Кембрий

Чтобы узнать о других значениях, см. Кембрий (значения) . Не путать с Камбрией или Камбрией .

«Кембрийская фауна» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о первой эволюционной фауне, см. Эволюционную фауну § Кембрийскую фауну .

Кембрий
Земля в середине кембрийского периода, ок. 510 млн лет назад
Хронология
Этимология
Формальность имени	Формальный
Информация об использовании
Небесное тело	Земля
Региональное использование	Глобальный ( ICS )
Используемая шкала времени	Временная шкала ICS
Определение
Хронологическая единица	Период
Стратиграфическая единица	Система
Впервые предложено	Адам Седжвик , 1835 г.
Формальность временного интервала	Формальный
Определение нижней границы	Внешний вид Ichnofossil Treeptichnus pedum
Нижняя граница ГССП	Секция Fortune Head , Ньюфаундленд, Канада  47,0762 ° с.ш. 55,8310 ° з.д.  / 47,0762; -55,8310
Нижний GSSP ратифицирован	1992
Определение верхней границы	ФАД конодонта Iapetognathus fluctivagus .
Верхняя граница ГССП	Секция Гринпойнт, Грин-Пойнт , Ньюфаундленд, Канада  49,6829 ° с.ш. 57,9653 ° з.д.  / 49,6829; -57,9653
Верхний GSSP ратифицирован	2000
Атмосферные и климатические данные
Уровень моря выше современного	Постоянно поднимается с 4 м до 90 м.

Кембрий ​ ( / ˈ k æ м б р я . ə n , ˈ k eɪ m / КАМ -bree-ən, КАЙМ- — ) — первый геологический период палеозойской эры и фанерозойского эона . Кембрий длился 53,4 миллиона лет с конца предшествующего эдиакарского периода 538,8 млн лет назад (миллион лет назад) до начала ордовика 485,4 млн лет назад.

Большинство континентов расположено в южном полушарии, окруженном обширным океаном Панталасса . Объединение Гондваны в эдиакарском и раннем кембрийском периоде привело к развитию новых конвергентных границ плит и дуговому магматизму континентальных окраин вдоль ее окраин, что способствовало повышению глобальной температуры. Лаврентия лежала поперек экватора, отделенная от Гондваны открывающимся океаном Япета .

Кембрий был временем парниковых климатических условий, с высоким уровнем содержания углекислого газа в атмосфере и низким уровнем кислорода в атмосфере и морях. Апвеллинг бескислородных глубокоокеанских вод в мелководную морскую среду приводит к вымиранию, в то время как периоды повышенной оксигенации приводят к увеличению биоразнообразия .

Кембрий ознаменовал глубокие изменения в жизни на Земле ; до этого Периода большинство живых организмов были маленькими, одноклеточными и плохо сохранившимися. Сложные многоклеточные организмы постепенно стали более распространенными в эдиакарском периоде, но только в кембрийском периоде в летописях горных пород были обнаружены организмы с минерализованными панцирями и скелетами, а быстрое разнообразие форм жизни, известное как кембрийский взрыв , привело к появлению первых представителей большинства современных типов животных . Этот период также уникален своей необычайно высокой долей отложений лагерштетте , мест исключительной сохранности, где сохранились «мягкие» части организмов, а также их более устойчивые оболочки.

К концу кембрия многоножки , паукообразные , и шестиногие начал приспосабливаться к земле вместе с первыми растениями .

Этимология и история

Термин «Кембрий» происходит от латинской версии Cymru , валлийского названия Уэльса, где впервые были изучены породы этого возраста. Он был назван Адамом Седжвиком в 1835 году, который разделил его на три группы; Нижний, Средний и Верхний. Он определил границу между кембрием и вышележащим силурием вместе с Родериком Мерчисоном в их совместной статье « О силурийской и кембрийской системах, показывающих порядок, в котором более древние осадочные пласты сменяют друг друга в Англии и Уэльсе ». Это раннее соглашение длилось недолго.

Из-за нехватки окаменелостей Седжвик использовал типы горных пород для идентификации кембрийских слоев. Он также не спешил публиковать дальнейшие работы. Однако четкая летопись окаменелостей силура позволила Мерчисону сопоставить породы одного возраста в Европе и России, о чем он широко опубликовал. Поскольку в более старых породах было обнаружено все больше окаменелостей, он расширил основание силурийского периода вниз до «верхнего кембрия» Седжвика, заявив, что все окаменелые слои относятся к «своей» силурийской серии. Ситуация еще больше усложнилась, когда в 1852 году полевые исследования, проведенные Седжвиком и другими, выявили несогласие в силурийском периоде с явной разницей в фауне между ними. Это позволило Седжвику теперь претендовать на большую часть силура как на «свой» кембрий и дало кембрию идентифицируемую летопись окаменелостей. Спор между двумя геологами и их сторонниками по поводу границы между кембрием и силурием выйдет за рамки жизни Седжвика и Мерчисона. Вопрос не был решен до 1879 года, когда Чарльз Лэпворт предложил отнести спорные пласты к отдельной системе, которую он назвал ордовикской.

Термин «кембрий» для древнейшего периода палеозоя был официально согласован в 1960 году на 21-м Международном геологическом конгрессе . Он включает только «нижнекембрийскую серию» Седжвика, но его основание простирается на гораздо более древние породы.

Геология

Стратиграфия

Системы , серии и этапы могут определяться глобально или регионально. Для глобальной стратиграфической корреляции ICS ратифицирует подразделения горных пород на основе разреза и точки стратотипа глобальной границы (GSSP) из одной формации ( стратотипа ), определяющей нижнюю границу подразделения. В настоящее время границы кембрийской системы, трех серий и шести этапов определяются глобальными стратотипическими разрезами и точками.

Граница эдиакарско-кембрийского периода

Первоначально считалось, что нижняя граница кембрия представляет собой первое появление сложной жизни, представленной трилобитами . Признание небольших окаменелостей ракушек до появления первых трилобитов и биоты эдиакары значительно раньше привело к призывам к более точному определению основы кембрийского периода.

Несмотря на долгое признание его отличия от более молодых ордовикских пород и более древних докембрийских пород, только в 1994 году кембрийская система/период была ратифицирована на международном уровне. После десятилетий тщательного рассмотрения непрерывная осадочная последовательность в Форчун-Хед, Ньюфаундленд, была признана официальной основой кембрийского периода, который должен был быть сопоставлен во всем мире с самым ранним появлением Treptichnus pedum . Обнаружение этой окаменелости в нескольких метрах ниже GSSP привело к уточнению этого утверждения, и именно комплекс ихнофоссилий T. pedum теперь официально используется для корреляции основания кембрия.

Это формальное обозначение позволило получить радиометрические даты по образцам по всему земному шару, которые соответствовали основанию кембрия. Ранняя дата 570 млн лет назад быстро завоевала популярность. хотя методы, использованные для получения этого числа, сейчас считаются непригодными и неточными. Более точный анализ с использованием современного радиометрического датирования дает дату 538,8 ± 0,2 млн лет назад. Горизонт пепла в Омане, из которого была восстановлена ​​эта дата, соответствует заметному падению содержания углерода-13 , что коррелирует с аналогичными отклонениями в других частях мира, а также с исчезновением характерных эдиакарских окаменелостей ( Namacalathus , Cloudina ). Тем не менее, есть аргументы в пользу того, что датированный горизонт в Омане не соответствует границе эдиакарского и кембрийского периода, а представляет собой фациальный переход от морских пластов к пластам с преобладанием эвапорита, что означало бы, что датировки из других разрезов в диапазоне от 544 до 542 млн лет назад, они более подходят.

Примерное соотношение глобального и регионального этапов стратиграфии кембрия.

	Международная серия	Международная сцена	китайский	австралийский	русско-казахский	Североамериканский	Европейский
С а м б р я а н	Фуронгиан	« Этап 10 »	Новая Зеландия	Датсониан	Батырбаян	Скуллрокианин / Ибексианец (часть)	Мерионетиан
				Пейнтонский		Санваптан / Тремпелеауан
		Цзяншанянь	Цзяншанянь	иверский	Невежество
					Сакян
		Пайбиан	Пайбиан	Идаман		Стептойский / франконский период
	Мяолинский	Гужангиан	Гужангиан	Миндьяллан	Аюсокканян	Марджуман / Дресбахский
				бумеранг	майя		Акадиан / Сент-Дэвидс
		барабанщик	Ванцунянь	Ундиллиан
				Флориан
		Улиуань	Улиуань	Темплтониан	Амган / Амгаян	Топазан
				затем		Дельмаран
	Кембрийский период 2	« Этап 4 »	Дуюнянь				Бранчиан / Комли (часть)
					Тойониан
						Дайран
					Ботомиан
		« Этап 3 »	Это ушло
					Атдабанян	Монтесуман
							Плацента/Комли (часть)
	Терренёвиан	« Этап 2 »	Мейшукунян		Томмотиан*	в бегаде
			Джиннингиан		Немакит-Далдынский*
		Фортуниан
Эдиакарский			Синиан	в Аделаиду	Сахарский/Вендский	Адриниан

*Большинство российских палеонтологов нижнюю границу кембрия определяют в основании томмотского яруса, характеризующегося разнообразием и глобальным распространением организмов с минеральным скелетом и появлением первых биогермов археоциатов .

Участок границы эдиакарского и кембрийского периода в Форчун-Хед, Ньюфаундленд, GSSP

Терренёвиан

Терренёв . — самая нижняя серия/ эпоха кембрия, продолжающаяся от 538,8 ± 0,2 млн лет до ок 521 млн лет назад. Он разделен на два этапа: фортунианский этап, возраст от 538,8 ± 0,2 млн лет до ок. 529 млн лет назад; и безымянный этап 2, c. 529 млн лет до ок. 521 млн лет назад. Название Терреневиан было ратифицировано Международным союзом геологических наук (IUGS) в 2007 году, заменив предыдущую «Кембрийскую серию 1». GSSP, определяющий его базу, находится в Форчун-Хед на полуострове Бурин, восточный Ньюфаундленд, Канада (см. границу Эдиакара и Кембрия выше). Терреневский период — единственная серия кембрия, не содержащая окаменелостей трилобитов. Его нижняя часть характеризуется сложными, проникающими в отложения следами окаменелостей фанерозойского типа , а верхняя часть - небольшими ракушечными окаменелостями.

Кембрийский период 2

Вторая серия/эпоха кембрия в настоящее время не имеет названия и известна как Кембрийская серия 2 . Это продолжалось с ок. 521 млн лет до ок. 509 млн лет назад. Два его этапа также не имеют названия и известны как кембрийский этап 3 , ок. 521 млн лет до ок. 514 млн лет назад и 4-й кембрийский этап , ок. 514 млн лет до ок. 509 млн лет назад. В основе Серии 2 еще нет GSSP, но ожидается, что она будет определена в слоях, отмечающих первое появление трилобитов в Гондване . В эту эпоху произошла быстрая диверсификация многоклеточных животных , но их ограниченное географическое распространение, особенно трилобитов и археоциатов , затруднило глобальные корреляции, отсюда и продолжающиеся усилия по созданию GSSP.

Мяолинский

Диорама биоты сланцев Берджесс

Мяолин — третья серия/эпоха кембрия, продолжающаяся с ок. 509 млн лет до ок. 497 млн ​​лет назад и примерно идентичен среднему кембрию в более старой литературе [1] . Он разделен на три этапа: Улиуань ок. от 509 до 504,5 млн лет; Друмиан ок . От 504,5 млн лет до ок. 500,5 млн лет назад; и гучжанский ок. От 500,5 млн лет до ок. 497 млн ​​лет назад. Название заменяет Cambrian Series 3 и было ратифицировано IUGS в 2018 году. Он назван в честь гор Мяолин на юго-востоке провинции Гуйчжоу , Южный Китай, где находится GSSP, обозначающий его основание. Это определяется первым появлением ориктоцефалидного трилобита Oryctocephalus indicus . Вторичные маркеры основания миаолина включают появление множества форм акритархов , глобальную морскую трансгрессию и исчезновение полимеридных трилобитов, Bathynotus или Ovatoryctocara. В отличие от терренева и серии 2, все этапы миаолина определяются ГССП .

Оленеллиды редлихиид , эодисциды и большинство - трилобитов вымерли на границе 2-й серии и миаолинга. Это считается старейшим массовым вымиранием трилобитов.

Фуронгиан

Фуронгиан . , ок От 497 до 485,4 ± 1,9 млн лет назад это четвертая и самая верхняя серия/эпоха кембрия. Название было ратифицировано IUGS в 2003 году и заменяет кембрийскую серию 4 и традиционный «Верхний кембрий». GSSP для основания Фуронгиана находится в горах Улин , на северо-западе провинции Хунань , Китай. Это совпадает с первым появлением агностида трилобита Glyptagnostus reticulatus и находится недалеко от начала большого положительного δ ¹³ С. Изотопная экскурсия

Фуронгиан делится на три этапа: Паибиан , ок. 497 млн ​​лет до ок. 494 млн лет назад, а Цзяншань ок. 494 млн лет до ок. 489,5 млн лет назад, определившие GSSP; и безымянный кембрийский этап 10 , ок. От 489,5 до 485,4 ± 1,9 млн лет.

Граница кембрия и ордовика

GSSP для границы кембрия и ордовика находится в Грин-Пойнт , западный Ньюфаундленд , Канада, и датируется 485,4 млн лет назад. Это определяется внешним видом конодонта Iapetognathus fluctivagus . появление планктонных граптолитов или трилобита Jujuyaspis Borealis Там, где эти конодонты не обнаружены, можно использовать . Граница также соответствует пику наибольшего положительного изменения δ ¹³ Кривая С на пограничном временном интервале и при глобальной морской трансгрессии.

Палеогеография

Реконструкция положения континентов в кембрии основана на палеомагнитных , палеобиогеографических , тектонических , геологических и палеоклиматических данных. Однако они имеют разные уровни неопределенности и могут привести к противоречивым местоположениям основных континентов. Это, вместе с продолжающимися дебатами вокруг существования неопротерозойского суперконтинента Паннотия , означает, что, хотя большинство моделей согласны с тем, что континенты расположены в южном полушарии, а обширный океан Панталасса покрывает большую часть северного полушария, точное распределение и время движений кембрийских континентов варьируется в зависимости от модели.

Большинство моделей показывают, что Гондвана простирается от южного полярного региона к северу от экватора. В начале кембрия южный полюс соответствовал западному сектору Южной Америки, а поскольку Гондвана вращалась против часовой стрелки, к середине кембрия южный полюс находился в северо-западном африканском регионе.

Лаврентия лежала поперек экватора, отделенная от Гондваны океаном Япет . Сторонники Паннотии считают, что Лаврентия и Балтика находятся недалеко от региона Амазонии в Гондване с узким океаном Япет, который начал открываться только после того, как Гондвана была полностью собрана c. 520 млн лет. Те, кто не поддерживает существование Паннотии, показывают, что открытие Япета произошло в позднем неопротерозое, до ок. 6500 км (около 4038 миль) между Лаврентией и Западной Гондваной в начале кембрия.

Из меньших континентов Балтика лежала между Лаврентией и Гондваной, а между ней и Гондваной открывался Ранский океан (рукав Япета). Сибирь лежала недалеко от западной окраины Гондваны и к северу от Балтики. Аннамия и Южный Китай образовали единый континент, расположенный у севера центральной части Гондваны. Местоположение Северного Китая неясно. Возможно, он располагался вдоль северо-восточного индийского сектора Гондваны или уже был отдельным континентом.

Лоуренс

Во время кембрия Лаврентия лежала поперек экватора или недалеко от него. Он дрейфовал на юг и вращался c. На 20° против часовой стрелки в среднем кембрии, а затем снова сместился на север в позднем кембрии.

После поздненеопротерозойского (или среднего кембрия) рифтогенеза Лаврентии от Гондваны и последующего открытия океана Япет, Лаврентия была в значительной степени окружена пассивными окраинами , при этом большая часть континента была покрыта мелководными морями.

Когда Лаврентия отделилась от Гондваны, от Лаврентии отделился кусок континентального террейна узкий Таконический морской путь , и между ними открылся . Остатки этого террейна сейчас находят на юге Шотландии, Ирландии и Ньюфаундленде. Внутриокеаническая субдукция либо к юго-востоку от этого террейна в Япете, либо к его северо-западу в Таконическом морском пути привела к образованию островной дуги . Это приросло к террейну в позднем кембрии, вызвав субдукцию с юго-восточным падением под сам террейн и, как следствие, закрытие краевого морского пути. Террейн столкнулся с Лаврентией в раннем ордовике.

К концу раннего кембрия рифтинг вдоль юго-восточной окраины Лаврентии привел к отделению Куайании (ныне часть Аргентины) от залива Уачита с образованием нового океана, который продолжал расширяться в кембрии и раннем ордовике.

Гондвана

Гондвана была огромным континентом, в три раза превышавшим размер любого другого кембрийского континента. Его континентальная территория простиралась от южного полюса до севера от экватора. Вокруг него располагались обширные мелководные моря и множество небольших участков суши.

Кратоны , образовавшие Гондвану, объединились в период от неопротерозоя до раннего кембрия. Узкий океан отделял Амазонию от Гондваны до ок. 530 млн лет назад и блок Арекипа-Антофалла, объединенный в раннем кембрии с южноамериканским сектором Гондваны. между Орогения Куунга северной ( кратон Конго , Мадагаскар и Индия ) и южной Гондваной ( кратон Калахари и Восточная Антарктида ), которая началась ок. когда части северной Гондваны перекрывали южную Гондвану, и сопровождалось метаморфизмом и внедрением гранитов 570 млн лет назад, продолжалось , .

Зоны субдукции , активные с неопротерозоя, простирались вокруг большей части окраин Гондваны, от северо-западной Африки на юг вокруг Южной Америки, Южной Африки , Восточной Антарктиды и восточной окраины Западной Австралии. Более короткие зоны субдукции существовали к северу от Аравии и Индии.

Фаматинская простиралась от центрального Перу на континентальная дуга севере до центральной Аргентины на юге. Субдукция под этой протоандской окраиной началась в позднем кембрии.

Вдоль северной окраины Гондваны, между северной Африкой и Армориканскими террейнами южной Европы, континентальная дуга Кадомийского складчатого образования продолжалась с неопротерозоя в ответ на наклонную субдукцию океана Япет. Эта субдукция распространилась на запад вдоль окраины Гондваны и примерно на ок. 530 млн лет назад, возможно, превратились в крупную трансформную систему разломов .

В ц. 511 млн лет назад континентальные паводковые базальты ( ЛИП) Калкаринджи Большой магматической провинции начали извергаться . Они занимали площадь > 2,1 × 10 ⁶ км ² через регионы Гондваны в северной, центральной и Западной Австралии, что делает его одним из крупнейших и самых ранних LIP фанерозоя. Время извержений позволяет предположить, что они сыграли роль в массовом вымирании в раннем и среднем кембрийском периоде .

Гандерия, Восточная и Западная Авалония, Каролиния и Террейны Мегума

Террейны Гандерии , Восточной и Западной Авалонии , Каролинии и Мегумы лежали в полярных регионах в раннем кембрии и в высоких и средних южных широтах в середине и конце кембрия. Их обычно изображают как систему разломов, трансформирующих островные дуги, вдоль северо-западной окраины Гондваны к северу от северо-западной Африки и Амазонии, которая отделилась от Гондваны в ордовике. Однако некоторые модели показывают эти террейны как часть единого независимого микроконтинента , Большой Авалонии, лежащего к западу от Балтики и выровненного с ее восточной ( Тиманидской ) окраиной, с Япетом на севере и Ранским океаном на юге.

Балтика

В кембрийском периоде Балтика повернулась более чем на 60° против часовой стрелки и начала дрейфовать на север. Это вращение сопровождалось крупными сдвиговыми движениями в Ранском океане между ним и Гондваной.

Балтика лежала в средних и высоких южных широтах, отделенная от Лаврентии Япетом и от Гондваны Ранским океаном. Оно состояло из двух континентов, Фенноскандии и Сарматии , разделенных мелководными морями. Отложения , отложившиеся в этих несогласных слоях, перекрывают породы докембрийского фундамента . Отсутствие крупнозернистых отложений указывает на низменный рельеф в центре кратона.

Вдоль северо-восточной окраины Балтики субдукция и дуговой магматизм, связанные с эдиакарской Тиманской складчатостью, подходили к концу. В этом регионе ранний и средний кембрий был периодом отсутствия отложений, за которым последовали позднекембрийский рифтинг и седиментация.

Его юго-восточная окраина также была конвергентной границей с приращением островных дуг и микроконтинентов к кратону, хотя детали неясны.

Сибирь

Сибирь начинала кембрий недалеко от западной Гондваны и к северу от Балтики. Он дрейфовал на северо-запад, приближаясь к экватору, когда между ним и Балтикой открылся океан Эгир. Большая часть континента была покрыта мелководными морями с обширными археоциатановыми рифами . Тогдашняя северная треть континента (ныне юг; Сибирь повернулась на 180 ° с кембрия), прилегающая к его сходящейся окраине, была гористой.

От позднего неопротерозоя до ордовика к тогдашней северо-восточной окраине Сибири приросла серия островных дуг, сопровождавшаяся обширным дуговым и задуговым вулканизмом. Сейчас они образуют Алтае-Саянские террейны. Некоторые модели показывают конвергентную окраину плиты, простирающуюся от Большой Авалонии через Тиманидскую окраину Балтики, образующую Кипчакскую островную дугу у берегов юго-восточной Сибири и изгибающуюся вокруг, чтобы стать частью Алтае-Саянской конвергентной окраины.

Вдоль тогдашней западной окраины за рифтогенезом от позднего неопротерозоя до раннего кембрия последовало развитие пассивной окраины.

На тогдашнем севере Сибирь была отделена от Центрально-Монгольского террейна узким и медленно открывающимся Монголо-Охотским океаном . Северная окраина Центрально-Монгольского террейна с Панталассой была конвергентной, тогда как южная окраина, обращенная к Монголо-Охотскому океану, была пассивной.

Центральная Азия

В кембрийском периоде террейны, которые позже в палеозое сформировали Казахстанию , представляли собой серию островных дуг и аккреционных комплексов , которые располагались вдоль внутриокеанической конвергентной границы плит к югу от Северного Китая.

К югу от них лежал Таримский микроконтинент между Гондваной и Сибирью. Его северная окраина была пассивной на протяжении большей части палеозоя с мощными толщами платформенных карбонатов и речных и морских отложений, несогласно залегающих на докембрийском фундаменте. Вдоль его юго-восточной окраины располагался аккреционный комплекс Алтын -Камбро-ордовик, а на юго-западе зона субдукции закрывала узкий морской путь между регионом Северо-Западный Куньлунь в Тариме и террейном Юго-Западный Куньлунь.

Северный Китай

Реконструкция жизни Линьи Лагерштетте в Северном Китае

Северный Китай в раннем кембрии располагался в экваториальных и тропических широтах, хотя его точное положение неизвестно. Большая часть кратона была покрыта мелководными морями, с сушей на северо-западе и юго-востоке.

Северный Северный Китай был пассивной окраиной до начала субдукции и развития дуги Байнаймиао в позднем кембрии. К югу от него располагалась конвергентная окраина с зоной субдукции, падающей на юго-запад, за которой лежал террейн Северный Циньлин (ныне часть орогенного пояса Циньлин ).

Южный Китай и Аннамия

Южный Китай и Аннамия образовали единый континент. Сдвиговое движение между ним и Гондваной обеспечивало его устойчивый дрейф на север от побережья индийского сектора Гондваны к западно-австралийскому сектору. Об этом дрейфе на север свидетельствует постепенное увеличение количества известняков и увеличение разнообразия фауны .

Северная окраина Южного Китая, включая блок Южный Циньлин, была пассивной окраиной.

Вдоль юго-восточной окраины вулканы нижнего кембрия указывают на аккрецию островной дуги вдоль сутурной зоны Сонг Ма. Кроме того, в начале кембрия восточная окраина Южного Китая изменилась из пассивной в активную с развитием океанических вулканических островных дуг, которые сейчас составляют часть Японского террейна .

Климат

Распределение отложений, определяющих климат, включая широкое широтное распространение тропических карбонатных платформ, археоциатановых рифов и бокситов засушливой зоны , а также эвапоритов и кальцитовых отложений, показывает, что кембрий был временем парниковых климатических условий. В позднем кембрии распределение провинций трилобитов также указывает лишь на умеренный температурный градиент от полюса к экватору. Есть свидетельства оледенения в высоких широтах Авалонии. Однако неясно, относятся ли эти отложения к раннему кембрию или к позднему неопротерозою по возрасту.

Расчеты глобальных средних температур (GAT) различаются в зависимости от того, какие методы используются. Хотя некоторые измерения показывают GAT более c. Модели с температурой 40 ° C (104 ° F), сочетающие в себе несколько источников, дают GAT ок. 20–22 ° C (68–72 ° F) в Терренёве, увеличивается до ок. 23–25 ° C (73–77 ° F) для остальной части кембрия. Теплый климат был связан с повышенным уровнем углекислого газа в атмосфере . Сборка Гондваны привела к реорганизации тектонических плит с развитием новых сходящихся границ плит и магматизмом дуг континентальных окраин, что способствовало потеплению климата. Извержения базальтов большого количества углекислого газа, метана и диоксида серы, что привело к быстрым климатическим изменениям и повышению температуры поверхности моря. LIP Калкаринджи на этапе 4 и в раннем миаолине также привели к выбросу в атмосферу

Существует неопределенность относительно максимальных температур поверхности моря. Они рассчитываются с использованием δ ¹⁸ Значения O в морских породах, и продолжаются споры об уровнях δ. ¹⁸ O в морской воде кембрия по сравнению с остальной частью фанерозоя. Оценки тропической температуры поверхности моря варьируются от c. 28–32 ° С (82–90 ° F), до с. 29–38 ° C (84–100 ° F). Современная средняя температура поверхности моря в тропиках составляет 26 ° C (79 ° F).

Уровень кислорода в атмосфере неуклонно рос, начиная с неопротерозоя, из-за увеличения количества фотосинтезирующих организмов. Уровни кембрия варьировались от ок. 3% и 14% (сегодняшний уровень составляет около 21%). Низкий уровень кислорода в атмосфере и теплый климат привели к снижению концентрации растворенного кислорода в морских водах и широко распространенной аноксии в глубоких океанских водах.

Существует сложная взаимосвязь между уровнем кислорода, биогеохимией океанских вод и эволюцией жизни. Недавно возникшие роющие организмы подвергли бескислородные отложения воздействию вышележащей насыщенной кислородом морской воды. Эта биотурбация снизила скорость захоронения органического углерода и серы , что со временем снизило уровень кислорода в атмосфере и океане, что привело к широко распространенным бескислородным условиям. Периоды более высоких темпов континентального выветривания приводили к увеличению поступления питательных веществ в океаны, повышая продуктивность фитопланктона и стимулируя эволюцию многоклеточных животных. Однако быстрое увеличение поступления питательных веществ привело к эвтрофикации , когда быстрый рост численности фитопланктона приводит к истощению кислорода в окружающих водах.

Импульсы повышения уровня кислорода связаны с увеличением биоразнообразия; повышенный уровень кислорода поддерживал растущие метаболические потребности организмов и увеличивал экологические ниши за счет расширения обитаемых площадей морского дна. И наоборот, проникновение воды с дефицитом кислорода из-за изменений уровня моря, океанской циркуляции, апвеллинга из более глубоких вод и/или биологической продуктивности привело к созданию бескислородных условий, которые ограничили обитаемые площади, сократили экологические ниши и привели к вымираниям как на региональном, так и на глобальном уровне.

В целом, эта динамичная, изменчивая среда с глобальными и региональными бескислородными вторжениями, приводящими к вымираниям, а также периодами повышения оксигенации океана, стимулирующей биоразнообразие, стимулировали эволюционные инновации.

Геохимия

В кембрии вариации соотношений изотопов были более частыми и более выраженными, чем позже в фанерозое, по крайней мере, с 10 изотопами углерода ( δ ¹³ C ) обнаружены отклонения (значительные изменения в глобальных соотношениях изотопов). Эти экскурсии фиксируют изменения в биогеохимии океанов и атмосферы, которые обусловлены такими процессами, как глобальные темпы магматизма континентальной дуги, темпы выветривания и уровни питательных веществ, попадающих в морскую среду, изменения уровня моря и биологические факторы, включая воздействие роющая фауна по уровню кислорода.

Изотопные экскурсии

Основание кембрия

Базальный кембрий δ ¹³ Экскурсия C (BACE) вместе с низким δ ²³⁸ U и поднял δ ³⁴ S указывает на период широко распространенной мелководной морской аноксии, который происходит одновременно с вымиранием эдиакарских акритарх. За этим последовало быстрое появление и диверсификация двусторонних животных.

Кембрийские этапы 2 и 3

В раннем кембрии ⁸⁷ старший/ ⁸⁶ Sr поднялся в ответ на усиление континентального выветривания. Это увеличило поступление питательных веществ в океаны и привело к более высокому уровню захоронения органических веществ. В долгосрочной перспективе дополнительный кислород, выделяемый при захоронении органического углерода, уравновешивается снижением скорости захоронения пирита (FeS ₂ ) (процесс, который также выделяет кислород), что приводит к стабильному уровню кислорода в атмосфере. Однако в раннем кембрии серия связанных δ ¹³ С и δ ³⁴ Южные отклонения указывают на высокую скорость захоронения как органического углерода, так и пирита в биологически продуктивных, но бескислородных водах дна океана. Богатые кислородом воды, образующиеся в результате этих процессов, распространяются из глубин океана в мелководную морскую среду, расширяя обитаемые области морского дна. Эти импульсы кислорода связаны с излучением небольших окаменелостей раковин и кембрийским членистоногих (CARE). изотопным отклонением Увеличение содержания насыщенных кислородом вод в глубоком океане в конечном итоге снизило уровень захоронения органического углерода и пирита, что привело к снижению производства кислорода и восстановлению бескислородных условий. Этот цикл повторялся несколько раз в раннем кембрии.

Археоциатиды из формации Полета в Долины Смерти . районе

Кембрийский этап 4 — ранний миаолин

Начало извержений базальтов Калкаринджи LIP на этапе 4 и раннем миаолине привело к выбросу в атмосферу большого количества углекислого газа, метана и диоксида серы. Вызванные ими изменения отражаются тремя большими и быстрыми δ ¹³ Экскурсии С. Повышение температуры привело к глобальному повышению уровня моря, которое затопило континентальные шельфы и недра бескислородными водами из более глубоких океанов и затопило карбонатные платформы археоциатановых рифов, что привело к повсеместному накоплению черных сланцев, богатых органическими веществами. Это событие, известное как Синское бескислородное вымирание, спровоцировало первое крупное вымирание фанерозоя, Ботоман-Тойонское вымирание (513–508 млн лет назад), которое включало в себя потерю археоциатид и гиолитов и привело к значительному сокращению биоразнообразия. О повышении уровня моря свидетельствует также глобальное снижение ⁸⁷ старший/ ⁸⁶ С. Затопление континентальных территорий снизило темпы континентального выветривания, сократив приток ⁸⁷ Сэр в океаны и понижение ⁸⁷ старший/ ⁸⁶ Сэр морской воды.

Основание миаолинга отмечено событием изотопного вымирания углерода Редличиид-Оленеллид (ROECE), которое совпадает с основной фазой вулканизма Калкаринджи.

В миаолинге орогенные события вдоль австралийско-антарктической окраины Гондваны привели к усилению выветривания и притоку питательных веществ в океан, повышению уровня продуктивности и захоронения органического углерода. Об этом можно судить по постоянному росту ⁸⁷ старший/ ⁸⁶ Sr и δ ¹³ С.

Ранний фуронг

Продолжающаяся эрозия более глубоких уровней гондванских горных поясов привела к пику ⁸⁷ старший/ ⁸⁶ Sr и связанный положительный δ ¹³ С и δ ³⁴ S-экскурсии, известные как Стептоанские экскурсии положительных изотопов углерода (SPICE). Это указывает на то, что существовали геохимические условия, аналогичные существовавшим на этапах 2 и 3 раннего кембрия, при этом расширение аноксии морского дна увеличивало скорость захоронения органического вещества и пирита. Это увеличение степени бескислородных условий морского дна привело к исчезновению трилобитов марджумиид и дамезеллид , в то время как последовавшее за этим увеличение уровня кислорода способствовало увеличению радиации планктона.

⁸⁷ старший/ ⁸⁶ Sr резко упал вблизи вершины яруса Цзяншань и на этапе 10, когда горы Гондваны подверглись эрозии и скорость выветривания снизилась.

Соотношение изотопов магния и кальция в морской воде

Минералогия неорганических морских карбонатов менялась на протяжении фанерозоя под контролем Mg. ²⁺ /Что ²⁺ Ценность морской воды. Высокий магний ²⁺ /Что ²⁺ приводят к карбоната кальция осаждению , в котором преобладают арагонит с высоким содержанием магния и кальцит , известные как арагонитовые моря , а низкие соотношения приводят к образованию кальцитовых морей , где кальцит с низким содержанием магния является основным осадком карбоната кальция. Раковины и скелеты биоминерализующих организмов отражают преобладающую форму кальцита.

В период от позднего эдиакара до начала кембрия повышение уровня кислорода привело к снижению кислотности океана и увеличению концентрации кальция в морской воде. Однако не было простого перехода от арагонитовых к кальцитовым морям, а скорее длительных и изменчивых изменений на протяжении кембрия. Выпадение арагонита и магния с высоким содержанием магния продолжалось от эдиакара до кембрийского этапа 2. Твердые части скелета с низким содержанием магния кальцита появляются во втором кембрийском периоде, но в это время также происходило неорганическое осаждение арагонита. Смешанные арагонит-кальцитовые моря продолжались в течение среднего и позднего кембрия, а полностью кальцитовые моря сформировались только в раннем ордовике.

Эти изменения и медленное снижение содержания Mg ²⁺ /Что ²⁺ морской воды были вызваны низким уровнем кислорода, высокими темпами континентального выветривания и геохимией кембрийских морей. В условиях низкого содержания кислорода и высокого уровня железа железо заменяет магний в аутигенных глинистых минералах, отложившихся на дне океана, замедляя скорость удаления магния из морской воды. Обогащение океанских вод кремнеземом до радиации кремнистых организмов и ограниченная биотурбация бескислородного дна океана увеличили скорость отложения этих глин по сравнению с остальной частью фанерозоя. Это, вместе с высоким поступлением магния в океаны в результате усиленного выветривания континентов, задержало сокращение содержания Mg. ²⁺ /Что ²⁺ и способствовало продолжению осаждения арагонита.

Условия, благоприятствовавшие отложению аутигенных глин, также были идеальными для образования лагерштеттенов , при этом минералы в глинах заменяли мягкие части тел кембрийских организмов.

Флора

Кембрийская флора мало чем отличалась от эдиакарской. Основными таксонами были морские макроводоросли Fuxianospira , Sinocylindra и Marpolia . Известковые макроводоросли того периода не известны.

не Окаменелости наземных растений ( эмбриофитов ) кембрийского периода известны. Однако биопленки и микробные маты были хорошо развиты на кембрийских приливных отмелях и пляжах возрастом 500 млн лет назад. Земли и микробы, образующие микробные экосистемы , сравнимые с современной почвенной коркой пустынных регионов, способствующие почвообразованию. Хотя оценки молекулярных часов предполагают, что наземные растения , возможно, впервые появились в среднем или позднем кембрии, последующее крупномасштабное удаление парникового газа CO ₂ из атмосферы посредством секвестрации началось только в ордовике.

Океаническая жизнь

Основная статья: Кембрийский взрыв

Кембрийский взрыв был периодом быстрого многоклеточного роста. Большая часть животного мира в кембрийском периоде была водной. Трилобиты когда-то считались доминирующей формой жизни в то время. но это оказалось неверным. Членистоногие были, безусловно, наиболее доминирующими животными в океане, но трилобиты составляли лишь незначительную часть от общего разнообразия членистоногих. Что сделало их такими многочисленными, так это их тяжелая броня, усиленная карбонатом кальция (CaCO ₃ ), который окаменел гораздо легче, чем хрупкие хитиновые экзоскелеты других членистоногих, оставив после себя многочисленные сохранившиеся останки.

Этот период ознаменовал резкое изменение разнообразия и состава биосферы Земли . Биота Эдиакарского региона подверглась массовому вымиранию в начале кембрийского периода, что соответствовало увеличению численности и сложности роющего поведения. Такое поведение оказало глубокое и необратимое воздействие на субстрат , который изменил экосистемы морского дна . До кембрия морское дно было покрыто микробными матами . К концу кембрия роющие животные разрушили циновки во многих районах в результате биотурбации. Как следствие, многие из тех организмов, которые зависели от матов, вымерли, в то время как другие виды адаптировались к изменившейся среде, которая теперь предложила новые экологические ниши. Примерно в это же время произошло, казалось бы, быстрое появление представителей всех минерализованных типов , в том числе мшанок . которые, как когда-то считалось, появились только в нижнем ордовике. Однако многие из этих типов были представлены только формами стволовых групп; и поскольку минерализованные типы обычно имеют донное происхождение, они не могут быть хорошим показателем для (более распространенных) неминерализованных типов.

Реконструкция Margaretia dorus из сланцев Бёрджесс , которые когда-то считались зелеными водорослями , но теперь считаются полухордовыми.

Хотя ранний кембрий показал такое разнообразие, что его назвали кембрийским взрывом, ситуация изменилась позже, когда произошло резкое сокращение биоразнообразия. Около 515 млн лет назад число вымерших видов превысило количество появившихся новых видов. Пять миллионов лет спустя число родов упало с более раннего пика примерно в 600 до всего лишь 450. Кроме того, скорость видообразования во многих группах сократилась до одной пятой-трети от предыдущего уровня. 500 млн лет назад уровень кислорода в океанах резко упал, что привело к гипоксии , в то время как уровень ядовитого сероводорода одновременно увеличился, вызвав новое вымирание. Вторая половина кембрия была на удивление бесплодной и свидетельствовала о нескольких событиях быстрого вымирания; строматолиты , которые были заменены рифообразующими губками, известными как Archaeocyatha , вернулись еще раз, когда археоциатиды вымерли. Эта тенденция к снижению не менялась до Великого ордовикского события биодиверсификации. .

Художественная реконструкция биоты марьюма , включая различных членистоногих ( трилобитов , гименокаринов и радиодонтов ), губок, иглокожих и различных других групп.

Некоторые кембрийские организмы рискнули выйти на сушу, производя следы окаменелостей Protichnites и Climactichnites . Ископаемые данные свидетельствуют о том, что эутикарциноиды , вымершая группа членистоногих, произвели, по крайней мере, часть протихнитов . Окаменелости следователя Climactichnites не обнаружены; однако ископаемые следы и следы покоя позволяют предположить, что это был слизнеобразный крупный моллюск .

В отличие от более поздних периодов фауна кембрия была несколько ограничена; свободно плавающие организмы были редки, большинство из них обитало на морском дне или вблизи него; и минерализующие животные были реже, чем в будущие периоды, отчасти из-за неблагоприятной химии океана .

Многие способы консервации уникальны для кембрия, а некоторые сохраняют мягкие части тела, что приводит к обилию лагерштеттенов . К ним относятся Сириус Пассет , Синская водорослевая линза, сланцы Маотяньшань , сланцы залива Эму , и сланцы Бёрджесс.

Символ

США Федеральный комитет географических данных с заглавной буквой C использует букву ⟨Ꞓ⟩ для обозначения кембрийского периода. Символ Юникода — это U+A792 Ꞓ ЛАТИНСКАЯ ЗАГЛАВНАЯ БУКВА C С ЧЕРЕЗОМ .

Галерея

• 
  Строматолиты формации Пика (средний кембрий) возле озера Хелен, национальный парк Банф, Канада
• 
  Трилобиты , подобные этим Elrathia kingii, в то время были очень распространенными членистоногими.
• 
  Аномалокарис был ранним морским хищником, членом группы стволовых членистоногих Radiodonta.
• 
  Опабиния представляла собой причудливое стеблевое членистоногое с пятью глазами-стебельками и сросшимся хоботком с когтеобразным придатком на конце.
• 
  Пикайя была стеблевым хордовым из среднего кембрия.
• 
  Протихниты — это следы членистоногих, которые ходили по пляжам кембрия.
• 
  Hallucigenia sparsa принадлежала к группе лобоподовых , которую считают родственной современным бархатным червям .
• 
  Cambroraster falcatus представлял собой хурдиидный радиодонт с большим панцирем в форме подковы.
• 
  Amiskwia sagittiformis была крупным гнатифером из Канады и Китая.
• 
  Haplophrentis был гиолитом , группой лофотрохозойцев с конической оболочкой , которые потенциально были связаны либо с лофофоратами , либо с моллюсками .
• 
  Халкиерия была причудливым беспозвоночным, одним из первых представителей группы моллюсков.

См. также

• Кембрийско-ордовикское вымирание - около 488 млн лет назад.
• Дресбахское вымирание - около 499 млн лет назад.
• Конец ботомского вымирания - около 513 млн лет назад.
• Список мест окаменелостей (с каталогом ссылок)
• Типовая местность (геология) - местность, где впервые идентифицирован определенный тип горной породы, стратиграфическая единица, ископаемый или минеральный вид.

Дальнейшее чтение

• Амтор, Дж. Э.; Гротцингер, Джон П.; Шредер, Стефан; Боуринг, Сэмюэл А.; Рамезани, Джахандар; Мартин, Марк В.; Материя, Альберт (2003). «Вымирание Cloudina и Namacalathus на границе докембрия и кембрия в Омане». Геология . 31 (5): 431–434. Бибкод : 2003Geo....31..431A . doi : 10.1130/0091-7613(2003)031<0431:EOCANA>2.0.CO;2 .
• Коллетт, Дж. Х.; Гасс, КЦ; Хагадорн, JW (2012). « Protichnites eremita без скорлупы? Экспериментальная неоихнология, основанная на моделях, и новые доказательства родства эвтикарциноидов с этим ихновидом». Журнал палеонтологии . 86 (3): 442–454. Бибкод : 2012JPal...86..442C . дои : 10.1666/11-056.1 . S2CID   129234373 .
• Коллетт, Дж. Х.; Хагадорн, JW (2010). «Трехмерно сохранившиеся членистоногие из кембрийского Лагерстаттена в Квебеке и Висконсине». Журнал палеонтологии . 84 (4): 646–667. дои : 10.1666/09-075.1 . S2CID   130064618 .
• Гетти, PR; Хагадорн, JW (2008). «Реинтерпретация Climactichnites Logan 1860 с включением подземных нор и возведение Musculopodus для упокоения следов следопыта». Журнал палеонтологии . 82 (6): 1161–1172. Бибкод : 2008JPal...82.1161G . дои : 10.1666/08-004.1 . S2CID   129732925 .
• Гулд, С.Дж. (1989). Прекрасная жизнь: сланцы Бёрджесс и природа жизни . Нью-Йорк: Нортон. ISBN  9780393027051 .
• Хоу, Джон Аллен (1911). «Кембрийская система» . В Чисхолме, Хью (ред.). Британская энциклопедия . Том. 05 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 86–89.
• Огг, Дж. (июнь 2004 г.). «Обзор разрезов и точек стратотипов глобальной границы (GSSP)» . Архивировано из оригинала 23 апреля 2006 года . Проверено 30 апреля 2006 г.
• Оуэн, Р. (1852). «Описание отпечатков и следов протичнитов из потсдамского песчаника Канады» . Ежеквартальный журнал Лондонского геологического общества . 8 (1–2): 214–225. дои : 10.1144/GSL.JGS.1852.008.01-02.26 . S2CID   130712914 .
• Пэн, С.; Бэбкок, Луизиана; Купер, РА (2012). «Кембрийский период» (PDF) . Геологическая шкала времени . Архивировано из оригинала (PDF) 12 февраля 2015 года . Проверено 14 января 2015 г.
• Шибер, Дж.; Бозе, ПК; Эрикссон, П.Г.; Банерджи, С.; Саркар, С.; Альтерманн, В.; Катюно, О. (2007). Атлас особенностей микробного мата, сохранившихся в летописях обломочных пород . Эльзевир. стр. 53–71. ISBN  9780444528599 .
• Йохельсон, Эл.; Федонкин, М.А. (1993). «Палеобиология климактихнитов и загадочные окаменелости позднего кембрия» . Смитсоновский вклад в палеобиологию . 74 (74): 1–74. дои : 10.5479/si.00810266.74.1 .

Внешние ссылки

• Кембрийский период в программе «В наше время » на BBC
• Биостратиграфия - включает информацию о биостратиграфии кембрийских трилобитов.
• Страницы трилобитов Сэма Гона (содержит множество кембрийских трилобитов)
• Примеры кембрийских окаменелостей
• Проект Палеомап
• Отчет в Интернете об Амторе и других из журнала Geology vol. 31
• Странная жизнь на ковриках
• Шкала хроностратиграфии v.2018/08 | Кембрий