Силурийский период

Контрольная работа по геологии

"Силурийский период"

Введение

Силурийская система была установлена в 1835 г. английским геологом Р. Мурчисоном, как и кембрий и ордовик, в Уэльсе. Ее название происходит от наименования древнего кельтского племени силуров. Объем силурийской системы с течением времени менялся. Первоначально ее выделяли в составе отложений от подошвы тремадокского яруса до подошвы девонского "древнего красного песчаника", т. е. она включала почти весь ордовик. В 1960 г. силурийская система была утверждена в ее современном объеме.

1. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ И СТРАТОТИПЫ

На Британских островах силурийская система представлена морскими мелководными и глубоководными фациями. Стратиграфические разрезы этих фаций слабо увязаны друг с другом. Межведомственным стратиграфическим комитетом СССР было рекомендовано нижнюю границу силура проводить по подошве граптолитовой зоны, расположенной в основании лландоверийского яруса. При этом силур принято делить на два отдела.

Таблица 1

Общие стратиграфические подразделения силурийской системы

Продолжительность силурийского периода по сравнению с другими периодами довольно короткая -- всего около 30 млн. лет. По принятой в России геохронологической шкале силур начался 'около 435 млн. лет назад и закончился 405 млн. лет назад. Близкие параметры предполагают английские и французские исследователи.

Названия "лландоверийский", "венлокский" и "лудловский" ярусы впервые были предложены Р. Мурчисоном для карбонатно-терригенных отложений Британии, содержащих разнообразный комплекс органических остатков, имеющих широкое распространение. Эти подразделения являются общепринятыми, несмотря на то что в ряде стран существуют другие их наименования.

Лландоверийский ярус был установлен в Уэльсе в 1859 г. и назван по местности Лландовери. В стратотипе он представлен чередованием ракушняков и граптолитовых сланцев общей мощностью-до 1000 м. Наряду с граптолитами в них встречаются табуляты, брахиоподы, трилобиты.

Венлокский ярус был установлен также Р. Мурчисоном в Англии в 1829 г. и название получил по местности Венлок. В стратотипическом разрезе отложения венлока продолжают лландоверийские и состоят из чередования ракушняков и граптолитовых сланцев, мощностью около 600 м. Кроме граптолитов в них встречаются в большом количестве кораллы, брахиоподы, по которым устанавливается зональное деление.

Лудловский ярус установлен Р. Мурчисоном в 1833 г. и назван по местности Лудлов в Шропшире. Представлен преимущественно ракушняками и реже граптолитовыми сланцами, мощностью около 450 м. Главнейшими органическими остатками являются кораллы, брахиоподы и граптолиты.

В процессе исследований было обнаружено, что верхняя часть отложений, выделенных Р. Мурчисоном под названием "лудловский ярус", не содержит ископаемых остатков в стратотипическом районе и к тому же залегает на нижележащих с несогласием. Длительное время эти толщи носили название "нижний и верхний лудловский ярусы".

В 1879 г. Ч. Лэпворт верхнюю часть карбонатного разреза силура Англии, не содержащую граптолитов, предложил именовать даунтонским ярусом. Позднее к даунтонскому ярусу были присоединены отложения, залегающие в основании девона, в которых были обнаружены остатки граптолитов. В 1950 г. Е. Байт выделил в составе даунтонского яруса ряд палеонтологических зон. Вместе с тем стратиграфическое положение отложений этого яруса до сих пор строго не определено. Исходя из этого названием "даунтонский ярус", по мнению российских и ряда зарубежных геологов, не следует пользоваться, и он не может быть выбран в качестве ярусного подразделения.

В 1960 г. О. И. Никифорова и А. М. Обут предложили за нижним лудловский ярусом, в его старом понимании, оставить название "лудлов" со стратотипом в Англии, а верхнему лудлову, соответствующему борщевскому и чертковскому горизонтам Подоили с их стратотипами по р. Днестр, дать новое название "Сиверский ярус". Отложения, соответствующие этому ярусу, в Англии из-за размыва частично отсутствуют.

Наиболее полно тиверский ярус представлен в бассейне р. Днестр. Здесь обнажается чередование карбонатно-терригенных пород мощностью до 300 м. Они содержат многочисленные и разнообразные группы фауны, в том числе табуляты, мшанки, брахиоподы, большое количество остракод, гастропод, двустворок„ тентакулитов и наутилоидей.

Однако это предложение не нашло поддержки, и многие геологи нередко вместо даунтонского яруса предпочитают выделять пшидольский ярус, стратотип которого находится в Чехии.

2. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР

В силурийском периоде органический мир стал намного богаче и разнообразнее, чем в начале палеозоя. Фауна и флора населяли морские просторы, а сушу постепенно стали заселять высшие растения.

В морях силурийского периода главенствующее положение занимали те же группы организмов, которые доминировали в кембрии и ордовике. Характерные формы организмов изображены на рис. 1.

По-прежнему важнейшую роль играли граптолиты, на основании которых и производится расчленение силура. Граптолиты представлены двурядными и главным образом однорядными осеносными формами. Количеств" видов однорядных граптолитов резко сокращается, но отдельные их формы доживают до раннего девона.

Рис. 1. Характерные представители силурийских организмов. Трилобиты: 1 -- Cheirurus; 2 -- Illaenus; 3 -- Deiphion. Граптолиты: 4 -- Monograptus; 5 -- Rastrites; 6 -- Sprirograptus. Ракоскорпионы: 7 -- Euryptefus; 8 -- Pterygotus. Брахиоподы: 9 -- Conchidium; 10 -- Eospirifer; 11 -- Pentamerus. Кишечнополостные: 12 -- Streptelasma; 13 -- Halysites; 14 -- Palaeofavosites. Двоякодышащие рыбы: 15 -- Lamarkia; 16 -- Birkenia. Растения: 17 -- Lepidodenciron: a -- реставрированное дерево; b и с -- куски коры; d -- кусок ствола с листьями; е -- лист; / -- плодовая шишка; g -- два листа из шишки с плодами

Рифостроители представлены строматопороидеями, табулятами, гелиолитами. Впервые появились двузонные четырехлучевые кораллы, у которых в отличие от однозонных развита пузырчатая ткань, нередко заполняющая всю внутренность теки. Головоногие моллюски хотя и представлены теми же группами, что и в ордовике, но совершенно иными видами. Появились бактритиды, явившиеся предковыми формами более поздней группы аммоноидей. Наряду с отрядами брахиопод, характерными для ордовикского периода, широко распространены атрипиды, спирифериды, ринхонеллиды, появились первые продуктиды. Для силурийского периода характерно появление брахиопод со сложно построенным ручным аппаратом.

Иглокожие в основном представлены прикрепленными формами, но заметно уменьшается число цистоидей, резко возрастает значение морских лилий, появляются бластоидеи. Сильно сокращается количество, а значит, и роль трилобитов, но усиливается значение конодонтов, которые становятся более разнообразными.

Наряду с перечисленными организмами морские бассейны силурийского периода населяли простейшие, губки, черви, остракоды, эвриптериды, водные скорпионы, двустворчатые моллюски, гастроподы, древнейшие тентакулиды, мшанки, морские ежи и морские звезды. Характерной особенностью силурийского периода является освоение во второй его половине бесчелюстными позвоночными организмами пресноводных бассейнов. В конце силура появились первые настоящие рыбы. Продолжали развиваться различные водоросли, среди них сине-зеленые, зеленые, бурые, красные. На суше появились мхи, грибы, а также высшие растения -- риниофиты, а в самом конце силура -- примитивные плауновые.

ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

В раннем силуре Гондвана все еще находится в Южном полушарии, причем в основном в его высоких широтах, кроме Австралии. На площади Гондваны развивается широкая трансгрессия, вероятно являющаяся следствием эвстатического повышения уровня Мирового океана после исчезновения позднеордовикского покровного оледенения. Эта трансгрессия затронула Южную Америку, Северную и Западную Африку, Аравию. Некоторое расширение морских бассейнов наблюдается и на северных континентах, за исключением Северной Америки, где, напротив, происходит регрессия. Все эти континенты располагались в экваториальном и тропическом поясах -- Сибирь и Гиперборея к северу от экватора, Северная Америка и Восточная Европа -- к югу.

Многие эпиконтинентальные моря обладали нормальной соленостью и в их пределах формировались тонкотерригенные и карбонатные осадки. Размерность обломочного материала возрастала в сторону областей сноса. В процессе развития регрессии, особенно во второй половине силура, связь с открытым морем терялась и полузамкнутые бассейны с повышенной соленостью становились ареной накопления эвапоритов. Мощные эвапоритовые толщи, состоящие из пластов солей, сульфатов и доломитов, были сформированы в Мичиганском бассейне, примыкавшем к Аппалачам. В другом засоленном бассейне -- Гудзонова залива -- среди доломитов имеются прослои гипса и ангидрита. Этот бассейн временами осушался, и тогда формировались краеноцветные гипсоносные и карбонатные континентальные отложения. Третий эвапоритовый бассейн в позднем силуре располагался на севере Северо-Американской платформы в районе о. Сомерсет. Довольно широким распространением в пределах Северо-Американской платформы пользовались рифовые фации, а отдельные рифы протягивались на значительные расстояния.

Бассейны с повышенной соленостью в раннем силуре находились и в пределах Печорской впадины на Восточно-Европейской платформе.

На Сибирской платформе в раннем силуре развивается широкая трансгрессия, а во второй половине силура, как и на других материках, началась регрессия. Вся территория Тунгусского и Таймырского бассейнов представляла собой единый морской бассейн. Среди осадков преобладали карбонаты, содержащие очень обильный комплекс бентосной фауны. Только на севере Таймырского бассейна широко распространены граптолитовые сланцы. В конце силура Тунгусский бассейн обмелел и временами терял связь с открытым морем. В связи с возникновением участков моря с повышенной соленостью преобладало накопление доломитов и местами гипсов. В конце силура обмелел Сетта-Дабанский бассейн и уменьшилась площадь Яно-Колымского моря, где формировались известково-доломитовые осадки, а на северо-востоке известны и эвапориты и небольшие покровы базальтов.

Во всех подвижных поясах произошли определенные, изменения. В Протоатлантическом океане -- Япетусе -- расширение сменяется тенденцией к закрытию этого бассейна, достигающей своей кульминации в конце периода. На северо-западной окраине Япетуса складчато-надвиговые деформации охватывают Южные Аппалачи и Восточную Гренландию. Эта тенденция к закрытию Япетуса связана с перемещением к северо-западу микроконтинентов, ранее отделившихся от Гондваны, -- Авалонии и Арморики, а также со сближением Восточной Европы, Гипербореи и Северной Америки. В течение силурийского времени в пределах океана Япетус располагались многочисленные небольшие островные поднятия, сложенные вулканитами или рифогенными постройками. Сохранившиеся до настоящего времени фрагменты этого океана представлены разнообразным комплексом пород.

В Иннуитской системе на месте ранее существовавшего глубоководного прогиба с глинистым осадконакоплением началось формирование флишевого комплекса. Глубоководные условия с глинистым осадконакоплением сохранились только в крайней западной части. Севернее флишевого трога располагалась шельфовая зона с участками островной суши. На шельфе накапливались мощные толщи карбонатных образований. Аппалачская система почти в два раза сократилась в размерах. В Аппалачах преобладали активные поднятия, сопровождающиеся складчатостью и метаморфизмом. Вместе с тем здесь сохранились протяженные зоны прогибания с подводными, а по краям -- и наземными излияниями основных и средних лав. В перерывах между извержениями накапливались морские терригенные комплексы. Вулканизм соответствовал островодужному. Наряду с вулканитами и терригенными отложениями присутствуют рифовые известняки.

В Уачита-Мексиканской системе в глубоководных условиях продолжалось накопление глинистых, песчаных, а иногда и карбонатных осадков мощностью впервые сотни метров.

На окраинах океана в областях, испытавших поднятие, в частности в Восточной Гренландии и на о. Ньюфаундленд, происходили наземные и подводные извержения риолитов и андезитов. Их мощность превышает 3 км.

В пределах обширной Британо-Скандинавской системы сохранилась суша на севере Ирландии и Шотландии и в районе Восточного Финнмарка. Ее рельеф довольно расчлененный, так как в прилегающих бассейнах присутствуют как тонкозернистые, так и грубообломочные осадки. В осевой зоне по-прежнему существовали глубоководные условия и накапливались пелитовые осадки, впоследствии преобразованные в граптолитовые сланцы. В северном направлении они сменяются флишевыми толщами.

В конце силура поднятия охватили Восточно-Английский блок и Шпицберген. Складчато-надвиговые и метаморфические процессы и активные поднятия привели к возникновению расчлененной суши.

Одновременно и сопряженно с сужением Япетуса шло расширение западной части Палеотетиса, точнее Реикума. В восточной части Палеотетиса начинается поднятие осевой зоны Цилянь-шаня.

В западной части Палеотетиса в пределах Южных Альп, Саксо-Тюрингии и на Иберийском полуострове располагались глубоководные зоны, где накапливались глинистые и кремнисто-глинистые осадки. Шельф находился на востоке Центральноиберийской зоны. Вулканические извержения основного состава в подводных условиях происходили в пределах Южных Карпат и в Центральноиберийской зоне. В позднем силуре состав вулканитов стал кислым.

На севере Кавказской области располагался шельф, где происходило накопление песчано-глинистых осадков. На Большом Кавказе находился глубоководный бассейн с глинистым осадконакоплением.

В восточной части Палеотетиса вследствие поднятия осевой зоны началось формирование грубообломочного комплекса или морской молассы. Глубоководные участки сохранились в Куньлуне. Здесь происходило извержение андезитобазальтовых лав, а в перерывах между извержениями формировались граувакки.

В центральной части Урало-Охотского пояса возникает новая ось спрединга, которая протягивалась по всей длине Палеоазиатского океана. Она проходила вдоль Оби, мимо оз. Зайсан через Китай в Южную Монголию и далее снова в Китай и к Охотскому и Японскому морям. В пределах Обь-Зайсанской и Джунгаро-Балхашской систем, которые являлись осевой частью Палеоазиатского океана, в глубоководных условиях происходили подводные излияния, а в промежутках между извержениями формировались сланцевые и кремнистые комплексы мощностью в несколько километров. На континентальном склоне, в пограничной области между Джунгаро-Балхашской системой и Казахстанским орогеном, накапливались терригенные осадки мощностью до 10 км.

По составу осадков в Тянь-Шаньской системе, выделены шельфовые зоны, в пределах которых накапливались карбонатно-терригенные комплексы и глубоководные с глинисто-сланцевым осадконакоплением.

В Дальневосточном поясе выделяется шельфовая и глубоководная область. В шельфовой области на древней континентальной коре формировались карбонатно-терригенный и риолитовый комплексы. В восточной глубоководной области на коре океанского типа отлагались глинистые и карбонатные осадки. В обрамлении Ханкайского массива происходили подводные базальтовые излияния и накапливались кремнистые и кремнисто-глинистые осадки. Сам Ханкайский массив служил областью сноса. В Корякском нагорье накапливались вулканогенные и терригенные образования.

Палеоазиатский океан ограничивался шельфовыми зонами Алтае-Северомонгольского пояса, переходящими в сильно расчлененную сушу завершившей свое развитие северо-восточной части Алтае-Саянской области. В небольших, но глубоких впадинах располагались водоемы, многие из которых имели связь с открытым морем. В их пределах формировались молассы и разнообразные по составу и мощности грубообломочные толщи.

В шельфовой зоне, примыкавшей к Алтае-Северомонгольскому орогену, накапливались терригенные осадки, иногда рифовые известняки. На юго-западе Монголии распространены андезиты островодужного типа. С юга Алтае-Северомонгольский орогенный пояс обрамлялся зоной, в пределах которой существовала кора океанского типа, имелись проявления подводного вулканизма и шло кремнистое осадконакопление.

В Казахстанской орогенной области сократилась площадь остаточных морских бассейнов и расширились возвышенности и горные области. В морском прогибе в северо-западной части Прибалхашья и хр. Кетмень располагались рифовые массивы, ограничивающие заливы, где формировались мощные толщи конгломератов и грубозернистых песчаников. Мощности грубообломочных образований во впадинах Центрального и Южного Казахстана превышают 5 км.

В Западно-Тихоокеанском поясе отмечается вступление в орогенный этап развития Катазиатской системы юго-восточного Китая, а в Восточно-Тихоокеанском -- поднятия охватывают восточную зону Южных Анд.

В общем в раннем силуре во всех подвижных поясах сохранялись глубоководные зоны с накоплением глинисто-кремнистых осадков и островные дуги с известково-щелочным вулканизмом.

Главным событием позднесилурийской эпохи было окончательное закрытие основной части Япетуса, столкновение Гренландского выступа Северной Америки со Скандинавским Восточной Европы и несколько позже ее же Шотландского выступа с микроконтинентом Арморика и в результате начало становления складчатой горной системы Британских и Скандинавских каледонид, получивших свое название от древнеримского названия Шотландии -- Каледония. Термин "каледониды" был распространен затем на все складчатые системы; возникшие в первой половине палеозойской эры, от ордовика до среднего девона включительно. Британо-Скандинавские, каледониды, включившие также Восточную Гренландию и Западный Шпицберген, спаяли в единый крупный континент.-- Лавруссию Северную Америку и Восточную Европу.

Орогенез конца силура -- начала девона проявился не только в Протоатлантическом поясе, но и в других подвижных поясах. В Урало-Охотском поясе он довершил консолидацию большей части Центрального Казахстана, за исключением Джунгаро-Балхашского бассейна, Северного Тянь-Шаня и Алтае-Саяно-Монгольской области, существенно затронув также Байкальскую горную область на северо-востоке и даже вызвав деформации осадочного чехла южной части Сибирского кратона. Тувино-Монгольский, Баргузино-Витимский и Центральномонгольский микроконтиненты окончательно сомкнулись с Сибирским континентом. Каледонский тектогенез затронул и часть пояса, смежную с Китайско-Корейским континентом.

В Средиземноморском поясе каледонские деформации затронули северную окраину его европейского сегмента, от Южной Англии, Северной Бельгии и Германии и далее вдоль юго-западной окраины Восточно-Европейского континента, замкнув здесь море Торнквиста. Но эти деформации продолжались и в первую половину раннего девона. В восточной части того же пояса они привели к формированию складчатого горного сооружения Циляньшаня, то же на его северной периферии.

В Западно-Тихоокеанском поясе областью проявления интенсивных деформаций той же эпохи была Катазиатская система юго-восточного Китая, но они частично затронули также Лахланскую систему Восточной Австралии.

В Восточно-Тихоокеанском поясе дислокации и поднятия конца силура охватили восточные зоны Южно-Американских Корт дильер, но лишь на некоторое время прервали их погружение.

На остальной площади подвижных поясов продолжалось развитие вулканических дуг, в частности в Аппалачах и Ньюфаундленде, на Урале, в Южном Тянь-Шане, в Южной Монголии, в Лахлавской системе Австралии, в Северо-Американских Кордильерах. В тылу этих дуг располагались глубоководные окраинные моря. Спрединг продолжался в осевой зоне Палеоазиатского океана, а также в Палеотетисе и, вероятно, в других палеоокеанах, включая Тихий.

Гондвана сохраняла свою монолитность и, как и раньше, испытывала на большей части своей площади слабое поднятие. Морские условия сохранялись в Сахаре, а восточнее, в Северной Африке и Аравии, чередовались с континентальными. Северные континенты были втянуты в поднятия, и здесь повсеместно наблюдалась регрессия.

4. КЛИМАТИЧЕСКАЯ И БИОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ

В начале, силурийского периода на континентах продолжали господствовать сравнительно прохладные условия. Для этого времени известны небольшой мощности ледниковые толщи в Боливии, на севере Аргентины и на востоке Бразилии. Не исключено, что ледники покрывали некоторые районы Сахары, так как здесь обнаружены флювиогляциальные отложения. Мариногляциальные отложения известны на севере Ньюфаундленда и провинции Новая Шотландия в Канаде. По развитию тиллитов и ленточных глин оконтуривается область наиболее холодного климата на севере и северо-востоке Южно-Американского континента и на севере Африки.

В течение силура тропические условия существовали на значительной части Северо-Американского, Восточно-Европейского и на юге Сибирского континентов. Здесь развиты экстракарбонатные формации.

Рис. 2. Климатическая зональность материков в силурийском периоде

Рис. 3. Климатическая зональность силурийского периода

В тропических морях существовали благоприятные условия для развития кораллово-брахиоподовой фауны. Выделяются по крайней мере три палеобиогеографические области. В наиболее обширной тропической области обособляются Европейская, Восточно-Африканская, Кордильерская, Сибирская, Центральноазиатская и Австралийская провинции. Две другие области, Мальвино-Кафрская и Восточно-Азиатская, характеризуются присутствием обедненных комплексов кораллов, брахиопод и граптолитов и по термическому режиму, возможно, являлись субтропическими областями.

Экваториальная область располагалась на Северо-Американском континенте между североканадским и центральноамериканским аридными секторами. Экваториальные влажные условия существовали в пределах Новой Земли, Урала, Центрального Казахстана и Алтае-Саянской области. В морях экваториальной области, имевших нормальную соленость, формировались органогенные и оолитовые известняки и располагались огромные рифовые постройки.

5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ

Некоторые залежи нефти в США приурочены к силурийским отложениям. Силурийские осадочные комплексы включают толщи каменной соли, наиболее крупные запасы которой сосредоточены в пределах Северо-Американской платформы. В силурийское время образовались месторождения оолитовых железных руд в Клинтоне и ряд более мелких месторождений и проявлений в Африке. С каледонскими кислыми интрузиями связаны месторождения золота Северного Казахстана, Кузнецкого Алатау и Горной Шории. Генетическую связь с ультраосновными интрузиями имеют месторождения хромита на Урале, а также асбеста на о. Ньюфаундленд и в провинции Квебек. С пегматитами связаны месторождения редких металлов в Аппалачах и Восточной Сибири.