеозое
(девон-карбон). В девоне и карбоне сформировались также алмазоносные трубки
взрыва Архангельской области (северо-восток Восточно-Европейской
платформы.[10].
В платформенном чехле на территории Беларуси
выявлено 14 уровней сланцеобразования. Промышленный интерес имеют сланценосные
отложения верхнего девона в Припятском прогибе. Их мощность составляет 100-150
м. Известны 2 месторождения - Любанское и Туровское. Основная проблема месторождений
горючих сланцев Беларуси - это низкое их качество, высокое содержание золы.
Месторождения каменных солей приурочены к субширотной антиклинальной структуре,
вытянутой на 10 км. Представлены разрезы отложениями галитовой подтолщи (D3fm).
Глубина отработки составляет 1500м. Всего около 21 млн. тонн. Известны 3
месторождения: Давыдовское (неактивные запасы), Мозырское (запасы - 5889 млн
тонн, ежегодное производство пищевой поваренной соли - 180-355 тыс тонн.),
Старобинское (производство пищевой, кормовой и технической соли-300-550 тыс
тонн).
В настоящее время в Припятском прогибе разведаны
3 месторождения калийных солей: Старобинское, Петриковское и Октябрьское.
Наиболее крупное из них является Старобинское (1949 г.). На месторождении
известны четыре калийных горизонта; отрабатываются четырьмя рудоуправлениями
РУП ПО «Беларуськалий». Основным объектом эксплуатации является нижний
сильвинитовый пласт третьего горизонта.ю залегающий на глубине 450-1000 м и
более. Всего в разрезе шесть сильвинитовых слоев. Мощность продуктивного пласта
4-5,5 м. Второй калийный горизонт распространен на меньшей площади и залегает
на глубине 360-700 м. Мощность его - 1,3-2,8 м. Всего в беларуси общие запасы
составляют 1568 млн тонн, что составляет 9,1 %. От мировых запасов. Среднее
содержание К2О равно 16 %, максимальное у Канады - 23%, у России -
17,8%. Республика Беларусь занимает первое место в Европе по запасам этого
полезного ископаемого, а в мировом рейтинге Беларусь стоит на третьем месте,
после Канады и России.
Впервые алмазы на территории Республики Беларусь
были обнаружены в середине 1970-х гг. в семилукских отложениях франского яруса
в Барсуковской скважине 32 (размер зерна алмаза 0,10 х 0,15 мм). Все трубки
взрыва сгруппированы в Жлобинское, Уваровичское, Светиловичское, Стрешинское и
Стародорожское поля. По данным БелНИГРИ, в трубках Антоновская, Веточка и Цупер
обнаружены единичные зерна алмазов розового цвета. Месторождения и проявления
гипса в виде пластов, слоев, прослоев. Разведано крупное Бриневское месторождение
гипса, расположенное в Гомельской области Петриковского района. Гипсоносная
толща относится к среднефаменскому подъярусу, залегает на глубинах 142,8-460,3
м, имеет мошность 37,2-252,7 м. Сульфатонасыщенность ее составляет в среднем
около 40% [2].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Девонская система установлена в 1839 г.
известными английскими геологами А. Седжвиком и Р. Мурчисоном в Англии в
графстве Девоншир, по имени которого и была названа. Начался около 416 млн.,
закончился 360 млн. лет назад. Продолжительность девона - 56 млн. лет
Этот период является одним из самых
продолжительных в истории Земли. И за этот большой отрезок времени произошли
важнейшие события и появились различные (глобальные и региональные) изменения
как в тектонике и климате, так и в развитии органического мира.
Граница между силуром и девоном, как указывалось
выше, проводится в основании граптолитовой зоны Monograptus
uniformis (Барранден,
Чехия). В настоящее время эта граница является единственной официально принятой
Стратиграфической комиссией Международного геологического конгресса. Верхняя
граница официально не утверждена. Ввиду того, что в начале девонского периода
продолжалась обширная регрессия, начавшаяся еще в силуре, возникло множество
разнообразных фациальных обстановок с соответствующей фауной.
Органический мир девона претерпел значительные
изменения по сравнению с предыдущими периодами. Главное отличие состояло в том,
что жизнь стала развиваться не только в морях и пресноводных бассейнах, но и на
суше. Переход от силура к девону выражен плохо, но с середины периода флора и,
особенно, фауна характеризуется небывалым разнообразием. Середина девона
считается максимумом видов во всем палеозое. В девонском периоде впервые
появились аммоноидеи, имеющие важное стратиграфическое значение, представители
голосеменных, развились леса. Кроме того, девон называют веком «рыб, брахиопод
и иглокожих», так как именно эти группы организмов достигли своего расцвета.
Говоря о палеогеографии, необходимо отметить то,
что девон расположен на стыке двух тектономагматических эпох - каледонской,
последняя фаза которой, называемая акадской (лигерийской), проявилась в среднем
девоне, и герцинской, начало которой положила бретонская фаза, отмечавшаяся в
позднем девоне. В ходе бретонской фазы произошло полное закрытие иннуитской
геосинклинали. Таким образом, можно сказать, что девон является периодом
высокой тектонической активности.
Также, в девонском периоде развитие некоторых
платформ (Восточно-Европейская, Сибирская, Северная Африка, Австралия)
происходило под знаком господства процессов растяжения. Это выразилось в
формировании крупных рифтовых систем: Днепровско-Донецкой,
Баренцево-Каспийской, Саура-Угарта, Амадиес, Фицрой, Карнарвон.
В раннем девоне достигла своего максимума
регрессия, начавшаяся еще в конце силура. Этот отрезок называют «временем
высокого стояния материков».
Однако со среднего девона началась трансгрессия,
максимум которой пришелся на живетский век.
Характерной особенностью девона является
образование межгорных впадин, которые заполнялись молласовыми конгломератами,
красноцветным песчаником, вулканитами.
Наиболее типичной фацией девона является фация
«древнего красного песчаника», широко распространенная во всех странах
Северного полушария. Кроме «древнего красного песчаника» сформировалась
своеобразная фация доманика, представленная в основном битуминозными черными
сланцами. С ней связана нефтегазоносность Волго-Уральской области и Татарии.
Девонский период является временем накопления
различных видов полезных ископаемых (самые древние угольные пласты, нефть и
др.). Главными из полезных ископаемых, имеющими девонский возраст, для
Республики Беларусь являются нефть, доломиты и, особенно, калийная и поваренная
соль.
СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Владимирская
Е. В. Историческая геология с основами палеонтологии / Е. В. Владимирская, А.
Х. Кагаржанов. - Л.: Недра, 1985. 432 с.
. Высоцкий
Э. А. Месторождение горючих и неметаллических полезных ископаемых: Курс лекций
/ Э. А. Высоцкий. - Мн.: БГУ, 2003. - 131 с.
. Гарецкий
Р. Г. Особенности тектоники и геодинамики восточно-европейской платформы / Р.
Г. Гарецкий - Мн: Институт геохимии и геофизики НАН Беларуси.
5. Кузьменко,
Е. Е. Историческая геология с палеонтологией и геологией СССР / Е.Е. Кузьменко.
- М. : Недра, 1973. - 277 с
. Монин
А.С. История Земли / А.С. Монин - Ленинград: Наука, 1977. - 228 с
. Национальный
атлас Беларуси / Мн.: Минская печатная фабрика, 2001. 190 с.
. Немков
Г.И. Историческая геология / Г.И. Немков, Е.С. Левицкий, И.А. Гречишникова и
др. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1986. - 352 с
. Подобина
В. М. Историческая геология. Учебное пособие / В. М. Подобина, С. А. Родыгин. -
Томск : Издательство научно-технической литературы, 2000. - 266 с.
. Хаин
В. Е. Историческая геология / В. Е. Хаин, Н.В. Короновский, Н.А. Ясоманов - М.:
Изд-во 1997. - 448 с
. Якушова,
А.Ф. Общая геология / А.Ф. Якушова, В.Е.Хаин, В.И. Славин. - М.: Издательство
Московского университета, 1988. - 488 с.
12. #"889330.files/image009.jpg">
Рис. 1. Органический мир моря
[13]
Рис. 2. Скелетные останки акантостеги [13]
Рис. 3. Символ девона хищная рыба дихтионис [12]
Рис. 4. Современный аналог девонской
двоякодышащей рыбы. (Австралия) [12]