Ордовикский период: вторая эпоха палеозоя

Введение

Второй период палеозойской эры 485–444 миллиона лет назад

Ордовик (англ. Ordovician, /ɔːr//d//ə/'/v//ɪ//ʃ//i//.//ə//n//, /doʊ/, /ˈvɪʃən/ ordəVISHeeən, doh, VISHən) — геологический период и система, второй из шести периодов палеозойской эры. Ордовик охватывает 41,6 миллиона лет, от конца кембрийского периода до начала силурийского периода. Ордовик, названный в честь валлийского племени ордовиков, был выделен Чарльзом Лапвортом в 1879 году для разрешения спора между сторонниками Адама Седжвика и Родерика Мёрчисона, которые относили одни и те же горные породы в Северном Уэльсе к кембрийской и силурийской системам соответственно. Лапворт установил, что ископаемая фауна в оспариваемых слоях отличается от фауны кембрийской или силурийской систем, и выделил их в отдельную систему. Ордовик получил международное признание в 1960 году (сорок лет после смерти Лапворта), когда был официально утвержден Международным геологическим конгрессом как период палеозойской эры. Жизнь продолжала процветать в ордовикском периоде, как и в раннем кембрийском периоде, хотя окончание периода ознаменовалось ордовикско-силурийскими событиями вымирания. В океанах доминировали беспозвоночные, в особенности моллюски и членистоногие, представители последней группы, вероятно, начали освоение суши в это время, окончательно закрепившись к девонскому периоду. Первые наземные растения известны из этого периода. Великое ордовикское событие биодиверсификации значительно увеличило разнообразие жизни. Рыбы, первые настоящие позвоночные животные на Земле, продолжали эволюционировать, а челюстные рыбы могли появиться впервые в конце этого периода. В ордовикском периоде на Землю падало примерно в 100 раз больше метеоритов в год, чем в настоящее время.

Подразделения

Для подразделения ордовикского периода использовался ряд региональных терминов. В 2008 году Международный стратиграфический комитет (МСК) учредил официальную международную систему подразделений. Существуют балтоскандийские, британские, сибирские, североамериканские, австралийские, китайские, средиземноморские и северногондованские региональные стратиграфические схемы.

Субдивизии ICS (глобальные)

+Ордовикские подразделения с "золотыми шипами" согласно IUGS: Система, серия, ярус/возраст Нижняя граница (млн лет) Силур Лландоверский Рудданийский 443.8±1.5 Ордвик Верхнеордовикский Хирнантский 445.2±1.4 Катианский 453.0±0.7 Сандбийский 458.4±0.9 Среднеордовикский Дарривильский 467.3±1.1 Дапингийский 470.0±1.4 Нижнеордовикский Флоянский 477.7±1.4 Тремадокский 485.4±1.9 Кембрийский Фургонгийский ярус 10 и старше

Палеогеография и тектоника

Во время ордовика южные континенты были объединены в Гондвану, простиравшуюся от северной части экватора до Южного полюса. Панталассический океан, расположенный в северном полушарии, покрывал более половины земного шара. В начале периода континенты Лаврентия (на территории современной Северной Америки), Сибирь и Балтика (на территории современной Северной Европы) были отделены от Гондваны океаном. Эти меньшие континенты также были достаточно удалены друг от друга, чтобы сформировать обособленные сообщества бентосных организмов. Небольшой континент Авалония только что откололся от Гондваны и начал движение на север к Балтике и Лаврентии, открывая Рейский океан между Гондваной и Авалонией. Авалония столкнулась с Балтикой к концу ордовика. Другие географические особенности ордовикского мира включали море Торнквиста, отделявшее Авалонию от Балтики; Эгирский океан, отделявший Балтику от Сибири; и океаническую область между Сибирью, Балтикой и Гондваной, которая расширилась и стала Палеоазиатским океаном в карбоновом периоде. Монгольский Охотский океан образовал глубокий залив между Сибирью и центральномонгольскими терранами. Большинство терранов Центральной Азии составляли часть экваториального архипелага, геометрия которого недостаточно определена имеющимися данными. Период характеризовался обширной и широко распространенной тектонической и вулканической активностью. Однако горообразование (орогенез) было обусловлено не столько столкновением континентов, сколько поднятием гор вдоль активных континентальных окраин в процессе аккреции островных дуг или ленточных микроконтинентов. Аккреция новой коры была ограничена Япетусовой границей Лаврентии; в других местах рифтование в междуговых бассейнах сменялось повторным сближением. Это отражало эпизодическое переключение от растяжения к сжатию. Начало новой субдукции отражало глобальную реорганизацию тектонических плит, связанную с объединением Гондваны. Таконический орогенез, крупный этап горообразования, активно протекал в кембрийском периоде и продолжался в ордовике, когда по крайней мере две вулканические островные дуги столкнулись с Лаврентией, образовав Аппалачские горы. В остальном Лаврентия была тектонически стабильной. В этот период островная дуга аккрецировала к Южному Китаю, а субдукция вдоль северного Китая (Сулинхейр) привела к внедрению офиолитов. Выпадение пепла из слоя Миллбург/Большой Бентонит, около 454 млн лет назад, было самым масштабным за последние 590 млн лет. Объем плотных пород, эквивалентный этому пеплу, был огромен. Примечательно, что это, по-видимому, оказало незначительное влияние на жизнь. Интенсивная тектоническая активность вдоль северо-западного края Гондваны в флоианском веке (478 млн лет назад) зафиксирована в Центральной Иберийской зоне Испании. К концу ордовика эта активность достигла Турции. На противоположном краю Гондваны, в Австралии, располагался ряд островных дуг. Аккреция этих дуг к восточной границе Гондваны привела к Бенамбранскому орогенезу восточной Австралии. Субдукция также происходила вдоль территории современной Аргентины (Фаматинский орогенез) около 450 млн лет назад, что сопровождалось значительным рифтогенезом в задней дуге. Внутренние области Гондваны были тектонически спокойными до триасового периода. К концу периода Гондвана начала дрейфовать через Южный полюс, что способствовало гибернийскому оледенению и сопутствующему вымиранию.

During the Ordovician, the southern continents were assembled into Gondwana, which reached from north of the equator to the South Pole. The Panthalassic Ocean, centered in the northern hemisphere, covered over half the globe. At the start of the period, the continents of Laurentia (in present day North America), Siberia, and Baltica (present day northern Europe) were separated from Gondwana by over of ocean. These smaller continents were also sufficiently widely separated from each other to develop distinct communities of benthic organisms. The small continent of Avalonia had just rifted from Gondwana and began to move north towards Baltica and Laurentia, opening the Rheic Ocean between Gondwana and Avalonia. Avalonia collided with Baltica towards the end of Ordovician. Other geographic features of the Ordovician world included the Tornquist Sea, which separated Avalonia from Baltica; the Aegir Ocean, which separated Baltica from Siberia; and an oceanic area between Siberia, Baltica, and Gondwana which expanded to become the Paleoasian Ocean in Carboniferous time. The Mongol Okhotsk Ocean formed a deep embayment between Siberia and the Central Mongolian terranes. Most of the terranes of central Asia were part of an equatorial archipelago whose geometry is poorly constrained by the available evidence. The period was one of extensive, widespread tectonism and volcanism. However, orogenesis (mountain building) was not primarily due to continent continent collisions. Instead, mountains arose along active continental margins during accretion of arc terranes or ribbon microcontinents. Accretion of new crust was limited to the Iapetus margin of Laurentia; elsewhere, the pattern was of rifting in back arc basins followed by remerger. This reflected episodic switching from extension to compression. The initiation of new subduction reflected a global reorganization of tectonic plates centered on the amalgamation of Gondwana. The Taconic orogeny, a major mountain building episode, was well under way in Cambrian times. This continued into the Ordovician, when at least two volcanic island arcs collided with Laurentia to form the Appalachian Mountains. Laurentia was otherwise tectonically stable. An island arc accreted to South China during the period, while subduction along north China (Sulinheer) resulted in the emplacement of ophiolites. The ash fall of the Millburg/Big Bentonite bed, at about 454 Ma, was the largest in the last 590 million years. This had a dense rock equivalent volume of as much as Remarkably, this appears to have had little impact on life. There was vigorous tectonic activity along northwest margin of Gondwana during the Floian, 478 Ma, recorded in the Central Iberian Zone of Spain. The activity reached as far as Turkey by the end of Ordovician. The opposite margin of Gondwana, in Australia, faced a set of island arcs. The accretion of these arcs to the eastern margin of Gondwana was responsible for the Benambran Orogeny of eastern Australia. Subduction also took place along what is now Argentina (Famatinian Orogeny) at 450 Ma. This involved significant back arc rifting. The interior of Gondwana was tectonically quiet until the Triassic. Towards the end of the period, Gondwana began to drift across the South Pole. This contributed to the Hibernian glaciation and the associated extinction event.

Ордовикское метеоритное событие

Ордовикское метеорное событие — предполагаемый метеорный поток, произошедший в средней ордовикской эпохе, примерно 467,5 ± 0,28 миллиона лет назад, в результате разрушения родительского тела L-хондрита. Оно не связано с какими-либо крупными событиями вымирания.

Геохимия

Ордовик был эпохой кальцитовой морской геохимии, в которой низкомагниевый кальцит являлся основным неорганическим морским осадком карбоната кальция. Карбонатные твердые основания были широко распространены, наряду с кальцитовыми оолитами, кальцитовыми цементами и беспозвоночными фаунами с преимущественно кальцитовыми скелетами. Биогенный арагонит, как в раковинах большинства моллюсков, быстро растворялся на морском дне после гибели организмов. В отличие от кембрийского периода, когда производство кальцита доминировало под воздействием микробных и небиологических процессов, животные (и макроводоросли) стали доминирующим источником кальциевого материала в ордовикских отложениях, в условиях интенсивного парникового эффекта и температуры поверхности моря, сопоставимой с таковой в период климатического оптимума раннего эоцена. Уровень углекислого газа был очень высоким в начале ордовикского периода. К концу раннего ордовика Земля начала охлаждаться, уступая место более умеренному климату в среднем ордовике, и, вероятно, вступила в ранний палеозойский ледниковый период в сандбийском веке, а возможно, даже в дарривильском или флоанском. Дальнейшее охлаждение в хирнантийском веке, в конце ордовика, привело к позднему ордовикскому оледенению. Ордовик характеризовался самыми высокими уровнями моря в палеозое, а небольшой рельеф континентов способствовал образованию многочисленных шельфовых отложений на глубине сотен метров. Однако осадочные свидетельства оледенения отсутствуют до конца периода. Существуют доказательства существования ледников в хирнантийском веке на территории современной Африки и Южной Америки, которые в то время находились вблизи Южного полюса, что способствовало формированию ледяных щитов хирнантийского оледенения. Как и в Северной Америке и Европе, Гондвана была в значительной степени покрыта мелководными морями в ордовикский период. Мелководные, прозрачные воды над континентальными шельфами способствовали росту организмов, откладывающих карбонат кальция в своих раковинах и твердых частях. Панталассический океан покрывал большую часть Северного полушария, а к другим небольшим океанам относились Прототетис, Палеотетис, Хантийский океан, который закрылся в позднем ордовике, Япетский океан и новый Реикский океан.

The Ordovician was a time of calcite sea geochemistry in which low magnesium calcite was the primary inorganic marine precipitate of calcium carbonate. Carbonate hardgrounds were thus very common, along with calcitic ooids, calcitic cements, and invertebrate faunas with dominantly calcitic skeletons. Biogenic aragonite, like that composing the shells of most molluscs, dissolved rapidly on the sea floor after death. Unlike Cambrian times, when calcite production was dominated by microbial and non biological processes, animals (and macroalgae) became a dominant source of calcareous material in Ordovician deposits. with intense greenhouse conditions and sea surface temperatures comparable to those during the Early Eocene Climatic Optimum. Carbon dioxide levels were very high at the Ordovician period's beginning. By the late Early Ordovician, the Earth cooled, giving way to a more temperate climate in the Middle Ordovician, with the Earth likely entering the Early Palaeozoic Ice Age during the Sandbian, and possibly as early as the Darriwilian or even the Floian. Further cooling during the Hirnantian, at the end of the Ordovician, led to the Late Ordovician glaciation. The Ordovician saw the highest sea levels of the Paleozoic, and the low relief of the continents led to many shelf deposits being formed under hundreds of metres of water. but sedimentary evidence of glaciation is lacking until the end of the period. There is evidence of glaciers during the Hirnantian on the land we now know as Africa and South America, which were near the South Pole at the time, facilitating the formation of the ice caps of the Hirnantian glaciation. As with North America and Europe, Gondwana was largely covered with shallow seas during the Ordovician. Shallow clear waters over continental shelves encouraged the growth of organisms that deposit calcium carbonates in their shells and hard parts. The Panthalassic Ocean covered much of the Northern Hemisphere, and other minor oceans included Proto Tethys, Paleo Tethys, Khanty Ocean, which was closed off by the Late Ordovician, Iapetus Ocean, and the new Rheic Ocean.

Жизнь

В течение большей части позднего ордовика жизнь продолжала процветать, но в конце периода и непосредственно перед его завершением произошли массовые вымирания, серьезно затронувшие конодонтов и планктонные организмы, такие как граптолиты. Трилобиты Agnostida и Ptychopariida полностью исчезли, а численность Asaphida значительно сократилась. Брахиоподы, бриозоарии и иглокожие также сильно пострадали, а эндоцериды – цефалоподы – вымерли полностью, за исключением, возможно, редких силурийских форм. Ордвицианско-силурийские вымирания могли быть вызваны наступлением ледникового периода в конце ордовикского периода, что связывают с распространением первых наземных растений, поскольку конец позднего ордовика был одним из самых холодных периодов за последние 600 миллионов лет истории Земли.

Конец периода

Ордовик закончился серией событий вымирания, которые в совокупности представляют собой второе по величине из пяти крупных вымираний в истории Земли по проценту вымерших родов. Больше было только пермско-триасовое вымирание. Эти вымирания произошли примерно 447–444 миллиона лет назад и знаменуют границу между ордовикским и следующим силурийским периодом. В то время все сложные многоклеточные организмы обитали в море, и около 49% родов фауны исчезли навсегда; численность брахиопод и бриозоа значительно сократилась, вместе со многими семействами трилобитов, конодонтов и граптолитов. Наиболее общепринятая теория гласит, что эти события были спровоцированы наступлением похолодания в позднем катиане, за которым последовал ледниковый период в хирнантийской фаунистической стадии, положивший конец длительным и стабильным парниковым условиям, характерным для ордовика. Ледниковый период, возможно, не был продолжительным. Изотопы кислорода в ископаемых брахиоподах указывают на то, что его длительность могла составлять всего 0,5–1,5 миллиона лет. Другие исследователи (Page et al.) полагают, что более умеренные условия вернулись лишь в конце силура. Падению атмосферного углекислого газа (с 7000 до 4400 ppm) предшествовало поздненеордовикское оледенение. Это снижение, вероятно, было вызвано вспышкой вулканической активности, которая привела к образованию новых силикатных пород, поглощающих CO2 из атмосферы в процессе выветривания. Особенно сильно пострадали виды, ограниченные одним эпиконтинентальным морем на конкретном континенте. Недавние исследования, рассматривающие последовательную стратиграфию позднего ордовика, утверждают, что массовое вымирание было единым продолжительным эпизодом, длившимся несколько сотен тысяч лет, с резкими изменениями глубины воды и скорости осадконакопления, которые вызвали два импульса последних появлений видов.