Стратиграфия и органический мир каменноугольного периода

Каменноугольная (карбоновая) система выделена в 1822 г. английскими геологами У. Конибиром и У. Филлипсом в Западной Европе. Современный ее объем установлен в 1839 г. А. Седжвиком и Р. Мурчисоном. Свое название система получила по наличию в ее составе большого количества пластов каменного угля[3]. Камен­ноугольный период начался 359 млн. лет назад и завершился 299 млн. лет назад, т. е. его продолжительность составляет около 60 млн. лет.
Подразделение каменноугольной системы на отделы и ярусы в различных странах проведено по-разному ввиду больших отличий в геологической истории и в составе отложений. В Англии, Бель­гии, Франции и Германии карбон делится на два отдела. Это обусловлено тем, что нижняя часть системы представлена мор­скими отложениями, а верхняя — континентальными[6]. Американские палеонтологи предпочитают делить каменноугольный период на две – миссисипий (соответствует европейскому раннему карбону) и пенсильваний (средний и верхний карбон), что отражает неполную адекватность событий на разных континентах[1]. Обе они рассматриваются в Северной Америке как особые системы, но это предложение было отклонено Международным кон­грессом по геологии карбона в 1958 г. и не было принято XXI сес­сией МГК в 1960г. Во многих регионах России и сопредельных государств ка­менноугольная система целиком представлена морскими отложе­ниями с богатым комплексом ископаемых остатков. Детальное изучение фаунистических комплексов и их распределения по раз­резу позволило выделить в ее составе ряд ярусов, которые полу­чили международное признание (табл. 1). Турнейский ярус получил название от г. Турне в Бельгии. Он был выделен К. Конинком в 1842 г. Ярус слагается известняками, содержащими большое число гониатитов, присутствует масса фораминифер. Визейский ярус назван по г. Визе в Бельгии. Выделен К. Дюроком в 1882 г. Визе является верхним ярусом динантского отде­ла Западной Европы или средним ярусом нижнего карбона Рос­сии. В стратотипическом разрезе выражен известняками, в кото­рых обильно представлены гониатиты, фораминиферы и конодонты. Стратотипической местностью серпуховского яруса является центральная часть Восточно-Европейской платформы. Свое наз­вание ярус получил в 1890 г. от г. Серпухова по предложению С. Н. Никитина как эквивалент нижнего намюра (см. ниже). Дли­тельное время геологи пользовались западноевропейской шкалой и лишь в 1974 г. самостоятельный серпуховский ярус был восста­новлен в стратиграфической шкале. В стратотипическом районе он включает тарусский, сташевский и протвинский горизонты, представленные карбонатно-терригенными породами с остатками фораминифер, брахиопод, конодонтов, по которым проводится зо­нальное деление. Таблица 1 Общие стратиграфические подразделения каменноугольной системы

Эпоха
Век
Обозначение
Пенсильваний
Гжельский
C2g
Касимовский
C2k
Московский
C2m
Башкирский
C2b
Миссисипий
Серпуховский
C1s
Визейский
C1v
Турнейский
C1t Башкирский ярус был установлен С. В. Семихатовой в 1934 г. в Горной Башкирии, где в нем имеются обильные остатки аммоноидей. В состав башкирского яруса входят краснополянский, северокельтменский, прикамский, черемшанский и мелекесский го­ризонты. В известняках, мергелях и известковистых песчаниках наряду с аммоноидеями встречаются брахиоподы, кораллы и фо­раминиферы (табл. 2). Московский ярус был установлен в 1890 г. С. Н. Никитиным в Подмосковье. Справедливости ради надо отметить, что впервые это название было предложено еще Р. Мурчисоном для известня­ков с остатком брахиопод карбона, широко распространенных в Подмосковье. На основании обильной и разнообразной фауны проведено де­тальное расчленение московского яруса. В качестве синонима это­го яруса в Западной Европе в 1893 г. предложен вестфальский ярус, содержащий обильные остатки флоры. Долгое время наз­вание «московский ярус» относилось ко всему среднему отделу карбона. Ярус слагается известняками и на основании фаунистических комплексов разделяется на 4 горизонта: верейский, кашир­ский, подольский и мячковский. Наряду с брахиоподами встреча­ется большое количество аммоноидей, фораминифер и конодон­тов. Касимовский ярус является синонимом тегулиферового гори­зонта. В качестве самостоятельного горизонта он был установлен В. М. Даньшиным в 1947 г. В том же году Г. И. Теодорович пред­ложил перевести его в ранг яруса, что и было сделано решением Межведомственного стратиграфического комитета в 1985 г. В стратотипической местности в Подмосковье касимовский ярус разделяется на кревякинский, хамовнический, дорогомиловский и яузский горизонты. Все они слагаются известняками, мергелями и известковистыми песчаниками, содержащими обильные комплексы фораминифер. В конце XIX в. С. Н. Никитин в качестве самостоятельного выделил и гжельский ярус (от г. Гжель в Подмосковье). В извест­няках присутствуют аммоноидеи, фузулиниды и брахиоподы (табл. 2). В западноевропейской шкале в составе верхнего карбона вы­деляют намюрский, вестфальский и стефанский ярусы. Намюрский ярус отвечает серпуховскому и трем нижним горизонтам башкирского яруса. Вестфальский соответствует верхней половине башкирского и московскому ярусам, а стефанский ярус — каси­мовскому и гжельскому. Для морских отложений среднего и верх­него карбона повсеместно в мире применяется деление, разрабо­танное в России[6].
ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР
В течение каменноугольного периода продолжалось освое­ние суши. В начале периода растительный мир был представ­лен формами, типичными для позднего девона, но отличительной чертой флоры являлось резкое увеличение числа древесных форм среди плауновых, членистостебельных и папоротников. Наряду с высокоорганизованными формами продолжала развиваться флора бактерий, водорослей, мхов и грибов[7]. В составе органического мира каменноугольного периода силь­но снижается роль древнепалеозойских форм. Еще задолго до наступления периода вымирают древнейшие представители назем­ной флоры — риниофиты. В начале карбона вымирают последние граптолиты, полностью теряют свое значение трилобиты и гигант­ские раки, снижается численность наутилоидей. На смену некогда господствующим группам пришли иные отряды и классы расти­тельного и животного царства. Наиболее примечательной чертой каменноугольного периода является пышное развитие древесной наземной растительности, покрывавшей все континенты. Важная особенность — появление в середине периода новой группы на­земных позвоночных — пресмыкающихся.
Органический мир морей в этот период очень своеобразен, хо­тя в его составе продолжали существовать все те типы животных, что и в более ранние периоды. Широким развитием стали пользо­ваться фораминиферы, в частности фузулиниды, замковые брахио­поды, гониатиты, четырехлучевые кораллы, мшанки, морские ли­лии и древние морские ежи. Несмотря на кажущееся сходство с девонскими организмами, во всех перечисленных группах произо­шло значительное обновление состава семейств, родов и видов.
Одной из наиболее важных и характерных групп беспозвоноч­ных животных являлись крупные фораминиферы со сложно пост­роенной спиральнозавитой раковиной, относящиеся к семейству фузулинид (Fusulina, Triticites). Фузулиниды в каменноугольных отложениях встречаются в массовом количестве, являются поро­дообразующими и имеют большое стратиграфическое значение. Широко распространены замковые брахиоподы, хотя по срав­нению с девонским периодом количество родов несколько сократилось. Резко изменился их родовой и видовой состав. Преобла­дали спирифериды Unispirifer, Spirifer, Choristites, Neospirifer и особенно продуктиды — Avonia, Buxtonia, Ovatia, Dictyoclostus, в основном их крупные представители. Причем некоторые из них, в частности Gigantoproductus, достигали размеров до 40 см. Таблица 2 Руководящие формы для различных подразделений карбона[5]
Эпоха
Век
Руководящее ископаемое
Пенсильваний
Гжельский Productus cora, Fusulina verneuill, Schwagerina princeps.
Касимовский
Московский Spirifer mosquensis, Productus semireticulatus, Archaecidaris rossica.
Башкирский
Миссисипий
Серпуховский Productus giganteus, Productus striatus.
Визейский
Турнейский Spirifer tornacensis, Productus mesolobus Продолжали развиваться агониатиты и гониатиты. В начале периода они были немногочисленны, но с середины карбона их количество и разнообразие заметно увеличились. Гониатиты про­должали эволюционировать, что отразилось в усложнении лопаст­ной линии и скульптуры раковины. Гониатиты, так же как и фузулиниды, являются важнейшими группами, используемыми для дробного стратиграфического расчленения каменноугольных отло­жений[6]. Каменноугольный период - время расцвета четырехлучевых ко­раллов: одиночных (Сaninia, Amplexus) и колониальных (Lonsdaleia, Lithostrotion, Petalaxis). Колониальные четырехлучевые кораллы вме­сте с некоторыми хететидами, табулятами и мшанками участвовали в строении рифов[3]. Существенное значение в каменноугольной фауне имели иглокожие. В начале карбона вымирают последние представители древней группы стебельчатых иглокожих (карпоидеи, цистоидеи, текоидеи), зато большое развитие получили морские ежи, морские лилии и бластоидеи. В морях были достаточно широко представ­лены губки, остракоды, конодонты, гастроподы и двустворчатые моллюски. Причем последние населяли и пресноводные бассейны. Довольно много гастропод с плоскозавитыми раковинами — Bellerophontidae, Euomphalidae. Из членистоногих большое распространение получили насеко­мые. Это скорее всего было связано с пышным расцветом наземной растительности. Насекомые представлены подклассом древнекрылых Palaeoptera, которому из современных насекомых принадле­жат стрекозы и поденки. В каменноугольном периоде насекомые были единственными представителями летающего животного мира; Не встречая врагов и конкурентов, они могли свободно развивать­ся и нередко достигали гигантских размеров. Например, Protophasma dumasii имела размах крыльев в 70 см[6]. К началу каменноугольного периода резко сокращаются в ко­личестве панцирные рыбы и преобладающее значение получают лишенные внешних костных покровов акулоподобные хрящевые рыбы. Кроме них в карбоне известны земноводные — стегоцефалы. Одни из них напоминали ящериц, другие — змей и крокодилов. Все они обитали в сырых лесах, болотах и замкнутых водоемах[3]. В середине периода появились первые рептилии — пресмыкаю­щиеся. К ним принадлежали котилозавры, у которых тело было покрыто ороговевшей кожей. В отличие от земноводных этим жи­вотным для размножения уже не требовалась водная среда. Они откладывали яйца, защищенные известковой раковиной, в укром­ных местах суши. Среди пресмыкающихся были хищные, расти­тельноядные и насекомоядные представители. Каменноугольный период знаменует собой начало совершенно нового этапа в развитии растительности. Группы растений, поя­вившиеся в девоне, в карбоне получили свое дальнейшее развитие. Основной фон растительного покрова составляли древовидные, плауновидные, членистостебельные, папоротники, птеридоспермы и кордаитовые. Плауновидные — наиболее распространенные растения карбо­на, типичными представителями их были своеобразные растения — лепидодендроны. Некоторые из них достигали высоты 30—40 м. Высо­кие прямые, лишенные ветвей стволы достигали в поперечнике 1—2 м, лишь в своей верхней части дихотомически разветвлялись, образуя густые кроны. [6] На ветвях спирально располагались побеги длиной от 1 до 50 см, которые периодически опадали, оставляя на стволе ромбические рубцы. Они имели толстые, обширные, углубляющиеся в почву корневища с мел­кими спиральными корнями[7]. Другой не менее важной группой каменноугольных споровых растений были папоротники. Большую роль среди них играли крупные древовидные формы со сложными сильно расчлененными-перистыми листьями[6]. Древние членистостебельные были как травянистыми, так и древесными формами. Среди них обособились клинолистниковые и каламитовые. Клинолистниковые — это лианоподобные травянистые растения с тонким членистым и ребристым стеблем и листьями клиновидной формы. Каламитовые — древовидные растения высотой 20—30 м, по внешнему облику напоминающие современные хвощи[7]. Широко распространенной группой наземных споровых расте­ний являлись каламиты и клинолисты — древовидные растения, родственные современным хвощам. Большое значение приобрели примитивные голосеменные папоротникообразные — птеридоспермиды — Neuropteris, Pecopteris. Они размножались семенами, а способность пережидать засушливые времена года давала им пре­имущество в заселении удаленных от морских побережий участков суши. Особую группу голосеменных папоротникообразных состав­ляли кордаиты, появившиеся в конце раннего карбона. Они обла­дали крупными линейно вытянутыми или ланцетовидными листья­ми с почти параллельным жилкованием. В это же время появились первые хвойные, а в самом конце карбона — гинкговые[6].
Начиная со среднего карбона выделяются фитогеографические провинции: Вестфальская (материки северного полушария) – флора влажного и теплого климата; гондванская или глоссоптерисовая – наиболее холодолюбивая; тунгусская (северные области Европы и Азии) – область умеренного и холодного климата[2].
В течение карбона растительность постепенно перемещалась с приморских низменностей в глубь континентов и стала произ­растать на аллювиальных и озерно-аллювиальных внутриматериковых и межгорных равнинах. В ее распределении нашла отражение ландшафтно-климатическая дифференциация[7].
ЛИТЕРАТУРА 1. Еськов К.Ю. История Земли и жизни на ней. - М., «МИРОС», 1999. – 180 с. 2. Иванова М.Ф. Общая геология с основами исторической геологии. – М., «Высшая школа», 1980. – 440 с. 3. Немков Г.И., Левицкий Е.С. Историческая геология. – М., 1938. – 352 с. 4. Райнхарт Юнкер, Зигфрид Шерер. История происхождения и развития жизни. 212 с. 5. Страхов Н.М. Историческая геология. – М., 1938. – 500 с. 6. Хаин В.Е. и др. Историческая геология. – М., «Издательство МГУ», 1997. – 448 с. 7. Ясаманов М.А. Популярная палеогеография. – М., 1985. – 136с.