1. предмет и задачи на историчната геология

КЪСЕН ПАЛЕОЗОЙ

Късният палеозой обхваща карбонския и пермския период. По това време континентите са се движили един към друг и са се разполагали все по-близко, докато са се свързали в един общ суперконтинент Пангеа. Голяма част от Гондвана, която се е намирала близо до южния полюс е била покрита от континентални ледници почти през целия късен палеозой.

В екваториалните области климата е бил горещ.

Късният палеозой е време на промени в организмовите съобщества и на значителни климатични изменения. Въглищни находки са се образували в континенталните тропични и субтропични климатични райони, но и близко до южния край на ледниковия покров. Морското ниво, което е било много ниско в края на девонския период се издига по време на ранния карбон и топли и плитки води заливат широки континентални площи в тропичните области. В резултат на това се отлагат много варовици, изградени от криноиди.

Горещите и влажни условия, които са съществували на екваториалните и тропичните области са били идеални за процъфтяващата дървовидна спорова растителност на обширни площи в северните части на Стария Червен континент.

Посоката на влажните ветрове е била от изток на запад. Те са били спирани от високо издигнатите Апалачи и Каледониди, поради което в централните части на Северна Америка са се образували евапорити и варовици в аридни и полуаридни условия. На границата между ранния и късен карбон става глобално понижение на морското ниво, което се доказва от несъгласия в плиткоморските седименти. В Северна Америка геоложките разрези на Мисисипската и Пенсилванската серия са разграничени от несъгласие и прекъсване на седиментацията, което е продължило 4 млрд. г. Тогава измират някои безгръбначни таксони. От морските безгръбначни криноидите и амоноидеите са загубили повече от 50% от видовия си състав при преминаването на тази граница. Това се дължи на разширяването на ледниците в Гондвана, с което е свързано глобално застудяване и понижаване на морското ниво.

По времето на Мисисипската епоха започва да се отваря Тетиския океан, като Гондвана се придвижва в посока на север, ротирайки обратно на часовниковата стрелка. Микроконтиненти като Памир, Южен Китай и Югоизточна Азия продължават да се отделят от северния край на Гондвана. Сибирия също се придвижва в северна посока. В резултат на движението на Сибирия на север се отваря басейна Свердруп в най-северните арктични части на Канада. Казахстан се придвижва все по-близко към Балтика и се образуват нови зони на субдукция в източния край на Балтика. Едно от най-важното тектонско събитие по време на Пенсилванската епоха е финалната колизия на Гондвана с Лавренция, което е първата най-голяма стъпка при формирането на Пангея эавършило по време на пермския период. Тетиският океан, който е започнал да се образува по време Мисисипската епоха, вече е бил добре оформен. Колизията на Южна Америка с окрайнините на Северна Америка води до образуването на древните Скалисти планини в Колорадо и Ню Мексико (западни САЩ). Това е довело и до интензивно нагъване и разломяване в северозападен Тексас и Оклахома. Това е т.нар. Ouchita orogeny, когато са се образували планините Уачита и Маратон. Друга важна пенсилванска колизия е сблъсъкът между Сибирия и Казахстан, когато са се образували Алтайските планини. По време на перма Пангеа е представлявал един П-образен супер континент, простиращ се от полюс до полюс, като Тетиския океан се е намирал в екваториалната област разположена в източния край на Пангеа. Океанът Панталаса е покривал останалата част на земното кълбо. Въпреки, че Пангеа в края на перма е включвал почти всички континенти някои микроконтиненти в южна и източна Азия са били отделени от Пангеа чак до триаса и юрата.

Основната пермска орогенеза е Уралската. В резултат от сблъсъка на Казахстан и Балтика се е образувала Уралската планинска верига. По време на перма няколко микроконтинента като Тибет и Малайзия са се отделили от Гондвана, и са се придвижвали на север, като по-късно в следващата мезозойската ера са се съединили и се е образувала Азия в почти сегашната си конфигурация. Една дълга зона на субдукция се е простирала от Южен Китай по източното крайбрежие на Тетиския океан, заобикаляла е Гондвана и е достигала до северните краища на Лавренция.

Сблъсъкът на континентите и образуването на суперконтинента Пангеа води до образуването на високоиздигнати планински вериги. В Европа те са известни като Херциниди, в СЗ Африка – мавританиди, а орогенезата – Херцинска. В Северна Америка Херцинската орогенеза се нарича Алегенска, която разширява Каледонската Апалачка планинска верига на югозапад в Оклахома и Тексас.

Херцинската орогенеза е резултат от комплексните колизии между Балтика и Южна Европа и между Южна Европа и Африка. Херцинският нагънат пояс се простира от Източна Европа до южното крайбрежие на САЩ, където се свързва с Алегенския пояс. Конвергенцията (събирането) на Южна Европа с Балтика и Африка от югозапад е започнало през ранния карбон. Окончателното свързване на тези три плочи след това е завършило в късния карбон (пенсилванската епоха) за общо време само от 30 млн. години. Активната магмена дейност е продължила от 10 до 20 млн. г.

Херцинският ороген е нагънат пояс с неправилна форма и дължина 6000km. Той е изграден от централно ядро от метаморфни и магмени комплекси и колизионни нагънати пояси от двете му страни. Централните му части са представени от разнообразни докамбрийски и палеозойски метаморфити, процепени от гранитни интрузии. Възрастта на нагъване и разломяване в страничните нагънати пояси намалява с отдалечаването от централното ядро. Тези нагънати пояси са резултат на компресията по време на колизиите от север и юг, като деформацията е мигрирала от центъра към външните части. Фактът, че гънките и разломите са с посока към краищата на орогена в Южна Европа показва, че зоните на субдукция са били наклонени навътре. Неправилните граници на орогена отразяват неправилните континентални брегови линии преди колизията.

Финалните фази на планинообразуване в Апалачите са се проявили през късния палеозой, когато Гондвана се е сблъсклаа с Лавренция по протежение на югоизточното крайбрежие на Северна Америка. Това е т. нар. алегенска (Alleghenian) орогенеза, когато се извършва финалната деформация на Апалачите. Този ороген включва широко мащабно навличане насочено както към Американската, така и към Африканската плочи съпроводено с интензивно внедряване на големи гранитоидни магмени тела.

2. Развитие на гръбначните – през ранния карбон амфибиите преживяват голяма еволюция с 10 семейства и появата на първото семейство влечуги в края на периода. Примитивните лабиринтодонти продължават да бъдат свързани с водната среда, като се хранят с риби. Някои от тях, като представителите на р. Eryops започват да се хранят със сухоземни насекоми и все повече престават да бъдат зависими от водата. Те са прародителите на днешните жаби и саламндри. Други придобиват змиевидна форма с малки крака и са имали дължина до 4m. Aмфибиите са били доста разнообразни и широко разпространени през карбона и ранния перм, след което са били постепенно измествани от бързо развиващите се влечуги.

Първата фосилна рептилия е намерена в раннокарбонски седименти в Шотландия. Това е р. Westlothiana, която е била с дължина едва 20cm дълга.

Влечугите са разделени на 4 подкласа, в зависимост от разположението на челюстните мускули, което определя характера на черепа. Те са: анапсиди (anapsids), синапсиди (sinapsids), диапсиди (diapsids), еуриапсиди (euryapsids).

11. 
    анапсидните влечуги са най-древни и те дават началото на другите три групи;
    
12. 
    синапсидните влечуги имат голямо сходство с бозайниците и последните произлизат от тях;
    
13. 
    групата на диапсидните влечуги обхваща повечето представители на сухоземните влечуги;
    
14. 
    еуриапсидите включват повечето морски рептилии.
    

Семенните папрати от p. Glossopteris, които са имали сравнително малки размери доминират в по-хладния и сух климат на Гондванските континенти.

Споровите растения преживяват кулминация в развитието си. Те достигат гигантски размери с височина над 30m, като напр. плавуновите от р. Siqillaria и p. Lepidodendrou, които са живели през горния карбон.

Членестостъблените от p. Calamites имат височина 20m. Големи размери имат и дървовидните папрати от р. Pecopteris.

Карбонските спорови гори, които са били широко разпространени в тропичните райони са дали основната дървесина за огромните въглищни находища през този период. През пермския период дървовидните спорови растения, които и в края му изчезват са изместени от голосеменните: иглолистни, цикадови и гинкови.
Въглищните находища в Северна Америка и Европа.

Повечето от къснокарбонските въглищни находища в Северна Америка и Западна Европа са се образували в подножията на новообразуваните планински вериги от Херцинската и Алегенска орогенези. Най-характерната особеност на къснокарбонските въглищни пластове е цикличността в стратиграфските им последователности. Циклите включват въглища образувани в обстановки на меандриращи реки и такива образувани в резултат на промените на морското ниво.

При циклите образувани в меандриращи реки, въглищните пластове са съсредоточени в русловите отложения и блатата, отделени от речното устие посредством пясъчни коси. Такъв тип циклични въглища са открити в Пенсилвания, където са образувани около големи реки, спускащи се от младите Апалачи. На запад в централните конинентални части на САЩ въглищните пластове са се образували в крайбрежноморски блата. Тук, както и на много други места на останалите континенти въглищните пластове са тънки, но разкрити на широки площи. Те образуват т.нар. циклотеми, които започват с въглища образувани в блата, заемали ниските крайбрежни морски области, като над тях се разполагат морски седименти. Тези циклотеми са резултат от редуването на трансгресии и регресии в плитки морски басейни. Тектонските движения на земната кора не са били причина за тези чести трансгресии и регресии, защото циклотемите са всеобхватни. По-вероятната причина е била повишаването и понижаването нивото на Световния океан, в резултат на колебанията в нарастването и топенето на ледниковия покров в Гондвана. Такива цикли не се наблюдават в плеистоцена, когато континенталните ледници са се разширявали и отдръпвали много пъти. Обяснението идва от съвременната епоха, когато сме в един междуледников период и нивото на Световния океан е високо, но континентите са сравнително издигнати. Морето се издига и понижава върху стръмни континентални окрайнини, поради което не залива широки и ниски площи, както е било през карбонския период. Тогава континенталните окрайнини са били понижени и са се откривали обширни равни пространства пред настъпващите морски води.

Геоложките данни показват, че ледниците в Южна Америка са се отдръпнали доста преди тези в Австралия, така че издигането и понижаването на морското ниво е резултат от осредняването на ледниковите събития по цялата повърхност на Земята. В резултат на разчленения релеф и ясно изразените климатични пояси флората през пермския период е била много “по-провинциална” от флората през целия фанерозойски еон. Пермската флора е била различна дори без да е била разделена от широки океани. През перма със сблъсъка на Сибир с Източна Европа и образуването на Уралските планини завършва цялостната конфигурация на континента Пангея. Югоизточна Азия остава единствената голяма откъсната континентална маса. За ярките климатични контрасти допринасят и високо издигнатите планини – Херцинидите в Европа, Апалачите в Северна Америка, Мавританидите в Северна Африка и Урал в Източна Европа и Западен Сибир. Полярните райони са били много студени, а екваториалните – много горещи. В резултат на тези контрасти къснопермската флора от ниските ширини е различна от глосоптерисовата на Гондвана от юг и Сибирската на север. Югоизточна Азия е имала уникална флора. Пермската флора източно и западно от Апалачите също се е различавала значително. Към края на периода аридния климат е бил доминиращ и влаголюбивите растения от късния карбон са се адаптирали и променили за живот при условия на ниска влажност. Например топлолюбивите и влаголюбивите спорови растения в Западна Европа и Северна Америка са се сменили от голосеменните на р. Walhia. Много от къснопермските иглолистни са почти анологични на съвременните.

Палеозойската ера завършва с едно от най-големите измирания в палеозойския свят. То е едно от първите масови измирания на Земята, след като гръбначните животни са започнали да завладяват сушата. Те са едни от първите жертви. Около 20 семейства от пермските терапсидни влечуги не доживяват времето на новата мезозойска ера. Имало е няколко етапа на измиране, като таксоните с големи размери са търпели най-големи загуби при всеки един от тях. Нови таксони са еволюирали от оцелелите с по-малки размери. Тази масова катастрофа се дължи главно на климатичните промени, които са причина за смена на растителността, а тя е в основата на хранителната верига на съхоземните гръбначни.

В морските биотопи пермската криза води до окончателното изчезване на фузулините, ругозите, табулатите и трилобитите. Последните две групи са били доста намалели и преди тази криза. От амоноидеите само няколко вида са доживели до триаса. Бриозоите, брахиоподите и ехинидите са претърпели големи загуби, докато мидите и охлювите не са били засегнати чувствително. Трудно е да се определи процеса на измиране във времето, защото непрекъснатите стратиграфски разрези, които преминават границата перм – трас са редки. Глобални несъгласия отразяват този критичен интервал на почти всички континенти. Това се дължи на рязкото спадане на морското ниво във всички морски басейни, причинявайки интензивна ерозия, която е надвишавала значително седиментацията. Най-илюстративен и непрекъснат стратиграфски разрез на перм – триаска седиментация се намира в Южен Китай. Там палеонтолозите са фиксирали най-горната част на перма с един пласт наречен Chandxingi, който се отделя като самостоятелен регионален етаж в най-горната част от периода и не е представен никъде другаде на континентите. Над него се разполага около 1m дебел преходен пласт, като повечето от определените вкаменелости са представени от таксони преживели пермският период. Присъстват и таксони, които са типични за триаса на много други места по света (миди, охлюви, амоноидеи). Представителите на някои основни палеозойски представители (фузулини, ругози, табулати, трилобити) са намерени в седименти, разположени на 2m под този пласт. Процесът на измиране е бил внезапен за тези типични пермски представители и някои стратиграфи поставят горната граница на пермския период в основата на преходния пласт. Причината за катастрофата не е ясна, но косвените доказателства показват, че рязкото застудяване на климата, понижението на морското ниво и огромната континентална суша на Пангея, който се е простирал от полюс до полюс (които са се намирали на суша с големи ледени шапки) са били причина за масовото измиране на видове, приспособени за живот в тропични условия. Въпреки това глобалното застудяване в края на перма, като причина за тази геоложка катастрофа е все още само хипотеза.