石炭紀

石炭紀

石炭紀(Carboniferous)約處於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,開始於距今約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。

(圖)石炭紀森林石炭紀森林

石炭紀開始於距今3.5億年,延續了約6500萬年。它可以區分為兩個時期:始石炭紀(又叫密西西比紀,3億2000-3億6000萬年前)、和後石炭紀(又叫賓夕法尼亞紀,2億8600-3億2000萬年前)。由於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,屬於這一時期的煤炭儲量約占全世界總儲量的50%以上。石炭紀-植物世界的繁盛(兩棲動物的時代)。

簡介

(圖)石炭紀樹木化石石炭紀樹木化石

石炭紀(Carboniferous period)是古生代的第5個紀,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,給的形成創造了有利條件。

石炭紀又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的大陸冰川沉積環境。氣候分帶導致了動、植物地理分區的形成。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)和一定的生態特徵。

動物演化

(圖)石炭紀兩棲動物石炭紀兩棲動物

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,而腕足動物儘管在類群上減少,但數量多,依舊占相當重要地位,頭足類則以菊石迅速發展為主。

在石炭紀晚期,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的森林密切相關,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與泥盆紀比較起來,有了顯著的變化。淺海底棲動物中仍以珊瑚、腕足類為主。早石炭世晚期的浮游和游泳的動物中,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,只剩下幾個屬種。

最早發現於泥盆紀的昆蟲類,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,兩棲動物占到了統治地位。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(3.5億年前)-壯觀的蕨類森林。

(圖)石炭紀化石石炭紀化石

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,但只能適應於濱海低地的環境;晚石炭世植物進一步發展,除了節蕨類石松類外,真蕨類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。

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厘米粗,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)非常引人注目,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,但大量占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,這相當於2440米的原始植物質的厚度。

由於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,那裡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保存,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。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,但只能適應於濱海低地的環境;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,就曾保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。

古氣候與礦產

(圖)石炭紀蚊子圖石炭紀蚊子圖

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,歐美植物區和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,石炭紀的乾旱氣候區僅限於一定的地理分布,同泥盆紀二疊紀相比,乾旱面積較小,乾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斯坦南部經天山伸延至南天山和塔里木,哈薩克斯坦向東到西伯利亞乾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,冰期和間冰期沉積在南美、南非印度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乾燥氣候。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和石油。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。

地質時代百科


地質年代參照表

宙|宙年代開始
百萬年前(GSSP)
主要事件
顯生宙新生代新近紀全新世0.011430 ± 0.00013人類繁榮
更新世1.806 ± 0.005冰河時期,大量大型哺乳動物滅絕
人類進化到現代狀態
上新世5.332 ± 0.005人類的人猿祖先出現
中新世23.03 ± 0.05
古近紀漸新世33.9 ± 0.1大部份哺乳動物目崛起
始新世55.8 ± 0.2
古新世65.5 ± 0.3
中生代白堊紀99.6 ± 0.9恐龍的繁榮和滅絕
白堊紀-第三紀滅絕事件,地球上45%生物滅絕
有胎盤的哺乳動物出現
侏羅紀199.6 ± 0.6有袋類哺乳動物出現
鳥類出現
裸子植物繁榮
被子植物出現
三疊紀251.0 ± 0.7恐龍出現
卵生哺乳動物出現
古生代二疊紀299.0 ± 0.8二疊紀滅絕事件,地球上95%生物滅絕
盤古大陸形成
石炭紀359.2 ± 2.5昆蟲繁榮
爬行動物出現
煤炭森林
裸子植物出現
泥盆紀416.0 ± 2.8魚類繁榮
兩棲動物出現
昆蟲出現
種子植物出現
石松和木賊出現
志留紀443.7 ± 1.5陸生的裸蕨植物出現
奧陶紀488.3 ± 1.7魚類出現;海生藻類繁盛
寒武紀542.0 ± 1.0寒武紀生命大爆炸
元古宙新元古代埃迪卡拉紀630 +5/-30多細胞生物出現
成冰紀850發生雪球事件
拉伸紀1000羅迪尼亞古陸形成
中元古代狹帶紀1200
延展紀1400
蓋層紀1600
古元古代固結紀1800
造山紀2050
層侵紀2300
成鐵紀2500
太古宙新太古代2800第一次冰河期
中太古代3200
古太古代3600藍綠藻出現
始太古代3800
冥古宙早雨海代地球上出現第一個生物---細菌
酒神代古細菌出現
原生代地球上出現海洋
隱生代地球出現

顯生宙

顯生宙

顯生宙是距今5.7億年以來有大量生物化石出現的時期。
顯生宙表示在這個時期地球上有顯著的生物出現。
而那些看不到或者很難見到生物的時代被稱做隱生宙

新生代(Cenozoic)

第四紀(Quaternary) · 第三紀(Tertialy)

中生代(Meozoic)

白堊紀(Cretaceous) · 侏羅紀(Jurassic) · 三疊紀(Triassic)
古生代(Paleozoic)二疊紀(Permian) · 石炭紀(Carboniferous) · 泥盆紀(Devonian) · 志留紀(Silurian) · 奧陶紀(Ordovician) · 寒武紀(Cambrian)

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