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石炭纪(Carboniferous)约处于地质年代两亿八千六百万至三亿六千万年前,它可以区分为两个时期:始石炭纪(又叫密西西比纪,三亿两千至三亿六千万前)、和后石炭纪(又叫宾夕法尼亚纪,两亿八千六百至三亿两千万年前)。 石炭纪(Carboniferous period)是古生代的第5个纪,开始于距今约3.55亿年至2.95亿年,延续了6500万年。石炭纪时陆地面积不断增加,陆生生物空前发展。当时气候温暖、湿润,沼泽遍布。大陆上出现了大规模的森林,给煤的形成创造了有利条件。石炭纪晚期地球海陆分布图

特征

石炭纪

石炭纪

石炭纪是地壳运动非常活跃的时期,因而古地理的面貌有着极大的变化。这个时期气候分异现象又十分明显,北方古大陆为温暖潮湿的聚煤区,冈瓦纳大陆却为寒冷大陆冰川沉积环境。气候分带导致了动、植物地理分区的形成。

来源

石炭纪是植物世界大繁盛的代表时期。石炭纪开始于距今3.5亿年,延续了约6500万年。由于这一时期形成的地层中含有丰富的煤炭,因而得名“石炭纪”。据统计,属于这一时期的煤炭储量约占全世界总储量的50%以上。

动物演化

石炭纪陆生生物飞跃发展,海生无脊椎动物也有所更新。
泥盆纪相比,蜓类是石炭纪海生无脊椎动物中最重要的类群,而腕足动物尽管在类群上减少,但数量多,依旧占相当重要地位,头足类则以菊石迅速发展为主。
石炭纪晚期,脊椎动物演化史出现一次飞跃,从此摆脱了对水的依
石炭纪树木化石

石炭纪树木化石

赖,以适应更加广阔的生态领域,以北美宾夕法尼亚早期地层中的林蜥为代表。生活在陆上的昆虫,如蟑螂类和蜻蜓类,是石炭纪突然崛起的一类陆生动物,它们的出现与当时茂盛森林密切相关,其中有些蜻蜓个体巨大,两翅张开大者可达70cm。
石炭纪的海生无脊椎动物泥盆纪比较起来,有了显著的变化。浅海底栖动物中仍以珊瑚、腕足类为主。早石炭世晚期的浮游和游泳的动物中,出现了新兴的筳类,菊石类仍然繁盛,三叶虫到石炭纪已经大部分绝灭,只剩下几个属种。
最早发现于泥盆纪的昆虫类,在石炭纪得到进一步的繁盛,已知石炭、二叠纪的昆虫就达1300种以上。陆生脊椎动物进一步繁盛,两栖动物占到了统治地位。早石炭世一开始,两栖动物蓬勃发展,主要出现了坚头类(也称迷齿类),同时繁盛的还有壳椎类

植物演化

石炭纪(3.58亿年-2.98亿年前)——壮观的蕨类森林.
石炭纪是植物世界大繁盛的代表时期。早石炭世的植物面貌与晚泥盆世相似,古蕨类植物延续生长,但只能适应于滨海低地的环境;晚石炭世植物进一步发展,除了节蕨类和石松类外,真蕨类和种子蕨类也开始迅速发展。裸子植物中的苛达树是一种高大的乔木,成为造的重要材料之一。
石炭纪的气候温暖湿润,有利于植物的生长。随着陆地面积的扩大,陆生植物从滨海地带向大陆内部延伸,并得到空前发展,形成大规模的森林和沼泽,给煤炭的形成提供了有利条件,所以,石炭纪成为地史时期最重要的成煤期之一。此外,石炭纪也是地壳运动频繁的时期
石炭纪两栖动物

石炭纪两栖动物

,许多地区这时褶皱上升,形成山系和陆地,地形高差起伏,使地球上产生明显的气候分异。按照地理环境的不同,科学家们根据石炭纪的植物分布特点划分出各具特色的植物地理区,每一植物地理区都有自己的特色植物群(flora)和一定的生态特征。
在石炭纪的森林中,既有高大的乔木,也有茂密的灌木。乔木中的木贼根深叶茂,木贼的茎可以长到20~40厘米粗,它们喜爱潮湿,广泛分布在河流沿岸和湖泊沼泽地带。石松是另一类乔木,它们挺拔雄伟,成片分布,最高的石松可达40米。石炭纪时,早期的裸子植物(如苏铁松柏银杏等)非常引人注目,但蕨类植物的数量最为丰富。蕨类植物是灌木林中的旺族,它们虽然低矮,但大量占据了森林的下层空间,紧簇拥挤,蒸蒸日上。可以这样说,今天地球上之所以蕴藏有如此丰富的煤炭资源,与石炭纪的植物界的繁盛密切相关。中国是煤炭资源大国,外国科学家们曾经指出,石炭纪森林的广袤和茂密可以从中国所产煤层的厚度上看出来,有的煤层厚度竟然超过120米,这相当于2440米的原始植物质的厚度。
植物是怎样变成煤炭的呢?由于石炭纪的植物种类繁多,生长迅速,它们死后即便有一部分很快腐烂,但仍有许多枝干倒伏后避免了风化作用细菌微生物的破坏。石炭纪森林的不少林地是被水浸泡着的沼泽地,死亡后的植物枝干很快会下沉到稀泥中,那里实际上是一种封闭的还原环境,在这种环境中植物枝干避免了外界的破坏,并在压实作用和其它作用下缓慢地演变成泥炭。年复一年,由植物形成的泥炭在地层中得到保存,并又经历了成煤作用后成为初级的煤炭-褐煤。褐煤是一种劣质煤,褐煤再经过长时间的压实后,才能形成真正意义上的煤——烟煤褐煤转化成烟煤要付出巨大的“代价”,据地质学家们推算,0.3米厚的烟煤是由6米厚的象褐煤这样的植物质压缩而成的。
石炭纪森林分布在地球陆地的许多地方,在中国北方的华北平原,就曾保存着石炭纪的广袤森林,山西煤层应该是最好的证据。在石炭纪时,山西大地历经海水的数次入侵,海陆频频交替。每当海水退却,陆地植物便在温暖潮湿的环境下迅速繁盛,一期又一期的森林就这样生成了。成煤的泥炭沼泽植物林中,主要以石松类、科达类、种子蕨类、真蕨类等为主,当我们今天开发山西的煤炭资源时,有谁能够知道并辨认出那些形形色色的史前植物呢?

古气候与矿产

根据石炭纪的珊瑚礁分布,可以推断早石炭世的赤道带通过北美洲中部,西北欧经黑海穿过中国西北、华南到达印尼和澳洲东部。石炭纪同大陆上的古气候相适应的是植物地理区系的分布,欧美植物区华夏植物区为热带、亚热带气候冈瓦纳植物区安加拉植物区分别代表热带以外的南北温凉气候区。世界上各地石炭纪的成煤时期早晚也有差别,分别代表各地区的热带潮湿气候,石炭纪的干旱气候区仅限于一定的地理分布,同泥盆纪和二叠纪相比,干旱面积较小,干旱气候同蒸发岩类沉积的分布相适应,例如亚洲早石炭世从哈萨克斯坦南部经天山伸延至南天山和塔里木,哈萨克斯坦向东到西伯利亚干旱气候一直延续到中石炭世。南半球的冈瓦纳大陆,石炭纪时高出海面,从石炭纪中晚期开始气候变
石炭纪化石

石炭纪化石

冷,冰川活动一直持续到早二叠世,冰期间冰期沉积在南美、南非、印度和澳大利亚都有广泛的分布,在南非南部冰川呈放射状方向流动。在北半球,仅在西伯利亚东部可能为寒冷干燥气候。石炭纪时陆地海岸和沼泽地区气候温暖潮湿,形成重要的煤矿,中国华南早石炭世晚期的测水组(湖南)、梓山组江西)、叶家塘组浙江),均含可采煤层。东北、华北和西北的上石炭统,含有重要的煤系。大陆上经过长期剥蚀的地区,往往形成铝土矿和耐火粘土,中国华北石炭系含有G层铝土矿和山西式铁矿,贵州清镇一带下石炭统顶部亦含大型铝土矿。北美晚石炭世蕴藏有油页岩石油。中国石炭系也是油气勘探的重要层位。中国新疆、甘肃、宁夏中部石炭系含有石膏及蒸发岩矿床。石炭纪碳酸盐岩沉积分布广泛,世界各地开采石灰岩和白云岩作为石灰和水泥的原料。

出发点

在泥盆纪中北美地块和北欧——俄罗斯地块结合到一起。这块大陆与后来的刚瓦那超大陆的其它部分(今天的非洲、南美洲南极洲澳大利亚印度)之间部分是由不同的地形组成的海洋。在上泥盆纪这些地区与北美——北欧——俄罗斯组成的大陆已开始有接触。

巨虫时代

石 炭纪有个别名叫“巨虫时代”,因为当时大气含氧量很高,虫子长得特别大。下面介绍几种著名的节肢动物:

巨型蜘蛛

巨型蜘蛛属于中突蛛亚目。有人头般大小。它住在自己的洞穴里,用蜘蛛丝探测外面的动静。
巨型蜘蛛

巨型蜘蛛

巨型马陆

巨型马陆属于多足纲,有大约3米长,身披坚硬的盔甲,长有锋利的大颚。是有史以来最大的陆地节肢动物。
巨型马陆

巨型马陆

巨型蜻蜓

巨型蜻蜓是有史以来最大的昆虫。翼展将近一米。
巨型蜻蜓

巨型蜻蜓

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