Каменноугольная система

КАМЕННОУГОЛЬНАЯ СИСТЕМА (ПЕРИОД), карбон а. Carboniferous System (Period), Carbonian; н. Karbon; ф. carbonifere, systeme carbonifere; и. sistema (periodo) carbonifero, — пятая снизу система палеозойской эратемы, соответствующая пятому периоду палеозойской эры геологической истории Земли. Начало каменноугольного периода, по радиологическим данным, определяется в 350 млн. лет тому назад; продолжительность 65-70 млн. лет. Подстилается девонской и покрывается пермской системами. Названа по широкому распространению залежей ископаемых углей. Выделена в 1922 У. Конибиром и У. Филлипсом в Великобритании. В России изучение каменноугольной системы проводилось В. И. Меллером, С. Н. Никитиным, Р. Н. Чернышёвым и др., а в советское время — М. С. Швецовым, Л. С. Либровичем, И. И. Горским, Д. М. Раузер-Черноусовой, А. П. Ротаем, В. Е. Руженцевым, С. В. Семихатовой и др. В Западной Европе важнейшие исследования выполнены английским учёным А. Вотаном, немецким палеоботаником В. Готаном и др.; в Северной Америке — М. Гордоном, К. Данбаром и др.

Подразделения каменноугольной системы. В CCCP каменноугольные системы подразделяются на три отдела: нижний (турнейский, визейский и серпуховский ярусы), средний (башкирский и московский ярусы), верхний (касимовский и гжельский ярусы). В Западной Европе принято деление на два отдела: нижний (динантский), включающий турнейский и визейский ярусы, и верхний (силезский), объединяющий намюрский, вестфальский и стефанский ярусы.

В США и Канаде каменноугольные отложения рассматриваются как две самостоятельные системы или подсистемы: миссисипская, соответствующая нижнему карбону, и пенсильванская, приблизительно отвечающая объединённым средним и верхним отделам стратиграфической шкалы карбона CCCP. Международного зонального расчленения ярусов каменноугольной системы не существует. В CCCP принято зональное расчленение ярусов каменноугольной системы по аммоноидеям и фораминиферам.

Общая характеристика. Основные структурные элементы земной коры на протяжении каменноугольного периода испытали существенные перестройки, вызванные проявлением герцинской складчатости. Их результатом явилось превращение значительной части геосинклинальных областей в складчатые горные сооружения — герциниды. Первая фаза герцинского тектогенеза, проявившаяся на рубеже девона и карбона, вызвала разрастание геоантиклинальных поднятий в геосинклинальных областях. Поднятия вскоре сменились на обширных пространствах погружениями земной коры и развитием морских трансгрессий, достигших максимума в визейском веке. Более интенсивным было проявление герцинской складчатости в конце раннекаменноугольной эпохи. Эти движения происходили в ряде геосинклинальных областей, внутри которых возникли складчатые структуры герцинид. Особенно интенсивно складкообразование проявилось в Западно-Европейской геосинклинальной области и Урало-Монгольском геосинклинальном поясе. Возникшие здесь складчатые структуры в среднем карбоне вступили в орогенный этап развития. Наряду с образованием межгорных впадин формировались краевые или предгорные прогибы на границе воздымавшихся горных сооружений и платформ. Во впадинах и прогибах накапливались мощные обломочные толщи, с которыми связаны крупнейшие угольные бассейны и месторождения. В платформенных областях тектонические движения конца раннего — начало среднего карбона проявились поднятиями, вызвавшими регрессии моря. В среднем карбоне местами возникали новые трансгрессии. На рубеже средне- и поздне-каменноугольных эпох произошла новая фаза герцинской складчатости, усложнившая ранее сформировавшиеся герциниды. В позднем карбоне движения земной коры всё более дифференцировались. Наряду с преобладанием регрессий происходили ограниченные трансгрессии. В позднем карбоне продолжались складкообразовательные движения в геосинклиналях. На всём протяжении каменноугольного периода в геосинклинальных поясах проявлялся магматизм. Предполагают, что в карбоне платформы Южного полушария и экваториальной области образовали единый гигантский суперконтинент — Гондвану. В Северном полушарии допускается существование гипотетического материка Ангариды, располагавшегося на месте современной Северной Азии. Геологическое развитие земной коры в каменноугольном периоде предопределило в планетарном масштабе преобладание морских отложений в нижнем карбоне и широкое развитие континентальных фаций в средних и верхних отделах.

В CCCP отложения каменноугольной системы распространены широко. В пределах Русской плиты все три отдела представлены мелководными морскими, преимущественно карбонатными, отложениями платформенного типа. В Донецком бассейне на известняках морского нижнего карбона залегает многокилометровая толща переслаивания морских и лагунно-континентальных (угленосных) осадков миогеосинклинального типа. Разрез каменноугольной системы западного склона Урала сходен с таковым Русской плиты, но на Южном Урале средний и верхний отделы представлены мощной песчано-сланцевой флишевой толщей. Разрезы восточного склона отличаются большой мощностью, значительной ролью вулканогенных пород в составе нижнего отдела и отсутствием отложений верхнего отдела. В Средней Азии каменноугольная система представлена преимущественно морскими карбонатными отложениями, местами с преобладанием вулканогенных или терригенных пород, в Казахстане — морскими (преимущественно в нижнем отделе), континентальными и вулканогенными образованиями. Угленосность приурочена к верхнему, нижнему и к среднему отделу. На Сибирской платформе и в Алтае-Саянской складчатой области нижний карбон сложен преимущественно морскими карбонатными породами, а средний и верхний отделы — мощными континентальными и лагунно-пресноводными толщами, в разной степени угленосными. На северо-востоке CCCP весь разрез карбона образован в основном морскими отложениями. В нижнем отделе преобладают карбонатные, кремнистые и терригенные породы, в средних и верхних отделах — терригенные.

Органический мир в карбоне испытал существенное обновление. В морях вымерли граптолиты и резко сократились такие группы, как трилобиты среди членистоногих, а из кишечнополостных — строматопоры и кораллы табуляты. Получают распространение фораминиферы, особенно фузулиниды. Из кишечнополостных бурно развиваются хететиды и кораллы ругозы. Многочисленны брахиоподы, особенно из отрядов продуктид и спириферид. Обильны мшанки, иногда образующие рифы, из головоногих моллюсков — гониатиты и наутилиды. Разнообразны ракообразные, особенно остракоды. Из иглокожих обильны морские лилии, остатки которых нередко образуют криноидные известняки. Из водных позвоночных к началу карбона вымирают щитковые бесчелюстные и панцирные рыбы, развиваются хрящевые (акулоподобные) рыбы. Характерно быстрое освоение животным миром пресных вод (двустворчатые и брюхоногие моллюски, ракообразные — филлоподы) и суши (насекомые, паукообразные). Среди наземных позвоночных преобладают стегоцефалы, появляются пресмыкающиеся. В каменноугольный период бурно развивается наземная древесная растительность, что впоследствии способствовало интенсивному углеобразованию. Достигли максимального расцвета некоторые группы высших споровых растений, появившиеся ещё в девоне. Господствовали плауновидные (в частности, лепидодендроны), членистостебельные (каламиты и др.) и папоротники. Характерно широкое распространение лесных формаций. В связи с происходившим в течение каменноугольного периода усилением дифференциации климата и обособлением климатических поясов, в среднем и позднем карбоне чётко выделяются три флористические области: тропическая — Еврамерийская, северного умеренного климата — Ангарская и южного умеренного пояса — Гондванская.

Полезные ископаемые. Каменноугольная система включает месторождения разнообразных полезных ископаемых, главнейшие из которых — угли. Залежи их в карбоне составляют около 25% общих мировых запасов ископаемых углей. Угольные бассейны и месторождения карбона широко представлены в Европе и Северной Америке, где сконцентрировано более 80% общих геологических запасов углей этого возраста. Основные угольные бассейны в Европейской части CCCP — Подмосковный, Донецкий и Львовско-Волынский. Из угольных бассейнов каменноугольного периода в Азиатской части CCCP важнейшие: Кузнецкий, Карагандинский, Экибастузский и Тунгусский. Многочисленные угольные бассейны преимущественно средне- и позднекаменноугольного возраста известны в зарубежной Европе и Азии, Северной Америке и на южных континентах. С отложениями карбона связаны самые крупные в Европе бассейны: Южный Уэльс, Ланкашир, Нортумберленд, Кент в Великобритании, Астурийский в Испании, Валансьен во Франции, Льеж и Кампин в Бельгии, Нижнерейнско-Вестфальский (Рурский) в ФРГ, Верхнесилезский в Польше, Остравский в Чехословакии. Угленосность каменноугольной системы в Азии развита менее чем в Европе. Основные угольные бассейны известны на северо-востоке Китая, в Турции (Зонгулдак), Монголии, Индонезии и др. В Северной Америке с пенсильванскими толщами связано наибольшее угленакопление (Аппалачский, Иллинойсский, Пенсильванский, Мичиганский, Техасский бассейны). Из горючих ископаемых кроме углей каменноугольная система содержит залежи нефти и природного газа. В CCCP промышленная нефтегазоносность карбона характерна для востока восточно-Европейской платформы (Волго-Уральская нефтегазоносная провинция), где залежи нефти и газа присутствуют в нижних и средних отделах. Нефтегазоносны каменноугольные отложения и в Днепрово-Донецкой впадине. Здесь залежи нефти и газа приурочены к визейским, серпуховским и башкирским отложениям, а в верхах верхнего карбона залегают основные запасы газа. Крупные нефтяные и газовые месторождения миссисипского (раннекаменноугольного) возраста известны в центральных и восточных штатах США (Мидконтинент). Отложениям каменноугольной системы подчинены многочисленные месторождения различных руд осадочного и магматогенного происхождения. Из осадочных руд — бурые железняки (восточно-Европейская платформа, Урал), бокситы (Подмосковный бассейн, Средняя Азия). С отложениями каменноугольной системы местами связаны залежи огнеупорных глин; с интрузиями — крупнейшие (ныне в основном выработанные) месторождения железных руд на Урале и менее богатые в Саяно-Алтайской и других складчатых областях, а также месторождения руд полиметаллов. Каменноугольные известняки повсеместно используются как цементное сырьё, строительный и облицовочный камень и т.д.