Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (КА)"

Каменноугольная система (период)

Каменноу'гольная систе'ма (пери'од), карбон, пятая по порядку система палеозойской группы, соответствующая пятому периоду палеозойской эры истории Земли.

  Начало К. п. радиогеологическими методами определяется в 350 млн. лет тому назад, длительность его составляет 65—75 млн. лет; следует за девонской системой и предшествует пермской.

  К. с. установлена в 1822 У. Конибиром и У. Филлипсом в Великобритании. В России изучение К. с. и её ископаемой фауны и флоры проводилось В. И. Меллером, С. Н. Никитиным, Ф. Н. Чернышевым и др., а в советское время – М. Д. Залесским, А. П. и Е. А. Ивановыми, Д. В. Наливкиным, М. С. Швецовым, М. Э. Янишевским, Л. С. Либровичем, С. В. Семихатовой, Д. М. Раузер-Черноусовой, А. П. Ротаем, В. Е. Руженцевым, О. Л. Эйнором и др. В Западной Европе важнейшие исследования выполнены английским учёным А. Воганом, немецким палеоботаником В. Готаном и др. В Северной Америке – Ч. Шухертом, К. Данбаром и др.

  Подразделения. К. с. в СССР и некоторых др. странах (Китай, Япония) делится на 3 отдела. В Западной Европе принимается 2 отдела; при этом верхний отдел отвечает не только среднему и верхнему отделам, принятым в СССР, но и верхам нижнего отдела (намюрскому ярусу). В США нижний отдел К. с. в западноевропейском объёме (с включением низов намюрского яруса) рассматривается как самостоятельная миссисипская система, а верхний отдел – как пенсильванская система (см. табл.).

Схема стратиграфии каменноугольной системы

* Принятые в СССР.

  Международного зонального расчленения ярусов К. с. не существует. В Западной Европе и морских отложениях СССР зональное расчленение используется только для нижнего отдела.

  Общая характеристика. Отложения К. с. распространены на всех материках. Классические разрезы – в Западной Европе (Великобритания, Бельгия, ФРГ) и Восточной Европе (Донбасс, Московская синеклиза), в Северной Америке (Аппалачи, бассейн р. Миссисипи и др.). В К. п. взаимное расположение платформ и геосинклиналей оставалось таким же, что и в девонском периоде [см. Девонская система (период) ].

  На платформах Северного полушария К. с. представлена морскими отложениями (известняки, песчано-глинистые, часто угленосные осадки). В Южном полушарии развиты преимущественно континентальные отложения – обломочные и ледниковые (нередко тиллиты). В геосинклиналях распространены также покровы лав, туфы и туффиты, кремнистые грубообломочные осадки, флиш.

  По характеру геологических процессов и палеогеографической обстановки К. п. почти на всём земном шаре подразделяется на два этапа: первый из них охватывает ранний карбон, второй – средний и поздний. На обширных площадях геосинклиналей среднего палеозоя в связи с герцинским складкообразованием морской режим после раннего карбона сменился на континентальный. На С.-В. Азии, Восточно-Европейской и Северо-Американской платформах море местами захватило недавно возникшие участки суши. К. п. принадлежит к числу талассократических: обширнейшие пространства в пределах современных материков были покрыты морем. Погружения и вызванные ими трансгрессии происходили на протяжении К. п. неоднократно. Наибольшие трансгрессии произошли в 1-й половине периода. В раннем карбоне море покрывало Европу (исключая Скандинавию и прилегающие районы), большую часть Азии, Северной Америки, крайний Запад Южной Америки, С.-З. Африки, восточная часть Австралии. Моря были преимущественно мелкими с многочисленными островами. Крупнейшим единым массивом суши была Гондвана. Заметно меньший массив суши простирался от Скандинавии через северную часть Атлантики, Гренландию и Северную Америку. Сушей была также центральная часть Сибири между рр. Леной и Енисеем, Монголией и морем Лаптевых. К среднему карбону море оставило почти всю Западную Европу, Западно-Сибирскую равнину, Казахстан, Среднюю Сибирь и др. районы.

Во 2-й половине К. п. в зонах герцинского орогенеза (Тянь-Шань, Казахстан, Урал, северо-западная часть Европы, Восточная Азия, Северная Америка) поднялись горные хребты.

  Климат материков был разнообразным и изменялся от века к веку. Общей чертой его была высокая влажность тропического, субтропического и умеренного поясов, что способствовало широкому распространению на всех материках лесной и болотной растительности. Накопление растительных остатков, преимущественно в торфяниках, привело к образованию многочисленных угольных бассейнов и месторождений.

  Принято выделение следующих фитогеографических областей, Еврамерийской, или Вестфальской (тропической и субтропической), Ангарской, или Тунгусской (внетропической), Гондванской (умеренного климата). Климат Еврамерийской области к концу К. п. стал более сухим, местами субаридным. Остальные области сохранили свою высокую влажность не только до конца К. п., но и в пермском периоде. Наибольшая влажность и оптимальные условия для торфонакопления (угленакопления) в Еврамерийской области были: в Большом Донбассе в конце раннего, в среднем карбоне, в Западной Европе – в намюре – вестфале, в Северной Америке – в среднем и верхнем карбоне, в Казахстане – в позднем визе – среднем карбоне. На юге Ангарской области (Кузбасс и др. впадины) интенсивный рост торфяников происходил со среднего карбона, а в Гондване – с позднего карбона до конца перми. Сухой климат в К. п. был характерен лишь для ограниченной территории. Например, в турнейский век одна из зон аридного климата протягивалась от Южного Казахстана через Тянь-Шань к Таримскому массиву. Впадины, отличавшиеся в этот век сухим климатом,. протягивались от Казахстана до Сибирского плоскогорья и низовьев р. Лены. Сильная и долговременная аридизация климата наступила в башкирском веке и продолжалась до перми-триаса в Казахстане, в районах от Тургайской до Тенизской и Джезказганской впадин; здесь образовались медные руды.

  В турнейский век экватор (по палеомагнитным данным А. Н. Храмова) простирался через Чёрное море и Скандинавский полуостров, с визейского века до позднего карбона он проходил от Балканского полуострова на С.-З. Европы. Северный полюс в среднем и позднем карбоне располагался, видимо, к С. от устья р. Лены. Резко выраженные климатические контрасты между различными поясами устанавливаются со среднего – позднего карбона. Со среднего карбона часть территории СССР к В. от линии озера Балхаш – устье р. Енисей отличалась от расположенной западнее части умеренным климатом. На это указывает характер флоры и морской фауны. Лишь Сихотэ-Алинь, как и почти вся зарубежная Азия (исключая Монголию), принадлежал к поясу тропического и субтропического климата. На материке Гондваны (в Австралии, в Антарктиде) в среднем – позднем карбоне периодически возникал климат, способствовавший оледенению.

  Магматическая деятельность проявлялась в виде излияний и интрузий в геосинклиналях – Уральской, Тянь-Шанской, Казахстанской, Монголо-Охотской и многих других – на территории Западной Европы, зарубежной Азии, Северной и Южной Америки, на В. Австралии. К. п. – один из периодов наиболее сильной магматической (в особенности интрузивной) деятельности, что тесно связано с апогеем герцинского орогенеза.

  Органический мир . В самом начале периода во флоре преобладали мелколистные плауновидные (Lepidodendropsis, Sublepidodendron и др.), голосеменные папоротникообразные (птеридоспермы), примитивные членистостебельные и папоротникообразные (в основном прапапоротники). Ещё в раннем карбоне на смену примитивным плауновидным пришли крупные древовидные Lepidodendron и Sigillaria, особенно широко распространившиеся в среднем карбоне. В тропиках (Еврамерийская область) в среднем карбоне господствовали леса из высокоствольных плауновидных с большим количеством птеридоспермов (Neuropteris, Mariopteris, Alethopteris) и др. папоротников, каламитов и клинолистников (рис. 1 ). Севернее (Ангарская область) в раннем карбоне господствовали плауновидные, а в среднем – позднем карбоне – кордаиты и папоротниковидные. В Гондванской области в это время, видимо, уже была развита так называемая глоссоптерисовая флора, особенно характерная для перми. В фитогеографических областях умеренного климата наблюдалось сравнительно постепенное развитие флоры от среднекаменноугольной эпохи к ранней перми. Напротив, в тропиках в позднем карбоне местами под влиянием аридизации климата произошло коренное изменение растительности болотистых низменностей. Главными группами растений стали птеридоспермы и древовидные папоротники. На возвышенных местах распространились хвойные.

  Моря К. п. изобиловали синезелёными водорослями (Beresella, Ungarella, Donezella и др.), в пресных водах – зелёные водоросли-углеобразователи Pila, Reinschia.

  Животный мир К. п. весьма разнообразен (рис. 2 ). В морях были широко распространены фораминиферы, испытавшие быстрые эволюционные изменения на протяжении К. п. и давшие много десятков родов и тысячи видов. Важнейшим для стратиграфии является надсемейство фузулинид : в нижнем карбоне – Eostaffela, в среднем карбоне – роды Fusulina, Fusulinella и др., в верхнем карбоне – Triticites и др. Среди кишечнополостных всё ещё преобладали ругозы (Caninia, Dibunophyllum, Lithostrotion и др.), табуляты (Syringopora и др.), строматопороидеи. Были разнообразны моллюски (двустворчатые, брюхоногие), быстро эволюционировавшие головоногие аммоноидеи, особенно важные для сопоставления удалённых разрезов (в нижнем карбоне различные виды Goniatites, Eumorphoceras, в среднем Gastrioceras, в верхнем Uddenites и др.), а также наутилоидеи . Некоторые двустворчатые (Carbonicola, Anthracomya и др.) существовали в сильно опреснённых лагунах и дельтах, что позволяет использовать их для стратиграфии угленосных толщ. В мелких морях были широко распространены плеченогие, особенно отряды Productida и Spiriferida. В раннем карбоне (визейский век) в Подмосковье, на Урале, Тянь-Шане изобиловали крупные толстораковинные Gigantoproductus, сильно изменчивые, жившие банками Striatifera и др., в среднем и позднем карбоне – многочисленные виды рода Choristites. Некоторые участки морского дна были особенно благоприятны для развития мшанок; преобладали представители семейства Fenestellidae (роды Polypora, Fenestella, Archimedes). Разнообразны членистоногие. Ещё продолжают существовать трилобиты, хотя и в небольшом количестве. Довольно много разных групп остракод. Из иглокожих обильно развивались морские лилии, членики которых слагают целые прослойки в толщах известняков, кое-где часто встречаются остатки морских ежей, редки бластоидеи.

  Значительный эволюционный путь прошли разные классы позвоночных, особенно рыбы (морские и пресноводные). Развиваются костные рыбы, акуловые (Cladodus Stenacanthus и др.). На суше господствовали амфибии, стегоцефалы; рептилии были ещё редкими. Найдены остатки многочисленных насекомых (подёнки, стрекозы, таракановые), некоторые из них достигали гигантских размеров.

  Биогеографическое районирование. Фитогеографические области – Ангарская, или Тунгусская (Сибирь, Восточный Казахстан, Монголия), и Еврамерийская (Северная Америка, Европа, Северная Африка, Анатолия, Кавказ, Центральный Казахстан, Средняя Азия, Китай, Юго-Восточная Азия), выделяются начиная с раннего карбона; в конце раннего карбона обособляется Гондванская область (Южная Америка, Южная Африка, Индия, Австралия, Антарктида), а с позднего карбона из Еврамерийской области выделяется Катазиатская область (Китай, Юго-Восточная Азия). Во всех схемах зоогеографического районирования выделяются северная внетропическая область (Северная Азия и часть Арктики), южная внетропическая область (Австралия, часть Южной Америки) и располагающаяся между ними тропическая область, в которую входил Тетис. В пределах этих областей, которым присваиваются разные названия, выделяется несколько провинций.

Отложение К. с. в СССР. Среди широко распространённых в СССР отложений К. п. различаются два основных типа разрезов и формаций – платформенный и геосинклинальный. Платформенный тип – на Восточно-Европейской платформе и в Восточной Сибири – в Тунгусской впадине. Геосинклинальный тип – в Донбассе, на Кавказе, Урале, в Тянь-Шане, Казахстане.

  Разрез К. с. в Донецком бассейне является классическим по полноте, отличной обнажённости, обилию и разнообразию палеонтологических остатков. Нижний карбон здесь выражен известняками, средний и верхний – мощной (6—12 км ) угленосной толщей: чередующимися слоями глинистых пород, песчаников, известняков и пластами углей. Интересны маломощные разрезы К. с. на Восточно-Европейской платформе, разнотипные толщи всех трёх отделов К. с. на Урале, в Тянь-Шане, Казахстане, на Алтае, в Кузнецком бассейне, в Тунгусской впадине, в Верхоянском хребте и Забайкалье. Под толщами более молодых отложений К. с. выстилает всю центральную и восточную части Восточно-Европейской платформы (и Днепровско-Донецкую впадину), значительную часть Западно-Сибирской и Туранской плит, большие площади в Тунгусской впадине и территорию к В. от р. Лены. В Московской синеклизе находятся стратотипы московского и гжельского ярусов, на Урале – башкирского яруса.

  Полезные ископаемые К. с.: каменный и бурый уголь образуют на всех материках ряд бассейнов и месторождений, приуроченных к герцинским краевым прогибам и внутренним впадинам. В СССР бассейны: Донецкий (каменные угли), Подмосковный (бурые угли), Карагандинский (каменные угли), Кузнецкий и Тунгусский (угли К. с. и пермской системы); месторождения Украины, Урала, Северного Кавказа и др. В Центральной и Западной Европе известны бассейны и месторождения Польши (Силезия), ГДР и ФРГ (Рур), Бельгии, Нидерландов, Франции, Великобритании; в США – Пенсильванский и др. бассейны. К К. п. приурочены многие нефтяные и газовые месторождения (Волго-Уральская область, Днепровско-Донецкая впадина и др.). Известны также многие месторождения руд железа, марганца, меди (крупнейшее – Джезказганское), свинца, цинка, алюминия (бокситы), огнеупорных и керамических глин.

  Лит .: Иванова Е. А., Хвор острова И. В., Стратиграфия среднего и верхнего карбона западной части Московской синеклизы, «Тр. Палеонтологического института АН СССР», 1955, т. 53, кн. 1; Атлас литолого-палеогеографических карт Русской платформы и ее геосинклинального обрамления [и объяснительная записка], ч. 1, М., 1960; Миклухо-Маклай А. Д., Верхний палеозой Средней Азии, Л., 1963; Атлас палеогеографических карт СССР. Каменноугольный период. [Карты и объяснительная записка], М., 1965; Геология угленосных формаций и стратиграфия карбона в СССР, М., 1965 (Международный конгресс по стратиграфии и геологии карбона, 5 сессия, Париж, 1963); Атлас литолого-палеогеографических карт СССР, т. 2, М., 1969; Геологическое строение СССР, т. 1, М., 1968; Проблемы стратиграфии карбона, М., 1970 (Труды Межведомственного стратиграфического комитета СССР, т, 4).

  О. Л. Эйнор.

Рис. 2. Фауна каменноугольного периода. Фораминиферы: 1 – фузулина (Fusulina) – внешняя форма раковины, ´ 30; 2 – тритицит (Triticites) – поперечный срез, ´ 15. Головоногие моллюски – аммониты: 3, 4 – маратонит (Marathonites); 5, 6 – эоазианит (Eoasianites). Кораллы: 7 – колониальный коралл литостротионелла (Lithostrotionella) – поперечный срез; 8 – одиночный коралл амплексус (Amplexus). Мшанки: 9 – полипора – боковое сечение, ´ 11; 10 – полипора – внешний вид. 11 – Морская лилия кромиокринус (Cromyocrinus). 12 – Пластинчатожаберный моллюск аллорисма (Allorisma). Плеченогие моллюски – брахиоподы; 13 – хористит (Choristites mosquenesis); 14 – хористит – внутреннее строение створки; 15 – продуктус (Gigantoproductus); 16, 17 – продуктус (Antiquatonia) – видны иглы, которыми раковина прикрепляется к морскому дну.

Палеогеографическая схема позднего карбона.

Распространение флор каменноугольного периода.

Рис. 1. Растительность каменноугольного периода. Слева, среди зарослей папоротников, видны два больших лепидодендрона, левее их – молодой кордаит; в правом углу – побеги каламитов, за ними – крупный ствол сигиллярии; на втором плане – три прямые, как свеча, сигиллярии; вдали, на пригорке, – роща лепидодендронов.