Читать интересную книгу Строение и история развития литосферы - Коллектив авторов

6. Бореальный климат в мезозое

Мезозой был самой теплой эрой в фанерозойской истории Земли. В течение 180 млн. лет на нашей планете не было устойчивого ледяного покрова даже в приполярных областях. Тем не менее, существовала климатическая зональность и выявлены признаки флуктуаций поверхностного тепла и температуры вод бассейнов. Выяснение климатических процессов представляет не только фундаментальный научный интерес, но служит ключом для прогноза на поиски месторождений каустобиолитов.

6.1. Теплый палеоклимат Арктики

Территория Восточной Арктики в мезозое располагалась вблизи северного географического полюса, который в триасе и ранней юре находился близ Беринговоморской акватории, в течение юрского периода и начале мелового постепенно смещался в арктический бассейн. По крайней мере, со средины мелового периода географический полюс располагался в пределах Арктического морского бассейна. Это заключение основано на междисциплинарных данных: палеобиогеографии морских и наземных организмов, литологии, изотопной геохимии, палеомагнитных данных и компьютерном моделировании на основе модели общей циркуляции (Сакс и др., 1971; Палеогеография…,1983; Захаров, Рогов, 2007; Pospelova et al., 1968; Sellwood., Valdes, 2008). Таксономическое разнообразие во всех группах организмов падает в направлении с юга на север как в Бореально-Атлантической, так и Бореально-Тихоокеанской биогеографических областях. Этот факт установлен давно. В качестве примера приведем данные по моллюскам поздней юры – времени широкого распространения в Арктике наиболее теплых за весь юрский период вод. Так, в нижнебореальных (=суббореальных) бассейнах (Северо-Западноевропейское, Среднерусское, Тимано-Печорское, Западно-Сибирское моря) в ассоциациях кимериджских аммонитов наряду с высокобореальными Cardioceratidae обитали многочисленные и разнообразные суббореальные Aulacostephaninae: Prorasenia, Rasenia, Zonovia, Aulacostephanus, а в конце кимериджа – также субтетические Aspidoceratidae (Aspidoceras) и суббореальные Sarmatisphinctes (Месежников, 1984; Захаров, Рогов, 2007). К востоку от Урала разнообразие низкобореальных аммонитов несколько сокращается. В Северосибирских верхнеюрских разрезах в басс. р. Хеты не обнаружены Prorasenia, три из четырех подродов Aulacostephanus, включая типовой, Gravesia, Aspidoceras. В 500 км к востоку от в басс. р. Хеты в разрезе верхней юры на пол-ве Нордвик вообще не встречены Aulacostephanidae. В разрезе, за исключением океанических филло– и литоцератид, встречающихся на некоторых уровнях, остаются лишь несколько родов сем. Cardioceratidae и бореальные оппелииды Suboxydiscites (в оксфорде и кимеридже), Dorsoplanitidae и Craspeditidae (в волжском, рязанском и валанжинском ярусах) (Захаров, Рогов, 2007). Примерно такая же картина наблюдается среди двустворчатых моллюсков, хотя многие представители этой группы, помимо температуры, контролируются придонными обстановками. Так среди мелководноморских двустворок, обитавших в Среднерусском море оксфордского века, в направлении к северо-востоку (басс. р. Печоры) исчезают Gryphaea и Plicatula, а нижнебореальные Neocrassina (Astartidae), населявшие позднеоксфордское Тимано-Печорское море, не обитали в Хатангском море. Оксфордские и кимериджские отложения Поволжья бедны бухиями, которые в изобилии встречаются северо-восточнее (басс. р. Печоры) и далее на восток составляют основной фон среди верхнеюрских окаменелостей на севере Сибири, образуя ближе к северному полюсу (восточнее Верхоянья), нередко, монородовые скопления в верхнеюрских отложениях (Захаров, Рогов, 2007; Паракецов, Паракецова, 1989). Таким образом, на основе анализа ареалов аммонитов и двустворчатых моллюсков Северной Евразии позднеюрского времени показано, что родовое таксономическое разнообразие, в целом, падало в направлении палеоморей: Среднерусское и Тимано-Печорское – Северо-Западносибирское – Центрально-Хатангское – Восточно-Хатангское – Северо-Восточно-Азиатское. Сходная картина в течение всего юрского периода наблюдается и вдоль Тихоокеанского побережья Северной Азии. Анализ географических ареалов моллюсков показал, что бореальные представители аммонитов и двустворок занимали районы выше 55-го градуса северной широты, а редкие теплолюбивые таксоны проникали до 60-х градусов и севернее лишь на короткие интервалы времени (Захаров и др., 1996).

Как правило, эпизоды бореально-тетических миграций были связаны с крупными флуктуациями температуры водной массы, которые, в свою очередь, являлись следствием эвстатических событий. Так, биотическая перестройка (рис. 7) на севере Восточной Сибири в начале тоара (конец ранней юры) была вызвана резким перепадом температур в переходное между плинсбахом и тоаром время. Большинство таксонов в короткий период конечноплинсбахского похолодания переместились на юг, а затем в течение тоара разнообразие биоты восстановилось (Захаров и др., 2006; Шурыгин, 2005).

Рис. 7. Структура плинсбах-тоарского кризиса североазиатских комплексов двустворок (по: Захаров и др., 2006).

Следы раннетоарского высокого стояния уровня моря отмечены как в северном, так и южном полушарии. Некоторое возрастание таксономического разнообразия среди двустворок в мелководных отложениях на крайнем Северо-Востоке Азии наблюдается в кимеридже и волжском веке (до средневолжского времени). Оно, скорее всего, связано с бореальной трансгрессией, следы которой наблюдаются по всей Арктике. Однако в разрезах верхней юры Новосибирских островов, Чукотки, Корякии и прилегающих к Охотскому морю районах в верхнеюрских отложениях резко преобладают остатки бухий – любителей прохладных вод (Захаров, 1981). Эти факты показывают, что реконструируемый географический полюс в юрское и начале мела действительно находился на площади с центром близ нынешнего Берингова пролива. Местоположение географического полюса в указанном пространстве, помимо биогеографических свидетельств, подтверждается анализом состава и размещения осадочных толщ. Если прослеживать состав осадочных толщ от Южного Приморья вдоль западного тихоокеанского побережья в направлении Берингова моря, то легко установить постепенное выпадение карбонатных отложений и замещение их терригенными и теригенно-туфогенными породами. К сожалению, кислородно-изотопные исследования биогенного карбоната до сих пор не выполнены на материале из разрезов крайнего Северо-Востока. По данным с территории севера Восточной Сибири, среднегодовые палеотемпературы вод Хатангского моря-пролива в поздней юре составляли от 12 до 15°С (Берлин и др., 1970).

6.2. Флуктуации климата

В течение мезозоя постоянно происходили крупно– и мелкоамплитудные колебания наземного тепла и температуры вод морей и океанов. Наблюдения за изменением географических ареалов бореальных и тетических морских моллюсков во времени показали, что в течение мезозоя некоторые их рода периодически перемещались в направлении юг-север или, в обратном, север-юг. Чаще всего отмечаются проникновения отдельных тетических или субтетических таксонов на север, а бореальных – на юг, но иногда иммиграции носили массовый характер (Захаров, Рогов, 2003; Rogov et al., 2009). «Глубина» проникновения теплолюбивых моллюсков по широте также различалась: от 5–7 до 20°С. Совместный анализ временных интервалов перемещения моллюсков и колебаний уровня моря (трансгрессивно-регрессивные кривые) показал совпадение в большинстве случаев моментов миграций и, вероятно, эвстатических подъемов уровня. В других случаях, расширение ареалов моллюсков довольно резонно объясняется физико-палеогеографическими перестройками (Zakharov, Rogov, 2004). Как правило, имеются и седиментологические свидетельства изменения факторов среды, вызванные перемещения водных масс. Так, в юрском и меловом периодах некоторые субтетические рода беспозвоночных проникли в позднем оксфорде на север Тимано-Печорской области, в позднем кимеридже – на Приполярный Урал и в раннем маастрихте – до Широтного Приобья (Западная Сибирь), что сопровождалось повышением карбонатности пород, вмещающих эти окаменелости. Отсутствие теплолюбивых моллюсков в осадках совпадает с минералогическими свидетельствами холодноводности. Например, таксономическая бедность слоев с изобилием глендонитовых конкреций (беломорская рогулька, геннойши, рис. 8) на севере Сибири отмечается в позднем плинсбахе, в позднем аалене, байосе, бате, келловее и в самом раннем готериве, а на Шпицбергене – также в позднем готериве и среднем апте.

Рис. 8. Глендонитовые конкреции в верхнем плинсбахе Анабарской губы (фото А. Ли, 2008).

Совместный анализ динамики таксономического разнообразия мезозойских беспозвоночных средних и высоких широт, бореально-тетических перемещений моллюсков в направлении юг-север и север-юг, местоположения биогеографического бореально-тетического экотона, расширения и сужения площади карбонатной седиментации, местонахождений глендонитовых конкреций позволил наметить тренды тепла-холода в Панбореальной надобласти в течение мезозоя на территории Северной Евразии (Захаров, 2002). Установлено всего 22 разнонаправленных тренда – 11 пар (рис. 9). Потепления в средних и высоких широтах Евразийской части в мезозое Панбореальной надобласти отмечаются в следующие временные интервалы: оленекский; карнийский и норийский; тоарский; позднеюрский, рязанский, начальнопоздневаланжинский, раннеальбский; конечносеноманский – начальнотуронский, сантонский; конечнокампанский – ранне-среднемаастрихтский. Ситуация на границе геттанга-синемюра не совсем ясна, поскольку фактический материал по северо-востоку Азии довольно скудный. Следует еще раз отметить, что кривая на графике показывает лишь тенденции потепления-похолодания, а не абсолютные значения палеотемпературы.