Каменноугольная система (пери­од)

КАМЕННОУГОЛЬНАЯ СИСТЕМА (ПЕРИОД), карбон, пятая снизу система (период) палеозойской эратемы (эры). В глобальной стратиграфической (геохронологической) шкале следует после девонской системы (периода) и предшествует пермской системе (периоду). Каменноугольная система выделена У. Конибиром и У. Филлипсом в 1822 в Великобритании (на территории Англии и Уэльса). Название получила из-за широкого распространения в отложениях этого возраста каменного угля. Временные границы накопления отложений, составляющих каменноугольную систему, определены изотопными методами в пределах от 360 до 295 миллионов лет назад (согласно дополнениям к Стратиграфическому кодексу России Межведомственного стратиграфического комитета, 2000); общая продолжительность периода 65 миллионов лет.

Подразделения. Подразделения каменноугольной системы различаются в международной (глобальной) и 3 основных стратиграфических шкалах - российской, западноевропейской и североамериканской (табл.).

Стратотип (эталон) нижней границы системы установлен в разрезе Ла-Серр (горы Монтань-Нуар, южная часть Франции) по первому появлению конодонтов Siphonodella sulcata. Верхняя граница соответствует основанию пермской системы со стратотипом в разрезе Айдаралаш (горы Мугоджары, западная часть Казахстана) на уровне появления конодонтов Streptognathodus isolatus. Стратотип нижней границы пенсильванской подсистемы (так называемая срединно-каменноугольная граница; международная шкала) находится в разрезе Арроу-Каньон (штат Невада, США) и определяется появлением конодонтов Declinognathodus noduliferus.

Большую роль в разработке российской стратиграфической шкалы каменноугольной системы сыграли В. И. Мёллер, С. Н. Никитин (выделил серпуховский, московский, гжельский ярусы в 1890), С. В. Семихатова (башкирский ярус в 1934), Б. М. Даньшин (касимовский ярус в 1947). Ярусы верхней части нижнего, а также среднего и верхнего отделов установлены в морской последовательности отложений Подмосковья. В Западной Европе в конце 19 века каменноугольная система делилась на «горный известняк» (Mountain Limestone) внизу и «угленосную толщу» (Coal Measures) вверху, что отражало смену в этой части света морской карбонатной седиментации на морскую терригенную, а затем на континентальную угленосную. Позднее эти две части карбона были переименованы в нижний и верхний отделы, а в 1971 году получили статус подсистем с названиями динантская и силезская. Ярусное деление каменноугольной системы разработали: Э. Дюпон (установил турнейский и визейский ярусы в 1883), М. Мюнье-Шальма и А. де Лаппаран (вестфальский и стефанский ярусы в 1878). В 1927 из состава вестфальского выделен намюрский ярус (был предложен ещё Ж. Пюрв в 1883). Во 2-й половине 20 века ярусы переведены в ранг отделов. В Северной Америке выделяли две самостоятельные системы - миссисипскую и пенсильванскую (Г. Уильямс, 1891), позднее переведённые в статус подсистем. Особое деление каменноугольной системы существует в Китае и Японии (распространено ограниченно).

Зональное (более дробное, чем ярусное) расчленение каменноугольной системы производят по аммонитам, фораминиферам (в среднем и верхнем карбоне - фузулинидам) и конодонтам.

На территории России отложения каменноугольной системы распространены очень широко. На Русской плите Восточно-Европейской платформы имеются все отделы, сложенные в основном морскими карбонатными породами, за исключением нижней половины визейского яруса (главным образом континентальная угленосная толща), а также московского яруса (начинается терригенной красноцветной толщей верейского горизонта). На северо-западе и юго-востоке плиты в гжельском ярусе появляются эвапориты (гипсы, ангидриты). В краевых частях Прикаспийской впадины часты рифовые и атоллоподобные карбонатные постройки. Разрез карбона западного склона Урала сходен с разрезом Русской плиты, но на Среднем и Южном Урале, начиная с московского яруса, присутствуют глубоководные кремнистые и грубообломочные флишевые толщи. На  восточном склоне Урала разрез карбона отличается значительной долей вулканических пород; отложения верхнего карбона - терригенные континентальные. Морские карбонатные нижнекаменноугольные породы обнаружены бурением во многих местах в фундаменте Западно-Сибирской плиты. На Сибирской платформе и в Алтае-Саянской складчатой области нижний карбон в основном карбонатный; средний и верхний отделы представлены мощными континентальными и лагунными (часто угленосными) толщами. В Верхоянской складчатой системе каменноугольные отложения образуют нижнюю часть верхоянского комплекса, слагающего крупнейший терригенный клин, сформированный на  восточной окраине Сибирской платформы. На северо-востоке России нижний карбон морской преимущественно карбонатный; средний и верхний карбон терригенные.

Общая характеристика периода. В каменноугольном периоде очертания и расположение континентов сильно отличались от современных. Южно-Американская, Африкано-Аравийская, Индостанская, Австралийская, Антарктическая платформы в начале карбона входили в состав южного континента Гондвана. Севернее располагались континенты Лавруссия (объединяла Северо-Американскую и Восточно-Европейскую платформы) и Сибирь (Сибирская платформа), или Ангарида. Гондвану и северные континенты разделял океан Палеотетис, расширявшийся к востоку; Лавруссию и Сибирь - Уральский и Иртыш-Зайсанский океанический бассейны Палеоазиатского океана, между которыми располагался Центральноказахстанский микроконтинент (Казахстания). Палеоазиатский океан на юге был ограничен небольшими континентами - Таримом и Синокореей. Все континентальные блоки окружал океан Палеопацифик, на границе которого с платформами развивались активные и пассивные континентальные окраины. На протяжении карбона происходило сближение континентов и закрытие разделявших их океанов, что вызвало проявление герцинской эпохи тектогенеза в подвижных поясах Земли. Коллизия Гондваны с Лавруссией привела к закрытию западной части Палеотетиса и становлению складчатого горного сооружения Южных Аппалачей и его юго-западного продолжения, европейской и североафриканской герцинид. В результате причленения к Лавруссии островных дуг и микроконтинентов, существовавших в окраинных морях Палеотетиса, сформировались герцинские складчатые структуры Карпатско-Балканской области, Предкавказья и Большого Кавказа. Следствием коллизии Лавруссии с Сибирью и Сибири с Таримом и Синокореей стало закрытие основной части Палеоазиатского океана и образование герцинских горноскладчатых сооружений в пределах Урало-Охотского подвижного пояса (Урал, Южный Тянь-Шань, западной части Алтае-Саянской и Монголо-Охотской складчатой системы и др.). В результате коллизионных событий на окраинах Австралии и Южной Америки сформировались складчатые системы Новой Англии и Палеоанд. Итогом всех произошедших в карбоне коллизий явилось становление суперконтинента, который А. Вегенер назвал Пангеей. Рельеф Земли во 2-й половине карбона за счёт активного горообразования стал значительно более контрастным. Сформировались предгорные (передовые) и межгорные прогибы, заполнявшиеся молассой. Усилилась вулканическая деятельность, о чём свидетельствуют многочисленные горизонты туфов (тонштейны) в угленосных толщах бассейнов Западной Европы и Донбасса, а также слои бентонитовых глин в Предуральском передовом прогибе.

По палеогеографическим и палеоклиматическим условиям каменноугольный период делится на две почти равные части. В раннем карбоне на Земле господствовал тёплый климат; огромные площади континентов занимали мелководные моря с карбонатным осадконакоплением, уровень моря был высоким. Предполагают, что содержание СО₂ в атмосфере Земли в раннем карбоне превышало современное в 1,5 раза. В конце раннего, среднем и позднем карбоне из-за развития в Гондване мощного покровного оледенения уровень Мирового океана резко снизился, площадь эпиконтинентальных морей сократилась. Наметилось похолодание климата, но влажность оставалась довольно высокой. Сузились проливы, соединявшие бассейны Восточно-Европейской и центральной части Северо-Американских платформ, временами связь между ними прерывалась, что привело к формированию своеобразных морских фаун среднего и позднего карбона. Частые колебания уровня Мирового океана с амплитудой до 60-100 м обусловили цикличность мелководных отложений и образование перерывов и почвенных горизонтов на обширных пространствах выступившего на поверхность морского дна.

Органический мир. В каменноугольном периоде среди обитателей моря доминировали различные водоросли (Beresella, Ungdarella, Donezella и др.), радиолярии, фораминиферы, в том числе фузулиниды, обладавшие крупной (до 1 см) веретеновидной раковиной, губки с массивным известковым скелетом (род Chaetetes), кораллы (табуляты и ругозы), плеченогие (например, Gigantoproductus, Choristites), брюхоногие и двустворчатые моллюски, морские лилии. Разнообразны головоногие моллюски аммониты (например, отряд гониатиты, Goniatitida) и наутилоидеи; широко были представлены конодонты и рыбы. В пресных водоёмах среди животных преобладали жабродышащие (ракушковые и раковинные листоногие) и двустворчатые моллюски. Богаче по сравнению с девонским периодом становится животный мир суши. Наземные беспозвоночные представлены многоножками, пауками; в середине периода появились первые крылатые насекомые (размах крыльев палеодиктиоптер достигал почти 1 м). Позвоночные суши не играли заметной роли, это были в основном мелкие земноводные; примерно в середине каменноугольного периода появились первые пресмыкающиеся (котилозавры и пеликозавры).

На обширных территориях в условиях влажного и тёплого климата развивалась характерная для каменноугольного периода богатая древесная растительность, формировавшая леса. В тропических районах преобладали плауновидные (лепидодендроны и сигиллярии), хвощевидные, семенные папоротники и голосеменные. В высокоширотных районах доминировали кордаиты и глоссоптерисы, представители голосеменных. В болотах в массе накапливались растительные остатки, давшие впоследствии значительные залежи каменных углей.

Полезные ископаемые. К каменноугольной системе приурочены месторождения различных полезных ископаемых, главные из которых - угли, прежде всего коксующиеся. В нижнем карбоне крупнейшие месторождения углей относятся к нижней части визейского яруса, менее широко развиты угли в верхней части визейского яруса и в серпуховском ярусе. Основная масса угля имеет среднекаменноугольный возраст. Большая часть месторождений сконцентрирована в Европе и Северной Америке. Угольные бассейны Восточной Европы - Подмосковный, Кизеловский (Россия), Донецкий угольный бассейн (Украина, Россия), Львовско-Волынский (Украина); Западной и Центральной Европы - Южно-Уэльский, Йоркширский, Южно-Шотландский и Северо-Шотландский (Великобритания), Нижнерейнско-Вестфальский, или Рурский, Саарский (Германия), Лотарингский, Hop-Па-де-Кале (Франция), Астурийский (Испания), Верхнесилезский, Люблинский (Польша), Остравско-Карвинский (Чехия), Шпицберген (Норвегия); Северной Америки - Аппалачский, Пенсильванский, Иллинойсский и др. (США). В Азии важнейшими бассейнами каменноугольного возраста являются Кузнецкий, Горловский и Тунгусский (Россия); Карагандинский, Экибастузский (Казахстан); Зонгулдакский (Турция), ряд бассейнов в северо-восточной части Китая и Монголии и др.

Каменноугольные отложения также вмещают залежи нефти и природного горючего газа. В России промышленно нефтегазоносны нижнекаменноугольные (визейские) и среднекаменноугольные (верейские) терригенные толщи Восточно-Европейской платформы (Волго-Уральская нефтегазоносная провинция). В Прикаспийской впадине огромные запасы природного газа и газоконденсата сконцентрированы в карбонатных массивах каменноугольного возраста. Крупные месторождения нефти известны в каменноугольных толщах центральных и  восточных штатов США. Каменноугольный возраст имеют некоторые месторождения бокситов (например, Тихвинское, Североонежское в северо-западной части Восточно-Европейской платформы). В каменноугольный период в процессе орогенного гранитообразования сформировались месторождения руд свинца, цинка, меди, олова, вольфрама, золота, серебра в Европе, Азии, на востоке Австралии; возникли скарновые месторождения железных руд (например, Соколовское, Сарбайское на Урале). Каменноугольные известняки повсеместно используются как цементное сырьё, строительный и облицовочный камень.

Лит.: Шкала каменноугольной системы в свете современных данных. М., 1982; Нижний карбон Московской синеклизы и Воронежской антеклизы. М., 1993; Средний карбон Московской синеклизы (южная часть). М., 2001. Т. 1- 2; Клец А. Г. Верхний палеозой окраинных морей Ангариды. Новосиб., 2005.