石炭紀

石炭紀

石炭紀(Carboniferous)約處于地質年代兩億八千六百萬至三億六千萬年前,它可以區分為兩個時期:始石炭紀(又叫密西西比紀,三億兩千至三億六千萬年前)、和後石炭紀(又叫賓夕法尼亞紀,兩億八千六百至三億兩千萬年前)。 石炭紀(Carboniferous period)是古生代的第5個紀,開始于距今約3.55億年至2.95億年,延續了6500萬年。石炭紀時陸地面積不斷增加,陸生生物空前發展。當時氣候溫暖、濕潤,沼澤遍布。大陸上出現了大規模的森林,給煤的形成創造了有利條件。

  • 中文名稱
    石炭紀
  • 外文名稱
    The Carboniferous
  • 開始時間
    于3.5億年前
  • 結束時間
    于2.85億年前

特征

石炭紀是地殼運動非常活躍的時期,因而古地理的面貌有著極大的變化。這個時期氣候分異現象又十分明顯,北方古大陸為溫暖潮濕的聚煤區,岡瓦納大陸卻為寒冷大陸冰川沉積環境。氣候分帶導致了動、植物地理分區的形成。

石炭紀石炭紀

來源

石炭紀是植物世界大繁盛的代表時期。石炭紀開始于距今3.5億年,延續了約6500萬年。由于這一時期形成的地層中含有豐富的煤炭,因而得名"石炭紀"。據統計,屬于這一時期的煤炭儲量約佔全世界總儲量的50%以上。

動物演化

石炭紀陸生生物飛躍發展,海生無脊椎動物也有所更新。

泥盆紀相比,蜓類是石炭紀海生無脊椎動物中最重要的類群,而腕足動物盡管在類群上減少,但數量多,依舊佔相當重要地位,頭足類則以菊石迅速發展為主。

石炭紀晚期,脊椎動物演化史出現一次飛躍,從此擺脫了對水的依賴,以適應更加廣闊的生態領域,以北美賓夕法尼亞早期地層中的林蜥為代表。生活在陸上的昆蟲,如蟑螂類和蜻蜓類,是石炭紀突然崛起的一類陸生動物,它們的出現與當時茂盛森林密切相關,其中有些蜻蜓個體巨大,兩翅張開大者可達70cm。

石炭紀的海生無脊椎動物泥盆紀比較起來,有了顯著的變化。淺海底棲動物中仍以珊瑚、腕足類為主。早石炭世晚期的浮遊和遊泳的動物中,出現了新興的筳類,菊石類仍然繁盛,三葉蟲到石炭紀已經大部分絕滅,隻剩下幾個屬種。

最早發現于泥盆紀的昆蟲類,在石炭紀得到進一步的繁盛,已知石炭、二疊紀的昆蟲就達1300種以上。陸生脊椎動物進一步繁盛,兩棲動物佔到了統治地位。早石炭世一開始,兩棲動物蓬勃發展,主要出現了堅頭類(也稱迷齒類),同時繁盛的還有殼椎類。

植物演化

石炭紀(3.58億年-2.98億年前)--壯觀的蕨類森林.

石炭紀是植物世界大繁盛的代表時期。早石炭世的植物面貌與晚泥盆世相似,古蕨類植物延續生長,但隻能適應于濱海低地的環境;晚石炭世植物進一步發展,除了節蕨類和石松類外,真蕨類和種子蕨類也開始迅速發展。裸子植物中的苛達樹是一種高大的喬木,成為造煤的重要材料之一。

石炭紀的氣候溫暖濕潤,有利于植物的生長。隨著陸地面積的擴大, 陸生植物從濱海地帶向大陸內部延伸,並得到空前發展,形成大規模的森林和沼澤,給煤炭的形成提供了有利條件,所以,石炭紀成為地史時期最重要的成煤期之一。此外,石炭紀也是地殼運動頻繁的時期,許多地區這時褶皺上升,形成山系和陸地,地形高差起伏,使地球上產生明顯的氣候分異。按照地理環境的不同,科學家們根據石炭紀的植物分布特點劃分出各具特色的植物地理區,每一植物地理區都有自己的特色植物群(flora)和一定的生態特征。

鱗木鱗木

在石炭紀的森林中,既有高大的喬木,也有茂密的灌木。喬木中的木賊根深葉茂,木賊的莖可以長到20~40釐米粗,它們喜愛潮濕,廣泛分布在河流沿岸和湖泊沼澤地帶。石松是另一類喬木,它們挺拔雄偉,成片分布,最高的石松可達40米。石炭紀時,早期的裸子植物(如蘇鐵松柏銀杏等)非常引人註目,但蕨類植物的數量最為豐富。蕨類植物是灌木林中的旺族,它們雖然低矮,但大量佔據了森林的下層空間,緊簇擁擠,蒸蒸日上。可以這樣說,今天地球上之所以蘊藏有如此豐富的煤炭資源,與石炭紀的植物界的繁盛密切相關。中國是煤炭資源大國,外國科學家們曾經指出,石炭紀森林的廣袤和茂密可以從中國所產煤層的厚度上看出來,有的煤層厚度竟然超過120米,這相當于2440米的原始植物質的厚度。

植物是怎樣變成煤炭的呢?由于石炭紀的植物種類繁多,生長迅速,它們死後即便有一部分很快腐爛,但仍有許多枝幹倒伏後避免了風化作用和細菌、微生物的破壞。石炭紀森林的不少林地是被水浸泡著的沼澤地,死亡後的植物枝幹很快會下沉到稀泥中,那裏實際上是一種封閉的還原環境,在這種環境中植物枝幹避免了外界的破壞,並在壓實作用和其它作用下緩慢地演變成泥炭。年復一年,由植物形成的泥炭在地層中得到儲存,並又經歷了成煤作用後成為初級的煤炭-褐煤。褐煤是一種劣質煤,褐煤再經過長時間的壓實後,才能形成真正意義上的煤--煙煤褐煤轉化成煙煤要付出巨大的"代價",據地質學家們推算,0.3米厚的煙煤是由6米厚的象褐煤這樣的植物質壓縮而成的。

石炭紀森林分布在地球陸地的許多地方,在中國北方的華北平原,就曾儲存著石炭紀的廣袤森林,山西的煤層應該是最好的證據。在石炭紀時,山西大地歷經海水的數次入侵,海陸頻頻交替。每當海水退卻,陸地植物便在溫暖潮濕的環境下迅速繁盛,一期又一期的森林就這樣生成了。成煤的泥炭沼澤植物林中,主要以石松類、科達類、種子蕨類、真蕨類等為主,當我們今天開發山西的煤炭資源時,有誰能夠知道並辨認出那些形形色色的史前植物呢?

古氣候與礦產

根據石炭紀的珊瑚礁分布,可以推斷早石炭世的赤道帶通過北美洲中部,西北歐經黑海穿過中國西北、華南到達印尼和澳洲東部。石炭紀同大陸上的古氣候相適應的是植物地理區系的分布,歐美植物區華夏植物區為熱帶、亞熱帶氣候岡瓦納植物區安加拉植物區分別代表熱帶以外的南北溫涼氣候區。世界上各地石炭紀的成煤時期早晚也有差別,分別代表各地區的熱帶潮濕氣候,石炭紀的幹旱氣候區僅限于一定的地理分布,同泥盆紀和二疊紀相比,幹旱面積較小,幹旱氣候同蒸發岩類沉積的分布相適應,例如亞洲早石炭世從哈薩克南部經天山伸延至南天山和塔裏木,哈薩克向東到西伯利亞幹旱氣候一直延續到中石炭世。南半球的岡瓦納大陸,石炭紀時高出海面,從石炭紀中晚期開始氣候變冷,冰川活動一直持續到早二疊世,冰期間冰期沉積在南美、南非、印度和澳大利亞都有廣泛的分布,在南非南部冰川呈放射狀方向流動。在北半球,僅在西伯利亞東部可能為寒冷幹燥氣候。石炭紀時陸地海岸和沼澤地區氣候溫暖潮濕,形成重要的煤礦,中國華南早石炭世晚期的測水組(湖南)、梓山組(江西)、葉家塘組(浙江),均含可採煤層。東北、華北和西北的上石炭統,含有重要的煤系。大陸上經過長期剝蝕的地區,往往形成鋁土礦和耐火粘土,中國華北石炭系含有G層鋁土礦和山西式鐵礦,貴州清鎮一帶下石炭統頂部亦含大型鋁土礦。北美晚石炭世蘊藏有油頁岩石油。中國石炭系也是油氣勘探的重要層位。中國新疆、甘肅、寧夏中部石炭系含有石膏及蒸發岩礦床。石炭紀碳酸鹽岩沉積分布廣泛,世界各地開採石灰岩和白雲岩作為石灰和水泥的原料。

石炭紀化石石炭紀化石

形成過程

在泥盆紀中北美地塊和北歐--俄羅斯地塊結合到一起。這塊大陸與後來的剛瓦那超大陸的其它部分(今天的非洲、南美洲、南極洲澳大利亞印度)之間部分是由不同的地形組成的海洋。在上泥盆紀這些地區與北美--北歐--俄羅斯組成的大陸已開始有接觸。

巨蟲時代

石 炭紀有個別名叫"巨蟲時代",因為當時大氣含氧量很高,蟲子長得特別大。下面介紹幾種著名的節肢動物:

巨蟲時代巨蟲時代

巨型蜘蛛

巨型蜘蛛屬于中突蛛亞目。有人頭般大小。它住在自己的洞穴裏,用蜘蛛絲探測外面的動靜。

巨型蜘蛛巨型蜘蛛

巨型馬陸

巨型馬陸屬于多足綱,有大約3米長,身披堅硬的盔甲,長有鋒利的大顎。是有史以來最大的陸地節肢動物。

巨型馬陸巨型馬陸

巨型蜻蜓

巨型蜻蜓是有史以來最大的昆蟲。翼展將近一米。

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