Историческая геология

2.2.6 Полезные ископаемые

Раннепалеозойские отложения относительно бедны полезными ископаемыми. В отличие от докембрия в раннем палеозое формировались первые промышленные месторождения горючих полезных ископаемых, фосфоритов, каменных солей. Месторождения металлических полезных ископаемых имеются, но их удельный вес в мировых запасах и добыче минерального сырья невелик.

Горючие полезные ископаемые -- нефть. и горючий газ -- имеют небольшое промышленное значение, их месторождения известны в России на Сибирской платформе, в США, Канаде и на севере Африки. Гораздо большее значение имеют месторождения горючих сланцев Эстонии ордовикского возраста.

Месторождения металлических полезных ископаемых подразделяются на две группы. К первой группе относятся богатые месторождения железных и марганцевых руд осадочного происхождения. Огромные запасы осадочных железных руд имеются на востоке Северной Америки (Аппалачские горы, Ньюфаундленд). Ко второй группе относятся месторождения, связанные с магматическими породами, -- железа, марганца, меди, хрома, никеля, платины и золота (Алтае-Саянская область, Урал, Скандинавские горы).

Из неметаллических полезных ископаемых промышленное значение имеют месторождения каменной соли на юге Сибирской платформы возле Иркутска, в США, в Пакистане. Крупные месторождения фосфоритов сосредоточены в США и Китае. Богатые месторождения фосфоритов известны на хребте Каратау в Средней Азии (кембрий), в Прибалтике (ордовик), в Восточном Саяне и Кузнецком Алатау. Месторождения асбеста и талька, связанные с ультраосновными интрузиями, известны на Урале.

Раздел 3. Поздний палеозой

Поздний палеозой делится на девонский, каменноугольный и пермский периоды общей продолжительностью в 170 млн. лет. Отложения этих периодов составляют соответствующие системы, которые в совокупности образуют верхнепалеозойскую подгруппу. Девонская и каменноугольная системы были установлены в Англии, пермская -- на территории бывшей Пермской губернии России. Девонская и каменноугольная системы делятся на три отдела, пермская -- на два.

3.1 Органический мир

Органический мир позднего палеозоя был значительно богаче раннепалеозойского, его развитие происходило как в морях, так и на суше. На смену вымершим или пришедшим в упадок древним раннепалеозойским группам животных пришли новые -- позднепалеозойские. Среди морских беспозвоночных достигли расцвета замковые брахиоподы, четырехлучевые кораллы, простейшие -- фузулиниды, головоногие моллюски -- гониатиты. Из позвоночных в морях в изобилии встречались различные рыбы. Интенсивно заселялась суша, на ней произрастала пышная растительность; появились и быстро расселялись наземные позвоночные.

Органический мир девонского периода. В девоне органический мир достиг большого разнообразия не только в морях, но и на суше. Органический мир моря. Замковые брахиоподы были очень разнообразны, быстро эволюционировали и господствовали среди беспозвоночных, заселив лучшие мелководные участки девонских морей. Большую роль играли представители отряда спириферид.

Гониатиты, появившись в начале девона, быстро и широко распространились в морях. Они имели раковину со слабой скульптурой и простой перегородочной линией. Типичным представителем является род тиманитес с гладкой и плоской раковиной, заостренной у краев. Такая форма раковины свидетельствует, что тиманитес был хорошим пловцом.

Среди иглокожих были широко распространены морские лилии, представителем которых является род купрессокринитес. Продолжали свое развитие простейшие -- фораминиферы, губки, мшанки, двустворчатые и брюхоногие моллюски, но все они имели второстепенное значение.

Среди водных позвоночных в изобилии встречались разнообразные рыбы, и поэтому девон часто называют «веком рыб». В начале девона появились и вымерли в его конце пластинокожие рыбы, представителем которых является птерихтис с мощным панцирем в передней части тела. В девонских континентальных бассейнах широко распространились кистеперые и двоякодышащие рыбы. Из девонских кистеперых можно указать голоптихиуса, а из двоякодышащих -- диптеруса.

Органический мир суши. На суше произошли сильные изменения по сравнению с силуром. Континенты стали обитаемы. В конце девона появились первые наземные позвоночные -- древнейшие земноводные -- стегоцефалы. Они произошли от кистеперых рыб. Позднедевонская ихтиостега из Гренландии сохранила в строении тела много общих черт с кистеперыми рыбами, но ее пятипалые конечности свидетельствуют уже о наземном образе жизни.

Поразительно быстро развивались и расселялись наземные растения. В течение девона появились основные типы высших растений: плауновидные, членистостебельные, древние папоротники и голосеменные. Риниофиты, появившись в силуре, достигли расцвета в середине девона и вымерли к концу периода. Типичным представителем этих примитивных наземных растений был род риния со стеблем, ветвящимся на две части.

Органический мир каменноугольного периода. В карбоне органический мир достиг исключительного разнообразия как в морях, так и на суше. Это было время расцвета палеозойских животных и растений.

Органический мир моря. Среди беспозвоночных господствовали фораминиферы -- фузулиниды, замковые брахиоподы, гониатиты, четырехлучевые кораллы, мшанки, морские лилии и древние морские ежи.

Среди простейших исключительного развития достигли фузулиниды. Их раковинки похожие на рисовые зерна, участвовали в формировании фузулиновых известняков.

Брахиоподы были многочисленны, изменился их состав по сравнению с девонским периодом. Преобладали различные продуктиды, среди которых встречались формы с очень крупной раковиной -- гигантопродуктусы много было спириферид -- спириферов, хориститесов, все они участвовали в формировании известняков вместе с кораллами, мшанками и морскими лилиями.

Среди кораллов достигли расцвета четырехлучевые, как одиночные, так и колониальные. Типичным представителем колониальных кораллов является строитель рифов -- род литостроцион. Широко были распространены хететиды. - Все каменноугольные кораллы участвовали в построении рифов, обычно вместе с ними встречаются и мшанки. Продолжали свое развитие гониатиты, усложнялась их перегородочная линия и скульптура раковины. Среди иглокожих были разнообразны и многочисленны морские лилии, из члеников стеблей которых сложены пласты так называемых криноидных известняков.

Продолжали развиваться рыбы, хотя их количество и разнообразие несколько уменьшилось по сравнению с девоном. Особенно много было хрящевых акуловых рыб, карбон был временем их расцвета.

Органический мир суши бурно развивался. На континентах росли настоящие леса с гигантскими деревьями, до 30--40 м в высоту и до 2 м в поперечнике. Достигли расцвета плауновидные, среди них выделялись гигантские лепидодендроны и сигиллярии, из стволов которых сформировались крупные залежи каменного угля в Европе. В изобилии росли членистостебельные и среди них колоннообразные каламиты -- предки современных хвощей. Много произрастало настоящих папоротников и примитивных голосеменных -- кордаитов, высота которых достигала 30 м. Из стволов гигантов-кордаитов сформировались угольные месторождения Сибири.

В конце карбона наметилась четкая дифференциация растительного мира -- появились три флористические области: тропическая -- Еврамерийская (Европа и Северная Америка), северная умеренная -- Ангарская (Сибирь) и южная холодная -- Гондванская.

На суше было много различных насекомых, которые быстро размножались благодаря отсутствию птиц. В воздухе летали гигантские стрекозы с размахом крыльев до 1 м.

Стегоцефалы достигли расцвета, населяли берега озер и болот, лесные заросли. В конце периода появились первые древние группы пресмыкающихся -- котилозавры и зверообразные ящеры.

Органический мир пермского периода. В течение этого периода органический мир претерпел серьезные изменения. В начале периода он был сходен с каменноугольным, а в поздней перми он стал резко сокращаться за счет вымирания многих палеозойских групп животных и растений. Это было следствием больших перемен на поверхности Земли из-за интенсивных процессов горообразования (сокращение морских бассейнов, аридизация климата и т. п.).

Органический мир моря. Среди беспозвоночных господствовали фузулиниды, замковые брахиоподы и гониатиты. Уменьшилась роль четырехлучевых кораллов, мшанок и иглокожих. Фузулиниды были весьма разнообразны в течение всего периода. Среди головоногих моллюсков в ранней перми были обильны гониатиты, а в поздней перми они уступили свое место цератитам, достигшим расцвета в триасе. Брахиоподы играли значительную роль в ранней перми; продолжали строить рифы кораллы и мшанки. Постепенно увеличивалась роль двустворчатых и брюхоногих моллюсков.

Конец пермского периода ознаменовался вымиранием многих палеозойских беспозвоночных: фузулинид, четырехлучевых кораллов и табулят, гониатитов, трилобитов, большинства брахиопод и морских лилий. Изменения произошли и среди морских позвоночных: вымерли древнейшие кистеперые и двоякодышащие рыбы, сократилось количество хрящевых рыб.

Органический мир суши также испытал сильные перемены. Аридизация климата существенно повлияла на состав наземной растительности и позвоночных. Особенно резкие изменения произошли в тропической провинции во второй половине периода.

Постепенно вымирают гигантские древовидные плауновидные, членистостебельные и кордаиты, но широко распространяются древние хвойные. Флористический состав повсюду обновляется, достигает своего максимума обособленность на фитогеографические провинции.

Вымирает большинство стегоцефалов, только часть из них приспособилась к жизни в сухих областях. Наоборот, палеозойские пресмыкающиеся достигли своего расцвета. Среди них были широко распространены коротконогие парейазавры -- неуклюжие, но довольно крупные (до 2--3 м) травоядные животные и хищники -- иностранцевии.

Процесс вымирания палеозойских животных и растений происходил длительное время. Он был обусловлен как естественными законами эволюционного развития органического мира, так и сильными изменениями палеогеографических условий.

3.2 Платформы

Позднепалеозойская история древних платформ была тесно связана с развитием расположенных рядом геосинклинальных поясов. Большое влияние оказал герцинский орогенез, охвативший во второй половине позднего палеозоя большие территории геосинклинальных поясов. Поэтому девонский и каменноугольный периоды были временем преимущественного прогибания древних платформ северного полушария, а пермский период -- временем постепенного их воздымания и полного осушения в конце периода. Южный материк Гондвана в течение всего позднего палеозоя был приподнят, и только небольшие краевые его части периодически покрывались небольшими мелководными морями.

Восточно-Европейская древняя платформа

Позднепалеозойская история этой платформы восстановлена с большой полнотой, она существенно отличается от раннепалеозонской. Опускания на обширных площадях привели к возникновению крупных синеклиз -- Московской, Прикаспийской, Польско-Литовской, в которых длительное время существовали морские условия. В южной части платформы возник очень глубокий грабенообразный прогиб -- Днепрово-Донецкий авлакоген, в котором в течение позднего палеозоя накопились отложения колоссальной мощности. Верхнепалеозойские отложения распространены на платформе значительно шире нижнепалеозойских.

Девонские отложения очень широко распространены на Восточно-Европейской платформе. Среди них преобладают морские породы -- девонский период был временем максимальной трансгрессии за все время существования платформы. Девонскую историю можно хорошо проследить на схематическом разрезе через всю платформу в широтном направлении по линии Рига -- Москва -- Казань -- предгорья Урала. Отсутствие нижнедевонских отложений на разрезе указывает на то, что в начале девона платформа была приподнята. Опускания начались в среднем девоне, они привели к образованию обширного морского бассейна, который достиг максимума своего развития в начале позднего девона. На огромной территории в мелководном бассейне шло формирование карбонатных осадков. Наибольшие прогибания были на востоке платформы, здесь мощность девонских морских отложений превышает 900 м, и среди них наблюдаются даже глубоководные глинистые фации. На западе -- в Прибалтике -- среди девонских отложений преобладают континентальные красноцветиые породы, очень похожие на древний красный песчаник Англии. Мощность девонских отложений здесь почти вдвое меньше, чем в восточной части платформы. Большая мощность девонских красноцветов на западе и значительная площадь их распространения указывают, что недалеко находилась область интенсивного размыва. В конце девонского периода происходило постепенное сокращение площади морского бассейна; его воды имели повышенную соленость (присутствие прослоев гипса и широкое распространение доломитов).

Отложения карбона распространены на Восточно-Европейской платформе широко, но на меньшей площади, чем девонские. Они почти повсеместно состоят из известняков, переполненных окаменелостями: брахиоподами, кораллами, простейшими, иглокожими и другими морскими беспозвоночными. Мощность известняков карбона возрастает в восточном направлении: в Подмосковье она составляет 400--450 м, а в Предуралье достигает 1000 м. Обширный мелководный морской бассейн располагался в Московской синеклизе, которая представляла собой очень пологую впадину на северо-востоке и в центре платформы величиной свыше 1 млн. км2 (она превышала удвоенную площадь Франции). В западной и южной краевых частях синеклизы распространены пески и глины, среди которых залегают ископаемые угли (Подмосковный угольный бассейн) и бокситы (окрестности Тихвина). Угли бурые, содержат много минеральных примесей (45%) и воды (35%). Несмотря на низкое качество, эти бурые угли имеют большое народнохозяйственное значение и широко используются как топливо. На северо-западе угленосные отложения замещаются бокситоносными (Тихвин), но бокситы здесь уже давно выработаны. В восточном направлении угленосные отложения замещаются нефтеносными песками и глинами морского происхождения.

В течение каменноугольного периода происходило постепенное сокращение морского бассейна на Восточно-Европейской платформе, и в позднем карбоне он приобрел меридиональную форму, сообщаясь на юге и севере с водами Атирового океана.

В пермском периоде морской бассейн охватывал значительные площади Восточно-Европейской платформы, но его размеры были меньше каменноугольного. Особенностью развития пермского морского бассейна было постепенное сокращение его площади и превращение в огромную лагуну. В начале ранней перми бассейн имел нормальную соленость и в нем шло накопление карбонатных осадков, как и в каменноугольном периоде. В связи с поднятиями платформы размеры бассейна уменьшались, солевой режим нарушался, соленость в нем все больше и больше повышалась. Этому способствовал сухой жаркий климат пермского периода, вызывавший интенсивное испарение. Вместо известняков стали формироваться доломиты, затем в осадок стали выпадать гипсы и различные соли. Наибольшей солености морские воды достигли в конце ранней перми, когда в осадок стали выпадать поваренная и калийная соли; осолонение поднималось временами до 25--30% (вместо нормальной солености в 3,5%). В истории Земли это была самая грандиозная по своим размерам лагуна, никогда и нигде более не повторившаяся. Она оставила после себя колоссальные запасы самых разнообразных солей и сопутствующих им минералов.

В поздней перми произошла кратковременная трансгрессия моря с севера, из Арктического бассейна. После этого море надолго покинуло территорию Восточно-Европейской платформы. В условиях сухого жаркого климата шло накопление континентальных красноцветных пород на огромной равнине. Это были речные, озерные, эоловые и пролювиальные отложения. Основной областью сноса являлись горные цепи уральских герцинид.

Поднятия, которые охватили Восточно-Европейскую платформу в пермском периоде, связаны с проявлением герцинской складчатости в Урало-Монгольском и Средиземноморском поясах.

Совершенно по-иному шло развитие южной части Восточно-Европейской платформы. Здесь в среднем девоне произошли резкие опускания, в результате которых фундамент был разбит рядом разломов северозападного направления. Вдоль этих разломов образовался узкий, но значительный по протяженности прогиб в виде огромного грабена - Днепрово-Донецкий авлакоген (в его восточной части находится Донбасс). В девонском периоде в авлакогене происходило накопление морских и континентальных осадков, которое сопровождалось излиянием лав по разломам. Мощность девонских отложений в Донбассе достигает 1300 м.

Особенный интерес представляет история авлакогена в каменноугольном периоде. В раннем карбоне, как и на всей остальной территории платформы, накапливались карбонатные осадки, а в течение среднего и позднего карбона формировалась угленосная серия колоссальной мощности. На юго-востоке Донбасса она достигает 18 км. Накопление толщи пород такой мощности было возможно лишь в условиях интенсивного прогибания авлакогена с одновременным поступлением в него большого количества обломочного материала. Так как накопление угленосной серии происходило в континентальных условиях (с кратковременными трансгрессиями моря), то прогибание все время компенсировалось поступлением обломочного материала с рядом расположенных возвышенностей.

Угленосные отложения детально изучены в Донбассе, в их строении наблюдается определенная закономерность. Вся угленосная серия состоит из большого количества пачек-ритмов, отделенных друг от друга следами размыва. В основании ритма залегает песчаник речного происхождения, выше следуют глинистые породы с прослоями угля. Это озерно-болотные и прибрежно-морские осадки. Заканчивается ритм морскими известняками и мергелями. Такое строение характерно для угленосной серии паралического типа, т. е. сформировавшейся в условиях приморской равнины, периодически заливавшейся морем. В Донбассе известно до 300 прослоев углей, из них 60 разрабатываются. Угли имеют высокое качество, угленакопление происходило в тропических условиях.

В перми продолжалось прогибание Днепрово-Донецкого авлакогена, но в меньшей степени, чем в карбоне. В условиях сухого климата пермского периода углеобразования не происходило, в прогибе шло накопление глинистых пород с каменной солью и гипсом. В триасовом периоде прогибания в Днепрово-Донецком авлакогене закончились и он прекратил свое существование.

3.3 Геосинклинальные пояса

Геосинклинальные пояса в течение позднего палеозоя развивались по-разному. На обширных площадях всех поясов господствовал геосинклинальный режим. Существенным событием позднепалеозойской истории являлся герцинский орогенез, который проявился во всех геосинклинальных поясах и привел к возникновению обширных складчатых областей - герцинид. В результате герцинской складчатости на значительных площадях завершился геосинклинальный режим, а Атлантический, Урало-Монгольский и Арктический пояса к концу палеозойской эры полностью превратились в молодые платформы. Рассмотрим геологическую историю Средиземноморского и Урало-Монгольского поясов.

Средиземноморский геосинклинальный пояс

Этот пояс, вытянутый в широтном направлении, охватывает обширную территорию между Гондваной и древними платформами -- Восточно-Европейской, Таримской и Южно-Китайской. Он протягивается через всю Европу и Азию от побережья Атлантического океана на западе до Новой Гвинеи на востоке. В пределах пояса в палеозое существовали многочисленные системы геосинклинальных прогибов, которые входили в состав ряда геосинклинальных областей. Большой интерес представляет позднепалеозойская история Западно-Европейской области.

Западно-Европейская геосинклинальная область

Эта область, расположенная на западе Средиземноморского пояса, является наиболее хорошо изученным участком пояса. Именно здесь еще в первой половине прошлого столетия были установлены основные стратиграфические подразделения девонской, каменноугольной и пермской систем. В состав Западно-Европейской области входили Франция, Чехия, южные части Англии, Бельгии, Германии и Польши.

В девонском периоде во многих геосинклинальных прогибах, образовавшихся еще в начале палеозойской эры, шло накопление мощных морских осадочных и вулканических толщ, хорошие разрезы которых имеются в Арденнах и Рейнских Сланцевых горах. Девонские отложения имеют большие мощности, в Рейнских Сланцевых горах они достигают 10--15 км. И состав отложений, и большие мощности подтверждают, что область находилась на главном геосинклинальном этапе.

В более сложных условиях протекала геологическая история Западно-Европейской области в каменноугольном периоде. Хорошим примером могут служить Саксонские Рудные и Тюрингские горы на юге Германии. Здесь в раннем карбоне располагался широтный геосинклинальный прогиб, в котором формировались разные фации. На севере накапливалась мелководная карбонатная фация известняков, а на большей части прогиба шло образование более глубоководной глинистой фации с прослоями кремнистых, песчаных и вулканических пород. Основная область сноса была на юге, где располагался приподнятый Чешский массив. Это доказывается увеличением мощности в южном направлении. Мощность глинистой фации значительно превышала мощность известняков и достигала 4--5 км.

В конце раннего карбона произошли сильные изменения. Они были вызваны интенсивными горообразовательными процессами, получившими название герцинской складчатости. На месте широкого прогиба возникли складчатые горные цепи Судет, Рудных и Тюрингских гор. Мощные толщи глинистых отложений нижнего карбона были смяты в сложные складки и превращены в глинистые сланцы, которые на юге Германии (в Саксонии и Тюрингии) издавна служат прекрасным кровельным материалом для крыш. Процесс образования горной складчатой области сопровождался формированием краевого прогиба, который возник на севере. В нем в течение среднего карбона накопилась мощная угленосная серия (до 3--5, км). Местоположение этого широтного краевого прогиба хорошо установлено; оно фиксируется полосой крупнейших угольных бассейнов Западной Европы: Южно-Уэльсского, франко-Бельгийского, Рурско-Вестфальского, Верхнесилезского.

Угленосная серия представляет собой мощную толщу, состоящую из чередующихся песчаников и глинистых сланцев с многочисленными прослоями каменного угля. Она формировалась на приморской равнине, где произрастала богатая растительность. Присутствие в угленосной серии прослоев морских известняков свидетельствует, что эта прибрежная равнина изредка заливалась морем. По составу ископаемой флоры установлено, что на территории Западной Европы в среднем карбоне существовал тропический климат. Угли, образовавшиеся в прибрежных равнинах, имеют высокое качество. Они называются паралическими (от греческого слова «паралиа» - прибрежный).

В позднем карбоне опускания краевого прогиба закончились и осадконакопление прекратилось. Вся территория Западно-Европейской области превратилась в складчатую горную страну. В континентальных условиях осадконакопление происходило в отдельных межгорных впадинах, где формировались преимущественно конгломераты, песчаники и глинистые породы с прослоями ископаемых углей. Угленакопление здесь происходило в озерных условиях и, в отличие от паралических, эти угли получили название лимнических (озерных). Качество этих углей значительно ниже паралических, так как они содержат большое количество различных примесей.

Континентальные условия сохранялись и в ранней перми, но климат стал суше. Процессы угленакопления прекратились, повсеместно формировались грубые красноцветные песчаники, конгломераты, песчанистые глины. Широко проявлялся наземный вулканизм. Состав пород, их распространение и большие мощности позволяют сделать вывод, что начиная со среднего карбона до поздней перми Западно-Европейская область находилась на заключительном этапе геосинклинального развития, который протекал в основном в континентальных условиях.

В поздней перми геосинклинальный режим сменился платформенным. Большая часть области продолжала находиться в континентальных условиях, но на севере возникла обширная Северо-Германская синеклиза, в которой в морских условиях накапливались сначала маломощные известняки, а затем глины с гипсом, калийной и каменной солью. Породы верхней перми залегают горизонтально, имеют небольшую мощность, среди них отсутствует вулканический материал.

Краткое знакомство с позднепалеозойской геологической историей Западно-Европейской геосинклинальной области позволяет наметить три основных этапа. Первый из них -- главный геосинклинальный -- охватывает девон и ранний карбон. Второй, заключительный, или орогенный, продолжался со среднего карбона до поздней перми. Третий этап -- платформенный -- начался в поздней перми и продолжается в наше время.

Урало-Монгольский геосинклинальный пояс

Существовавшие в позднем палеозое на территории этого огромного пояса геосинклинальные складчатые области отличались друг от друга геологической историей и строением.

Урало-Тянь-Шаньская геосинклинальная область. Уральская геосинклинальная система. С поздним палеозоем связано формирование главнейших месторождений полезных ископаемых Урала. Поэтому его позднепалеозойская история восстановлена достаточно подробно.

В девонском периоде и раннем карбоне на Урале продолжали существовать две меридионально вытянутые зоны геосинклинальных прогибов, разделенные геоантиклинальным поднятием. Как и в раннем палеозое, в западной зоне происходили умеренные прогибания, шло накопление терригенных и карбонатных осадков, вулканическая деятельность не проявлялась. Мощность отложений девона и нижнего карбона здесь не превышает 2--3 км.

На востоке Урала происходили дифференцированные движения земной коры с резким преобладанием опусканий. Здесь накопились мощные морские формации, состоящие из вулканических, вулканогенно-осадочных и кремнистых пород: лав, туфов, яшм, песчаников, глин огромной мощности -- до 12--13 км (девон и нижний карбон). С девонскими отложениями связаны месторождения очень ценных и разнообразных по расцветке уральских яшм, представляющих собой кремнистые породы вулканического происхождения. Нет сомнения в том, что Уральская геосинклинальная система в девоне и раннем карбоне находилась на главном этапе геосинклинального развития.

Заключительный (орогенный) этап геосинклинального развития Урала начался в среднем карбоне и продолжался до конца пермского периода. Этот этап отличался от главного геосинклинального преобладанием поднятий над опусканиями, накоплением молассовых формаций в межгорных впадинах и краевом прогибе, внедрением гранитных интрузий. Горообразовательные и складкообразовательные процессы начались в среднем карбоне в восточной зоне Уральской системы, а в конце карбона и в начале перми охватили весь Урал. Герцинский орогенез достиг максимума в раннепермскую эпоху, когда вся Уральская геосинклинальная система превратилась в складчатую горную систему, подвергавшуюся процессам размыва.

Одновременно с процессами складчатости во внутренних частях Уральской системы происходило внедрение многочисленных гранитных интрузий, с которыми связаны самые разнообразные месторождения полезных ископаемых. Среди них особенно много месторождений металлов (Fe, Au, Mo, W, Sn, Pb, Zn, Ni, Co и др.) и драгоценных камней (изумрудов, топазов, аметистов и др.).

Хорошо восстановлена геологическая история Предуральского краевого прогиба. Так как она является типичной и для других краевых прогибов, то будет, рассмотрена в качестве примера. Изучение истории Предуральского краевого прогиба имеет большое научное и практическое значение -- с этим прогибом связаны крупные месторождения каменных солей и ископаемого угля.

Формирование Предуральского краевого прогиба тесно связано с проявлением герцинской складчатости на Урале. Прогиб начал образовываться в конце каменноугольного периода и развивался в ранней перми. Он протягивался вдоль всей Уральской горной складчатой системы, накладываясь на края Восточно-Европейской древней платформы и Тимано-Печорской области байкалид. Осадконакопление в прогибе происходило за счет размыва уральских герцинских горных сооружений. В ранней перми на юге и в центральной части Предуралья в краевом прогибе в морских условиях накапливались сначала мощные конгломерато-песчаные толщи, а затем в лагунных условиях -- соленосная формация. Песчаники и конгломераты мощностью до 2000--3000 м формировались в восточной части прогиба у подножия гор за счет огромных масс грубообломочного материала, сносимого речными потоками с горных хребтов. Эти хребты, вероятно, достигали нескольких тысяч метров и были покрыты ледниками и снегами, за счет таяния которых и возникали полноводные и бурные речные потоки. Соленосная формация накапливалась в центре прогиба. В нижней части она состоит из глин и гипсов, а выше -- из каменной, калийной и магнезиальной солей. Общая мощность солей достигает 800 м, они добываются в одном из крупнейших в мире -- Соликамском месторождении. Образование солей происходило в условиях жаркого и сухого климата в обширных осолоненных морских лагунах.

В северной части Предуральского прогиба, в отличие от более южных районов, вместо соленосной накапливалась угленосная формация мощностью до 1000 м. Она состоит из ритмично чередующихся глинистых сланцев, песчаников, конгломератов с прослоями каменного угля. Накопление в одно и то же время разных по составу отложений было связано с различиями климатических условий. Северная часть краевого прогиба располагалась в зоне умеренного влажного климата, где произрастала пышная растительность, из которой и образовались угленосные пласты. Пермские угли разрабатываются в Печорском угольном бассейне в окрестностях Воркуты. В поздней перми Предуральский краевой прогиб закончил свое развитие. Прогибания в нем прекратились, и на обширных площадях, примыкающих к Уральской горной системе, накапливались континентальные красноцветные отложения.

Алтае-Саянская геосинклинальная область. Вся эта огромная область, в которой проявилась раннепалеозойская (ранне- и позднекаледонская) складчатость в позднем палеозое находилась на заключительном этапе геосинклинального развития. Здесь в крупных межгорных впадинах, окруженных более или менее высокими поднятиями, накапливались мощные, преимущественно континентальные отложения. Наиболее крупными впадинами были Кузнецкая, Минусинская и Тувинская.

Девонские отложения в этих впадинах представлены преимущественно мощными красноцветными конгломератами и песчаниками молассовой формации (мощностью до 5--6 км), с обильными прослоями базальтовых лав и туфов. Лишь в среднем девоне присутствуют морские глины и известняки, образовавшиеся в результате кратковременной трансгрессии моря с юга. Широкое развитие красноцветных континентальных отложений свидетельствует о жарком сухом климате девонского периода.

Море заливало впадины в раннем карбоне, а начиная со среднего карбона вплоть до нашего времени вся территория Алтае-Саянской области находилась в континентальных условиях. Климат стал умеренным, влажным; повсеместно произрастала богатая растительность, среди которой преобладали гигантские кордаиты. Угленакопление в карбоне происходило во всех крупных межгорных впадинах, а в перми оно продолжалось в Кузнецкой и Минусинской. Богата каменными углями угленосная серия Кузнецкой впадины, в которой находится один из известных в России угольный бассейн с запасами высококачественного угля.

Даже краткое рассмотрение позднепалеозойской истории двух геосинклинальных областей Урало-Монгольского пояса показывает, что они развивались по-разному. Герцинский орогенез проявился в Урало-Тянь-Шаньской области и привел к окончанию главного геосинклинального этапа в раннем карбоне. Начиная со среднего карбона до конца перми здесь продолжался заключительный этап геосинклинального развития. В Алтае-Саянской области заключительный этап охватил весь поздний палеозой.

Герцинский орогенез привел к образованию обширных горных массивов, в пределах которых господствовали континентальные условия. На палеогеографических картах хорошо видно, что значительная часть складчатого Урало-Монгольского пояса, а также вся территория Сибирской платформы начиная со среднего карбона и до конца перми входили в состав большого материка, получившего название Ангарида. Геосинклинальное развитие Урало-Монгольского пояса полностью завершилось в начале мезозоя. Наступил новый -- платформенный этап.

3.4 Эпохи складчатости

Одна из них -- каледонская складчатость -- с наибольшей интенсивностью проявилась в начале и особенно в середине палеозойской эры; главные её фазы отмечаются между ордовиком и силуром и в начале девона, после чего на широких площадях началось формирование горных цепей и накопление красноцветных обломочных отложений молассовой формации.

К областям каледонской складчатости (каледонидам) относятся: в Европе -- каледониды Ирландии, Шотландии, Уэльса, Северной Англии, северо-западные части Скандинавского полуострова, острова Шпицберген; в Азии -- каледониды Центрального Казахстана (западная часть), Западного Саяна, Горного Алтая, Монгольского Алтая и Юго-Восточного Китая. К каледонидам относятся также складчатые сооружения Тасмании и Лакланской системы Восточной Австралии, Северной и Восточной Гренландии, Ньюфаундленда и Северных Аппалачей. Кроме того, проявления этой складчатости установлены на Урале, в северо-восточной части Верхояно-Чукотской области, на востоке Аляски, в Центральных и Северных Андах и в некоторых др. более молодых складчатых сооружениях. В Северной Атлантике с каледонской складчатостью связывают образование Грампианской горной страны, которая объединила Северо-Американскую платформу и остров Гренландию в континент Лавренция.

Наиболее ранние фазы каледонской складчатости относятся к середине -- концу кембрия (салаирская, или сардинская), основные фазы захватывают конец ордовика -- начало силура (таконская) и конец силура -- начало девона (позднекаледонская), а заключительные -- середину девона (оркадская, или свальбардская). Каледонская складчатость особенно отчётливо проявилась в Великобритании, на Скандинавском полуострове, на Шпицбергене, в Казахстане, в Западном Саяне, в Ньюфаундленде и Аппалачах.

Грандиозная герцинская складчатость охватывает конец палеозоя; наиболее интенсивные её проявления отмечаются во второй половине каменноугольного периода и в пермском периоде.

Название «герцинская складчатость» дано М. Бертраном по горной группе Средней Европы, известной у древних римлян как Герцинский Лес (Hercynia Silva, Saltus Hercynius). В литературе на немецком языке, для обозначения дислокаций северо-западного направления, вместо термина «герцинская» применяется термин «варисская, варисцийская, складчатость», введённый Э. Зюссом по древнему названию областей современной Саксонии, Тюрингии и Баварии (Cur Variscorum).

Первая эпоха герцинской складчатости -- бретонская (в Америке -- акадская) -- конец девона -- начало карбона -- проявилась в Аппалачах, Канадском Арктическом архипелаге, Андах, центральных частях палеозойской геосинклинали Западной Европы и Центральной Азии (Куньлунь). Главная эпоха герцинской складчатости -- судетская (конец раннего -- начало среднего карбона) -- имела основное значение в создании складчатой структуры европейских герцинид и преобразовании палеозойских геосинклиналей в складчатые горные сооружения. Отложения среднего карбона (вестфала) смяты в складки движениями т.н. астурийской эпохи (фазы) складчатости верхнего карбона (стефана) и низов перми -- заальской. С середины ранней или с поздней перми на большей части областей герцинской складчатости Центральной и Западной Европы установился платформенный режим, в то время как в Южной Европе ещё продолжались, а в Восточной Европе, на Урале и в Донецком кряже только начались процессы складчатости и горообразования. Для Донбасса, Предкавказья, Урала, Аппалачей главная эпоха складчатости относится к концу карбона -- началу перми; поднятия и складкообразование местами (Предуральский передовой прогиб, Тянь-Шань, Кордильеры Северной и Южной Америки, Австралийские Альпы) продолжались до начала, даже середины триаса. В Карпато-Балканской обл., на Большом Кавказе, Алтае и в Монголо-Охотской системе горообразование началось в конце раннего карбона и орогенный период занял весь поздний палеозой и начало триаса.

По окончании герцинской складчатости впервые возникли складчатые горные сооружения (герциниды) Западной, Центральной и Южной Европы, Северо-Западной Африки (Марокканская Месета), Северного Кавказа и Предкавказья, Урала, Тянь-Шаня, Алтая, Монголии, Большого Хингана, Аппалачей, Уошито, Канадского Арктического архипелага, Анд Южной Америки, Австралийских Альп; в Кордильерах Северной Америки герцинская складчатость создала ряд внутренний поднятий. Герцинское горообразование распространилось и на области каледонской складчатости Северо-Западной Европы, западной части Центрального Казахстана, восточной части Алтае-Саянской области, Северной Монголии и Северного Забайкалья. На юге и востоке Средиземноморского пояса (Динариды-Эллениды, горы Анатолии, южный склон Кавказа и Гиндукуша и центральный Памир) герцинская складчатость затухает, а в части пояса, находящейся в пределах Передней и Юго-Восточной Азии, вплоть до Гималаев, Бирмы и Малайского полуострова, герцинские движения выразились лишь слабыми поднятиями и перерывом в накоплении осадков. В этой части Тетиса тектонический режим в палеозое и раннем мезозое здесь был близок к платформенному.

С каледонской и герцинской складчатостью связывают образование древних континентов и суперконтинентов Земли. Так, в конце ордовика -- силуре, в течении которого происходила каледонская складчатость, образовались Гондвана: в результате столкновения южных платформ и Лавразия: в результате объединения Сибирской, Русской, Китайской и Северо-Американской платформ. До образования этих крупнейших массивов суши на Земле уже существовали другие материки: Лавренций (объединял Северную Америку и Гренландию), Бразильский, Африканский (вместе с островом Мадагаскар и Аравийским п-вом), Русский (на месте одноимённой платформы), Ангарида (Сибирская платформа), Китайский, Австралийский.

Каменноугольный и пермский периоды -- время герцинской складчатости, отмечены слиянием образовавшихся ранее Лавразии и Гондваны в суперконтинент Пангею. Этому способствовали интенсивные тектонические движения, происходившие на окраинах платформ в геосинклинальных поясах.

3.5 Физико-географические условия

В позднем карбоне -- ранней перми произошло столкновение Евроамериканского материака с Сибирским, а Сибирского материка с Казахстанским континентом. В конце девона началась грандиозная эпоха Герцинской складчатости с наиболее интенсивным проявлением при формировании горных систем Альп в Европе, сопровождавшихся интенсивной магматической деятельностью. В местах столкновения платформ возникли горные системы (с высотой до 2000--3000 м), некоторые из них просуществовали и до нашего времени, к примеру Урал илиАппалачи. Вне Пангеи находилась только Китайская глыба. К концу Палеозоя в персмком периоде Пангея протягивалась от южного полюса до Северного. Южный географический полюс в это время находился в пределах современной Восточной Антарктиды. Входивший в состав Пангеи Сибирский материк, являвшийся северной окраиной, приближался к Северному географическому полюсу, не доходя до него 10--15° по широте. Северный полюс в течение всего палеозоя находился в океане. В это же время образовался единый океанический бассейн с главной Прото-Тихоокеанской впадиной и единая с ней впадина океана Тетис.

3.6 Полезные ископаемые

С каледонскими и герцинскими интрузивными породами палеозоя на Урале, в Казахстане, на Алтае, в Западной Европе и Северной Америке связаны богатейшие рудные месторождения.

К осадочным породам палеозойской эры приурочены нефтяные месторождения Ирана, Волго-Уральской области СНГ, центральной части Северной Америки, провинции Альберта в Канаде; месторождения каменного угля Донецкого, Подмосковного, Печорского, Карагандинского и Кузнецкого, Таймырского, Тунгусского бассейнов, угольных бассейнов Западной Европы, Аппалачей (Северная Америка), Китая, Индии и Австралии; месторождения горючих сланцев Эстонии и медистых песчаников Приуралья и Казахстана. Палеозойский возраст имеют также крупные месторождения фосфоритов (Каратау в СНГ, Скалистые горы в США), бокситов (Урал, Салаир и др.), каменных и калийных солей (Соликамское, Илецкое и Иркутская группа месторождений в СНГ, Штасфуртское в ФРГ).

В складчатых областях с интрузиями ультраосновного состава связаны месторождения хромита (Южный Урал), асбеста (Тува, Канада), а с интрузиями кислого состава -- золоторудные месторождения Северного Казахстана и Кузнецкого Алатау.

С раннегеосинклинальным вулканизмом связано образование месторождений медноколчеданных руд на Урале, в Аппалачах; а с периодом завершающего этапа складчатости и образованием магматических тел среднего и кислого составов связано образование гидротермальных месторождений золота на Урале, олова - Корнуолл (Англия), железо- и меднорудных скарновых месторождений (г. Магнитная, Высокая, Краснотурьинские и др.).

Многие горные породы палеозойской эры используются как превосходный стройматериал (ордовикские известняки окрестностей Санкт-Петербурга, каменноугольные известняки Подмосковья, уральский мрамор и др.).

Раздел 4. Мезозойская эра

Мезозойская эра делится на триасовый, юрский и меловой периоды общей продолжительностью 173 млн. лет. Отложения этих периодов составляют соответствующие системы, которые в совокупности образуют мезозойскую группу. Триасовая система выделена в Германии, юрская и меловая -- в Швейцарии и Франции. Триасовая и юрская системы делятся на три отдела, меловая -- на два.

4.1 Органический мир

Органический мир мезозойской эры сильно отличается от палеозойской. На смену вымершим в перми палеозойским группам появились новые -- мезозойские.

В мезозойских морях получили исключительное развитие головоногие моллюски -- аммониты и белемниты, резко увеличилось разнообразие и количество двустворчатых и брюхоногих моллюсков, появились и развивались шестилучевые кораллы. Из позвоночных широко распространились костистые рыбы и плавающие рептилии.

На суше господствовали чрезвычайно разнообразные пресмыкающиеся (особенно динозавры). Среди наземных растений испытали расцвет голосеменные.

Органический мир триасового периода. Особенностью органического мира этого периода являлось существование некоторых архаических палеозойских групп, хотя преобладали уже новые -- мезозойские.

Органический мир моря. Среди беспозвоночных были широко распространены головоногие и двустворчатые моллюски. Среди головоногих господствовали цератиты, которые вытеснили гониатитов. Характерным родом был цератитес с типичной цератитовой перегородочной линией. Появились первые белемниты, но в триасе их было еще мало.

Двустворчатые моллюски заселили богатые пищей мелководные участки, на которых в палеозое обитали брахиоподы. Двустворки быстро развивались, становились более разнообразны по составу. Увеличилось число брюхоногих моллюсков, появились шестилучевые кораллы и новые морские ежи с прочным панцирем.

Продолжали развиваться морские позвоночные. Среди рыб сократилось число хрящевых, стали редки кистеперые и двоякодышащие. На смену им появились костистые рыбы. В морях обитали первые черепахи, крокодилы и ихтиозавры -- крупные плавающие ящеры, похожие на дельфинов.

Органический мир суши тоже изменился. Вымирали стегоцефалы, а пресмыкающиеся становились господствующей группой. На смену вымирающим котилозаврам и зверообразным ящерам пришли мезозойские динозавры, особенно широко распространившиеся в юре и мелу. В конце триаса появились первые млекопитающие, они имели небольшие размеры и примитивное строение.

Растительный мир в начале триаса был сильно обеднен, сказывалось влияние засушливого климата. Во второй половине триаса климат увлажнился, появились разнообразные мезозойские папоротники и голосеменные (цикадовые, гинкговые и др.). Наряду с ними были широко распространены хвойные. К концу триаса флора приобрела мезозойский облик, характеризующийся господством голосеменных.

Органический мир юрского периода

Органический мир юры был наиболее типичным для мезозойской эры.

Органический мир моря. Среди беспозвоночных господствовали аммониты, они имели сложную перегородочную линию и были чрезвычайно разнообразны по форме раковины и ее скульптуре. Одним из типичных позднеюрских аммонитов является род виргатитес со свойственными только ему пучками ребер на раковине. Много стало белемнитов, их ростры встречаются в массовом количестве в юрских глинах. Характерными родами являются цилиндротеутис с длинным цилиндрическим ростром и гиболитес с ростром веретенообразной формы.

Двустворчатые и брюхоногие моллюски стали многочисленны и разнообразны. Среди двустворок было много устриц с толстой раковиной разнообразной формы. В морях обитали различные шестилучевые кораллы, морские ежи и многочисленные простейшие.

Среди морских позвоночных продолжали господствовать рыбоящеры -- ихтиозавры, появились чешуйчатые ящеры -- мезозавры, похожие на гигантских зубастых ящериц. Быстро развивались костистые рыбы.

Органический мир суши был очень своеобразным. Безраздельно господствовали гигантские ящеры -- динозавры -- разнообразной формы и размеров. С первого взгляда они кажутся пришельцами из внеземного мира или плодом фантазии художников.

Наиболее богаты остатками динозавров пустыня Гоби и соседние участки Центральной Азии. Эта огромная территория в течение 150 млн. лет до юрского периода находилась в континентальных условиях, благоприятных для длительного развития ископаемой фауны. Предполагают, что эта область явилась очагом возникновения динозавров, откуда они расселились по всему свету вплоть до Австралии, Африки, Америки.

Динозавры имели гигантские размеры. Современные нам слоны -- самые крупные сегодня из наземных животных (ростом до 3,5 м и массой до 4,5 т) -- кажутся карликами по сравнению с динозаврами. Наиболее крупными были растительноядные динозавры. «Живые горы» -- брахиозавры, бронтозавры и диплодоки -- имели длину до 30 м и достигали 40--50 т. Огромные стегозавры несли на спине большие (до 1 м) костные пластины, которые защищали их массивное тело. На конце хвоста стегозавров находились острые шипы. Среди динозавров было немало страшных хищников, которые передвигались гораздо быстрее своих травоядных сородичей. Размножались динозавры при помощи яиц, зарывая их в горячий песок, как это делают современные черепахи. В Монголии до сих пор находят древние кладки яиц динозавров.

Воздушную среду освоили летающие ящеры -- птерозавры с острыми перепончатыми крыльями. Среди них выделялись рамфоринхи -- зубастые ящеры, питавшиеся рыбой и насекомыми. В конце юры появились первоптицы -- археоптериксы -- величиной с галку, они сохранили многие черты своих предков -- пресмыкающихся.

Растительный мир суши отличался расцветом разнообразных голосеменных: цикадовых, гинкговых, хвойных и др. Юрская флора была довольно однородной на земном шаре и только в конце юры начали намечаться флористические провинции.

Органический мир мелового периода

В течение этого периода органический мир претерпел существенные изменения. В начале периода он был сходен с юрским, а в позднем мелу стал резко сокращаться за счет вымирания многих мезозойских групп животных и растений.

Органический мир моря. Среди беспозвоночных были распространены те же группы организмов, как и в юрском периоде, но состав их изменился.

Продолжали господствовать аммониты, среди них появилось много форм с частично или почти полностью развернутой раковиной. Известны меловые аммониты со спирально-конической (как улитки) и палкообразной раковиной. В конце периода все аммониты вымерли.

Белемниты достигли своего расцвета, они были многочисленны и разнообразны. Особенно широко был распространен род белемнителла с ростром, похожим на сигару. Увеличивалось значение двустворчатых и брюхоногих моллюсков, они постепенно захватывали господствующее положение. Среди двустворок было много устриц, иноцерамусов и пектенов. В тропических морях позднего мела обитали своеобразные бокаловидные гиппуриты. По форме своей раковины они напоминают губок и одиночных кораллов. Это является доказательством того, что эти двустворчатые моллюски вели прикрепленный образ жизни, в отличие от своих сородичей. Большого разнообразия достигли брюхоногие моллюски, особенно к концу периода. Среди морских ежей господствовали различные неправильные ежи, одним из представителей которых является род микрастер с раковиной сердцевидной формы.

Тепловодные позднемеловые моря были переполнены микрофауной, среди которой преобладали мелкие фораминиферы--глобигерины и ультрамикроскопические одноклеточные известковые водоросли -- кокколитофориды. Скопление кокколитов образовывало тонкий известковый ил, из которого в дальнейшем формировался писчий мел. Наиболее мягкие разности писчего мела почти целиком состоят из кокколитов, примесь фораминифер в них незначительна.

В морях было много позвоночных. Быстро развивались костистые рыбы, и они завоевывали морскую среду. До конца периода существовали плавающие ящеры -- ихтиозавры, мозозавры.

Органический мир суши в раннем мелу мало отличался от юрского. В воздухе господствовали летающие ящеры -- птеродактили, похожие на гигантских летучих мышей. Размах их крыльев достигал 7--8 м, а в США был обнаружен скелет гигантского птеродактиля с размахом крыльев 16 м. Наряду с такими громадными летающими ящерами обитали птеродактили размером не более воробья. На суше продолжали господствовать различные динозавры, но в конце мелового периода все они вымерли вместе со своими морскими сородичами.

Наземная флора раннемеловой эпохи, как и в юре, характеризовалась господством голосеменных растений, но начиная с конца раннего мела появляются и быстро развиваются покрытосеменные, которые вместе с хвойными становятся господствующей группой растений к концу мелового периода. Голосеменные резко сокращаются в количестве и разнообразии, многие из них вымирают.

Таким образом, в конце мезозойской эры произошли существенные изменения как в животном, так и в растительном мире. Исчезли все аммониты, большинство белемнитов и брахиопод, все динозавры, крылатые ящеры, многие водные рептилии, древние птицы, ряд групп высших растений из голосеменных.

Среди этих существенных изменений особенно поражает быстрое исчезновение с лица Земли мезозойских гигантов -- динозавров. Что же явилось причиной гибели столь большой и разнообразной группы животных? Эта тема давно привлекает ученых и до сих пор не сходит со страниц книг и научных журналов. Существует несколько десятков гипотез, и появляются новые. В основу одной группы гипотез положены тектонические причины -- сильный орогенез вызвал существенные изменения палеогеографии, климата и пищевых ресурсов. Другие гипотезы связывают гибель динозавров с процессами, происходившими в космосе, главным образом с изменением космической радиации. Третья группа гипотез объясняет гибель гигантов различными биологическими причинами: несоответствие между объемом мозга и весом тела животных; быстрым развитием хищных млекопитающих, поедавших мелких динозавров и яйца крупных; постепенным утолщением скорлупы яиц до такой степени, что детеныши не могли ее пробить. Существуют гипотезы, связывающие гибель динозавров с увеличением микроэлементов в окружающей среде, с кислородным голоданием, с вымыванием извести из почвы или с возрастанием силы тяжести на Земле до такой степени, что гиганты-динозавры были раздавлены собственным весом.