Kỷ Than Đá
Kỷ Than Đá, kỷ Thạch Thán hay Kỷ Cacbon (Carboniferous) là một đơn vị phân chia
chính trong niên đại địa chất, kéo dài từ khi kết thúc kỷ Devon, vào khoảng 359,2 ± 2,5
triệu năm trước (Ma) tới khi bắt đầy kỷ Permi vào khoảng 299,0 ± 0,8 triệu năm trước
(theo ICS, 2004). Giống như phần lớn các thời kỳ địa chất cổ khác, các tầng đá xác định
điểm bắt đầu và kết thúc của kỷ này được xác định khá tốt, nhưng niên đại chính xác thì
vẫn không chắc chắn trong phạm vi 5–10 triệu năm. Tên gọi trong một số ngôn ngữ để
chỉ kỷ Than đá (carboniferous) có nguồn gốc từ tiếng Latinh để chỉ than đá là carbo, do
các tầng than đá rộng lớn có niên đại vào thời kỳ này được tìm thấy tại khu vực miền tây
châu Âu cũng như trên toàn thế giới. Một phần ba thời kỳ đầu tiên của kỷ này được gọi là
thế Mississippi, còn khoảng thời gian còn lại được gọi là thế Pennsylvania. Các loài cây
thuộc ngành Thông đã xuất hiện trong thời kỳ quan trọng và biết rõ này.
Phân chia
Kỷ Than Đá thông thường được chia thành các thế Pennsylvania (muộn) và Mississippi
(sớm). Các tầng động vật từ trẻ nhất tới già nhất, cùng với một số đơn vị phân chia nhỏ
của chúng, là:
• Pennsylvania muộn: tầng Gzhel (muộn nhất)
o Noginsk/Virgilia
• Pennsylvania muộn: tầng Kasimov
o Klazminski
o Dorogomilovks/Virgilia
o Chamovnichesk/Cantabria/Missouri
o Krevyakinsk/Cantabria/Missouri
• Pennsylvania giữa: tầng Moskva
o Myachkovsk/Bolsov/Desmoinesia
o Podolsk/Desmoinesia
o Kashirsk/Atokan
o Vereisk/Bolsov/Atokan
• Pennsylvania sớm: tầng Bashkiria/Morrowan
o Melekessk/Duckmantia
o Cheremshansk/Langsettia
o Yeadonia
o Marsdenia
o Kinderscoutia
• Mississippi muộn: tầng Serpukhov
o Alportia
o Chokieria/Chesteria/Elviria
o Arnsbergia/Elviria
o Pendleia
• Mississippi giữa: tầng Visé
o Brigantia/St. Genevieve/Gasperia/Chesteria
o Asbia/Meramecia
o Holkeria/Salem
o Arundia/Warsaw/Meramecia
o Chadia/Keokuk/Osagea/Osage
• Mississippi sớm: tầng Tournai (cổ nhất)
o Ivoria/Osagea/Osage
o Hastaria/Kinderhookia/Chautauquan/Chouteau
Cổ địa lý học
Sự sụt giảm tổng thể của mực nước biển vào cuối kỷ Devon đã bị đảo ngược lại vào đầu
kỷ Than Đá; điều này tạo ra một loạt các biển rộng nằm trên thềm lục địa và các trầm tích
cacbonat của thế Mississippi[1]. Cùng với đó là sự sụt giảm nhiệt độ ở khu vực cực nam
Trái Đất; các vùng đất phía nam của đại lục Gondwana đã bị đóng băng trong suốt kỷ
này, mặc dù người ta vẫn chưa chắc chắn rằng các lớp băng là lưu lại từ thời kỳ kỷ Devon
hay không phải vậy[2]. Các điều kiện như vậy dường như có rất ít ảnh hưởng tới các khu
vực nằm sâu trong vùng nhiệt đới, tại đó các đầm lầy than đá tốt tươi đã phát triển thịnh
vượng trong phạm vi 30 độ của các sông băng ở xa nhất về phía bắc[3].
Các trầm tích châu thổ thuộc kỷ Than Đá có
thể nhìn thấy trong hình chụp tại phía bắc Williamsport, Pennsylvania.
Sự sụt giảm mực nước biển vào giữa kỷ Than Đá đã làm lắng đọng các kết quả của sự
tuyệt chủng chính trong đại dương, trong đó ảnh hưởng tới các loài huệ biển (lớp
Crinoidea) và cúc đá (phân lớp Ammonoidea) đặc biệt trầm trọng[4]. Sự sụt giảm mực
nước biển này cùng với sự phân vỉa không chỉnh hợp đi kèm tại Bắc Mỹ đã chia tách thế
Mississippi ra khỏi thế Pennsylvania[5].
Kỷ Than Đá là thời kỳ của các hoạt động kiến tạo núi tích cực, do siêu lục địa Pangaea đã
hình thành. Các lục địa phía nam vẫn gắn kết cùng nhau trong siêu lục địa Gondwana, nó
va chạm với Bắc Mỹ-châu Âu (Laurussia) dọc theo đường phân chia ngày nay thuộc về
miền đông Bắc Mỹ. Sự va chạm lục địa này tạo ra kết quả là kiến tạo sơn Hercynian tại
châu Âu và kiến tạo sơn Allegheny tại Bắc Mỹ; nó cũng kéo dài dãy núi Appalaches mới
nổi lên về phía tây nam thành dãy núi Ouachita[6]. Cùng trong khoảng thời gian này, phần
lớn của phía đông mảng kiến tạo Á-Âu ngày nay cũng gắn nó với châu Âu dọc theo
đường phân chia dãy núi Ural. Phần lớn của siêu lục địa Pangaea trong đại Trung Sinh
vào thời gian này đã được gắn kết với nhau, mặc dù các lục địa Hoa Bắc (nó có lẽ đã va
chạm vào cuối kỷ Than Đá), và Hoa Nam vẫn còn tách rời khỏi Laurasia. Pangaea vào
cuối kỷ Than Đá có hình dạng tương tự chữ "O".
Khi đó có hai đại dương chính – đó là Panthalassa bao quanh Pangaea và Paleo-Tethys
nằm bên trong chữ "O" của siêu lục địa Pangaea. Các đại dương nhỏ khác đang co lại và
cuối cùng bị khép kín – bao gồm: đại dương Rheic (bị khép lại do sự kết hợp của Nam và
Bắc Mỹ), đại dương nhỏ và nông là đại dương Ural (bị khép lại do sự va chạm của các
lục địa Baltica và Siberi, tạo thành dãy núi Ural) cùng đại dương Proto-Tethys (bị khép
lại do sự va chạm của các lục địa Hoa Bắc và Siberi/Kazakhstania.
Đá và than
Các lớp đá kỷ Than Đá tại châu Âu và miền đông Bắc Mỹ chủ yếu bao gồm các chuỗi lặp
lại của các lớp đá vôi, sa thạch, đá phiến sét và than đá, được biết đến như là
"cyclothems" tại Hoa Kỳ và "coal measures" tại Anh[7]. Tại Bắc Mỹ, các tầng đá thời kỳ
đầu kỷ Than Đá chủ yếu là đá vôi nguồn gốc đại dương, giải thích cho sự phân chia kỷ
Than Đá thành hai thời kỳ trong các hệ thống Bắc Mỹ. Các lớp than đá kỷ Than Đá cung
cấp phần lớn nguồn nhiên liệu cho việc sản xuất năng lượng trong thời kỳ Cách mạng
công nghiệp và vẫn còn tầm quan trọng kinh tế lớn trong thời kỳ ngày nay.
Các trầm tích than đá lớn trong kỷ Than Đá chủ yếu là do hai yếu tố. Yếu tố đầu tiên
trong số này là sự xuất hiện của các cây thân gỗ có vỏ (và cụ thể là sự tiến hóa của các
sợi lignin trong vỏ). Yếu tố thứ hai là các mực nước biển thấp hơn đã diễn ra trong kỷ
Than Đá khi so sánh với các mức tương tự của kỷ Devon. Điều này đã cho phép sự phát
triển của các đầm lầy và rừng rộng lớn vùng đất thấp tại Bắc Mỹ và châu Âu. Một số học
giả đưa ra giả thuyết rằng một lượng lớn gỗ đã bị chôn vùi trong thời kỳ này là do các
động vật và các vi khuẩn phân hủy vẫn chưa kịp tiến hóa để có thể tiêu hóa được lignin
một cách có hiệu quả. Sự chôn vùi rộng lớn của cacbon sản xuất sinh học đã dẫn tới sự
tạo thành một lượng ôxy dư thừa trong khí quyển; người ta ước tính khi đó nồng độ ôxy
có thể lên cao tới 35% so với chỉ khoảng 21% ngày nay [1]. Mức ôxy cao này có lẽ đã
làm gia tăng các hoạt động cháy rừng cũng như tạo ra các loài côn trùng và động vật
lưỡng cư khổng lồ.
Tại miền đông Bắc Mỹ, các tầng trầm tích đại dương phổ biến hơn trong các phần cổ hơn
của thời kỳ này khi so sánh với các phần trẻ hơn gần như là không có mặt vào cuối kỷ
Than Đá. Sự sống đại dương khi đó đặc biệt giàu các loài huệ biển và các loài khác trong
cùng ngành Da gai (Echinodermata). Các loài thuộc ngành Tay cuộn (Brachiopoda) là rất
phổ biến trong khi các loài trùng ba thùy (lớp Trilobita) trở thành ít phổ biến. Trên đất
liền, các quần thể lớn và đa dạng của thực vật đã tồn tại. Các loài động vật có xương sống
trên đất liền bao gồm cả các loài động vật lưỡng cư lớn.
Sự sống
Động vật
Động vật không xương sống
Đại dương