افتح القائمة الرئيسية

العصر الفحمي

(بالتحويل من الكربوني)

الفحمي أو الكربوني (باللاتينية: Carboniferous)، وهو خامس العصور الستة من حقبة الحياة القديمة ودهر البشائر، امتد من 358.9 ± 0.4  إلى 298.9 ± 0.15  مليون سنة مضت، لمدة 60 مليون سنة تقريبا[5][6]. يسبقه الديفوني، ويليه البرمي.

العصر الفحمي
Carboniferous
اسماء اخرى العصر الكربوني
الرمز C
المستوى الزمني عصر/نظام
الحقبة الحياة القديمة
-الدهر البشائر
علم الطبقات
البداية المسمار الذهبي.svg358.9 ± 0.4 م.س.مضت
النهاية المسمار الذهبي.svg298.9 ± 0.15 م.س.مضت
المدة 60 م.س تقريبا
Fleche-defaut-droite.png الديفوني
البرمي Fleche-defaut-gauche.png
الأقسام الفرعية
العصر الفترة المدة (م.س)
البنسلفاني المتأخر 307.0 – 298.9
الأوسط 315.2 – 307.0
المبكر 323.2 – 315.2
المسيسيبي المتأخر 330.9 – 323.2
الأوسط 346.7 – 330.9
المبكر 358.9 – 346.7
الجغرافيا القديمة والمناخ
نسبة الأكسجين
في الغلاف الجوي
تقريبا 32.5% حجما[1][2]
(163 % من المستوى الحديث)
نسبة ثاني أكسيد الكربون
في الغلاف الجوي
تقريبا 800 جزء في المليون[3]
(أعلى 3 مرة من مستوى ما قبل الثورة الصناعية)
نسبة درجة
حرارة سطح الأرض
تقريبا 14 درجة مئوية[4]
(0 درجات مئوية عن المستوى الحديث)
نسبة سطح البحر
(عن المستوى الحديث)
نزل من 120 مترا حتى مستويات اليوم خلال فترة المسسيبي، ثم عاد ليرتفع حتى 80 مترا في نهاية هذه الفترة.
الحيوانات و النباتات
رسم يصور بعض من أكثر النباتات المهمة في العصر الفحمي.
رسم يصور بعض من أكثر النباتات المهمة في العصر الفحمي.

التطور

الأحداث الرئيسية في الفحمي
الأحداث الرئيسية في الفحمي.
مقياس المحور: منذ ملايين السنين.
(م.س : مليون سنة)

استنادا إلى الدراسة البريطانية لتعاقب الصخور، فقد كان أول أسماء "النظام" الحديثة التي يتم استخدامها، ويعكس حقيقة أن العديد من طبقات الفحم التي تشكلت على مستوى العالم كانت خلال تلك الفترة الزمنية.[7] وكان اغلب ما يتم التعامل بعه مع العصر الفحمي في أمريكا الشمالية على أنه عصرين جيولوجيين: المبكر كان عصر المسيسيبي والمتأخر عصر البنسلفاني..[8] كانت الحياة الحيوانية الأرضية في الفحمي مستقرة.[9] وكانت الهيمنة للبرمائيات الفقارية، التي تفرع منها فرع واحد وقد تطور إلى السلويات، التي تعتبر أول الفقاريات الأرضية المنفردة.

وكذلك كانت المفصليات شائعة جدا، والعديد منها كانت أكبر بكثير من الموجودة في يومنا هذا (مثل الميغانيورا). وقد غطت الغابات مساحات شاسعة من الأرض، والتي ستصبح في النهاية طبقة فحمية تميز طبقات العصر الكربوني الموجودة في يومنا هذا. بلغ مستوى الأكسجين في الغلاف الجوي أعلى مستوياته في التاريخ الجيولوجي خلال هذا العصر، حيث وصل إلى 35%[10] مقارنة مع 21% في يومنا هذا، مما سمح لللافقاريات الأرضية بالتطور إلى الأحجام الكبيرة.[10]

شهدت النصف الأخير من هذا العصر دورة جليدية، وانخفاض في مستوى سطح البحر، وتكوين الجبال بسبب تصادم القارات لتشكيل القارة العظمى بانجيا. في نهاية العصر حدث انقراض بحري وأرضي طفيف، وانهارت غابة المطيرة بسبب تغير المناخ.[11]

التسميةعدل

يعود مصطلح الكربوني (Carboniferous) من (اللاتينية: carbō = "الفحم" و ferō = "أحمل")، وقد صاغه الجيولوجيان ويليام كونيبير وويليام فيليبس في عام 1822.[12]

الأقسام الفرعيةعدل

العصر الفترة المرحلة البداية (م.س.مضت)
البرمي السسورالي الأسيلي أحدث
الفحمي البنسلفاني المتأخر الغزيلي 303.7 ± 0.1
الكاسيموفي 307 ± 0.1
الأوسط الموسكوفي 315.2 ± 0.2
المبكر الباشكري  323.2 ± 0.4
المسيسيبي المتأخر السربوخوفي 330.9 ± 0.2
الأوسط الفيسان  346.7 ± 0.4
المبكر التورنايسي  358.9 ± 0.4
الديفوني المتأخر الفاميني أقدم

ينقسم الفحمي إلى عصرين فرعيين ومن ستة فترات (نسائق):

المسيسيبي: (358.9 ± 0.4 - 323.2 ± 0.4 مليون سنة مضت).

- 346.7 ± 0.4 مليون سنة مضت).

- 330.9 ± 0.2 مليون سنة مضت).

- 323.2 ± 0.4 مليون سنة مضت).

البنسلفاني: (323.2 ± 0.4 - 298.9 ± 0.15 مليون سنة مضت).

- 315.2 ± 0.2 مليون سنة مضت).

- 307 ± 0.1 مليون سنة مضت).

- 303.7 ± 0.1 مليون سنة مضت).

- 298.9 ± 0.15 مليون سنة مضت).

الجغرافياعدل

في بداية الفحمي انعكس الانخفاض العالمي في مستوى سطح البحر الذي حدث سابقا في نهاية الديفوني.وحدث أيضا انخفاض في درجات حرارة القطب الجنوبي. وتجلدت أراضي غندوانا الجنوبية طوال الفترة، وكان لهذه الظروف على ما يبدو تأثير واضح على المناطق المدارية العميقة، حيث المستنقعات الخصبة، التي أصبحت في وقت لاحق فحما، وازدهرت في أقصى شمال الأنهار الجليدية بـ30 درجة.[13] كانت أجزاء كثيرة من أوروبا وأمريكا الشمالية تقع في خط الاستواء، وقد ظهرت فيها رواسب الحجر الجيري السميكة. تتكون الصخور الفحمية في أوروبا وأمريكا الشمالية من سلسلة أحجار جيرية، ورملية، وأردواز ودائع الفحم الحجري، المعروفة في الولايات المتحدة باسم (الأنماط الدورية "cyclothemes") وفي إنجلترا (متكونات الفحم "Coal measures"). يمكننا تقسيم الأحداث الجغرافية إلى قسمين:

  • حدود الفحمي السفلى-الأوسط: هناك حدثان مهمان:
  1. انخفاض عالمي في مستوى سطح البحر بسبب زيادة الأنهار الجليدية في غندوانا مما تسبب في تراجع وبرودة المناخ. ونشأ من ذلك بحار فوق قارية واسعة وترسبات كربونات من المسيسيبي.[13] وقد أدى الانخفاض في درجات الحرارة في القطب الجنوبي إلى تجلدت أراضي غندوانا الجنوبية، ومن غير المؤكد ما إذا كانت الصفائح الجليدية من مخلفات الديفوني أم لا.[13]
  2. تسبب انخفاض مستوى سطح البحر إلى حدوث انقراض بحري كبير في المحيطات، وتأثرت منها زنابق البحر حيث فقد من جنسها حوالي 40% وكذلك الأمونيتات بشكل خاص حيث فقد من جنسها حوالي 80%.[13] وأدى انخفاض مستوى سطح البحر واللا توافق المرتبطة في أمريكا الشمالية إلى انفصال عصر المسيسيبي الفرعي من عصر البنسلفاني الفرعي. وقد حدث هذا منذ حوالي 323 مليون سنة، في بداية تجلد البرمكربوني.[13]
  • الفحمي العلوي:بدأت الحرارة بالارتفاع بتدرج في الفحمي العلوي. وتميزت رواسب الفحم في أوروبا وأمريكا الشمالية من نباتات اللبيدودندرون (اشجار حرشفية) والسيجيلاريا ولم تظهر عناصر نمطيّة من غندوانا التي شملت نباتات سرخس اللسان [الإنجليزية] وعناصر من النباتات الأوروبية. في سيبيريا التي كانت قريبة من القطب الآخر، كانت هناك نباتات مميزة تتكيف مع الظروف الباردة. حيث تبين وجود حلقات النمو في النباتات الأحفورية في غوندوانا وسيبيريا إلى أن الظروف في ذلك الوقت كانت باردة. وكانت هذه الحلقات غائبة في أوروبا وأمريكا الشمالية. وفي نهاية الفحمي العلوي، تغيرت المناخات المدارية بشكل كبير. وتدهورت النباتات الذئبية والسراخس الكنباثية، واكتسبت بذور السرخس دورا مهما، حيث يشير إلى الظروف الجوية الأكثر جفافا. وما زال الفحم يتشكل ولكن لم تعد نباتات السراخس الكنباثية المساهمة الرئيسية.

شهد العصر الفحمي نشاطا في بناء الجبال، اجتمعت فيه القارة العظمى بانجيا. وبقيت القارات الجنوبية مرتبطة ببعضها البعض في القارة العظمي غندوانا، التي اصطدمت بأمريكا الشمالية وأوروبا (لوروسيا) على طول الخط الحالي لشرق أمريكا الشمالية. ونتج عن هذا الاصطدام القاري تجبل هرسيني في أوروبا، والتجبل الألغيني في أمريكا الشمالية؛ وزادت في اتساع جبال الأبالاش التي تشكلت حديثا إلى جنوب غرب مثل جبال أوشيتا.[13] في نفس الإطار الزمني، التحم الكثير من صفائح أوراسيا الشرقية الحالية مع أوروبا على طول خط جبال الأورال. اجتمعت معظم قارة بانجيا العظمى من حقبة الحياة الوسطى، على الرغم من أن قارة شمال الصين (التي ستصطدم في فترة الفحمي المتأخر)، وقارة جنوب الصين لا تزالا مفصولتين عن لوراسيا. وقد تشكلت بانجيا من فترة الفحمي المتأخر وأصبحت على شكل "O".

كان هناك اثنين من المحيطات الرئيسية في الكربون أبو المحيطات وتيثس القديم،الذي كان داخل الشكل "O" في بانجيا. كانت المحيطات الصغيرة الأخرى تتقلص وفي النهاية انغلقت، مثل محيط ريك (انغلق بسبب تجمع أمريكا الجنوبية والشماليةومحيط أورال الصغير الضحل (انغلق بسبب تصادم قاراتي بلطيقيا وسيبيريا، مكونة جبال الأورال) ومحيط تيثس البدائي (انغلق بسبب تصادم قارة شمال الصين مع قارة سيبيريا/كازاخستان).

الطقسعدل

كان متوسط درجات الحرارة الأرض في فترة العصر الفحمي المبكر مرتفعة تصل حوالي 20 درجة مئوية. وقد أدى التبريد خلال العصر الكربوني الأوسط إلى خفض متوسط درجات الحرارة إلى حوالي 12 درجة مئوية. وتبين قلة حلقات نمو الأشجار المتحجرة إلى ندرة مواسم المناخ الاستوائي. استمر التجلد في غندوانا، الناجم عن حركة غندوانا نحو الجنوب حتى حلول العصر البرمي بسبب عدم وجود علامات واضحة وفواصل، وغالبا ما يشار إلى رواسب هذه الفترة الجليدية بأنها برمكربونية في الفترة الزمنية.

أدت برودة وجفاف المناخ إلى انهيار الغابات المطيرة الفحمية (CRC) وذلك خلال أواخر العصر الفحمي. وتجزأت الغابات الاستوائية المطيرة ثم تدمرت في نهاية المطاف بسبب التغير المناخي.[11]

الصخور والفحمعدل

 
رخام من فترة الفحمي السفلي في بيج كوتونوود كانيون، جبال واساتش، ولاية يوتا.

تتكون صخور العصر الفحمي في أوروبا وشرق أمريكا الشمالية بشكل أساسي من سلسلة متكررة من الحجر الجيري، والحجر الرملي، والطفل الصفحي وطبقات الفحم.[14] وفي أمريكا الشمالية، خلال الفحمي المبكر كانت الصخور من الحجر الجيري البحرية، الذي يمثل تقسيم الفحمي إلى عصرين في مخططات أمريكا الشمالية. وفرت طبقات الفحم الكربوني الكثير من الوقود لتوليد الطاقة خلال الثورة الصناعية وما زالت ذات أهمية اقتصادية كبيرة.

يعود السبب الرئيسي لوجود رواسب الفحم الكبيرة من العصر الفحمي إلى عاملين:

  • الأول هو ظهور الأنسجة الخشبية والأشجار ذات الحاء، وتطور ليغنين ألياف الخشب واللحاء، وتعارض مادة السوبرين الشمعية الكائنات الحية المتحللة بشكل مختلف لدرجة أن المواد الميتة تتراكم لفترة طويلة بما فيه الكفاية لتتحول إلى أحافير.
  • الثاني هو انخفاض مستويات سطح البحر التي حدثت خلال العصر الفحمي مقارنةً بالعصر الديفوني السابق. وقد ساعد ذلك على تطور المستنقعات والغابات الواسعة في الأراضي المنخفضة في أمريكا الشمالية وأوروبا. واستنادا إلى التحليل الجيني لفطر المشروم، يعتقد أن كميات كبيرة من الأخشاب قد دفنت خلال هذا العصر لأن الحيوانات والبكتيريا المتحللة لم تتطور بعد إلى أنزيمات يمكنها هضم بوليمرات الليغنين الفينولية المقاومة وبوليمرات السوبرين الشمعية بشكل فعال. ويعتقد العلماء أن الفطريات التي يمكن أن تقسم تلك المواد بشكل فعال أصبحت مهيمنة فقط في نهاية العصر، مما جعل تشكل الفحم في الفترات اللاحقة أكثر ندرة.[15]

استخدمت أشجار العصر الفحمي اللغنين بشكل واسع، فقد كان نسب اللحاء إلى الخشب لديها من 8 إلى 1 ، حتى وصلت إلى 20 إلى 1. هذا بالمقارنة مع القيم الحديثة التي هي أقل من 1 إلى 4. وهذا اللحاء، الذي يستخدم كدعم وحماية، ربما كانت نسبة اللغنين لديه 38% إلى 58% . يعتبر اللغنين غير قابل للذوبان، وأكبر من أن تمر عبر جدران الخلايا، وغير متجانسة لأنزيمات وسموم معينة، حتى أنها يمكن أن تتحلل بعض الكائنات الحية بخلاف فطريات الدعاميات. ولكي تتأكسد يتطلب وجود جو يحتوي على أكثر من 5% من الأكسجين، أو مركبات مثل البيروكسيد. ويمكن أن تبقى في التربة لآلاف السنين ومنتجاتها السامة تمنع تحلل المواد الأخرى.[16] وكانت أحد الأسباب المحتملة لارتفاع نسبها في نباتات في ذلك الوقت هو توفير الحماية ضد الحشرات العاشبة، وربما تنتج النباتات الكثير من السموم الواقية بشكل طبيعي مقارنة بالموجودة اليوم. وكنتيجة للكربون المتراكم، تم دفن كميات كبيرة من الكربون الثابت بيولوجيا، الذي أدى إلى زيادة في مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي؛ حيث تشير التقديرات إلى أن نسبة الأكسجين وصلت الذروة إلى 35%، بالمقارنة مع نسبة زمننا الحاضر 21%.[17] ولكن زيادة مستوى الأكسجين قد يساعد في زيادة نشاط حرائق الغابات. وقد يكون ذلك أيضا محفز لعملقة الحشرات والبرمائيات -المخلوقات التي تقيد حجمها بسبب أجهزتها التنفسية تكون محدودة في قدرتها الفسيولوجية على نقل وتوزيع الأكسجين بتركيزات الغلاف الجوي المنخفض التي كانت متاحة منذ ذلك الحين.[18]

في شرق أمريكا الشمالية، تعتبر الطبقات البحرية أكثر شيوعا في الجزء الأقدم من هذا العصر مقارنة بالجزء الأخير وتغيب تماما تقريبا عن الفحمي المتأخر. وبالطبع فهي موجودة جيولوجيا وأكثر تنوعا في مكان آخر. الحياة البحرية غنية بشكل خاص بزنابق البحر وغيرها من شوكيات الجلد. وعضديات الأرجل كانت وفيرة. وأصبحت ثلاثيات الفصوص نادرة. على اليابسة، توجد أعداد كبيرة ومتنوعة من النباتات. والفقاريات البرية تشمل البرمائيات الكبيرة.

الحياةعدل

النباتاتعدل

تم حفظ نباتات فترة الكربوني المبكر الأرضية في كرات فحمية، وقد كانت مشابهة جدا للتي كانت موجودة في الديفوني المتأخر، لكن مجموعات جديدة قد ظهرت أيضا في هذا الوقت.

تكوين الغلاف الأرضي والجوي في العصر الفحميعدل

نسبة الأكسجين في الجو=34%

نسبة ثاني أكسيد الكربون =800 جزء في المليون

درجة الحرارة =14 درجة مئوية

ارتفاع سطح البحر = 1255 متر مصحوب بهبوط إلى مستوي البحر في أيامنا هذه ثم ارتفاعه ثانيا إلى 117متر عند نهاية العصر.

انظر أيضاًعدل

مراجععدل

  1. ^ Image:Sauerstoffgehalt-1000mj.svg
  2. ^ File:OxygenLevel-1000ma.svg
  3. ^ Image:Phanerozoic Carbon Dioxide.png
  4. ^ Image:All palaeotemps.png
  5. ^ "International chronostratigraphic chart v2018/08" (PDF) (باللغة الإنجليزية).  .
  6. ^ Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP) of the International Commission of Stratigraphy.نسخة محفوظة 10 ديسمبر 2018 على موقع واي باك مشين.
  7. ^ Cossey et al. 2004, p. 3.
  8. ^ "The Carboniferous Period". www.ucmp.berkeley.edu. مؤرشف من الأصل في 2012-02-10. 
  9. ^ Garwood & Edgecombe 2011.
  10. أ ب Beerling 2007, p. 47.
  11. أ ب Sahney, S.؛ Benton, M.J. & Falcon-Lang, H.J. (2010). "Rainforest collapse triggered Pennsylvanian tetrapod diversification in Euramerica" (PDF). Geology. 38 (12): 1079–1082. Bibcode:2010Geo....38.1079S. doi:10.1130/G31182.1. مؤرشف من الأصل في 2010-12-04. 
  12. ^ Conybeare & Phillips 1822, p. 323: "Book III. Medial or Carboniferous Order.".
  13. أ ب ت ث ج ح Stanley 1999.
  14. ^ Stanley 1999, p. 426.
  15. ^ Floudas، D.؛ Binder، M.؛ Riley، R.؛ Barry، K.؛ Blanchette، R. A.؛ Henrissat، B.؛ Martinez، A. T.؛ وآخرون. (28 June 2012). "The Paleozoic Origin of Enzymatic Lignin Decomposition Reconstructed from 31 Fungal Genomes". Science. 336 (6089): 1715–1719. Bibcode:2012Sci...336.1715F. PMID 22745431. doi:10.1126/science.1221748. 
    Biello، David (28 June 2012). "White Rot Fungi Slowed Coal Formation". Scientific American. مؤرشف من الأصل في 30 June 2012. اطلع عليه بتاريخ 08 مارس 2013. 
  16. ^ Robinson 1990, p. 608.
  17. ^ "Ancient Animals Got a Rise out of Oxygen". highbeam.com. 13 May 1995. مؤرشف من الأصل في 03 يناير 2013. اطلع عليه بتاريخ 01 مايو 2018. 
  18. ^ Dudley 1998.
الفحمي
المسيسيبي البنسلفاني
المبكر الأوسط المتأخر المبكر الأوسط المتأخر
التورنايسي الفيسان السربوخوفي الباشكري الموسكوفي الكاسيموفي الغزيلي
دهر البشائر
حقبة الحياة القديمة حقبة الحياة الوسطى حقبة الحياة الحديثة
الكامبري الأوردفيشي السيلوري الديفوني الفحمي البرمي الثلاثي الجوراسي الطباشيري الباليوجين النيوجيني الرباعي