Глава 8

ФАНЕРОЗОЙСКИЙ ЭОН (ЭОНОТЕМА) - FZ

ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРА (ЭРАТЕМА) - PZ

Палеозойская эра начинает новый эон в истории Земли - фанерозой (время явной жизни), объединяющий палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры. Название "палеозойская серия" впервые было предложено в 1838 г. английским геологом А. Седжвиком для обозначения пород, перекрывающих группу первичных слоистых образований. В 1840 г. его соотечественник В.Фил-липс применил термин "палеозой" к "переходным" породам более высокого стратиграфического положения, чем первичные слоистые образования, и ввел термины "мезозой" и "кайнозой".

Длительное время все три эры объединялись под общим названием "постдокембрийское вре­мя", пока в 1930 г. С. Чедвик не предложил для них название "фанерозой", а для протерозоя и ар-хея - "криптозой" (греч. cryptos - скрытый, phanems - явный, zoe - жизнь).

Палеозойская эра (эра древней жизни) - наиболее продолжительная эра фанерозоя - 322 млн. лет, начало 570 млн. лет, завершение эры 248 млн. лет назад. В ее состав входят шесть периодов: кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный и пермский (табл. 1, цв. вкл.). На геологических картах нашей страны принято трехчленное деление палеозойской эратемы. К нижнему палеозою отнесены кембрий и ордовик; к среднему - силур, девон и нижний карбон; а к верхнему - средний, верхний карбон и пермь. В зарубежной литературе преобладает двучленное деление палеозоя. При этом граница проводится в основании девонской системы. Весьма быстрое развитие сложно организованных животных с твердым скелетом является наиболее четким отличием палеозойской эры, как и всего фанерозоя, от более раннего, криптозой-ского этапа развития жизни на Земле. Уже в отложениях конца кембрийского периода обнаружи­ваются представители всех основных типов беспозвоночных животных и даже примитивных хор­довых. Изучение фанерозоя отличается широким использованием палеонтологического метода.

В то же время среди растений не произошло никаких существенных изменений на рубеже до­кембрия и палеозоя. В кембрии, как и на протяжении всего позднего протерозоя, были широко представлены цианобионты. Наряду с ними с конца докембрия существовали багряные и, возмож­но, зелёные водоросли.

Высокий уровень организации кембрийской фауны и наличие в ее составе всех типов беспоз­воночных показывает, что к началу кембрия царство животных должно было пройти значительный путь эволюционного развития. Достаточно разнообразная эдиакарско-беломорская фауна венда, состоящая из представителей многих типов беспозвоночных, хотя и отличается самобытностью, но свидетельствует о том, что массовое появление в начале кембрия различных групп беспозвоноч­ных не является внезапным. Речь идет не о "взрыве видообразования", а скорее о "взрыве ископае­мых", или "взрыве скелетообразования". Именно в это время многие группы животных приобрели способность выделять твердые раковины, панцири и скелеты, которые сохраняются в ископаемом состоянии гораздо лучше, чем мягкие ткани животных. Вначале раковины были фосфатными, а за­тем появились еще более прочные известковые раковины моллюсков и плеченогих (брахиопод).

Почти одновременное появление способности секрецировать раковины у самых разных, не связанных между собой групп животных говорит о каком-то новом факторе среды, появившемся в

начале кембрия. Причины этого явления могли иметь космическое происхождение либо связаны с особенностями тектонического развития Земли. По данным М.Руттена, содержание двуокиси уг­лерода на рубеже докембрия - кембрия, т.е. во время длительного спокойного периода между бай­кальским и каледонским горообразованиями, упало ниже современного уровня, что привело к воз­растанию щелочности океанов и озер, а в этих условиях облегчается биохимическое образование фосфатов и карбонатов. Раз появившись, эта способность секрецировать фосфаты и карбонаты легко смогла закрепиться и сохраниться в изменившихся условиях, т.е. при повысившейся в ре­зультате последующего роста содержания СО₂ кислотности. Современные пресноводные моллюс­ки, обитающие в озерной воде с очень низким содержанием кальция, не только строят известко­вые раковины, но и защищают их от растворения толстым слоем рогового вещества.

По мнению американского ученого К.Тоува, возникновение способности к скелетообразова-нию в начале кембрия могло быть связано не с временным снижением содержания СО₂, а с общим повышением содержания кислорода. В присутствии молекулярного кислорода у животных проис­ходит синтез коллагена - главного элемента плотной соединительной ткани, составляющей опор­ную основу мышц и органов у всех многоклеточных животных, а также основу раковин и скеле­тов. Вполне возможно, что на рубеже докембрия и кембрия действовали оба фактора: временное снижение содержания углекислого газа и общее повышение содержания кислорода.

Палеозойская история континентов Земли в дальнейшем будет рассматриваться как история развития платформ и геосинклиналей. К началу палеозоя сформировались платформы, включают щие разновозрастные древние блоки: Восточно-Европейская, Сибирская, Китайская, Северо-Аме-риканская и огромная суперплатформа - Гондвана. Между платформами и по их окраинам распо­лагались Грампианская, Иннуитская, Аппалачская геосинклинальные области Северо-Атланти­ческого геосинклинального пояса, а также Средиземноморский, Тихоокеанский и Урало-Монголь­ский геосинклинальные пояса (кроме Урала, где палеозойская Уральская геосинклиналь начинает развиваться на древнем основании в конце кембрия).

КЕМБРИЙСКИЙ ПЕРИОД (СИСТЕМА) - С

Общая характеристика, стратиграфические подразделения и стратотипы

Кембрийская система впервые выделена в 1835 г. в Великобритании геологом А.Седжвиком и получила название от древнего наименования Уэльса - Cambria. А.Седжвик рассматривал кемб­рийские отложения в качестве переходных между древней сланцевой метаморфической толщей и силурийскими отложениями. Им же предложено деление системы на три отдела: нижний, средний и верхний. В России, кроме ярусов, в нижнем отделе установлены два надъяруса (табл. 5).

Таблица 5

Общие стратиграфические подразделения кембрийской системы

Продолжительность кембрийского периода 65 млн. лет, его начало 570 млн. лет, окончание 505 млн. лет назад.

В настоящее время стратотипический разрез кембрия в Уэльсе принимается со значительны­ми исправлениями по сравнению с описанием А.Седжвика. Считается, что кембрийская система начинается с грубообломочных слоев — конгломератов и конгломератовидных кварцитов с редки­ми остатками ископаемой фауны. В нижних слоях обнаруживаются проблематичные следы жиз­недеятельности червей. Выше залегают песчаники с остатками брахиопод и хиолитов, перекры­тые песчаниками и известняками с трилобитами Callavia, Eodiscus, Strenuella, Protolenus.

Среднекембрийские отложения подразделены на две части: Сольван и Меневиан. Весь разрез охарактеризован органическими остатками. Очень обильны трилобиты рода Paradoxides, благода­ря которым средний кембрий разделен на ряд зон. Верхнекембрийские отложения наиболее полно представлены в Северном Уэльсе, где они слагаются преимущественно сланцами и песчаниками с остатками трилобитов (агностиды, олениды).

В настоящее время нижнюю границу кембрия повсеместно принято проводить по появлению скелетных организмов мелких хиолитид, беззамковых брахиопод, губок, археоциат, гастропод и трилобитов семейства Olenellidae (рис. 44 и 45, цв. вкл.).

Для кембрийских отложений России принято ярусное деление нижнего и среднего отделов, разработанное на основе материалов по Сибирской платформе. При этом нижний отдел разделен на два надъяруса.

Стратотипом алданского надъяруса является разрез по р. Алдан у горы Томмот. Он выделяет­ся в объеме двух ярусов: томмотского и атдабанского. Это в основном пестроцветные известняки, часто водорослевые, слагающие крупные биогермы.

Стратотип ленского надъяруса находится в среднем течении р. Лены, вблизи устьев рек Синяя и Ботома. Здесь развиты органогенные битуминозные известняки и горючие сланцы, содержащие много­численные органические остатки, среди которых преобладают трилобиты и археоциаты, реже встреча­ются брахиоподы. В составе ленского надъяруса выделяют ботомский и тойонский ярусы.

Нижний ярус среднего кембрия - амгинский - установлен на Сибирской платформе со стра­тотипом, находящимся на р.Амге, где его разрез представлен светло-серыми и белыми, преимуще­ственно массивными известняками, содержащими обильные остатки трилобитов.

Стратотип майского яруса располагается в Юдомо-Майском районе, на востоке Сибирской платформы. Здесь развиты зеленовато-серые и серые слоистые известняки с прослоями мергелей, содержащие многочисленные остатки трилобитов.

Ярусное деление верхнего кембрия разработано на материале Казахстана. Стратотипы ярусов находятся по р.Кыршабакты хр.Малый Каратау. Здесь наблюдается непрерывный разрез от сред­него кембрия до ордовика включительно. Сложен он преимущественно плитчатыми известняка­ми, содержащими богатую фауну миомерных и полимерных трилобитов. Имеется много общих форм со Скандинавией, Северной Америкой, Австралией и Китаем, что облегчает межрегиональ­ные сопоставления.

Нижний аюсокканский ярус назван по имени урочища Аюсоккан. Для яруса характерно мас­совое развитие трилобитов. Встречаются брахиоподы, конодонты. Мощность яруса в стратотипе составляет 31м.

Сакский ярус получил свое название от имени азиатских скифов, в древности населявших значительную часть Казахстана. Он характеризуется появлением новых родов и видов трилоби­тов. Мощность составляет 30 м.

Аксайский ярус назван по долине Аксай, где в толще плитчатых известняков присутствуют массовые скопления трилобитов. Мощность яруса достигает 200 м.

Верхний ярус кембрийской системы - батырбайский - залегает выше аксайского яруса. Вы­делен М.К. Аполлоновым и М.Н. Чугаевой (1983). Название дано по логу Батырбай в хр. Малый Каратау, Южный Казахстан. Стратотип - интервал разреза по логу Батырбай между отметками 8 и 109 м (Аполлонов, Чугаева, 1983; Аполлонов и др., 1992).

Рис. 44. Характерные ископаемые остатки кембрийских организмов

Археоциаты: 1а, б - Archaeocyathus (ранний кембрий), 2 - Ajacicyathus (ранний кембрий); трилобиты: 3 - Parapoliella (ранний кембрий), 4 - Paradoxides (средний кембрий), 5 - Schmidtiellus (ранний кемб­рий), 6 ~ Olenus (поздний кембрий), 7- Agnostus (поздний кембрий); беззамковые брахиоподы: 8 -Obolus (средний кембрий - ранний ордовик), 9 - Kutorgina (ранний и средний кембрий), 10 а, б -Mickwitzia (ранний кембрий). Таблицы характерных ископаемых остатков кембрийской и последую­щих систем заимствованы у Г.И.Немкова и др. (1986) с изменениями и дополнениями авторов

В Северной Америке разработано иное ярусное деление верхнего кембрия. В его составе здесь также выделяют три яруса: дресбахский, франконский и тремпелионский. Однако деление верхнего кембрия как российских, так и американских геологов не получило международного признания.

Характерные разрезы кембрийской системы представлены на схеме II, цв. вкл.