УДК 551
ЧЕРНЫЕ ГЛИНЫ И ДРУГИЕ ОТЛОЖЕНИЯ СО ЗНАЧИТЕЛЬНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ОВ В КЛИМАТИЧЕСКИХ ЦИКЛАХ ФАНЕРОЗОЯ. СООБЩЕНИЕ 1. ЧЕРНЫЕ ГЛИНЫ НА ГОНДВАНСКОМ ЭТАПЕ
РАЗВИТИЯ БИОСФЕРЫ © 2015 г. А. И. Конюхов
Геологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова 119991 Москва, Ленинские горы, МГУ; E-mail: konyuhov@geol.msu.ru Поступила в редакцию 29.12.2014 г.
В конце неопротерозоя произошло образование суперконтинента, который в течение длительного промежутка времени располагался в высоких широтах Южного полушария. Этот огромный материк, включавший современную Африку, Австралию, Антарктиду, Южную Америку, Аравию, Индостан и ряд других небольших континентальных блоков, был назван Гондваной. От других, менее крупных континентальных образований его отделяли морские бассейны с утоненной континентальной и океанской корой. Самым крупным среди них была Панталасса. Гондванский этап, включающий венд и большую часть палеозоя, едва ли не самый продолжительный из выделяемых в неопротерозое и фанерозое. Его длительность превышала 300—330 млн лет. Помимо Гондваны континентальный сектор земной коры в этот промежуток времени был представлен Лаврентией, Балтикой, Сибирским, Казахстанским и Северо-Китайским (Таримским) блоками, которые располагались преимущественно в низких широтах Северного полушария. В раннем палеозое основные тектонические события были связаны с расколами в периферических частях Гондваны и отделением от нее небольших континентальных массивов, перемещавшихся в северном направлении. Их коллизия с другими континентами сопровождалась складчатостью и ростом горных сооружений, перед которыми возникали передовые прогибы. Так, таконская фаза надвигово-складчатых деформаций была следствием сближения Лаврентии с Авалонским блоком, отделившимся от северной окраины Гондваны в позднем кембрии или раннем ордовике. Перемещение Гондваны к экватору и ее объединение в конце карбона с другими материками и менее крупными континентальными блоками привели к образованию суперконтинента Пангеи, положение которого вблизи экватора на протяжении более 150 млн лет, вплоть до распада в конце юрского-начале мелового периодов, повлекло за собой значительные изменения в составе растительного и животного мира на нашей планете. Эпохи господства относительно устойчивого теплого климата в палеозое были разделены более короткими интервалами времени, которые характеризовались глобальным похолоданием. Оно было вызвано расширением ледового покрова в пределах Гондваны. На протяжении этих отрезков времени наблюдались частые перемещения климатических поясов и резкие осциляции уровня морских вод, которые сопровождались изменением границ фациальных зон и зачастую вымиранием обитавших в их пределах организмов. Особенности распространения черных глин и других обогащенных ОВ осадков в разрезах свидетельствуют о цикличном характере климатических изменений на протяжении всего палеозоя. Продолжительность отдельных циклов, включавших длительную фазу господства теплого, а иногда и жаркого климата и более короткую фазу похолодания, завершающую цикл, составляла около 47 млн лет. Два таких цикла завершились оледенением, другие — менее масштабным разрастанием ледового покрова Гондваны.
DOI: 10.7868/S0024497X15050043
КЕМБРИЙСКИЙ ПЕРИОД
Интервал времени с 525 до 510 млн л.н. известен как эпоха крайне быстрой эволюции органического мира — "сашЪйап ехр1о8иге". Речь идет о трилобитах, акритархах, моллюсках и других обитателях эпиконтинентальных морей, площадь которых в конце раннего и в среднем кембрии благодаря подъему уровня морских вод значительно увеличилась как в Сибири, Казахстане и Северном Китае, так и на окраинах Балтики, Лаврен-
тии и Гондваны. Повышение уровня моря было вызвано длительным господством исключительно устойчивого теплого климата, о чем свидетельствует широкое распространение морских осадков, обогащенных сапропелевым ОВ [Конюхов, 2014а]. Не в последнюю очередь оно было следствием раскрытия двух крупных морских бассейнов того времени: Япетуса, разделявшего Балтику и Лаврентию, и Центрально-Азиатского моря, находившегося между Казахстанским и Сибир-
ским континентами, с одной стороны, и Тарим-ским блоком — с другой.
В позднекембрийскую эпоху произошли события, приведшие к неоднократному вымиранию трилобитов, которые обитали в прибрежной части шельфа континентальной окраины Лаврентии в океан Япетус, где к этому времени сформировалась мощная карбонатная платформа (Great American Carbonate Bank). Первый интервал вымирания фиксируется на рубеже среднего и позднего кембрия в кровле разреза свиты Марджуман. Он синхронизируется с глобально выраженным сдвигом значений изотопного отношения 813С, обозначаемым как SPICE (Steptoean Positive Carbon Isotope Excursion). В базальных слоях "критического интервала" находятся остатки, свидетельствующие о резком сокращении разнообразия фауны трилобитов. Лишь несколько теплолюбивых видов этих обитателей дна представляют прежнюю ассоциацию, развитую в породах, перекрывающих "критический интервал". Еще выше они полностью замещаются видами, остатки которых обычно встречаются в отложениях дистальных, глубоководных фаций. Эти "олениморфные" трилобиты были адаптированы к жизни в условиях низкого содержания О2 в морской воде. Подобное развитие событий трижды повторялось на протяжении позд-некембрийской эпохи [Taylor, 2006].
Причины вымирания шельфовых сообществ трилобитов в позднем кембрии остаются дискуссионными. Согласно одним исследователям, оно было вызвано резким понижением температуры воды [Opik, 1966] либо сочетанием похолодания климата и подъемом уровня термоклина, сопровождавшихся охлаждением вод над шельфом [Stitt, 1975]. Другие связывают вымирание с сокращением площади привычных зон обитания, вызванных латеральным сдвигом седиментаци-онных обстановок [Palmer, 1984], третьи — с анок-сией и сероводородным заражением придонных вод в глубоководных частях морских бассейнов, приведшим к изменению глобального баланса углерода [Gill et al., 2011].
В юго-западных районах Аппалачских гор (штаты Теннесси и Виргиния) находится несколько обнажений пород средне- и позднекем-брийского возраста. Они представлены в основном карбонатными отложениями: тромболитами, биокластовыми (пакстоуны и грейнстоуны) и оолитовыми известняками, а также серыми и зелеными глинами (аргиллитами). В разрезах присутствуют также конгломераты с плоской галькой, которые обычно накапливаются в основании береговых обрывов в зоне действия штормовых волн. Детальное изучение пород в «критическом интервале» разреза свиты Ноличу-ки, выделяемой в верхней части серии Конасога, подтвердило совпадение вымирания Марджуман
с событием SPICE — положительным сдвигом значений 813С (от —3 до —5%е). Уровень, на котором фиксируется вымирание, прослеживается в породах разного состава, и, следовательно, оно не было вызвано замещением одних фациальных обстановок седиментации другими. В отложениях свиты Ноличуки отсутствуют также какие-либо свидетельства аноксии или сероводородного заражения [Gerhardt, 2014].
На юге Аппалачей, во впадине Бирмингем, черные глины и известняки Конасога являются перспективным объектом для добычи сланцевого газа, запасы которого оцениваются в 17.7 трлн куб. футов. Нижняя, среднекембрийская часть этой серии сложена тонкослоистыми глинами, которые включают тонкие прослои и стяжения мелкозернистых известняков. В верхней, позднекембрий-ской половине разреза преобладают микритовые, водорослевые и оолитовые известняки. Ближе к кровле появляются прослои конгломератов, сложенных обломками карбонатных пород и аргиллитов, а также доломиты. Текстурные особенности: знаки ряби, перекрестная и фенестровая слоистость, биотурбация, наблюдаемая в известняках, свидетельствуют об их аккумуляции в условиях мелководной части карбонатного рампа. В пластах и пачках черных глин следы жизнедеятельности илоедов отсутствуют. Согласно Дж. Пашину с соавторами, они накапливались во внешней части карбонатного рампа за пределами воздействия штормовых волн. В черных глинах встречаются карбонатные и кремнистые конкреции. Повсеместно распространены стяжения пирита, что указывает на дефицит кислорода в придонной воде. Кремнистый материал представлен микрокристаллическим кварцем биогенного происхождения, а среди глинистых минералов преобладают иллит, смектит и слюда. Среднее содержание Сорг в породах достигает 1.7% [Pashin et al., 2012]. Строение разреза серии Конасога свидетельствует о смене относительно глубоководных обстановок седиментации прибрежно-морскими и лагунными, а доломиты и онколиты, присутствующие в верхней части разреза, отлагались в замкнутых об-становках, в зоне действия приливно-отливных течений [Pashin et al., 2011].
На о. Кейп Бретон, расположенном в Новошотландском бассейне на атлантической окраине Канады, верхний кембрий представлен темно-серыми и черными глинами (аргиллитами) свиты МасНейл. Они содержат выветрелые конкреции и линзы известняков, которые также окрашены в черный цвет. По трилобитам и брахиоподам возраст вмещающих отложений определен как позд-некембрийский. Среди перекрывающих пород свиты МакЛеод присутствуют прослои черных глин. В них при почти полном отсутствии конкреций встречаются прослои черных алевролитов
толщиной не более 10 см, а также стяжения пирита до 3 см в диаметре. Возраст этих пород ранне-ордовикский [White et al., 1994].
В западных районах о. Ньюфаундленд обнажаются породы свиты Грин Пойнт. Базальная пачка в ее разрезе, известная как Мартин Пойнт, сложена глинами разной окраски, от зеленой и серой до черной, с лентовидными прослоями известняков, глинистых алевролитов с карбонатным цементом и тонкозернистых песчаников. Согласно многочисленным фаунистическим остаткам, эти отложения имеют позднекембрийский возраст. Над контактом пачки Мартин Пойнт с перекрывающими породами Блум Пойнт были зафиксированы первые находки конодонтов Iapetognathus fluc-tivegus, по которым определяется положение границы кембрия и ордовика. Содержание Сорг в глинах, залегающих в кровле пачки Мартин Пойнт, варьирует от 0.3 до 2.4% (среднее — 1.1%). При этом концентр
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.