ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ

 

 

ПРИЗНАКИ СЕЗОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА. Ленточные глины варвиты. Сезонная слоистость и полосчатость отложений

 

Самый низкий порядок периодических изменений климата, который удается различать в геологических объектах, выражается в сезонной слоистости, наиболее ярко проявленной в толщах ледниковых ленточных глин и тонкополосчатых галогенных осадков.

 

Сезонные различия климата, обусловленные наклоном земной оси, существовали и в прошлом. Об этом свидетельствует тончайшая горизонтальная слоистость некоторых быстро накапливающихся осадков, связанная с периодическими изменениями седиментационного процесса, которые вызваны ежегодными изменениями либо термического режима, либо режима увлажнения. Сезонный характер в большинстве случаев имеет также концентрическая картина роста различных организмов—годичные кольца древесины растений и структуры наслоения в скелетных остатках беспозвоночных.

 

Все наиболее известные примеры сезонной слоистости как осадков, так и органических образований относятся к четвертичному периоду, климат которого отличался особенно большой контрастностью, в том числе контрастностью времен года. Признаки сезонных изменений климата устанавливаются и для других периодов геологической истории, вплоть до протерозоя, однако выражены они вследствие малой контрастности их климатов менее четко, чем четвертичные.

 

Ленточные глины варвиты

 

Эти осадки служат классическим примером проявления сезонной слоистости. Они широко распространены в Евразии в пределах перигляциальной зоны плейстоцена, характеризовавшейся арктическим климатом с его максимальными сезонными контрастами температур. Летом ледники таяли и речки, возникавшие у их краев, выносили в ближайший седиментационный бассейн больше обломочного материала, относительно грубого, образуя толстый песчаный «летний слой».-Зимой таяние ледников приостанавливалось и осадконакопление едва не замирало. В это время года отлагался глинистый материал — очень тонкий «зимний слой».

 

В результате сезонных колебаний интенсивности седиментационного процесса осадок приобретал ритмичную слоистость с чередованием относительно толстых (2—3 см) светлоокрашенных песчаных прослойков и совсем тонких (2—4 мм) темных глинистых прослойков. Светлый и темный прослойки вместе отвечают по времени одному году, а общее количество таких пар соответствует числу лет, на протяжении которых накапливался осадок.

 

 

Полосчатость песчано-глинистых отложений

 

Это свойство, связанное с неравномерным (сезонным) распределением органического вещества, наиболее распространено в природе, особенно в областях умеренного и субтропического влажного климатов, но распознается с большим трудом из-за отсутствия лито- логических различий цветных прослойков. Прослойки, образование которых происходило в теплый вегетационный период, содержат растительный детрит, диатомовые, споры и пыльцу в большем количестве, чем прослойки того же осадка, формировавшиеся в период зимнего покоя.

 

Полосчатость соленосных отложений

 

Наряду с варвитами этот признак служит ярким примером отражения сезонных изменений климата в седимента- ционном процессе. Соленосные толщи формируются в условиях теплого аридного климата, сезонные изменения которого связаны не столько с колебаниями температуры, сколько с режимами увлажнения. Полосчатость в них обычно выражается в чередовании чистых прослойков гипса или каменной соли и прослойков того же состава, но загрязненных глинистыми частицами. Прослойки чистого гипса или соли отвечают периодам сильного испарения, доводящего рассол до состояния пересыщения, а прослойки с примесью глинистых частиц связываются с периодами дождей, когда в солеродную лагуну поступает много пресных вод, разбавляющих ее рассолы и приносящих глинистый материал. Толщина прослойков "солей, чистых и загрязненных глинистыми частицами, измеряется, как и в ленточных глинах, миллиметрами и первыми сантиметрами.

 

Сезонная слоистость широко распространена в соленосных толщах цех- иггейна, в пермской формации Кастилии, в силурийской формации Салина (США), в миоценовых отложениях Сицилии и многих других районов. В цех- штейне-2 Г. Рихтер-Бернбург [Richter-Bernburg, 1964] выявил около 1200 слойков ангидрита, прослеживаемых по всей площади солеродного бассейна (около 100 ООО км2). Такое удивительное постоянство мельчайших слойков на огромной площади можно объяснить только их климатическим происхождением.

 

Мощности слойков соленосной толщи обнаруживают периодические изменения. Увеличенные мощности связывают с периодами более интенсивного испарения, а пониженные относят к периодам слабого выпаривания. По этим аномалиям удалось выделить циклы галогенной седиментации продолжительностью И; 23; 33—35; 85—105; 170—200 и 400 лет, соответствующие циклам солнечной активности.

 

Сезонная слоистость органических объектов

 

Самым известным проявлением сезонной слоистости у органических объектов являются годичные кольца роста деревьев, видимые на поперечных срезах стволов. Каждое кольцо в этой многослойной концентрической структуре представляет прирост древесины за один вегетационный период, а граница смежных колец — перерыв роста в течение периода покоя. Ширина колец неодинакова, что связано с непостоянством условий существования растения, и в первую очередь климатических. В умеренном климате с его резко выраженными термическими сезонами годичные кольца роста связаны с изменениями температуры. В тропическом же климате, который отличает ровный в течение всего года ход температуры, кольцевая структура проявляется у растений лишь в тех областях, где влажные сезоны чередуются с сухими. Здесь хорошо развитые кольца роста приходятся на периоды дождей, а перерывы — на последующие засухи.

 

Лучшими объектами для палеоклиматического исследования являются долгоживущие хвойные, и среди них секвойи и таксодиум, отдельные экземпляры которых имеют возраст до 3000 лет. На срезах древних калифорнийских секвой по периодической повторяемости колец со специфическими отклонениями, устанавливаются внутривековые и вековые колебания влажности, температуры и солнечной радиации. ,

 

Структуры ритмичного роста скелетных частей беспозвоночных чаще всего наблюдаются у кораллов, некоторых водорослей, брахиопод, белемнитов, пеле- ципод (особенно пектинид и кардит), обитавших или на границе с бореальной областью, или в ее пределах. Здесь сезонные колебания температуры воды были достаточно велики и уже влияли на интенсивность роста организмов, который интенсифицировался летом и несколько ослабевал зимой.

 

Китайский палеонтолог Ма [1934] различает среди кораллов (табуляты и гелиолитиды) две климатические группы: собственно тропическую, обладающую массивным скелетом, и субтропическую, с ритмическим строением, вызванным сезонными колебаниями температуры. Однако новейшие исследования [Fischer, 1964] показали, что наблюдаемая ритмичность в строении скелетных остатков кораллов иногда не связана с климатом, поскольку в одном и том же районе, например Южном Китае, встречаются формы с обоими типами строения: у гелиолитид ритмическое чередование слойков наблюдается, а у фавозитид его нет. Поэтому многие исследователи полагают, что ритмичная слоистость скелетных остатков беспозвоночных не всегда является сезонной и часто бывает связана с катастрофическими явлениями, в частности с резкими колебаниями климата, случающимися раз в несколько лет.

 

Структуры неравномерного роста, связываемые с сезонными (и периодическими) изменениями климата, нередко обнаруживаются также в чешуе рыб и костях позвоночных, обитавших в условиях либо бореального, либо переменно влажного тропического климата.

 

 

К содержанию: В.М. Синицын «Введение в палеоклиматологию»

 

Смотрите также:

 

Науки о Земле    Древние климаты   Климат в неолите   Палеоокеанология    Оледенение и Жизнь