Курсовая работа (т): Эволюция Земли в девонском периоде

Начало девонского периода (раннедевонская эпоха) вполне заслуживает названия геократической эпохи в жизни Земли, то есть эпохи с преобладанием континентального режима.

Со среднедевонской эпохи увеличиваются площади, занятые морями, как на платформах, так и в геосинклинальных областях. Площади же суши уменьшаются.

Одновременно происходит общее выравнивание, постепенная пенепленизация континентов, а также островных участков суши, разбросанных на площади геосинклинальных областей. Об этом свидетельствует почти повсеместная смена терригенного осадконакопления.

Рис. 3.1. Положение материков и океанов в девонском периоде (по Л. П Зоненшайну, с дополнениями) [10]

До конца девонского периода горный рельеф сохранялся наиболее устойчиво в областях каледонид, но и там к концу периода он оказался местами значительно сглаженным, о чем говорит относительная тонкая зернистость верхних пластов "древнего красного песчаника" Британских островов, Минусинских впадин и др. (рис. 3.2).

Позднедевонская эпоха в противоположность раннедевонской, особенно ее первая половина (франский век) была временем широкого развития морских трансгрессий, временем преобладающего господства моря над сушей. подобные эпохи в жизни Земли называются талассократическими. Восстановление положения климатических зон девона представляет трудности, так как наземная растительность скудная.

Рис. 3.2. Схематическое изображение континента древнего красного песчаника и окаймляющей его зоны [8]

Только характерные черты ряда континентальных и лагунных фаций девона позволяют сделать некоторые палеоклиматические выводы, недостаточные, однако, для восстановления общей картины климатической зональности в девонском периоде. При рассмотрении условий образования "древнего красного песчаника" множество фактов указывает на засушливый климат межгорных депрессий, в которых происходило накопление этих осадков. Сухим и жарким климатом характеризовалась, по-видимому, в девоне средняя часть Русской плиты, о чем свидетельствует широкое развитие здесь лагунных хемогенных осадков (доломиты, гипсы и др.). Этими же осадками намечается в пределах Европы зона засушливого климата протягивающаяся с северо-запада на юго-восток. Из других свидетельств климата девона - тиллиты Капских гор Южной Африки (мощность 30 м), протяженностью 500 км. Неясно, материковый или горный генезис имеют связанные с этим оледенением моренные накопления [11].

Наиболее характерной фацией девона является фация "древнего красного песчаника" (Old Red sandstone), широко распространенная во всех странах Северного полушария. Предполагается, что это континентальная фация песчаных пустынь. Однако находки органических остатков в красном песчанике (панцирные рыбы, филлоподы) заставляют считать эту фацию смешанной лагунно-континентальной и лагунно-морской. Кроме "древнего красного песчаника" лагунные фации часто представлены фацией замкнутых солоноватоводных бассейнов. Они формировали нефтеносную фацию ципридиновых сланцев и своеобразную фацию доманика европейской части России [8].

Продукты размыва этих сооружений заполняли межгорные и предгорные впадины в виде молассовых толщ, которые впервые с этого времени получили столь широкое развитие. Новым элементом, по крайней мере, для палеозоя, явилось образование краевого вулканоплутонического пояса андского типа в Центральном Казахстане, на границе каледонид и остаточного Джунгаро-Балхашского бассейна, интенсивно заполнявшегося обломочным материалом. Подобный пояс возник и в Центральной Монголии. Начиная с раннего девона, территория Колымо-Омолонского и Тайганосского массивов стала интенсивно прогибаться и отделилась от Сибирской платформы (возможно, это произошло в раннем палеозое). Сократился в размерах Тунгусский бассейн. Он расчленился протяженными участками островной суши и приобрел облик полузамкнутой лагуны. В его пределах временами соленость повышалась. Наряду с глинами и алевролитами здесь имеются мощные пласты гипса, а иногда встречаются слои каменной соли. Аналогичные осадки распространены в низовьях Хатанги. В Таймырском бассейне соленость вод оставалась нормальной, и преобладало осаждение карбонатов. Такие же условия существовали в Яно-Колымском бассейне [10].

3.1.2 История развития платформ

Северо-Атлантическая платформа (Лавренция) объединяет Северо-Американскую платформу, каледониды Грампианской геосинклинали и Восточно-Европейскую (Русскую) платформу. Этот огромный континент получил название "Древний красный материк" по распространению девонских красноцветных песчаных отложений.

Американская часть Северо-Атлантической платформы в раннем девоне была сушей. Со второй половины девона началась трансгрессия, достигшая максимума в начале позднего девона. В условиях теплого неглубокого моря отлагались карбонатные илы, на западе располагались рифовые массивы. С воздымавшихся в Аппалачской геосинклинали поднятий стал поступать обломочный материал. Красноцветные песчаные отложения распространяются в западном направлении, море постепенно сокращается, оставив после себя к концу периода пустынный континент [5].

На территории британских каледонид в девоне преобладали континентальные условия. Толщи континентальных отложений Англии и Ирландии известны под названием "древнего красного песчаника" (Old Red sandstone). Древний красный песчаник подразделяется на нижний, средний и верхний, что соответствует трем отделам девона.

Классической областью развития "древнего красного песчаника" является Шотландия. В нижнем девоне ярко-красная, бурая окраска пород нижнего красного песчаника и присутствие полевошпатовых песчаников указывает на аридный климат. Во впадины Шотландии сносился обломочный материал с окружающих горных сооружений. Иногда во впадинах возникали мелкие озера, в которых отлагались более тонкие осадки, обитали ракоскорпионы, рыбы, низшие ракообразные. Присутствуют вулканические породы [9].

В среднем девоне отложения нижнего красного песчаника подвергались довольно интенсивной складчатости и внедрению гранитных интрузий. Верхний красный песчаник (верхний девон) несогласно залегает на нижележащем. Отложения становятся менее грубозернистыми, почти исчезают вулканические породы, уменьшается мощность (общая мощность "древнего красного песчаника" в Шотландии - 8 км). Наиболее важными ископаемыми в девоне Шотландии являются остатки панцирных и кистеперых рыб и рыбообразных бесчелюстных.

В каледонидах восточной Гренландии, Скандинавии и о. Шпицбергена также формировались красноцветные молассы мощностью до 5-7 км [3].

На Восточно-Европейской (Русской) платформе девонские отложения распространены почти на всей территории, кроме Балтийского и Украинского щитов и районов небольших выходов на дневную поверхность пород нижнего палеозоя. Однако обнажается девон на ограниченных площадях: на западе Восточной Европы - Русская плита (Главное девонское поле), в центральной части Русской плиты по долинам рек (Центральное девонское поле), а также в бассейне р. Днестр и на Тимане. Нижний девон известен только в Прибалтике и в бассейне р. Днестр, средний и верхний отделы развиты на всей территории Русской плиты. [8].

В восточной части Русской плиты девон по литологии, цикличности и палеонтологической характеристике похож на западноуральский. Здесь нижний девон отсутствует, а средний ложится трансгрессивно на фундамент или на верхнепротерозойские отложения и отмечает начало трансгрессии с Уральской геосинклинали. Отложения отчетливо цикличны: до четырех этапов трансгрессии, сменявшихся кратковременными регрессиями. Развивались пресноводные и солоноватоводные бассейны с остатками растений, рыб, низших ракообразных (эстерий), лингул. Эти отложения сменялись глинисто-карбонатными с остатками морской фауны: кораллов, строматопорат, брахиопод.

Во франском веке продолжалась трансгрессия. Базальные слои нового цикла - пашийский горизонт песчаников занимают большие площади на востоке плиты. Это важный продуктивный нефтеносный горизонт. Для франского яруса характерны известняки с богатым комплексом морской фауны и доманиковые породы, обогащенные органическим веществом. Девонские терригенные пачки образуют основные продуктивные горизонты Волго-Уральской и Тимано-Печорской нефтегазоносных провинций. На Тимане девонский возраст имеют бокситы [9].

На западе в пределах Главного девонского поля распространены отложения верхней половины девона мощностью от нескольких сотен метров до 1 км. Лишь в самых западных районах - в Литве и Латвии - известны нижнедевонские отложения - пестроцветные глины с прослоями мергелей и остатками ихтиофауны с включениями гипса и трещинами усыхания на поверхности напластования. Это отложения континентального пересыхающего бассейна, пришедшего на смену силурийскому морю - заливу.

В среднем девоне началось интенсивное прогибание, захватившее огромные площади. Преобладают пестро- и красноцветные песчано-глинистые отложения, часто с косой слоистостью. Во франском веке в пределы Главного девонского поля с востока внедрилось море. Отлагались разные фации: от глин с песком до карбонатных осадков. Местами возникли лагуны с доломитами, глинистыми илами с гипсом. Мощность морских отложений изменчива - от 0 до 90 м. В фауне франского моря Главного девонского поля распространены пелециподы и брахиоподы (в огромных количествах один вид). В конце франского века в пределах Главного девонского поля вновь [10].

На юго-западе Восточно-Европейской платформы, в Припятском прогибе пестроцветные песчано-глинистые отложения среднего девона (150-200 м) ложатся на фундамент и сменяются выше соленосным комплексом верхнего девона (3-3,5 км).

Большая мощность пород этого комплекса, присутствие местами в его составе вулканогенных пород свидетельствуют о том, что рассматриваемый комплекс формировался в рифтовой впадине - авлакогене (Припятско-Донецкий авлакоген).

В геологической истории восточной части Северо-Атлантической платформы выделяются два этапа. В начале девона (первый этап) Восточно-Европейская платформа подвергалась осушению, только на западе еще существовали остаточные бассейны. В середине девона начался второй трансгрессивный этап. Появились новые и ожили старые глубинные разломы, что сопровождалось магматизмом и приводило к возникновению и активизации авлакогенов. Формировались разномасштабные поднятия и опускания. Предполагается, что в девоне в основном был заложен современный структурный план платформы. Во время трансгрессии Балтийский и Украинский щиты выступали как поднятия, зато погружались восточная и центральная части Восточно-Европейской платформы, Припятско-Донецкий авлакоген, районы Прибалтики [4].

На Сибирской платформе отмечаются небольшие выходы девона. Нижний девон прослеживается на крайнем северо-западе; средний и верхний распространен шире. Девонская система на Сибирской платформе представлена пестро-цветными глинисто-карбонатными, часто гипсоносными, реже соленосными отложениями с редкими органическими остатками. Значительно реже встречаются серо-цветные глинистые и карбонатные толщи с морскими окаменелостями. На юго-западе платформы во впадинах накапливались отложения, похожие на одновозрастные образования межгорных впадин.

В раннем девоне почти вся Сибирская платформа представляла сушу. Трансгрессия началась 'В среднем девоне, достигла максимума во франском веке и закончилась в раннем карбоне. Для Сибирской платформы характерны моря-заливы ненормальной солености. Присутствие каменной соли, гипса, ангидрита, красноцветность отложений указывает на аридный климат. В девоне на Сибирской платформе возникали разломы, по ним местами изливалась лава, внедрялись небольшие интрузии. Вероятно, девонский возраст имеют некоторые кимберлитовые трубки [10].

В течение раннего девона большая часть Китайской платформы была областью денудации. В среднем и позднем девоне обширная трансгрессия захватила южную и западную части платформы. Вначале морской режим был неустойчивым, поэтому в разрезах наблюдается чередование континентальных и морских песков, позднее сменяющихся глинистыми осадками. В позднем девоне преобладало накопление карбонатных и кремнистых илов. Территория платформы в начале девона характеризовалась орогенным типом развития. Здесь нижнедевонские континентальные кварцевые песчаники, кварцевые конгломераты и красноцветные глинистые сланцы (общая мощность 1-1,5 км) со структурным несогласием залегают на подстилающих образованиях. В среднем и позднем девоне развивалась трансгрессия; отложения этого времени, нередко залегающие и на девонских породах, представлены песчаниками и алевролитами, причем мощность их не превышает сотен метров. Это показывает, что к среднему девону орогенное развитие данной территории сменилось платформенным.

Значительная часть Гондваны сохраняла в девоне приподнятое положение и подвергалась интенсивной денудации. Терригенный материал - продукт разрушения суши - накапливался в мелководных морских бассейнах, занимавших всюду, за исключением Южной Америки, ограниченные площади. Только в Южной Америке в раннем девоне произошла большая трансгрессия. Девонское море проникало на западную окраину Австралии, о чем свидетельствуют терригенные отложения, чередующиеся с карбонатными, местами возникли рифовые постройки [8].

3.1.3 История развития геосинклинальных поясов

В результате прошедшей каледонской складчатости перестала существовать Грампианская геосинклинальная область, каледониды сократили площадь других геосинклиналей, разделили геосинклинальные пояса, повлияли на дальнейшие геологические процессы.

В девоне Урало-Монгольский пояс разделяется каледонидами Казахского макроперешейка на две части. К одной из них относятся Уральская и Тянь-Шаньская геосинклинали. Другая часть пояса - Центрально-Азиатская - располагается между каледонидами Казахского макроперешейка на западе, каледонидами юга Сибири и Северной Монголии на севере и Китайской платформой на юге.

Уральская геосинклиналь. Выходы девона наблюдаются на западном и восточном склонах Урала от Пай-Хоя на севере до Мугоджар на юге. В основании разреза девона западного склона Урала залегают массивные, часто рифогенные известняки. В известняках - водорослевые постройки, строматопораты, кораллы, морские лилии, брахиоподы. В раннем девоне это был барьерный риф в тропическом море Уральской геосинклинали [9].

Средний и верхний девон состоит из циклов, каждый с размывом залегает на подстилающих породах и представлен известняками с маломощной пачкой песчаников и глин в основании. Базальные пачки песчаников нередко содержат железные руды и бокситы. В верхней части нижнего цикла присутствует своеобразный горизонт - инфрадоманик, сложенный часто переслаивающимися тонкослоистыми темно-серыми битуминозными известняками, мергелями, глинистыми сланцами с раковинами двустворок, остракод и реже гониатитов. В самой верхней части нижнефранского цикла располагается доманик - горизонт сильно битуминозных черных, темно-серых известняков, мергелей, глинистых сланцев с желваками и линзами кремней. В глинистых породах обнаружены мелкие скелетные элементы (тентакулиты), в известняках - конодонты, раковины гониатитов, брахиопод, пелеципод. Общая мощность среднего и верхнего девона на Западном Урале - 1,2 км [10].

Девон западного склона Урала представлен всеми тремя отделами, согласно залегает на силуре и перекрывается согласно каменноугольными отложениями. Разрез подразделяется на две части, соответствующие двум этапам развития. Первый этап отвечает средне-палеозойской регрессии. На Урале в это время располагалось тропическое море с рифами, а западнее простирался огромный континент - Древний красный материк. Второй этап начался в среднем девоне. Море из Уральской геосинклинали наступало на Северо-Атлантическую платформу. Максимум трансгрессии пришелся на франский век. Цикличность отложений, характерная для среднего - верхнего девона говорит о том, что трансгрессия развивалась на фоне колебательных движений. Замедление прогибаний и усиление поднятий приводили к размыву предыдущих отложений и к накоплению терригенных образований.