Л. Ф. Романов
Палеогеография
палеозоя
Учебное пособие
Тирасполь 2006
ПРИДНЕСТРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. Т. Г. Шевченко
Естественно-географический факультет
кафедра общего землеведения
Л. Ф. Романов
ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ
ПАЛЕОЗОЯ
Учебное пособие
для студентов университетов по специальности
012500 – География, 032500 – учитель географии
Тирасполь 2006
УДК 551. 83
ББК 26. 33
Рецензенты: Дубиновский В. Л., доктор геологии, ведущий научный сотрудник Института Геологии и Сейсмологии Академии Наук Республики Молдова; Капитальчук И. П., кандидат географических наук, доцент кафедры физической географии и МПГ ПГУ им. Т. Г. Шевченко.
Романов Л. Ф.
Палеогеграфия палеозоя: Учебное пособие для студентов по специальности 012500 – ГЕОГРАФИЯ, 032500 – УЧИТЕЛЬ ГЕОГРАФИИ – Тирасполь, 2006 –42 с.
Учебное пособие написано в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования Министерства образования Российской Федерации по специальности – ГЕОГРАФИЯ для студентов естественно-географических факультетов университетов. Согласно программе, на курс палеогеографии и тесно связанный с ним курс палеонтологии, отводится весьма ограниченное время, особенно на заочном отделении. С учетом этого построено данное учебное пособие.
Автор пытался сделать составленное им учебное пособие кратким, доходчивым, не перегруженным различными теоретическими построениями, а с преобладанием фактического материала. Новизна данного учебного пособия заключается в дополненном и исправленном палеогеографическом материале по Днестровско-Прутскому междуречью.
Утверждено Научно-методическим советом ПГУ им. Т. Г. Шевченко
Протокол № от 28 ноября 2006 г.
© Романов Л. Ф., 2006
Тирасполь 2006
О Г Л А В Л Е Н И Е
Вендская система (период)..........................................................................5
Кембрийская система (период)..................................................................15
Ордовикская система (период)..................................................................22
Силурийская система (период)..................................................................27
Девонская система (период)......................................................................30
Каменноугольная система (период)..........................................................38
Пермская система (период)........................................................................45
Литература...................................................................................................52
Вендская система (период) -- V
Название (наименование) «Венд» и ранг системы было принято и утверждено МСК для территории СССР в 1991г. Эта система и её название широко используется в мире, особенно странах СНГ и Европы. Однако в шкале Международной комиссии по стратиграфии докембрия (1991) венду соответствуют «неопротерозой – III» с возрастом подошвы в 650 млн. лет, т.е. вендская система пока международного статуса не имеет.
Вендская система выделена Б.С. Соколовым в 1964 г., но свое название получила ещё в 1950 – 1952г.г. от древнего славянского племени венды или венеды.
По данным изотопных определений вендский комплекс пород соответствует интервалу времени от 600 ± 10 до 535 ± 1 млн. лет. Подразделяется на два отдела (эпохи): нижний и верхний, с границей между ними в пределах 551 млн. лет. Общая продолжительность вендского периода около 75 – 85 млн. лет. (Рис. 1).
Отложения, относимые к вендской системе ранее выделялись как эокембрий, рифей, синий. (Рис. 2).
В вендских отложениях распространен своеобразный комплекс бесскелетных организмов (Rongea, Vendia, медузоидных), комплекс акритарх, синезеленых водорослей (строматолиты и микрофитолиды) и др.
Очень детально отложения вендской системы изучены на Восточно-Европейской платформе, где они сложены преимущественно терригенными отложениями. На Сибирской платформе это преимущественно доломиты. В Австралии венду соответствуют песчаники паунд с богатой фауной бесскелетных организмов эдиакары.
Частично венду соответствует и синийская система Китая. Однако она в стратотипическом регионе совершенно лишена типовой вендо-эдиакарской фауны, а возраст подошвы синийских слоев имеет датировку приблизительно 800 ± 50 млн. лет, что намного ниже нижней границы вендской системы.
К вендской системе относится так же хорошо фаунистически охарактеризованная фауной эдиакарского типа группа Hama (Намибия).
В Северной Америке к венду отнесена группа консепшен с тиллитовой серией и с богатейшей фауной Metazoa. Близкое положение к котлинскому и ровенскому горизонтам занимает группа Кабот Ньюфаундленда.
В Англии Чарнийская супергруппа, по положению в разрезе венда близка к ридкинскому горизонту.
Можно констатировать, что отложения, относимые к вендской системе, широко распространены на всех континентах. Однако для всех этих разрезов нет нормальной границы с кембрием и протерозоем, что хорошо прослеживается только на Восточно-Европейской платформе.
Впервые вендская система была обособлена как самостоятельная серия (или комплекс) в 1949 – 1950 г.г. Б.С.Соколовым в отложениях, относимых к позднему докембрию на Русской (Восточно-Европейской платформе). Возраст этих отложений коррелировался с синием. Так же докембрийский возраст выделяемых отложений доказывался залеганием этих отложений ниже палеонтологически охарактеризованных «синих глин» и песчаников нижнего кембрия.
Стратотипической местностью венда являются западные и северо-западные регионы ВЕП. Отложения венда здесь прослежены как в естественных выходах, так и бурением. Естественные выходы венда известны по берегам Белого моря, на Оленекском полуострове, Кольском перешейке, по берегам р. Горыни и в бассейне р. Днестра (до г. Каменка), и на крайнем юге междуречья у с. Орловка.
Представлены эти отложения преимущественно терригенными породами, с подчиненными в количественном отношении вулканогенно-терригенными и эффузивно-пирокластическими образованиями. Суммарная мощность вендских отложений на ВЕП достигает 2500 м.
Вендская система в истории развития Земли представляет особый, своеобразный период, который можно рассматривать как завершение или начало нового периода. С тектонической точки зрения это новый венд – палеозойский или вендо-кембрийский период. Палеонтологическая же характеристика его настолько полная, насыщенная и разнообразная, что отнесение к «зоне скрытой жизни» или криптозою уже невозможно. Это своеобразный период в развитии жизни на Земле, на рубеже протерозойской и палеозойской эры. Своеобразие это выражается в широком распространении особых, бесскелетных форм идентичных для всей Земли. Скелетные формы появляются лишь в конце вендского периода и в дальнейшем они получают распространение в кембрии.
Другой особенностью этой фауны является «гигантизм», который проявляется в примитивных группах кишечнополостных, пенталом, плоских листовидных червей, а также у колониальных полипов. Некоторые медузоидные формы, найденные в вендских отложениях, достигают метра в диаметре, а один из экземпляров Charniodiscus имел высоту 1,2 м. Тем не менее, эти гиганты не дали потомков, а последующая скелетная фауна раннекембрийских Metazoa представлена мелкими формами. О причине вендских гигантских беспозвоночных высказывается мнение, что теплые и обширные эпиконтинентальные моря были насыщены гигантской массой фитопланктона, который и составлял основу питания Меtazoa. Так же много неясного в вопросе и о происхождении этих групп ископаемых, которые появляются как бы взаимно. Поэтому возможно, что вендские фауны не являлись предками фанерозойских групп, а были потомками ещё не известных более древних групп.
В растительном мире наиболее широко была распространена флора вендотенид (Vendotaenia, Tirasotaenia и др.), актиномицет (Primoflagella, Sarmenta и др.), чуариморфид, которые достигали до 40 мм. Особенно был богат мелкий фитопланктон, достигший максимума развития в редкинском веке.
Еще одной из особенностей вендского периода является широкое распространение ледниковых отложений, характеризующее климат на границе венда и рифея. Прослежено порядка четырех ледниковых горизонтов из которых наибольшее распространение имеет лапландский. Ледниковая природа отложений устанавливается по площадному распространению тиллитов, эродических и штрихованных камней, отторженцов и др. признаков характерных для ледниковых отложений.
Кроме Европы ледниковые отложения распространены в Азии, Африке, Северной Америке, Австралии, Китае, Казахстане, а так же возможно и в Южной Америке (Бразилия и Парагвай). Все эти ледниковые горизонты прослеживаются в основании венда, и они близки по возрасту. Менее обширное оледенение происходило так же в конце вендского периода, в преднемакит-далдынское время. Следы оледенений этого времени прослежены в Казахстане, Китае, Северо-Западной и Южной Африке.
Исчерпывающая характеристика геологии и фауны вендского периода (системы) приведена в книге «Вендская система » (Т. 1, 2. М.: 1985): «Венд, несомненно, начинает собой новый этап геологической истории, который тектонистами обычно называется венд-палеозойским или вендокембрийским. Его палеонтологическая характеристика столь теперь разнообразна и отражает такую высокую степень эволюционной дифференциации, что положение венда в криптозое (т.е. зоне скрытой жизни) превратило бы это предложенное Чедвиком в 1930г. понятие в нонсенс. Старое понятие протерозой, несомненно, обладает большей содержательностью, отражает ряд крупных экосистемных перестроек, среди которых венд занимает совершенно особое место. В этом и состоит трудность его биологической и стратиграфической интерпретации. Формально это ещё докембрий, по дифференциации жизни – это уже фанерозой, по специфике этапов развития и особому типу групп организмов – это особое целостное подразделение и особый этап развития органического мира на рубеже протерозойской и палеозойской эволюции ». В этом смысле мы имеем дело с вполне самостоятельной системой, окончательное место которой в общей стратиграфической шкале ещё должно быть определено в свете общей философии человеческого времени, пространства и эволюции живых систем». (Соколов, т. 1, стр. 7).
Днестровско-Прутское междуречье
В пределах Днестровско-Прутского междуречья отложения вендской системы имеют очень широкое распространение и хорошо фаунистически обоснованы. К венду относится валдайская подсерия в объеме могилев-подольской и авдарминской серий. В объяснительной записке к «Геологической карте Молдавской ССР » масштаба 1: 200000, 1988г. вендская система подразделена на три подотдела. В данной работе всё приведено к «Стратиграфическому кодексу» СЕГЕМ, С.-Петербург 1992г., где вендская система подразделена на два отдела. Поэтому к верхнему венду отнесены хрустовская свита могилев-подольской серии, которая распространена в зоне Днестровских разломов и сложена ритмически построенной толщей. В основании ритмов залегают мелкогалечные конгломераты и гравелиты, сменяющиеся песчаниками и алевролитами. Среди обломочных пород присутствуют переотложенные эффузивные породы основного состава калинской свиты. Мощность свиты достигает 15 – 34 м. (рис.).
Верхний венд начинается отложениями старотатаровской свиты (ольчедаевские и ломозовские слои), которая трансгрессивно залегает на хрустовской свите или непосредственно на фундаменте. В нижней части это преимущественно мелкогалечниковые конгломераты, гравелиты, полевошпатово-кварцевые или аракозовые песчаники от 3 до 22 м мощности.
Верхи свиты (ломозовские слои) сложены мелко- и тонко - горизонтально сложенными слюдистыми алевролитами, аргиллитами и миколитами. Цвет пород от грязно-серого до зеленовато-серого. Мощность 1 – 2 м.
Старотатаровскую свиту так же трансгрессивно сменяют отложения дерловской свиты (косоуцкие, лядовские, немекийские и борщово-яровские слои). Косоуцкие слои сложены гравелисто-аркозовыми песчаниками с редкими прослоями алевролитов и аргиллитов. Выше залегают тонкозернистые зеленого и зеленовато-серого цвета песчаники, алевролиты и аргиллиты лядовских слоев. В некоторых случаях лядовские слои ложатся непосредственно на фундамент.
Выше наблюдается переслаивание зеленовато-серых, мелко- и - среднезернистых полимиктовых песчаников, алевролитов, аргиллитов немийкийских слоев. Их сменяют выше по разрезу зеленовато-серые слабослюдистые алевролиты, аргиллиты тонкозернистые песчаники борщевъярских слоев. Мощность свиты не превышает 25 м.
По остаткам Metazoa эти отложения относятся к редкинскому горизонту верхнего венда. (Вендская система, т. 2, 1985, с. 22).
Вышележащая серебрийская свита (котлубаевские, броницкие, зиньковецкие слои) залегают несогласно по породам дерловской свиты. Сложена она в низах разреза (котлубаевские слои) серыми и розовато-серыми массивными аркозовыми песчаниками, переслаивающимися с тонкими прослоями зеленовато-серых, сильно-алевритистых аргиллитов и алевролитов. Вышележащие броницкие и зиньковецкие слои сложены аргиллитами, алевролитами и песчаниками различной окраски. Среди этих пород выделяется пачка пестроцветных кремнистых туфов и туффитов. Завершается разрез зиньковецких слоев и соответственно могилев-подольской серии пачкой серовато-синих алевролитов и аргиллитов с линзовидными прослоями мелкозернистых песчаников до 12 – 13 м мощности.
На юге и в Припрутской зоне отложения серебрийской свиты отсутствуют. Максимальная мощность серебрийской свиты на платформе 70 – 80 м, а в зоне Преддобруджских опусканий до 308 м. Мощность всей могилев-подольской серии 95 – 400 м.
АВДАРМИНСКАЯ СЕРИЯ представлена терригенными и туфогенно-терригенными отложениями, несогласно залегающими как на породах могилев-подольской серии, так и на породах кристаллического фундамента. В составе авдарминской серии выделяются каушанская, соколецкая и ферапоньевская свиты.
В зоне Придобружских опусканий аналогом соколецкой и ферапонтьевской свит является котлабухская свита.
Породы авдарминской серии (каушанская, соколецкая и ферапонтьевская свиты) в пределах Молдавской плиты в нижней части разреза представлены морскими отложениями, которые кверху сменяются красноцветными континентальными отложениями.
В составе каушанской свиты выделяются джурджевские, каллюские, салкуцкие и лунгуцкие слои. Как отмечено выше, свита несогласно залегает не только на породах могилев-подольской серии, но и на кристаллических породах фундамента.
В основании свиты залегают джурджевские слои, представленные разнозернистыми аркозовыми песчаниками светло-серого, зеленовато-серого и желтоватого цветов, с незначительными прослоями аргиллитов и алевролитов. Выше, среди песчаников появляются конгломераты сложенные хорошо окатанной плоской галькой из алевролитов и песчаников (до 15 – 20 см в диаметре) сцементированных фосфатным цементом. В зоне Преддобружских опусканий в отложениях джурджевских слоев присутствует значительная примесь обломков кислых и основных эффузивов, кристаллических слюдных сланцев, филлитов, халцедона, кварцитов и роговиков.
Данные о возрасте пород, определенные изотопным методом по гидрослюдам в Подольском Приднестровья составляют 615 млн. лет. Это на 15 млн. лет ниже границы венда, примерно 600 млн. лет. ( Дополнения, С.П., 2000, с. 99). Мощность слоев 10 – 55 м.
Калюсские слои постепенно сменяют джурджевские и хорошо выделяются в разрезах венда. Они представлены сильно битуминозными тонкослоистыми аргиллитами темно-серого и черного цвета с редкими прослоями алевролитов. На юге встречаются прослои сидеритов и доломитов. Характерную особенность этим слоям придает наличие карбонатных образований «конус в конус», а также шаровидные конкреции фтор-аппатитовых фосфоритов и фосфоритовых скоплений в форме линз до 0.1 м мощности. Изотопный возраст каллюские слоев определенный K – Ar методом в районе с. Наславча и г. Рыбница соответственно равны 585 ± 14 и 621 ± 15 млн. лет. По скважине Р-3 с. Ново-Ивановка (Украина) 600 ± 20 млн. лет. По последним данным это или ниже нижней границы венда или относится к нижнему венду.
Мощность каллюских слоев неравномерна и от 0 до 80 м на Молдавской плите увеличивается в краевой части платформы до 105 – 156 м и в зоне Преддобруджских опусканий достигает 242 м.
Каллюские слои обнажаются на севере Молдовы (с. Наславча), а также на крайнем юге междуречья у с. Орловка, где они выделяются как «орловские сланцы».
Салкуцкие слои представлены чередованием аргиллитов и алевролитов темно-серой и черной окраски. Среди них прослои мелкозернистых серых полимиктовых песчаников и алевролитов на гидроидном цементе. Мощность слоев на Молдавской плите 35 – 117 м, а в зоне Преддобруджских опусканий 93 – 140 м.
Вышележащие лунгуцкие слои так же сложены переслаиванием полимиктовых песчаников, алевролитов и аргиллитов, от серой до черной окраски. Характерной особенностью их является присутствие многочисленных прослоев туффитов от нескольких мм до 5 см мощности. Мощность слоёв 39 – 74 м. Отложения свиты хорошо «фаунистически» охарактеризованы и относятся по возрасту к редкинскому горизонту верхнего венда.
Соколецкая свита несогласно залегает на различных слоях каушанской свиты. Сложена она переслаиванием пестроцветных: темно- и зеленовато-серых, вишнево-красных олигомиктовых и полимиктовых песчаников, алевролитов и аргиллитов и редко мелкозернистыми прослоями известняков. Среди песчаников часты обломки кварц-серецитовых сланцев, эффузивов, гранитоидов, железистых кварцитов и филлитов. Среди других особенностей это и присутствие волноприбойных знаков и ряби. Мощность свиты на Молдавской плите от 108 до 296 м, а в зоне Преддобруджских прогибаний до 300 м.
По остаткам фауны и растительности соколецкая свита сопоставляется с каниловской свитой и относится к котлинскому горизонту верхнего мела (Вендская система, т. 2).
Ферапонтьевская свита без перерыва сменяет соколецкую свиту и сложена тонкоритмичным чередованием темно - и, реже, зеленовато-серых алевролитов и резко подчиненных темно-серых и черных сланцеватых аргиллитов. Мощность свиты на Молдавской плите от 0 до 208 м, а в зоне Преддобруджских опусканий до 330 м.
В этой свите встречены остатки вендотений, тирасотений и одиночные остатки сабеллидитит и сопоставляются так же с каниловской свитой, т.е. относятся к котлинскому горизонту верхнего венда.
После формирования отложений Каменской свиты, наступил перерыв в осадконакоплении. На время этого перерыва на всем Земном шаре прослежено похолодание. Возможно, это был первый ледниковый период, который ознаменовался отложениями неотсортированных конгломератов (тиллитов) и обширными лавовыми покровами базальтов и туфов.
Эти отложения, относимые к волынской серии, широко распространены на прилегающей территории Западной Украины и т.д. На территории междуречья отложения этого возраста отсутствуют или пока ещё не обнаружены.
Осадконакопление вендского периода начинается с хрустовского времени и представлено ритмично построенными циклами, в основании которых располагаются грубообломочные породы. Всё это свидетельствует о том, что в это время имели место то ослабевающие, то усиливающиеся тектонические процессы, выражающиеся в переломном поднятии и опускании территории. Наряду с этими процессами шла активная эффузивная деятельность, отразившаяся в накоплении туфовых материалов, переработанных в дальнейшем в бентонитовые глины. Породы, слагающие свиту неотсортированы, что свидетельствует о небольших глубинах бассейна и недалеко расположенной области сноса. Отсутствие ледниковых осадков свидетельствует о начавшемся потеплении климата, которое усиливается к редкинскому времени. Органические осадки в отложениях хрустовского времени немногочисленные, но они свидетельствуют, что в водоемах этого времени уже была активная жизнь.
В поздневендское время продолжалось потепление, и оно отразилось в распространении типичной морской (эдиакарской) фауны, находки которой сделаны практически в отложениях всех свит. Так же в старотатаровских осадках появляются медузоиды, апритархи, водоросли и др. группы, которые широко распространены в редкинское время. Однако, в некоторых слоях (борщевъярских и зимовецких) находки ископаемых организмов более бедны. Тектоническая «жизнь» территории междуречья в это время не ослабевала. Она по-прежнему была интенсивной и была связана с ранневендским или раннебайкальским тектоническим циклом. На это хорошо указывают происходившие изменения кислых лав и большое число туфовых прослоев.
Временами, из-за активной тектонической деятельности происходило обмеление или углубление бассейна. Одно из таких углублений падает на калюсское время. В это время в условиях теплого гумидного (т.е. влажного) климата отлагались чёрные битуминозные сланцы, в которых образовывались своеобразные шаровые конкреции, состоящие из фтор-аппатитов. Их можно наблюдать в выходах этих сланцев по берегу р. Днестр у с. Наславча.
В салкуцкое и лунгуцкое время территория междуречья испытывает перестройку и морской бассейн постепенно мелеет и уменьшается в размерах. На некоторых участках отложения, сформировавшиеся ранее, размываются, и этот размыв достигает иногда калюсских слоёв.
По-прежнему идет активная эффузивная деятельность, представленная туфовыми осадками. На всем протяжении могилев-подольского времени формирование осадков происходило за счет сноса обломочного материала с территории Украинского кристаллического массива (УКМ) и в меньшей степени с Северной Добруджи. Это кристаллические породы: диабазы, различные граниты и эффузивы, кристаллические сланцы, филлиты, кварциты, гнейсы и др.
В соколецкое время происходит новая трансгрессия, связанная с опусканием территории. Однако бассейн этого времени был мелководным и в нём накапливались песчаники и алевролиты с редкими прослоями глин. На мелководье очень хорошо указывают косая слоистость пород, а так же знаки ряби морских волнений. В море по-прежнему существовали представители фауны и водорослей, но находки её не так часты, как в отложениях каушанского времени. Формирование осадков по-прежнему осуществлялось за счет сноса с УКЩ и Сев. Добруджи, а так же и Карпатского региона.
В ферапонтьевское время бассейн продолжал углублятся и это позволило накопить на юге междуречья (оз. Катлабух, ск. 4-р) до 300 м преимущественно мелководных глинистых осадков.
В морях, в отличие от предшествующего времени появляются «раковинные» Sabelitites cambriensis Jan. и др. новые группы. Характерно для этих осадков обогащение органическим материалом и многочисленной вендотениевой и тирасотениевой флорой (водоросли). Ферапонтьевская свита относится к котлинскому горизонту и ей заканчивается авдамирская серия и вендское время. Это время формирования территории Днестровско-Прутского междуречья, постоянных регрессий и трансгрессий морских бассейнов, континентальных условий, времени бурных тектонических движений и сменой их «спокойными» отрезками времени, т.е. длительной
историей геологического развития, продолжающегося и в настоящее время.
тиллиты: 1—рифея, 2 – нижнего венда, 3 – рифея и
нижнего венда нерасчлененные, 4 – принадлежность
к определенному стратиграфическому уровню не
установлена; 5 – неледниковые обломочные отложения
холодного климата.