Силурийский период

Шотландский геолог Р. И. Мурчисон выделил силурийскую систему в 1835 году, опираясь на результаты исследований раннепалеозойских отложений на территории южного Уэльса, проводившихся им начиная с 1831 года. Название системе он дал в память о силурах (лат. silures) — кельтском племени, которое в эпоху железного века населяло земли современного южного Уэльса и прилегавших районов Англии и ожесточённо сопротивлялись в I веке нашей эры римскому завоеванию. Название вошло во всеобщий обиход после публикации Мурчисоном в 1839 году своей классической работы «The Silurian System»^[11][12].

По первоначальной концепции Мурчисона, силурийский период охватывал и то, что ныне называют ордовиком; самостоятельный ордовикский период был выделен лишь в 1879 году английским геологом Чарльзом Лэпвортом^[12][13]. Однако долго его обычно рассматривали как нижний (ордовикский) отдел силурийской системы. В СССР ордовик был впервые введён в легенды геологических карт в статусе самостоятельной системы в 1955 году, а в 1960 году на 21-й сессии Международного геологического конгресса в Копенгагене он был официально утверждён в ранге отдельной системы Международной стратиграфической шкалы (МСШ), после чего окончательно утвердилась трактовка силура как третьего по счёту подразделения палеозоя^[14][15].

В СССР во второй половине XX века силурийскую систему было принято подразделять на два отдела: нижний силур (с лландоверийским и венлокским ярусами) и верхний силур (с лудловским и пржидольским ярусами)^[16][17]. Между тем в рамках МСШ было введено деление данной системы на 4 отдела: лландоверийский, венлокский, лудловский и пржидольский (до 1972 года — даунтонский^[18]) с 7 ярусами (пржидолий на ярусы не членится)^[19], которое распространилось и в России^[20][21]. Постановлением Межведомственного стратиграфического комитета от 5 апреля 2012 года в Общую стратиграфическую шкалу (ОСШ), рекомендованную к применению в России, были внесены изменения, в соответствии с которыми в ОСШ деление силурийской системы на отделы и ярусы стало таким же, как и в США, однако было сохранено и деление силура на нижний и верхний (теперь эти подразделения получили ранг подсистем)^[22].

Абсолютные даты для подразделений силура периодически уточняются Международной комиссией по стратиграфии (МКС); в схеме, приведённой справа, даты приведены по состоянию на 2023 год^[3].

В качестве нижней границы (основания) силурийской системы МКС в 1985 году утвердила подошву биозоны граптолита Parakidograptus acuminatus; при этом за стратотип был принят ордовикско-силурийский разрез Добс-Линн (около городка Моффат на юге Шотландии). Позднее было решено уточнить определение данной границы, выбрав в роли биостратиграфического маркера первое появление граптолитов Akidograptus ascensus и Parakidograptus praematurus (последний вид ранее включали в состав Parakidograptus acuminatus)^[23][24][25].

Верхней границей силура служит основание девонской системы, за которую ещё в 1972 году была взята подошва биозоны граптолита Monograptus uniformis (дополнительный биостратиграфический критерий — появление трилобита Warburgella rugulosa rugosa). Стратотипом служит слой 20 местонахождения Клонк, находящегося в 12 км от города Бероун (последний расположен к юго-западу от Праги)^[19][26][27].

В начале силурийского периода палеогеографическая картина Земли оставалась в целом той, какой она предстала в конце кембрия: почти вся суша была собрана в 4 континента. В приэкваториальной области находились Лаврентия, Балтика (Фенносарматия) и Ангарида (Сибирь). Вблизи Южного полюса располагался огромный суперконтинент Гондвана, частью, впрочем, также выходивший к экватору; в состав Гондваны входили сразу несколько будущих кайнозойских платформ (Южно-Американская, Африкано-Аравийская, Индостанская платформа, Австралийская, Восточно-Антарктическая), но, помимо их, в периферийной части Гондваны располагалась перигондванская зона, включавшая множество микроплатформ, которые в позднем палеозое — мезозое (в различное время) вошли в состав формировавшейся Евразии^[28][29][30].

Между Гондваной и северными континентами находились микроконтиненты Авалония и Казахстания; первый отделился от побережья Гондваны в раннем ордовике^[31], а второй консолидировался в позднем ордовике из отдельных фрагментов-террейнов^[32].

Все перечисленные континенты были разделены океанами. Почти всё Северное полушарие занимал огромный океан Панталасса, предшественник Тихого океана. Океан Япетус отделял Лаврентию от Балтики и Авалонии, которые, в свою очередь, были разделены морем Торнквиста. Между Балтикой, Ангаридой и Казахстанией располагался Уральский океан. Гондвану отделял от Авалонии океан Реикум, а от Балтики и Казахстании — океан Прототетис^[29][33].

В течение силура продолжалось начавшееся в ордовике сужение Япетуса и расширение Реикума (достигшего в раннем силуре максимальной ширины^[31])^[34]. Ещё в катийском веке позднего ордовика произошло соударение восточного конца Авалонии с побережьем Балтики, которое, однако, не привело тогда к прочному слиянию этих континентов^[35]. Примерно 420 млн лет назад, в конце силура, Балтика и Авалония столкнулись с Лаврентией, объединившись в единый новый континент — Лавруссию (Еврамерику); океан Япетус фактически свёлся к небольшому заливу между западной частью бывшей Авалонии и восточным побережьем бывшей Лаврентии, а окончательно прекратил своё существование в раннем девоне^[36][37][38]. Между тем уже с середины силура происходило нарастающее сужение Реикума, имевшее следствием значительное сближение Лавруссии и Гондваны к концу периода. Напротив, Ангарида удалялась от них, сдвигаясь при этом к северу^[39].

В конце силура произошло и другое значительное событие: начались интенсивные процессы рифтинга в приэкваториальной части Гондваны, которые привели в начале девона к отделению от неё микроконтинентов Тарим, Северный Китай (Синокорея), Южный Китай и Индокитай (Аннамия)^[40].

На силурийский период приходится наиболее выраженная — скандская — эпоха каледонской складчатости, которая началась в позднем лландовери, длилась до раннего девона и характеризовалась интенсивным горообразованием, наиболее выраженным в области коллизии Лаврентии, Балтики и Авалонии (районы Скандинавии, Британских островов, восточной Гренландии, Северных Аппалачей). В ходе формирования Лавруссии вслед за спадом сжимающих напряжений и затуханием складчато-надвиговых дислокаций начались растяжения, движения по сбросам и образование межгорных впадин, которые заполнялись континентальной красноцветной молассой, известной как древний красный песчаник. Эти процессы сопровождались ростом тектонической и магматической активности^[41].

В начале силурийского периода ещё продолжалось позднеордовикско-раннесилурийское оледенение, при котором значительная часть Гондваны (включая территории Южной Америки, Африки, Пиренейского и Аравийского полуостровов и Малой Азии) была покрыта ледниковым щитом. К концу рудданского века оледенение закончилось^[42][43].

Однако на протяжении большей части силурийского периода климат на Земле в целом оставался холодным (в течение ландовери и венлока имели место новые оледенения, носившие, впрочем, ограниченные масштабы^[44]). Ближе к концу периода потепление стало значительным, а климат — тёплым (временами жарким) и засушливым^[45][46]. В конце силура у поверхности земли средняя температура воздуха составляла более 20 °C (что на 5 °C выше современного значения). Продолжалось формирование защитного озонового экрана, появившегося в ордовике^[47]. Содержание диоксида углерода в атмосфере в силуре в три раза превышало современный уровень (в позднем ордовике — в четыре раза). Если в начале периода уровень атмосферного кислорода составлял 65 % от современного уровня, то в конце периода он снизился до 35 % от современного^[48].

На протяжении силурийского периода часть территории континентальных платформ была занята мелководными морскими бассейнами (в ряде районов можно предполагать прибрежно-морские и лагунные условия). Площадь этих бассейнов со временем изменялась: в начале периода имела место некоторая трансгрессия, сменившаяся в середине и конце силура регрессией. В начале силура значительная часть Восточно-Европейской и бо́льшая часть Восточно-Сибирской платформ были заняты такими бассейнами, о чём свидетельствует характер отложений: преобладали карбонатные осадки мелкого шельфа и лагунные отложения (лишь в северо-западной части Восточно-Сибирской платформы выделяется область относительно глубоководного карбонатно-глинистого осадконакопления). К концу периода положение изменилось: море ушло с Восточно-Европейской платформы и со значительной части Восточно-Сибирской платформы^[49][50].

Мелководные морские бассейны занимали в силуре также значительные области Лаврентии и Южного Китая^[51].

Некоторые палеонтологи рассматривают силурийский период как длительный период восстановления после позднего ордовикского массового вымирания (ПОМВ), которое прервало непрерывный рост биоразнообразия, происходивший на протяжении кембрия и большей части ордовика.^[52]

Силурийский период стал первым временем, когда появились мегафоссилии обширной наземной биоты в виде мхов — миниатюрных лесов вдоль озёр и рек, а также сети крупных микоризных нематофитов, что ознаменовало начало силурийско-девонской наземной революции.^[53][54][55] Однако наземная фауна не оказывала существенного влияния на Землю до тех пор, пока не начала диверсифицироваться в девонский период.^[56]

Первые ископаемые останки сосудистых растений, то есть наземных растений с тканями, по которым перемещаются вода и питательные вещества, появились во второй половине силурийского периода.^[57] Самыми ранними известными представителями этой группы являются Куксонии. Большинство отложений, содержащих Куксонии, имеют морское происхождение. Скорее всего, они предпочитали селиться вдоль рек и ручьёв. Baragwanathia, по-видимому, почти так же стара, как и ранняя формация Ладлоу (420 млн лет назад) ^{[требуется обновление?]} и имеет ветвящиеся стебли и игольчатые листья длиной 10–20 сантиметров. Растение демонстрирует высокий уровень развития, учитывая возраст его окаменелых останков. Окаменелости этого растения были обнаружены в Австралии,^[58][59] Канаде,^[60] и в Китае.^[61] Eohostimella heathana — древнее, вероятно, наземное, «растение», известное по окаменелостям, сохранившимся в результате сдавливания в раннем силурийском периоде (Лландовери).^[62] Химический состав его окаменелостей схож с составом окаменелостей сосудистых растений, а не водорослей.^[63]

Окаменелости, которые считаются останками наземных животных, также известны с силурийского периода. Самым древним из известных многоножек является Kampecaris obanensis и Archidesmus sp. из позднесилурийского периода (425 млн лет назад) Керреры.^[64] Есть также другие многоножки, и тригонотарбидные паукообразные, известные из Ладлоу (420 млн лет назад).^[65][66] Хищные беспозвоночные указывают на наличие простых пищевых сетей, которые включали нехищных животных-жертв. Экстраполируя данные о раннедевонской биоте, Эндрю Джерам и др. в 1990 году^[67] предположили, что пищевая сеть состояла из ещё не открытых детритофагов и травоядных микроорганизмов.^[68] Многоножки из формации Коуи, такие как Cowiedesmus и Pneumodesmus, считались самыми древними многоножками, жившими в среднем силурийском периоде, 428–430 млн лет назад,^[69][70] хотя некоторые исследователи позже переосмыслили возраст этой формации и отнесли её к раннему девонскому периоду.^[71][72] Тем не менее Pneumodesmus по-прежнему является важной окаменелостью, поскольку это самое древнее достоверное свидетельство наличия спиралей для дыхания воздухом.

Появились первые костные рыбы, Osteichthyes, представленные акантодами, покрытыми костной чешуёй. Рыбы достигли значительного разнообразия и обзавелись подвижными челюстями, образовавшимися из опор двух или трёх жаберных дуг. Разнообразная фауна эвриптерид (морских скорпионов) — некоторые из них достигали нескольких метров в длину — бродила по мелководным силурийским морям и озёрам Северной Америки; многие их окаменелости были найдены в штате Нью-Йорк. Брахиоподы были многочисленны и разнообразны, а их таксономический состав, экология и биоразнообразие в силурийском периоде были такими же, как и в ордовикском.^[73] Брахиоподы, пережившие крупнейшее массовое вымирание, выработали новые механизмы адаптации к стрессу окружающей среды,^[74] После массового вымирания они, как правило, были эндемиками одной палеоплиты, но впоследствии расширили свой ареал.^[75] Наиболее многочисленными брахиоподами были атрипиды и пентамериды;^[76]атрипиды первыми восстановились и вновь диверсифицировались в рудданский период после массового вымирания в позднемеловой период,^[77] в то время как восстановление пентамерид затянулось до аэронского периода.^[76]Мшанки в значительной степени были эндемиками конкретного шельфа.^[78] Они также установили симбиотические отношения с кишечнополостными и строматолитами^[79].^[80] В силурийских отложениях также было найдено множество окаменелостей двустворчатых моллюсков,^[81] и именно с этого периода известны первые глубоководные двустворчатые моллюски.^[82]Хитоны достигли пика своего разнообразия в середине силурийского периода.^[83]Гедереллоиды добились значительного успеха в силурийском периоде, при этом некоторые из них развили симбиоз с колониальными кораллами Entelophyllum.^[84] Силурийский период был эпохой расцвета тентаккулитоидов,^[85] которые эволюционировали в основном в Балтоскандии,^[86] которые эволюционировали в основном в Балтоскандии.^[87]а также расширили свой географический ареал в лландоверийском и венлокском веках. Трилобиты начали восстанавливаться в руданский период, и они продолжали процветать в силурийский период, как и в ордовикский, несмотря на сокращение разнообразия их клады в результате LOME.^[88]Раннесилурийский период был временем хаоса для морских лилий, поскольку они заново эволюционировали после массового вымирания.^[89] Представители отряда Flexibilia, которые практически не пострадали от массового вымирания, стали играть всё более важную экологическую роль в силурийских морях.^[90] Монобатридные камареты, как и представители отряда Flexibilia, эволюционировали в лландоверийском периоде, в то время как циатокриниды и дендрокриниды эволюционировали позже, в силурийском периоде.^[91]Сцифоидные лоболиты внезапно появились в конце силурийского периода, незадолго до границы между силурийским и девонским периодами, и исчезли так же внезапно, как и появились, вскоре после своего первого обнаружения.^[92] Эндобионтные симбионты были широко распространены среди кораллов и строматопороидей.^[93][94] Особенно часто ругозные кораллы колонизировались и обрастали разнообразными эпибионтами,^[95]в том числе некоторыми гедереллоидами, как упоминалось выше.^[84] Фотосимбиотические склерактинии впервые появились в среднем силурийском периоде.^[96]Рифы были распространены неравномерно: иногда окаменелости встречаются часто, а иногда практически отсутствуют в геологической летописи.