Девонский период

Девонский период формально делится на ранний, средний и поздний. Породы, соответствующие этим эпохам, относятся к нижней, средней и верхней частям девонской системы

Ранний девон длился с 419,62 до 393,47 млн лет назад. Он начался с лохковского яруса, существовавшего с 419,62 до 413,02 млн лет назад, за которым последовал пражский ярус, существовавший с 413,02 до 410,62 млн лет назад, а затем эмсский, который продолжался до начала среднего девона в 393,47 млн лет назад. В это время появились первые аммоноидеи, произошедшие от бактритоидных наутилоидных организмов. Аммоноидеи в тот период были простыми и мало чем отличались от наутилоидей. Эти аммоноидеи относятся к отряду Agoniatitida, который в более поздние эпохи эволюционировал в новые отряды аммоноидей, например Goniatitida и Clymeniida. Этот класс головоногих моллюсков доминировал в морской фауне до начала мезозойской эры

Средний девон состоял из двух периодов: сначала был эйфельский период, который затем сменился живетским периодом 387,95 млн лет назад. В это время разнообразие бесчелюстных агнат рыб в пресноводной и морской среде начало сокращаться — отчасти из-за резких изменений окружающей среды, отчасти из-за растущей конкуренции, хищничества и разнообразия челюстных рыб. Мелководные, тёплые, бедные кислородом воды девонских внутренних озёр, окружённые примитивными растениями, создавали среду, необходимую для развития у некоторых ранних рыб таких важных характеристик, как хорошо развитые лёгкие и способность ненадолго выползать из воды на сушу.^[8]

Наконец, поздний девон начался с франского яруса, с 382,31 до 372,15 млн лет назад, когда на суше начали формироваться первые леса. Первые четвероногие появились в палеонтологической летописи в последующем фаменском ярусе, начало и конец которого отмечены массовыми вымираниями. Это продолжалось до конца девона, 358,86 млн лет назад.^[9]

Девонский период был относительно тёплым, хотя в раннем и среднем девоне могли существовать значительные ледяные щиты. Градиент температуры от экватора к полюсам был не таким большим, как сегодня. Погода также была очень засушливой, особенно вдоль экватора, где было суше всего. Реконструкция тропической температуры поверхности моря по конодонтам апатиту показывает, что в раннем девоне она составляла в среднем 30 °C (86 °F).  Среднегодовая температура поверхности в раннем девоне составляла примерно 16 °C.  Уровень CO₂ резко снизился в течение девонского периода. Новые леса поглощали углерод из атмосферы, который затем оседал в отложениях. Это может быть связано с похолоданием в середине девонского периода примерно на 5 °C. В позднем девонском периоде потеплело, как и в раннем девонском; при этом концентрация CO₂ не увеличилась, но усилилось выветривание на континентах (как и предсказывалось при повышении температуры); кроме того, ряд свидетельств, таких как распределение растений, указывает на потепление в позднем девонском периоде. Климат повлиял на доминирующие организмы в рифах; микроорганизмы были бы основными рифообразующими организмами в тёплые периоды, а кораллы и строматопороидные губки играли бы доминирующую роль в более прохладное время. Потепление в конце девонского периода, возможно, даже способствовало вымиранию строматопороидных. В конце девонского периода Земля быстро остыла и превратилась в ледяной дом, что ознаменовало начало позднепалеозойского ледникового периода.^[10][11]

В девонский период существовало множество континентов и океанических бассейнов разного размера. Самый большой континент, Гондвана, полностью располагался в Южном полушарии. Он соответствует современным Южной Америке, Африке, Австралии, Антарктиде и Индии, а также небольшим частям Северной Америки и Азии. Второй по величине континент, Лавруссия, находился к северо-западу от Гондваны и соответствует большей части современных Северной Америки и Европы. К востоку от Лавруссии и к северу от Гондваны располагались более мелкие континенты, микроконтиненты и террейны, соответствующие частям Европы и Азии. Девонский период был временем высокой тектонической активности, поскольку основные континенты Лавруссия и Гондвана приближались друг к другу.

Уровень моря был высоким по всему миру, и большая часть суши находилась под мелководьем, где обитали тропические рифовые организмы. Огромный «мировой океан» Панталасса занимал большую часть Северного полушария, а также обширные территории к востоку от Гондваны и к западу от Лавруссии. Другими небольшими океанами были Палеотетис и Рейкум.^[12][13]

К началу девонского периода континент Лавруссия (также известный как Еврамерика) полностью сформировался в результате столкновения континентов Лаврентия (современная Северная Америка) и Балтика (современная Северная и Восточная Европа). Тектонические последствия этого столкновения продолжались и в девонский период, в результате чего вдоль юго-восточного побережья континента образовалась цепь горных хребтов. На территории современной восточной части Северной Америки в результате Акадской складчатости продолжали формироваться Аппалачские горы. Далее на восток в результате столкновения также образовались Каледонские горы в Великобритании и Скандинавии. Когда в конце периода каледонского орогенеза процесс завершился, орогенный коллапс способствовал образованию группы гранитных интрузий в Шотландии.

Большая часть Лавруссии располагалась к югу от экватора, но в девонский период она сместилась на север и начала вращаться против часовой стрелки, приближаясь к своему современному положению. В то время как в самых северных частях континента (таких как Гренландия и остров Элсмир) установились тропические условия, большая часть континента находилась в естественной засушливой зоне вдоль Тропика Козерога, который (как и в наши дни) является результатом столкновения двух больших воздушных масс: ячейки Хэдли и ячейки Феррела. В этих полупустынях образовались осадочные пласты старого красного песчаника, окрашенные в красный цвет из-за окисленного железа (гематита), характерного для засушливых условий. Из-за обилия красного песчаника на континентальной суше Лауруссия также получила название «Старый красный континент». На протяжении большей части девонского периода западная часть Лауруссии (Северная Америка) была покрыта субтропическими внутренними морями, в которых существовала разнообразная экосистема с рифами и морской жизнью. Девонские морские отложения особенно распространены на среднем западе и северо-востоке Соединённых Штатов. Девонские рифы также простирались вдоль юго-восточного края Лавруссии — береговой линии, которая сейчас соответствует южной части Англии, Бельгии и других среднеширотных районов Европы.^[14]

В раннем и среднем девоне западное побережье Лавруссии представляло собой пассивную окраину с широкими прибрежными водами, глубокими илистыми заливами, речными дельтами и эстуариями, которые сегодня можно увидеть в Айдахо и Неваде.^[15] В позднем девоне приближающаяся вулканическая островная дуга достигла крутого склона континентального шельфа и начала поднимать глубоководные отложения. Это незначительное столкновение положило начало горообразованию, известному как Антлерский орогенез, которое продолжалось до каменноугольного периода.^[16] Горные образования также можно найти на крайнем северо-востоке континента, где небольшие тропические островные дуги и обособленные балтийские террейны вновь соединяются с континентом. Деформированные остатки этих гор до сих пор можно найти на острове Элсмир и Шпицбергене. В результате многих девонских столкновений в Лавруссии образовались как горные цепи, так и прибрежно-морские бассейны, в которых часто встречаются окаменелости.^[17]

Гондвана была самым большим континентом на планете. Она полностью располагалась к югу от экватора, хотя северо-восточный сектор (современная Австралия) достигал тропических широт. Юго-западный сектор (современная Южная Америка) находился на крайнем юге, а Бразилия располагалась недалеко от Южного полюса. Северо-западный край Гондваны был активной окраиной на протяжении большей части девонского периода, и там произошло присоединение множества более мелких участков суши и островных дуг. К ним относятся Чилиния, Куяния и Чайтения, которые сейчас составляют большую часть Чили и Патагонии.^[18] Эти столкновения были связаны с вулканической активностью и плутонами, но к позднему девону тектоническая ситуация стабилизировалась, и большая часть Южной Америки оказалась покрыта мелководными морями. В этих южных полярных морях обитала особая фауна брахиопод — мальвинокейфрийская, которая распространялась на восток до окраинных областей, соответствующих современной Южной Африке и Антарктиде. Мальвинокейфрийская фауна даже смогла добраться до Южного полюса через пролив Панталасса, который вёл в бассейн Параны.

Северная окраина Гондваны была в основном пассивной окраиной, где в таких регионах, как северо-запад Африки и Тибет, образовались обширные морские отложения. Восточная окраина, хотя и была теплее западной, была не менее активной. Многочисленные процессы горообразования и интрузии гранита и кимберлита затронули территории, соответствующие современной восточной Австралии, Тасмании и Антарктиде

Несколько островных микроконтинентов (которые позже объединятся в современную Азию) простирались над низкоширотным архипелагом к северу от Гондваны. Они были отделены от южного континента океаническим бассейном — Палеотетисом. Хотя западная часть океана Палеотетис существовала с кембрийского периода, восточная часть начала раскалываться только в силурийском периоде. Этот процесс ускорился в девонском периоде. Восточная ветвь Палеотетиса полностью раскрылась, когда Южный Китай и Аннамия ( террейн, эквивалентный большей части Индокитая) вместе, как единый континент, отделились от северо-восточного сектора Гондваны. Тем не менее они оставались достаточно близко к Гондване, чтобы их девонские окаменелости были более тесно связаны с австралийскими видами, чем с североазиатскими. К Гондване остались прикреплены и другие азиатские террейны, в том числе Сибумасу (западный Индокитай), Тибет и остальные киммерийские блоки.

Хотя Южно-Китайский континент-Аннамия был самым молодым из азиатских микроконтинентов, он не был первым. Северный Китай и Таримский блок (ныне самая северо-западная часть Китая) располагались западнее и продолжали дрейфовать на север, преодолевая в процессе более древнюю океаническую кору. Дальше на запад находился небольшой океан (Туркестанский океан), за которым следовали более крупные микроконтиненты Казахстан, Сибирь и Амурия. В девонский период Казахстан был вулканически активным регионом, поскольку продолжал поглощать более мелкие островные дуги. Островные дуги региона, такие как Балхаш-Западно-Джунгарская дуга, отличались биологическим эндемизмом, обусловленным их расположением.^[19]

Сибирь располагалась чуть севернее экватора и была самым большим участком суши в Северном полушарии. В начале девонского периода Сибирь была перевёрнута (стояла вверх дном) относительно своего современного положения. Позже в этот период она сместилась на север и начала поворачиваться по часовой стрелке, хотя и не приблизилась к своему современному местоположению. По мере развития девонского периода Сибирь приближалась к восточной границе Лавруссии, но их по-прежнему разделял морской путь — Уральский океан. Хотя окраины Сибири в целом были тектонически стабильными и экологически продуктивными, рифтогенез и глубокие мантийные плюмы привели к тому, что в позднем девоне на континенте образовались потоковые базальты.Алтайско-Саянский регион был подвержен вулканической активности в раннем и среднем девоне, а в позднем девоне магматизм усилился, что привело к образованию Вилюйских траппов — потоковых базальтов, которые, возможно, способствовали массовому вымиранию в позднем девоне. Последний крупный вулканический цикл, Якутская крупная магматическая провинция, продолжался до каменноугольного периода и привёл к образованию обширных месторождений кимберлита.

Подобная вулканическая активность затронула и близлежащий микроконтинент Амурия (ныне Маньчжурия, Монголия и их окрестности). Хотя в девонский период Амурия, несомненно, находилась недалеко от Сибири, точное местоположение Амурии неизвестно из-за противоречивых палеомагнитных данных.

Рейсский океан, отделявший Лавруссию от Гондваны, в начале девонского периода был широким. Он образовался после того, как Авалония отделилась от Гондваны. По мере развития периода он постепенно сокращался, поскольку два основных континента приближались к экватору на ранних стадиях формирования Пангеи. Закрытие Рейсского океана началось в девонском периоде и продолжалось в каменноугольном. По мере сужения океана эндемичные морские фауны Гондваны и Лавруссии объединились в единую тропическую фауну. История западной части океана Рейк является предметом споров, но есть убедительные доказательства того, что океаническая кора Рейка подвергалась интенсивной субдукции и метаморфизму под Мексикой и Центральной Америкой.^[12][13]

Закрытие восточной части Рейсского океана связано с объединением Центральной и Южной Европы. В раннем палеозое большая часть Европы всё ещё была частью Гондваны, включая террейны Иберии, Арморики (Франция), Палео-Адрии (западная часть Средиземноморья), Богемии, Франконии и Саксо-Тюрингии. Эти континентальные блоки, известные под общим названием «Армориканский террейновый комплекс», отделились от Гондваны в силурийском периоде и дрейфовали в сторону Лавруссии в девонском периоде. Их столкновение с Лавруссией привело к началу варисской складчатости — крупного процесса горообразования, который продолжился в позднем палеозое. Франкония и Саксо-Тюрингия столкнулись с Лавруссией в конце раннего девона, что привело к исчезновению самого восточного океана — Рейского. Остальные армориканские террейны последовали их примеру, и к концу девона они полностью соединились с Лавруссией. Эта последовательность рифтогенеза и столкновений привела к последовательному возникновению и исчезновению нескольких небольших морей, в том числе Рейско-Герцинского, Саксо-Тюрингского и Галицийско-Молданубского океанов. Их отложения в конечном счёте были сжаты и полностью погребены под землёй, когда Гондвана столкнулась с Лавруссией в каменноугольном периоде.^[12][13][20]

На суше от риниофитов произошли плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные и голосеменные растения, многие из которых были представлены древесными формами (например археоптерисы). Географические различия растительности лишь намечались^[21].

Появились первые наземные позвоночные. Палеонтологи предполагают, что лёгкие, которыми дышат наземные существа, первоначально возникли у обитающих в болотах рыб. От таких — кистепёрых — рыб возникли земноводные. Одни из первых земноводных — ихтиостеги, акантостеги — обладали множеством рыбьих признаков, но имели вполне сформированные конечности. Они были тесно связаны с водой, может быть даже теснее, чем современные лягушки. В России в Сосногорской формации в республике Коми найдена древнейшая тетрапода Parmastega aelidae. Возраст находки — около 372 млн лет (фаменский век^[en])^[22].

Распространяются появившиеся ещё в силурийский период многоножки, появляются пауки, клещи, насекомые — жизнь осваивала сушу.

В морях в девонском периоде тоже происходили перемены. Появились первые аммониты — головоногие моллюски со спирально закрученными раковинами, которых ещё ждал расцвет в мезозое. Донные хищники ракоскорпионы — эвриптероидеи достигают 1,5—2 метров в длину. Трилобиты начинают вымирать, судя по всему, им стало сложно жить при таком изобилии хищников.

Девон часто называют «эпохой рыб». Действительно, бесчелюстные и челюстноротые заселяют практически все морские и пресноводные бассейны и достигают большого разнообразия.

В середине периода существенно повышается разнообразие растений. Среди распространённых во второй половине девона групп — древовидные плаунообразные, первые хвощовые, прапапоротники, прогимноспермы и первые голосеменные^[23]. Появился почвенный покров^[21].

В конце периода происходит массовое вымирание животных.

В девоне произошла вспышка кимберлитового магматизма на Восточно-Европейской платформе. В девонских песчаниках и гравелитах Тимана и Западного Урала (бассейн р. Вишеры) найдены алмазы. На Сибирской платформе образовалась трубка Удачная и многие другие кимберлитовые трубки. Началось формирование Кузнецкого угольного бассейна.