В середине и конце этого периода во внутренних районах Северной Америки (так же, как в Западной Европе) преобладали низменности. Здесь мелководные моря периодически уступали место болотам, в которых, как считается, накапливались мощные торфяные залежи, впоследствии трансформировавшиеся в крупные угольные бассейны, которые простираются от Пенсильвании до восточного Канзаса.
Рис. 114. Современные залежи торфа
В бесчисленных лагунах, дельтах рек и топях воцарилась буйная тепло- и влаголюбивая флора. В местах ее массового развития скапливались колоссальные количества торфообразного растительного вещества, и, со временем, под действием химических процессов, они преобразовывались в обширные залежи каменного угля.
В пластах угля часто встречаются (как считают геологи и палеоботаники) «прекрасно сохранившиеся остатки растений, свидетельствующие о том», что в ходе каменноугольного периода на Земле появилось много новых групп флоры.
«Большое распространение получили в это время птеридоспермиды, или семенные папоротники, которые, в отличие от папоротников обыкновенных, размножаются не спорами, а семенами. Они представляют собой промежуточный этап эволюции между папоротниками и цикадовыми – растениями, похожими на современные пальмы, – с которыми птеридоспермиды находятся в тесном родстве. Новые группы растений появлялись в течение всего каменноугольного периода, в том числе такие прогрессивные формы, как кордаитовые и хвойные. Вымершие кордаитовые были, как правило, крупными деревьями с листьями длиной до 1 метра. Представители этой группы активно участвовали в образовании местонахождений каменного угля. Хвойные в то время только лишь начинали развиваться, и поэтому были еще не столь разнообразны».
Одними из наиболее распространенных растений карбона были гигантские древовидные плауны и хвощи. Из числа первых наиболее известны лепидодендроны – гиганты высотой в 30 метров, и сигиллярии, имевшие немногим более 25 метров. Стволы этих плаунов разделялись у вершины на ветви, каждая из которых заканчивалась кроной из узких и длинных листьев. Среди гигантских плауновидных были также каламитовые – высокие древовидные растения, листья которых были разделены на нитевидные сегменты; они произрастали на болотах и в других влажных местах, будучи, как и другие плауны, привязанными к воде.
Но самыми замечательными и причудливыми растениями карбоновых лесов были папоротники. Остатки их листьев и стволов можно найти в любой крупной палеонтологической коллекции. Особенно поразительный облик имели древовидные папоротники, достигавшие от 10 до 15 метров в высоту, их тонкий стебель венчала крона из сложно расчлененных листьев ярко-зеленого цвета.
На Рис. 115 представлена реконструкция лесного ландшафта карбона. Слева на переднем плане каламиты, за ними – сигиллярии, правее на переднем плане – семенной папоротник, вдали в центре – древовидный папоротник, справа – лепидодендроны и кордаиты.
Рис. 115. Лесной ландшафт Карбона (по З.Буриану)
Поскольку нижнекаменноугольные формации мало представлены в Африке, Австралии и Южной Америке, предполагается, что эти территории находились преимущественно в субаэральных условиях (условиях, приближенных к обычным для суши). Кроме того, имеются свидетельства широкого распространения там материкового оледенения…
В конце каменноугольного периода в Европе широко проявилось горообразование. Цепи гор простирались от южной Ирландии через южную Англию и северную Францию в южную Германию. В Северной Америке локальные поднятия происходили в конце миссисипского периода. Эти тектонические движения сопровождались морской регрессией (понижением уровня моря), развитию которой способствовали также оледенения южных материков.
В позднекаменноугольное время на материках Южного полушария распространилось покровное оледенение. В Южной Америке в результате морской трансгрессии (повышения уровня моря и наступления его на сушу), проникавшей с запада, была затоплена бóльшая часть территории современных Боливии и Перу.
Растительный мир пермского периода был такой же, как и во второй половине каменноугольного. Однако растения имели меньшие размеры и не были так многочисленны. Это указывает на то, что климат пермского периода стал холоднее и суше.
По Вальтону, великое оледенение гор южного полушария можно считать установленным для верхнего карбона и предпермского времени. Позднее снижение горных стран дает все возрастающее развитие засушливым климатам. Соответственно этому развиваются пестроцветные и красноцветные толщи. Можно сказать, что возник новый «красный материк».
В целом: согласно «общепринятой» картине, в каменноугольный период мы имеем буквально мощнейший всплеск развития растительной жизни, который с его окончанием сошел на нет. Этот всплеск развития растительности, как считается, и послужил основой для залежей углеродистых полезных ископаемых (в том числе, как полагали, и нефти).
* * *
Процесс же образования этих ископаемых чаще всего описывается так:
«Каменноугольной эта система называется потому, что среди ее слоев проходят наиболее мощные прослойки каменного угля, какие известны на Земле. Пласты каменного угля произошли благодаря обугливанию остатков растений, целыми массами погребенных в наносах. В одних случаях материалом для образования углей служили скопления водорослей, в других – скопления спор или иных мелких частей растений, в третьих – стволы, ветви и листья крупных растений».
С течением времени в подобных органических останках, как полагают, ткани растений медленно теряют часть составляющих их соединений, выделяемых в газообразном состоянии, часть же, и особенно углерод, прессуются тяжестью навалившихся на них осадков и превращаются в каменный уголь.
По мнению сторонников данного процесса образования полезных ископаемых, Таблица 4 (из работы Ю.Пиа) показывает химическую сторону процесса. В этой таблице торф представляет собою наиболее слабую стадию обугливания, антрацит – крайнюю. В торфе почти вся его масса состоит из легко распознаваемых, с помощью микроскопа, частей растений, в антраците их почти нет. Из таблички следует, что процент углерода по мере обугливания все возрастает, процент же кислорода и азота падает.
углерод
водород
кислород
азот
Древесина
50
6
43
1
Торф
59
6
33
2
Бурый уголь
69
5,2
25
0,8
Каменный уголь
82
5
2,22
0,8
Антрацит
95
2,5
2,5
(лишь следы)
Табл. 4. Среднее содержание химических элементов ( в процентах) в полезных ископаемых (Ю.Пиа)
Сначала торф превращается в бурый уголь, затем в каменный уголь и наконец в антрацит. Происходит все это при высоких температурах.
«Антрациты – угли, которые изменены действием жара. Куски антрацита переполнены массою мелких пор, образованных пузырьками газа, выделявшегося при действии жара за счет водорода и кислорода, содержавшихся в угле. Источником жара, как полагают, могло быть соседство с извержениями базальтовых лав по трещинам земной коры».
Как считается, под давлением наслоений осадков толщиной в 1 километр из 20-метрового слоя торфа получается пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает 3 километров, то такой же слой торфа превратится в пласт каменного угля толщиной 2 метра. На большей глубине, порядка 6 километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становится пластом антрацита толщиной в 1,5 метра.
В заключение отметим, что в целом ряде источников цепочку «торф – бурый уголь – каменный уголь – антрацит» дополняют графитом и даже алмазом, получая в итоге цепь преобразований: «торф – бурый уголь – каменный уголь – антрацит – графит – алмаз»…
