ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ

КАЙНОЗОЙ. Климаты и климатические пояса кайнозоя. Изотермы, средние температуры кайнозоя

Для кайнозоя по коррелятивным рядам литогенетических, растительных н жнвотных формаций выделяются климатические пояса: тропический, субтропический, умеренный, а также азональные климатические области: аридная, муссонная и средиземноморская.

Тропический пояс. Этот пояс четко вырисовывается по ареалам морской высококарбонатной и лагунной карбонатно-сульфатной формаций, континентальным красноцветам, а также по ареалам колониальных кораллов, крупных фораминифер, растительности мангров, тапирообразных и других групп организмов.

Входящие в состав высококарбонатной формации рифогенные и оолитовые известняки ныне формируются только в условиях тропиков. Настоящие латериты также являются образованиями тропического пояса. Для современных кораллов оптимальная температура 25—30" С, минимальная 18° С. Поскольку колониальные кораллы палеогена и неогена морфологически и экологически близки к современным, вероятно, можно принять температурный режим среды обитания и тех и других одинаковым. Тогда внешние границы тропического пояса кайнозоя следует приурочивать к крайним пунктам находок рифообразую щиХ кораллов.

Индикатором тропических условий является и растительность мангров с ее характерным представителем — бесстебельной пальмой нипа, ныне широко распространенной на побережьях Юго-Восточной Азии и Экваториальной Африки. Температура воздуха и поверхности моря в областях ее произрастания не падает ниже 20—18° С.

Во влажных и умеренно континентальных тропиках кайнозойской Евразии выявляются две климатические области, разные по режиму выпадения атмосферных осадков: средиземноморская, характеризующаяся жарким сухим летом и мягкой зимой, и муссонная, которую отличают влажное лето и сухая зима. В средиземноморской области морские осадки содержат особенно много органогенных известняков; континентальные красноцветы ее бокситоносны; остатки тропической растительности несут признаки ксерофилизации под влиянием летних засух. В муссонной области Восточной Азии морские отложения менее карбонатны; континентальные красноцветы угленосны; растительность разнообразная, мезофильная.

Аридную область характеризует следующий коррелятивный ряд: экстракарбонатная и карбонатно-сульфатная морские формации, карбонатные красноцветы, редкие остатки сильно ксерофилизованной растительности и столь же редкие находки позвоночных — обитателей саванны. Наиболее близким аналогом кайнозойской аридной области Евразии являются современные саванны Африки, получающие атмосферные осадки в количестве 500—800 мм/год в сухих районах и 800—1200 мм/год — в более влажных периферических; продолжительность сухого сезона соответственно 6—5 и 4—3 месяца.

Накопление гипса в континентальных красноцветах могло происходить при годовой сумме атмосферных осадков 300—400 мм, как об этом свидетельствуют условия образования гипса в современной коре выветривания Юго- Восточного Ордоса. Карбонатность красноцветов может развиваться и при еще большем увлажнении. Исследования Рютте (1960) показали, что карбонатные конкреции в красноцветах образуются при атмосферных осадках 700 мм/год. В Мексике известковистые коры (каличе) и ксероморфная растительность существуют при осадках 500—650 мм/год и среднегодовой температуре 25°С.

Диноцератовая и бронтотериевая фауны, обитавшие в периферических районах палеогеновой аридной области Евразии, по экологическому типу эквивалентны долинному комплексу африканской саванны зоны Хартум- Чад—Тимбукту, в которой количество атмосферных осадков достигает 800— 1000 мм/год.

Квазитропический, позже субтропический пояс. Этот пояс намечается по коррелятивному ряду: морская умеренно карбонатная формация, континентальная мезомиктовая формация (в Средиземноморской области представленная своеобразными полулатеритами), преимущественно'каолиновые коры выветривания и богатая лесная растительность с вечнозелеными и теплолюбивыми широколиственными растениями, не терпящими морозов. О количественном выражении элементов этого климата дают представление остатки растений и аутогенные минералы.

М. А. Ратеев (1960) указывает, что в современных донных осадках окраинных морей отчетливо выявляется зональность в распределении глинистых минералов, особенно каолинита, максимальные накопления которого тяготеют к экватору. Уже в субтропиках ассоциация глинистых минералов характеризуется совместным нахождением каолинита и монтмориллонита, а в умеренной зоне — гидрослюды, монтмориллонита и хлорита.

Другим индикатором климата служит глауконит, широко распространенный в отложениях палеогена Северной Евразии. Установлено, что глауконит накапливается в морях гумидной зоны, расположенных среди суши с мощным проявлением каолинового выветривания, не посылающей в акватории значительных масс обломочного материала. Географический ареал накопления глауконита в современных осадках лежит между 55° ю. ш. и 45° с. ш., охватывая разные по климатическим условиям части океана: от области коралловых рифов и едва не до области накопления диатомовых осадков. Но даже и на внешних границах зоны распространения глауконита (Атлантическое побережье северозападных штатов США, остров Хонсю и др.) морские воды имеют температуру не ниже 10° С. Климат суши, расположенной в соседстве с внешними районами ареала глауконитизации, характеризуется температурой самого теплого месяца 22—26° С и самого холодного 0° С, т. е. является типичным субтропическим.

В составе растительности рассматриваемой природной зоны широко распространены лавровые, магнолиевые, миртовые, ликвидамбары и таксодиевые, ныне произрастающие в областях с температурой января +5 — 0° С, июля 28—25° С, среднегодовой 16—14° С, атмосферными осадками 1200 мм/год.

Квазитропический (или ослабленный тропический) климат проявлялся в высоких широтах в эру господства изотермических условий. Современным аналогом его служит климат невысоких гор тропического пояса, где термический режим ослаблен повышенной гипсометрией рельефа, но еще лишен сезонных различий. Этот климат также близок субтропическому, от которого отличается отсутствием прохладного зимнего сезона, связанного с вторжением холодных масс воздуха из умеренного и арктического поясов, которых до позднего кайнозоя не было.

Умеренный пояс. Этот пояс, охватывающий в неогене обширные пространства Северной Евразии, устанавливается по ареалам полимиктовой тер- ригенной формации, бескарбонатной в морских разрезах и угленосной в континентальных, а также по совпадающим с ними ареалам распространения смешанных хвойно-широколиственных лесов.

В полимиктовой терригенной формации почти нет каолинита и отсутствует глауконит, а из смешанных хвойно-широколиственных лесов полностью выпадают вечнозеленые растения. По условиям осадконакопления, выветривания и составу растительности умеренный пояс неогеновой Евразии ближе всего соответствует части территории США в пределах Лаврентийского леса (январь 0—5" С, июль 20—19° С, атмосферные осадки 800—1000 мм/год) и Гудзонского леса (январь от —5 до —10° С, июль 18—15° С, атмосферные осадки 600— 800 мм/год).

В связи с похолоданием климата, охватившим высокие широты и в течение кайнозоя постепенно прогрессировавшим, все природные зоны: литогенетические, геоботанические, зоогеографические — согласно смещались к югу. Например, область вечнозеленой растительности отступила сопряженно с областью красноземного выветривания, а зона широколиственных лесов следовала за ними одновременно с зоной глинистого выветривания. По смещениям природных зон и появлению новых, ранее не существовавших, выявляются последовательность и основные этапы развития кайнозойского климата.

Данные по кайнозойскому климату допускают построение мелкомасштабных карт-схем, показывающих распределение палеотемператур в течение самого холодного и самого жаркого месяцев года, а также общую картину распределения атмосферных осадков.

При оценке значения отдельных изотерм самого холодного месяца (января?) используются группы организмов, с одной стороны, географически широко распространенные и часто обнаруживаемые в кайнозойских осадках, а с другой — имеющие определенно установленную минимальную («критическую») температуру, являющуюся пределом их массового распространения и даже существования вообще.

|3а среднемесячную морскую изотерму января 20° С (около 10° С — континентальную) принимаются взаимосовпадающие и взаимопродолжающие друг друга границы максимального продвижения к северу рифообразующих кораллов, тапирообразных, растительности мангров и настоящих латеритов ( 15, а). Это значение изотермы следует из сопоставления их современных ареалов с климатическими картами. Среднеянварская изотерма 18° С (морская) совмещается с северной границей распространения крупных фораминифер, несколько переступающих «коралловый рубеж».

В настоящее время граница веерных пальм в Евразии приблизительно совпадает со среднеянварской изотермой 5° С (континентальной). За средне- январскую изотерму с таким же значением принимаются и границы распространения веерных пальм в различные эпохи кайнозоя ( 15, б).

Сопоставление современного ареала лавровых и миртовых с климатическими картами показывает совпадение их северной границы со среднеянварской изотермой 4° С. Аналогичное климатическое толкование дается и границам географического ареала этих семейств различных эпох кайнозоя.

За континентальную изотерму января 3° С может быть принята северная граница секвойи и ликвидамбара ( 15, в). Секвойя была очень широко распространена в Евразии до плиоцена включительно. Ее остатки в спорово- пыльцевых комплексах отмечаются повсеместно. Особенно часто обнаруживается Seqvoia langsdorfi — вид, близкий к современному, произрастающему в Калифорнии. Ликвидамбар (стираксовое дерево) входит в состав современной флоры Южного Китая, Малой Азии и приатлантических штатов Северной Америки, где он растет во влажных тенистых лесах вблизи рек и озер. Критическая среднемесячная температура января для секвойи и ликвидамбара равна 3—4°С.

Изотерма января 0°С (континентальная), принимаемая за внешнюю границу субтропического пояса, хорошо совпадает с северной границей распространения глауконита в морских осадках и таксодиума среди остатков континентальной флоры. Температурные условия зоны присутствия глауконита вытекают из сопоставления климатических карт с картой донных осадков Мирового океана. Оказывается, что все области накопления глауконита в морских осадках располагаются в контуре нулевой изотермы самого холодного месяца и нигде не выходят за его пределы. Таксодиум, доныне сохранившийся в болотистых лесах юго-восточных штатов Северной Америки, также ограничен в своем распространении среднеянварской изотермой 0° С ( 15, г).

Изотермы среднеянварских температур —2, —5 и —15° С устанавливаются по положению северных границ ареала отдельных родов и семейств широколиственных, постоянно обнаруживаемых по составу спорово-пыльцевых комплексов. Изотерма —2° С является современным климатическим рубежом произрастания бука, изотерма —5° С очерчивает современный ареал граба, а изотерма —15 С приблизительно совпадает с линией, до которой продвигаются к северу дуб, липа, ясень, клен.

Изотермы самого жаркого месяца устанавливаются с большим трудом, поскольку высокие положительные температуры в реальных пределах (35— 45° С) не ограничивают развитие процессов выветривания и жизни. Изотермы самого жаркого месяца не фиксируются, во всяком случае достаточно четко, ни литогенетическими, ни биогеографическими формациями.

При оценке средней температуры самого жаркого месяца минувших эпох можно принимать соответствующий показатель современного климата аналогичной природной зоны с поправкой на континентальность, меньшую в прошлом. Поскольку климат палеогена и неогена был влажнее современного, широтные температурные контрасты в то время были меньше, а следовательно, максимальные летние температуры были ниже современных.

По аналогии с современным климатом высшая средняя температура самого жаркого месяца (30° С) приписывается южной половине аридной области Евразии, где и в прошлом влажность и облачность были минимальными, и поэтому достигался сильный прогрев приземного слоя воздуха.

Теперь изотерма 25 С совпадает с северной границей распространения рифообразукицих кораллов, крупных фораминифер, мангровых зарослей, та- пирообразных и крокодилов, настоящих латеритов. Такое совпадение, однако, имеет место в областях влажного климата, а в континентальном климате эта изотерма значительно отклоняется от биогеографических и литогенетических границ к северу.

Изотерма 20° С на европейском и восточно-азиатском флангах материка и в Северной Америке, отличающихся влажным климатом, прослеживает южную границу массового распространения широколиственных лесов богатого состава (буковые, орехово-гикоревые, грабово-дубовые). Соответственно и на палеоклиматических картах кайнозоя эта изотерма совмещается с указанной геоботанической границей.

Изотерма 15° С ныне проходит в областях морского климата в северной части зоны широколиственных лесов, а в областях континентального климата—глубоко внутри таежной зоны. Эта изотерма уверенно намечается только для плиоцена; в палеогене и миоцене она находилась за пределами Евразиатского материка.