ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2004, № 2, с. 3-11
УДК 551.8
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ЗОНЫ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ ФАНЕРОЗОЯ С УЧЕТОМ СОДЕРЖАНИЯ С02 В АТМОСФЕРЕ
© 2004 г. А. Дж. Буко, Чень Су, К. Р. Скотиз
Отделение зоологии Орегонского университета, Корваллис, США Институт геологии и палеонтологии Китайской академии наук, Нанкин, КНР Отделение геологии Техасского университета, Арлингтон, США Поступила в редакцию 17.02.2003 г. Принята к печати 26.02.2003 г.
По таким индикаторам климата, как эвапориты, калькреты, угли, бокситы, каолины и каолиниты, тиллиты, стагмалиты, глендониты и холодноводные морские осадки, реконструированы глобальные климатические обстановки для 27 временных интервалов фанерозоя - от кембрия до миоцена. Климатические изменения увязаны с палеогеографией соответствующего геологического времени. Сравнение полученных результатов с динамикой глобальных климатических градиентов, установленных ранее на основе колебаний уровней С02 в атмосфере, выявило несоответствие между ними, что свидетельствует о вероятной ошибочности геохимических моделей.
ОБЗОР ФАНЕРОЗОЙСКИХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ПОЯСОВ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИХ ДАННЫХ
Давно установлено и даже стало стереотипом представление о том, что на протяжении фанерозоя глобальные климатические пояса не оставались неподвижными и безледниковые эпохи чередовались с эпохами континентальных оледенений. Наш обзор включает свыше 7000 данных из 4000 с лишним работ о климатически чувствительных отложениях и нескольких биогеографических индикаторах кембрия-миоцена. К ним относятся угли, эвапориты, калькреты, тиллиты, латеритные образования (включая бокситы), каолины, стагмалиты, глендониты и т. д. Эти сведения нанесены на палеогеографические карты, реконструированные с учетом климатической зональности. В итоге получено 27 карт для раннего кембрия - миоцена, которые также согласуются с новейшими биогеографическими данными (Bou-cot et al., in press). В ближайшем будущем мы попытаемся подытожить биогеографическую информацию для фанерозоя с целью уточнения карт, основанных на климатических данных. Для лучшего понимания эволюции глобальных климатических зон фанерозоя мы помещаем в данной работе без обеспечения конкретными данными четыре карты: для раннего-среднего ордовика, средней-поздней перми, раннего мела и раннего эоцена.
На карте для раннего кембрия большинство континентальных масс смещено в южное полушарие. Эвапориты распространены в Лаврентии, нескольких районах Южной Америки, Арморике, Иберии, Сардинии и Восточной Германии, на
юго-западе Сибирской платформы, Ближнем Востоке, в Пакистане, в Северном и Южном Китае, Австралии, т.е. в обширном аридном поясе южного полушария. Предполагается, что глобальный климатический градиент в эту эпоху был очень низким, о чем свидетельствует широкое распространение морских карбонатных пород. Такая ситуация заметно отличается от сред-некембрийско-эйфельской обстановки, когда в высоких южных широтах были распространены прохладноводные осадочные породы и фауны. Показательно положение южного края Лаврентии (район Оуачита), примыкающего к центральной части Анд, который литостратиграфически и по трилобитовой биогеографии практически идентичен району Сан-Хуан Предкордильер, влившемуся в состав Южной Америки начиная со среднего ордовика. После раннего ордовика Лаврентия дрейфует в восточном направлении вдоль западного берегового края Южной Америки, пока в девоне не занимает положение, близкое к современному. Также следует отметить, что относительно низкий климатический градиент характерен не только для раннего кембрия, но и для послеледникового интервала в конце протерозоя. Необычайно низкий климатический градиент раннего кембрия также выражен в широком распространении археоциатид, которые, по-видимому, населяли относительно теплые воды. И все же присутствие в раннем кембрии особой биогеографической области Балто-Акадии согласуется с тем, что район южного полюса был хотя и достаточно теплым, но более холодным, чем примыкающие к нему области более низких широт.
Средний-поздний кембрий значительно отличается от раннекембрийской эпохи появлением высоширотного прохладноводного умеренного пояса в южном полушарии, о чем свидетельствуют широкое распространение холодно- или умерен-ноклиматических кремнисто-обломочных мадсто-унов и песчаников с характерными невыветрелы-ми зернами слюды, отсутствие эвапоритов, крас-ноцветов, калькретов, известняков, доломитов или других показателей теплого климата, а также прохладноводная фауна Атлантической биогеографической области. Эти высокоширотные обстановки южного полушария просуществовали вплоть до эйфеля, когда глобальный климатический градиент значительно ослаб. Бокситы, которые указывали бы на тропический или субтропический климат, в этом стратиграфическом интервале еще не обнаружены. Мы обосновываем положение тропическо-субтропического пояса данными по карадокскому веку, которые экстраполируются на более древние интервалы геологического времени.
Следует учитывать, что на картах кембрия-девона связи Сибирской платформы, погребенного палеозоя Западно-Сибирской низменности, Восточного Урала, палеозойских обнажений Юго-Восточного Казахстана, востока Джунгарии, большей части Внутренней Монголии, Южной Монголии и Большого Хингана основаны на следующих предпосылках. Разнообразные породы этого обширного пояса в значительной степени состоят из островодужных вулканических и вулканогенных осадков, офиолитов и мелких карбонатных платформ, образовавшихся в небольших теплых мелководных морских акваториях. Структурно и стратиграфически эти регионы очень сложны и все еще не очень хорошо изучены из-за трудностей картирования в Юго-Восточном Казахстане. Палеозой скрыт под обширным чехлом постпалеозойских бассейновых осадков и обнажается только на ограниченных участках горных хребтов. Лишь небольшое число скважин проходит через постпалеозойский чехол Западно-Сибирской низменности. До сих пор ощущается недостаток в детальном картировании большей части Джунгарии, Монголии, Внутренней Монголии и Большого Хингана. В целом этот огромный регион несомненно представлял собой раннепалеозойский океан, сжатый в основном к концу миссисипия, когда Сибирская платформа значительно продвинулась на запад и юг, а также во время девонских и постмиссисипских подвижек Сибирской платформы. Современное взаиморасположение в большой степени отражает поздемиссисипские движения. Для обнаженных блоков Восточного Урала и западной окраины Сибирской платформы оценены расстояния, пройденные за определенные интервалы геологического времени.
Раннеордовикская география сходна с географией среднего-позднего кембрия, с немногочисленными калькретами в Иберии и Лаврентии. В целом данные и выводы по этим эпохам одинаковы.
Карта среднего-позднего ордовика сходна с раннеордовикской за исключением того, что в Южной Сибири и Южном Казахстане присутствуют бокситы, свидетельствующие о существовании тропического-субтропического пояса (рис. 1). В среднем ордовике Предкордильерский террейн объединяется с Южной Америкой (Савдие! е! а1., 2001), а Лаврентия начинает движение вдоль северо-западного берега Южной Америки к северу и в девоне постепенно останавливается напротив северной части этого континента. Тропический-субтропический пояс фиксируется по нескольким центральноазиатским бокситам карадока. В терминальном ордовике высоких южных широт присутствуют тиллиты и стагмалиты. Эти породы обычно относят к хирнантскому интервалу позднего ашгилла, но в Северной Африке известны более ранние ашгиллские и, возможно, позднека-радокские стагмалиты, а в Южной Африке есть тиллиты того же возраста (тиллиты Пахиус). Последние через переходные глины Суум перекрываются алевролитами Диса с более молодыми морскими фаунами хирнанта. Бокситы Северного Судана отвечают кратковременному эпизоду накопления тепловодных осадков, присутствующих в Центральной Европе и Средиземноморье. Эти осадки зажаты между древними и более молодыми прохладноводными - холодноводными породами, которые могут быть эквивалентны глинам Суум с гигантскими конодонтами. А.Дж. Буко и др. (Воисо! е! а1., 2003) обобщили данные по кратковременному тепловодному интервалу приблизительно среднеашгиллского возраста, который прослеживается в Центральной и Южной Европе и в Северной Африке. Аридный пояс южного полушария выражен хорошо, в то время как присутствие его в северном полушарии устанавливается только по отложениям в Сибири.
Силурийская карта по-прежнему демонстрирует устойчивое движение Лаврентии на восток -от своего положения напротив Центральных Анд в раннем ордовике к расположению около Колумбии в девоне. Бокситы здесь в настоящее время не известны. Нижнесилурийские тиллиты местами присутствуют в Южной Америке и Северной Африке. Устойчивое движение Южной Америки к северу устанавливается по присутствию в Венесуэле тепловодных силурийских фаун, которые сильно отличаются от прохладноводных ордовикских фаун. Это движение продолжалось и в раннем девоне, когда прохладноводные силурийские фауны сменились тепловодными девонскими. Все еще хорошо выражен аридный пояс южного полушария, а свидетельства его существова-
Рис. 1. Глобальные климатические пояса среднего и позднего ордовика.
ния в северном полушарии имеются на Сибирской платформе.
Ранний девон все еще характеризуется общир-ным аридным поясом южного полушария, скудными данными о наличии тропического-субстро-пического пояса (одно местонахождение бокситов на Восточном Урале) и свидетельствами существования аридного пояса в северном полушарии (на Сибирской платформе). Признаки высокоширотных оледенений (глендониты или стагмали-ты) в эту эпоху отсутствуют.
Средний девон отличается большим распространением бокситов в Южной Сибири, Юго-Восточном Казахстане, в северных частях Западного Урала и Русской платформы. Живетские угли в Арктической Канаде и Южном Китае указывают на тропический-субтропический пояс, дополнительно к эвапоритам в северном и южном поясах. Эйфельские эвапориты под живетскими углями в Арктической Канаде соответствуют началу крупного движения Лаврентии на север, в троп
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.