Раннепалеозойская история

Раннепалеозойский (каледонский) этап развития Земли приходится на первую половину палеозойской эры. Он состоит из кембрийского, ордовикского и силурийского периодов общей продолжительностью 170±10 млн. лет. Широкое развитие животного и растительного мира, многие представители которых имели известковые или кремнистые раковинки и скелеты, позволяет произвести дробное деление этого отрезка геологической истории.

Геологические события раннего палеозоя. Развитие земной коры в раннем палеозое протекало различно на платформах и в геосинклиналях. Дифференциация тектонического режима, начавшаяся с позднего протерозоя, еще больше усилилась. Докембрийские платформы испытывали преимущественно медленные нисходящие вертикальные движения. Пониженные участки затопляются мелководными морями, где накапливались пески, глинистые и карбонатные илы. Иногда возникали лагунные условия и формировались осадочные породы химического происхождения: каменная соль, гипс, ангидрит.

Постепенно в прогибание втягивались все новые и новые территории платформы, образовались области площадью в несколько миллионов квадратных километров. Возникали плиты, мощность осадочного чехла в их пределах составляла 3 - 4 км. На Восточно-Европейской платформе оформилась Русская плита, на Северо-Американской - плита Великих равнин и плита Мидконтинент, на Сибирской платформе - Ангаро-Ленская плита и т. д. Отдельные участки платформ - щиты - не испытывали такого прогибания и оставались крупной островной сушей, это, например, Балтийский и Украинский щиты Восточно-Европейской платформы. Со щитов обломочный материал поступал в прилегающие моря.

В раннем палеозое платформы неоднократно испытывали наступание и отступание моря. Обычно считают, что "пики" морской трансгрессии приходятся на средний кембрий, средний ордовик и ранний силур. Между этими трансгрессиями проявлялись регрессии моря, и территория суши увеличивалась.

В геосинклиналях геологические процессы носили более напряженный характер. Западная и Восточная Сибирь, север Скандинавского полуострова, Средиземноморье, Кордильеры и Анды, Восточная Австралия - все это были геосинклинали, представляющие собой морские пространства с большим количеством островов. В кембрии и ордовике геосинклинали испытывали резко дифференцированные вертикальные движения многокилометровой амплитуды. Узкие вытянутые поднятия (геоантиклинали) соседствовали с такими же линейными прогибами, где накапливались галечники, пески, глины карбонатные илы, преобразованные в дальнейшем в конгломераты, песчаники, глинистые сланцы, известняки, доломиты. Большим распространением пользовались эффузивные породы, указывающие на интенсивную вулканическую деятельность. В геосинклинальных прогибах мощность накопленных осадков достигала 8 - 12 км, тогда как на смежных поднятиях она не превышала первые километры.

В силуре размеры геосинклинальных морей резко сократились. Глобальное сокращение площади морей и океанов объясняется тем, что в конце силура особенно интенсивно проявился диастрофизм каледонской тектономагматической эпохи. В результате многие геосинклинали преобразовались в платформы, которые в последующем уже не испытывали активных тектонических движений и вулканизма.

Образовавшиеся в конце раннего палеозоя устойчивые области земной коры получили название эпикаледонских (рис. 10). Они, как правило, располагались по перифериям докембрийских платформ, увеличивая тем самым их общую площадь. Однако во многих местах геосинклинальный режим сохранился - Средиземноморье, Западная и Восточная Сибирь, Кордильеры и Анды, Восточная Австралия продолжали свое геосинклинальное развитие и в позднем палеозое.

Рис. 10. Схема современного положения каледонид. 1 - эпикаледонские платформы: 1 - Северо-Грендландская, 2 - Грампианская, 3 - Иннуитская, 4 - Центрально-Казахстанская, 5 - Алтае-Саянская, 6 - Наньшанская, 7 - Катазиатская; 2 - области более ранней консолидации; 3 - блоки раздробленной древней Китайской платформы

Населенные океаны и безжизненная суша - такой застали бы мы нашу планету в раннем палеозое. Несмотря на многообразие жизни, она практически вся сосредоточилась в водных бассейнах. Поэтому, чтобы познакомиться с ней, придется опуститься на дно раннепалеозойского океана.

На илистом дне мы увидели бы странных существ, чем-то напоминающих мокриц, но гораздо больших размеров. Это - трилобиты, особый класс членистоногих животных, давно уже исчезнувшие с лика Земли. Тело трилобитов расчленялось на три сегмента (щита): головной, туловищный и хвостовой (рис. 11, а). Со стороны спины животное защищено тонким хитиновым панцирем (до 1 мм). В кембрии трилобиты обладали хорошо развитым головным щитом и слабо развитым хвостовым. Они составляли до 60% всей известной кембрийской фауны. Органы зрения у них были недоразвиты или же отсутствовали. В ордовике у трилобитов хорошо развиваются хвостовой щит и глаза. Животные приобрели способность свертываться, подтягивать задний щит к головному, защищая тем самым нежное брюшко от врагов. В силуре продолжается совершенствование органов зрения, у трилобитов появились большие сетчато-сложные глаза, которые позволяли ориентироваться по ультрафиолетовым и инфракрасным сигналам.

Рис. 11. Некоторые характерные представители раннепалеозойской фауны. Трилобиты: Илленус и Азафус (а); граптолит Диктионема (в); брахиоподы: Пентамерус бореалис (б) и Ортис каллиграмма (г)

Трилобиты вели исключительно придонный образ жизни. Ползая, они захватывали ртом, который находился на нижней части головного щита, ил с пищевыми частичками. Животные достигали в длину 3 - 10 см, известны гиганты длиной до 70 см. Расцвет трилобитов приходится на кембрийский и ордовикский периоды. В конце силура количество родов трилобитов резко сокращается. В этом были повинны другие обитатели ранне-палеозойских морей и океанов - головоногие моллюски (наутилоидеи), для которых трилобиты были излюбленным блюдом: своими щупальцами с присосками они хватали трилобитов, притягивали к роговым челюстям клюва и перемалывали на терке из многочисленных рядов пластин и крючков. В то время пищи для хищных моллюсков было много, и они стали увеличиваться в своих размерах; известны раковины головоногих до 2 и даже 4,5 м длины. Урон, нанесенный трилобитам, оказался роковым: в позднем палеозое сохранились единичные представители этой группы животных, а к концу палеозойской эры они полностью вымирают. Наутилоидеи же дожили до наших дней.

В силуре развиваются крупные ракообразные - отряд эвриптерид (ракоскорпионы). Эти животные имели удлиненное тело, достигавшее 1 и даже 3 м в длину.

В большинстве своем ракоскорпионы были хищниками. Не имея врагов, эвриптериды широко расселились не только в солоноватых, но и в пресных водоемах.

Наряду с трилобитами, головоногими моллюсками и ракоскорпионами океаны раннего палеозоя были заселены брахиоподами - животными, мягкое тело которых заключено в двустворчатую известковую раковину (рис. 11, б, г). С помощью хрящевидной ножки, выходившей между створками раковины, брахиоподы прикреплялись к морскому дну и ползали по нему. В кембрийском периоде эти животные составляли до 30% фауны. В океанах и морях раннего палеозоя встречались также губки, примитивные иглокожие (текоидеи и бластоидеи), кишечнополостные, черви, археоциаты.

Важным моментом в развитии органического мира было появление в раннем палеозое первых позвоночных животных. Наиболее примитивную группу полухордовых образовывали граптолиты - животные, практически вымершие к концу силура. Тонкое и длинное тело граптолита было заключено в хитиновую пленку, животные вели пассивный (планктонный) образ жизни, безвольно плавая в виде кистеобразной колонии в морских водах, лишь некоторые представители граптолитов приспособились к жизни на дне моря (рис. 11, в).

В прибрежно-морских условиях начинают развиваться первые бесчелюстные рыбообразные. В силуре уже появляются настоящие рыбы (акантоды). Тело их было покрыто чешуей, имелся внутренний хрящевой скелет.

Среди растений продолжали господствовать синезеленые и багряные водоросли, бактерии и грибы. В конце силура растения начинают робко выходить на сушу, появляясь в болотистых, часто заливаемых морем низинах. Эти растения образуют тип псилофитовидных. От горизонтального подземного стебля (корневища), который часто скрывался под дном водоема, вверх отходили вертикальные или стелющиеся побеги. Каждый' побег ветвился дважды (дихотомически). У одних псилофитовидных побеги были голыми, у других имелись уже зачаточные листики в виде шипов.

Таким образом, ранний палеозой был временем, когда органическая жизнь начинает бурно развиваться по сравнению с предыдущими этапами криптозоя (см. рис. 6). Этот "взрыв" жизни на Земле произошел сравнительно недавно - 500 - 600 млн. лет назад.

Несмотря на все многообразие органической жизни, Материки раннего палеозоя все еще представляли собой безжизненные пространства; кое-где могли виднеться лиловатого цвета колонии бактерий и грибов, да в прибрежных болотистых равнинах редели тонкие стволики псилофилитовых растений. Возможно, что выход живых организмов на сушу сдерживался недостатком кислорода в атмосфере, масса которого составляла всего около одной трети от его современного количества.

Климат раннего палеозоя характеризовался, вероятно, преобладанием теплых условий. В некоторых районах земного шара (Сибирь, Индия, Аравия) он был засушливый (аридный), о чем свидетельствуют соленосные отложения этих районов.