ДРЕЙФ МАТЕРИКОВ. КЛИМАТИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ ПЛАНЕТЫ

КЛИМАТ РАННЕГО КАЙНОЗОЯ. Какие осадки и породы откладывались в кайнозое - олигоцене, эоцене, палеоцене

По особенностям выветривания и литогенеза, составу растительных ассоциаций, палеозоогеографическим данным и палеотермометрии в олигоцене выделяются экваториальный, тропические, субтропические и умеренные пояса. Высокий термический режим тропического и экваториального типов климата обосновывается развитием латеритных покровов, высоко глиноземистым составом элювиальных и переотложенных продуктов выветривания, развитием экстракарбонатной, сульфатно-карбонатной и эвапорито- вой формаций, определенным типом растительного покрова и морской фауны.

В шельфовых морях обитали колониальные шести- и восьмилучевые кораллы, нуммулиты, морские ежи, двустворчатые и брюхоногие моллюски, достигавшие большого видового и родового разнообразия. Однако в течение олигоцена наблюдается значительное сокращение ареала тропической фауны и обеднение ее видового состава. Так, например, сильно уменьшается ареал нуммулитов, колониальных кораллов и планктонных фораминифер.

Похолодание во второй половине олигоцена отразилось на составе растительного покрова (Криштафович, 1955; Синицын, 1965; Ясаманов, 1978), на процессах корообразования и литогенеза. Похолодание достаточно убедительно фиксируется данными палеотермометрии. В Закавказье в раннем олигоцене температуры приповерхностных частей морей составляли 2(>—22°, но в позднем олигоцене они уже не превышали 10—12°. Уменьшение температурного режима на 5—10° было характерно и для других территорий (Скифская и Западно- Сибирская плиты, Крым, Казахстан, Средняя Азия). Снижение термического режима в современной экваториальной части Атлантики в течение олигоцена отмечается Ц. Эмилиани(Emiliani, 1966).

В пределах экваториального и трот пического поясов выделяются области равномерного, переменного и недостаточного увлажнения. Аридный тропический климат обосновывается присутствием солей, гипса, ангидритов и развитием карбонатных и гипсо- носных континентальных красно цветов.

Выделенные области переменно- влажного климата характеризовались существованием аридных условий в раннем олигоцене и условий, близких к гумидным в позднем. В раннем олигоцене небольшие залежи солей и гипса формировались в Мексике, Испании, Франции и Пакистане. Но в середине олигоцена большое распространение получили озерно-болотные системы и широкие поймы и как следствие этого — фации обильно увлажненных ландшафтов. Наряду с олиго- ценовыми терригенными осадками на приморских низменностях накапливались углистые и лигнитовые глины, лигниты и бурые угли.

Олигоценовые леса переменно- влажного сектора северного и южного полушарий обладали дифференцированным характером. Этому способствовали не только изменение термического режима, но и высотная зональность и географическое положение горных массивов. На склонах гор и на возвышенностях произрастали хвойные леса, а на низменностях располагались саванны, жестколистные леса и ксёрофильное редколесье. В позднем олигоцене как в Западной Европе, так и в Южной Америке растительность низкогорий приобрела субтропический характер.

Между областями с переменно- влажным тропическим климатом северного и южного полушарий располагались области с экваториальным влажным климатом. Для них характерно развитие латеритных покровов и осадочно-элювиальных бокситов, большой размах каолинитообразова- ния и угленакопления. В морях накапливались высокомагнезиальные органогенные и оолитовые известняки и обитал богатый комплекс тропической фауны беспозвоночных. В прибрежной зоне располагались крупные рифовые постройки (барьерные и береговые рифы). Низменности экваториального пояса были заняты влаголюбивыми тропическими лесами.

В пределах субтропического пояса северного полушария по степени увлажнения выделяются переменно- влажный и равномерно-влажный секторы. Переменно-влажный климат свойствен западным районам Северной Америки, Средней и Центральной Азии. Здесь развиты красноцветные континентальные формации, со стоящие главным образом из пролювиальных и делювиальных фаций. Растительность дифференцирована на две крупные экологические группировки: долинного и плакорного типа.

 Если в первой наряду с ксерофитами произрастали относительно влаголюбивые формы, то растительность плакоров состояла только из ксерофитов. Аналогичным образом разделяется и индрикотериевая фауна. Редколесье водораздельных пространств напоминало современные жестколистные вечнозеленые леса Восточного Средиземноморья. Экологические особенности растительных ассоциаций и фау- нистических комплексов и литологи- ческий состав осадков позволяют считать, что климат характеризовался сред незимними температурами О, + 2°, среднелетними около 25°С, а годовая сумма атмосферных осадков составляла 500—800 мм.

В областях равномерного увлажнения осуществлялось сиаллитное выветривание и оподзоливание останцов ферраллитной коры выветривания, сохранившихся с палеоцена и эоцена.

Оподзоливание сопровождалось интенсивным выносом железа почвенными растворами, обогащенными органическими кислотами. Мобилизация огромных масс железа привела к образованию месторождений сидерито-лептохлоритовых и шамозитовых руд. Наиболее крупные из них — в Северном Приаралье и на юге Западной Сибири.

Если в раннем олигоцене продолжали формироваться каолинитовые коры выветривания (Казахстан, Монголия, Корея), то в позднем олигоцене наибольшее распространение получают гидрослюдистые и монотермитные глины. Изменился и состав лесной растительности. В позднем олигоцене исчезают вечнозеленые (пальмы, цинномомум, падуб) и возрастает роль листопадных, особенно мелколистых.

Лесная растительность юга Западной Сибири в раннем олигоцене напоминала современные леса Южной и Центральной Японии. В этих районах среднелетние температуры составляют 20—25°С, среднезимние 0, + 4°С, а годовая сумма атмосферных осадков достигала 1000 мм.

На основании широкого распространения в низменных ландшафтах таксодиевых, а на возвышенностях секвойи, которые произрастали в Северной Европе, на территории европейской части СССР и юга Сибири по аналогии с современными представителями, можно определить климатические условия. Климат побережья Калифорнии и нижнего течения Миссури, где в настоящее время произрастают леса, состоящие из таксодиевых и секвойи, характеризуется среднеян- варскими температурами в 3-—4°С, сред неиюльскими в 20—24°, среднегодовыми в 12—16°, общим количеством атмосферных осадков около 1000 мм и равномерным распределением их в течение года.

Субтропический гумидный климат предположительно существовал в южных областях Африканского и Южно- Американского континентов. Здесь распространены песчано-глинистые отложения с монотермитными глинами с значительным содержанием растительного детрита и с прослоями лигнитов и углистых глин. Угленосные толщи известны в южной части Америки. Остатки флоры представлены хвоиными, широколиственными и вечнозелеными.

По степени выветривания, по составу растительного покрова и фауны умеренный пояс в северном полушарии может быть подразделен на зону умеренно теплого и собственно умеренного климата. В южной, умеренно теплой зоне широко распространены песчано -глинистые полимиктовые толщи со значительной угленосностью (центральные районы Северной Америки, север Западной Сибири, Западное Прибайкалье, Забайкалье, Монголия). Среди глинистых минералов ведущая роль принадлежит гидро- слюдам и монтмориллониту.

В данной климатической зоне произрастали широколиственные листопадные леса, иногда в раннем олигоцене с элементами субтропических форм (Синицын, 1965; Ясаманов, 1976). Лесная растительность севера и северо-востока Евразии и северной части Северо-Американского континента близка к современному лесу Аппалачей, где среднеянварские температуры составляют —10°, среднеиюльские + 24°, а годовая сумма атмосферных осадков равна 1000 мм.

В собственно умеренной зоне, располагавшейся в наиболее северных районах Евразии и Америки, по сравнению с умеренно теплой мало глин. Полимиктовые песчаники характеризуются резким преобладанием неустойчивых к выветриванию минералов. Лесной покров характеризуется развитием хвойных и хвойно-мелколистных лесов с коэффициентами тер- мофильности менее 1. Это дает основание считать, что среднелетние температуры были не выше 16—18°, а зимой они опускались до —15, — 20°С.

В южном полушарии умеренный влажный климат господствовал в Австралии и Антарктиде. В морях Восточной Австралии и Новой Зеландии наряду с одиночными шестилучевыми кораллами и коралловыми полипами, которые в настоящее время проникают в Норвежское море, обитала фауна двустворчатых и брюхоногих моллюсков умеренного типа. Этот комплекс весьма напоминает современную бентосную фауну приантар- ктических и приарктических морей. По данным Ф. Дормана и Е. Гилла (Dormann, Gill, 1959), температуры в раннем олигоцене составляли 17—20°С (температуры среды обитания Chlamys и Ostrea), а в позднем опустились до 13—14°С.

Характерной чертой эоценовой эпохи является абсолютное господство тропических условий на значительной части Евразии, Северной и Южной Америки, Австралии и Африки ( 26). По сравнению с олигоцен-четвертичным временем произошла резкая интенсификация карбонатонакопле- ния. Особенно широким развитием пользуются разнообразные органогенные известняки, а в мелководных зонах располагались крупные рифовые постройки. Крупные рифы известны на юге США, в Колумбии, Венесуэле, Египте, в Средиземноморье, Индонезии и на востоке Австралии.

Тропические моря с нормальной соленостью вод характеризовались богатством и разнообразием планктонной и бентосной фауны. Ареалы нум- мулитовой, орбитоидной фауны и колониальных кораллов совпадают.

Ввиду того что жизнедеятельность колониальных кораллов с постройкой рифов осуществляется при среднегодовых температурах не менее 20°, то такую температуру можно считать нижним пределом их существования. Отметим, что в современную эпоху крупные колониальные постройки не образуются выше 35° с. ш. и ю. ш., т. е. в областях, где среднегодовые температуры составляют 12—14°.

По палеотермометрическим данным, морским водам тропического пояса были присущи высокие температуры. В Англо-Парижском бассейне средние температуры составляли 25 ±3° (Tibollier, Letolle, 1967), в Аквитанском 29—25° (Allegre et al., 1963), в Новой Зеландии 20—22° (Devereux, 1968). По данным Р. Бо- уэна (1969), высокие среднегодовые температуры существовали в Колумбии (27°), на юге Аргентины (20°), на Тихоокеанском побережье США (22—25°), на Атлантическом побережье США (20—25°), в Южной Африке (более 20°), в Канаде (21—25°) и Корее (20—25°).

По данным изотопной и магнезиальной палеотермометрии, на юге Советского Союза в эоцене существовал высокий термический режим. В Нижнем Поволжье среднегодовые температуры колебались в пределах 26—29° С, в Крыму они составляли на Северном Кавказе — в Закавказье — 20—26°, в Северном Прикаспии — 22—25°, в Приаралье — 22—25°, в Средней Азии — 20,5—25°, а на юге и востоке Западной Сибири — 20—22°.

По режиму выпадения атмосферных осадков и влажности в эоцене выделяются секторы аридного, переменно-влажного и равномерно-влажного климата. В северном аридном секторе (юг Северной Америки, Центральная Америка, Средиземноморье, север Африки) о сильном дефиците влаги свидетельствуют плохая окатан- ность и сортированность обломочного материала, высокий процент неустойчивых к выветриванию минералов и небольшое развитие глин. Широко распространены красноцветная континентальная карбонатная, гипсоносная, экстракарбонатная, сульфатно-карбо- натная и эвапоритовая формации. Кроме того, в областях с засушливым климатом на севере Африки накапливались зернистые и оолитовые фосфориты. Наряду с пустынными ландшафтами существовали полупустыни, покрытые сильно разреженной ксерофитной растительностью. Это дает основание считать, что общее количество атмосферных осаДков вряд ли превышало 200 мм.

Южный аридный сектор выделяется по наличию соленосных отложений в Аргентине и центральных районах Чили.

К периферии аридных секторов влажность постепенно увеличивалась и четко проявлялась сезонность в распределении атмосферных осадков. В области переменно-влажного климата на Сев еро-Американском континенте формировались красноцветные гипсо- носные и пестроцветные терригенные толщи со значительной примесью растительного детрита, а иногда с прослоями и пластами бурого угля. Основанием для выделения области переменно-влажного климата в Западной Европе (см.  29) послужило присутствие прослоев каменной соли среди карбонатно-терригенных осадков в Испании и Парижском бассейне. Наряду с ними известны осадки, обогащенные растительным углеродом и с пластами угля (Парижский бассейн, о. Сардиния). Среди глинистых толщ возрастает роль каолинита. Растительные остатки представлены смесью ксерофильной и мезофильной флоры.

Обширная область переменно- влажного климата располагалась в Центральной Азии. Гипсоносность проявляется локально, по сравнению с аридной областью снижается карбо- натность терригенных осадков, увеличивается количество глин, возрастает роль гидроокислов железа и наряду с пролювиальными фациями появляются русловые, пойменные, старинные, дельтовые и разнообразные бассейновые фации.

В то время как в Центральной Азии коры выветривания имеют гидрослюдистый состав и широко распространены карбонатные красноцветы, на северной периферии переменно-влажной области в результате возрастания общего количества атмосферных осадков и наступления неясно выраженных сухих сезонов образуются ка- олинитовые коры выветривания, иногда с минералами свободного глинозема. При этом в некоторых районах (Северный Казахстан, Западное Прибайкалье) в конце раннего эоцена формировались даже латеритные коры выветривания.

В центральных районах переменно- влажной области вдоль морских побережий и в речных долинах существовали заросли типа современных галере йных лесов. Здесь росли платановые, миртовые, сандаловые, стеркули- евые, сапотовые пальмы, конониевые и т. д. Возвышенности и более засушливые места напоминали современные саванны. Исходя из качественных особенностей выветривания, осадконакопления и растительности и по коэффициентам ксерофильности и термо- фильности можно считать, что общее количество атмосферных осадков равнялось 500—800 мм, продолжительность сухого сезона составляла 3—4 месяца, а среднегодовые температуры достигали 20—25°. Высокий температурный режим подтверждается и результатами стронциевой и магнезиальной палеотермометрии.

Между аридными и переменно- влажными секторами северного и южного полушарий находилась область с экваториальным влажным климатом (см.  27).

На низких морских побережьях располагались заросли пальм типа нипа. Современные ее представители произрастают на Индо-Малайском архипелаге на заболоченных низменностях, где среднегодовые температуры составляют 24—28°, а общее количество атмосферных осадков обычно превышает 2500—3000 мм.

На более удаленных от побережья низменностях произрастала растительность, близкая по экологическим особенностям к современным влажным экваториальным лесам. Ландшафты влажных экваториальных лесов располагались на территории нынешней Венесуэлы, Колумбии, Эквадора, Индии и Центральной Америки.

Обилие растительной массы и благоприятные ландшафты способствовали формированию угленосных и лигнитоносных отложений. Одновременно с этим на выровненных поверхностях осуществлялась интенсивная переработка горных пород и образовались мощные латеритные покровы. Они известны на севере Бразилии, в Суринаме, Гайане, Гвиане, Гвинее, Камеруне, Нигерии, Гане, Индии и в северной части Австралии.

Тропический равномерно-влажный климат северного полушария (см.  27) выделяется по палеотермометриче- ским данным, на основании широкого развития кор выветривания каолини- тового и латеритного типа, мономик- товых и олигомиктовых терригенных толщ, высокой степенью отсортированное™ обломочного материала, обилием кремнезема, гидроокислов железа и угленосных осадков, а также большой ролью фаций обильно увлажненных ландшафтов.

Растительность в основном была вечнозеленой (толстолистые фикусы, сандаловые, гваековые, веерные и банановые пальмы, древовидные папоротники). По экологическим особенностям растительность низменностей, особенно Западной Европы, напоминает современную флору Малайского архипелага, которая существует в условиях высоких температур и с годовой суммой атмосферных осадков не менее 1500 мм.

В южном полушарии тропические равномерно-влажные условия существовали на юге Африки и Южной Америки и в центральной части Австралии. В этих районах распространены терригенные мономиктовые и олигомиктовые осадки, обогащенные растительным детритом с прослоями бурого угля. Кроме того, в Австралии наряду с ними присутствуют продукты размыва кор выветривания и известны месторождения осадочно-элювиальных бокситов. На низменностях росли тропические влажные леса, состоящие из фикусо- вых, сандаловых, пальмовых, вечнозеленых дубов и буков.

В эоцене субтропический климат господствовал в средних широтах. В пределах субтропического климата формирование карбонатов по сравнению с тропическим и экваториальным поясами постепенно затухает и преобладающее значение имеют кремнистые и разнообразные песчано-глини- стые формации олигомиктового и ме- зомиктового типа. Профили кор выветривания достигают только гидро- слюдисто-каолинитовой стадии. Сероцветные континентальные и прибрежно-морские осадки обогащены растительным углеродом как в виде детрита, так и в виде прослоев и пластов бурого угля и лигнита.

Растительность Южной Аляски и Канады представлена как тропическими и субтропическими лесами (их современные аналоги произрастают в условиях равномерного увлажнения при температурах не менее 20—22°), так и более умеренными ассоциациями. В Евразии росли субтропические широколиственные и хвойно-широколиственные леса с примесью вечнозеленых.

Находка в Западной Австралии араукарий, южных типов буков, лавровых, протейных, пальмовых и др. (Грекулов и др., 1973) дает основание считать климат этой области близким к субтропическому.

Умеренный пояс со среднегодовыми температурами 10—15° выделяется только на материках северного полушария. Основная роль среди морских осадков принадлежала терри- генно-глинистым. Карбонатность материала весьма слабая. Преобладают полимиктовые пески, в южных частях обогащенные глауконитом, и каоли- нитово-гидрослюдистые глины. Среди континентальных осадков ведущая роль принадлежит сероцветным угленосным образованиям.

Растительный покров, исходя из остатков флоры, обнаруженной в Северном Верхоянье, на Новосибирских островах и в бассейне Индигирки, состоял из хвойно-широколиственных лесов. Ее основу составляли ореховые, дубовые, клены, березы, гикори с единичными представителями платановых и ликвидамбар. Последние произрастают в областях со среднеянвар- скимитемпературами +3, + 5° и сред- неиюльскими 20—24° и годовой суммой атмосферных осадков около 1200 мм. Небольшая доля участия платановых и ликвидамбара в растительном покрове северо-востока Евразии и севера Аляски позволяет считать, что среднегодовые температуры, по- видимому, составляли 8—14°С. Этому не противоречит развитие глауконита и глин каолинитово-гидрослюди- стого состава.

В палеоценовую эпоху термическая зональность принципиально мало отличалась от эоценовой. Так же как и в эоцене, наличие тропического и экваториального типов климата обосновывается распространением значительного объема экстракарбонатных формаций, площадным развитием органогенных построек, комплекса тропической фауны, интенсивным ферраллитным и латеритным выветриванием и палеотермометрическими данными. Среднегодовые температуры вод в Парижском бассейне составляли 24—26° (Tivolier, Letolle, 1968), в Северной Америке они достигали 25° (Dyrchani, 1959), в Крымско- Кавказской области — 20—26°, на юге Средней Азии — 20—22°. Согласно данным Р. Дугласа и С. Савина, высокие температуры (14—25 °С) в палеоцене существовали в пределах Тихого океана, в районе хр. Шатского и западнее Гавайских островов.

В северном полушарии аридные условия господствовали на юге Западной Сибири, в Средней Азии, на Ближнем и Среднем Востоке. В Северной Африке по сравнению с эоценом засушливость климата была слабее. Это выразилось в отсутствии соленакопления и в меньшем объеме гипсов и ангидритов. В то же время такие признаки аридности, как развитие красноцветных континентальных гипсоносных формаций, пролювиаль- ных и эоловых фаций, формирование зернистых фосфоритов и ксерофит- ный характер растительности, присутствуют почти повсеместно. Анализ остатков флоры и спорово-пыльцевых комплексов позволяет говорить об определенных чертах сходства с растительностью современных саванн, в которых общее количество атмосферных осадков достигает 800 мм, а продолжительность сухого сезона — 3—5 месяцев.

Условия, близкие к аридным, существовали на юге США (Флорида, побережье Мексиканского залива) и на востоке Мексики, т. е. в районах, где среди толщи органогенных известняков известны небольшие прослои гипса и седиментогенных доломитов .

В южном полушарии в обстановке дефицита влаги накапливались соле- носные отложения на севере Чили, карбонатные и гипсоносные континентальные красноцветы и эоловые пески в Бразилии и в странах Центральной Африки.

Между областями засушливого тропического климата располагалась экваториальная влажная. Для нее свойственны фации обильно увлажненных ландшафтов с высокой степенью мо- номиктовости и отсортированности обломочного материала, развитие бассейновых фаций с каолинитовыми и углистыми глинами, присутствие оолитов, гидроокислов железа и пластов угля. Последние известны в Мексике, Колумбии, Перу, Индии и Непале. Реликты каолинитовых и ла- теритных кор выветривания и продукты их ближайшего переотложения распространены в Мексике, Бразилии, Гвинее, Камеруне, Гане, Индии, Австралии и на островах Малайского архипелага. Растительность экваториального пояса обладает чертами сходства с современными лесами Центральной Америки, Амазонской низменности и Индии. Основу растительного покрова составляли пальмовые, сандаловые, фикусы, гваековые деревья и древовидные папоротники. Развитие влажных лесов, разнообразие растительности и особенности выветривания и литогенеза определялись не только высокими среднегодовыми температурами, но и большой влажностью. Общее количество атмосферных осадков, по-видимому, превышало 2000 мм, а они распределялись в течение года равномерно.

Влажные тропические условия в палеоцене в северном полушарии существовали на большей части Северной Америки и Европы, а также в Центральной Азии. Только на юге тропического пояса происходило латерит- ное и ферраллитное выветривание, а продукты размыва кор выветривания способствовали образованию осадоч- но-элювиальных месторождений бокситов. Характерной особенностью терригенных осадков является развитие кварцево-глауконитовых и квар- цево-полевошпатовых разностей с ка- олинитовым цементом, присутствие стяжений фосфоритов и прослоен кремнистых и углистых пород. Растительность тропического пояса северного полушария сходна с эоценовой. В палеоцене развивались влажные леса, состоящие из пальм, протейных, миртовых, магнолиевых, лавровых, а на приморских низменностях располагались мангровые заросли.

Южный тропический пояс с влажными условиями охватывал юг Африки и Южной Америки и центральные области Австралии. В его пределах, так же как и в северном полушарии, ведущая роль принадлежит оли- гомиктовым и мономиктовым терри- генным формациям, глинистым толщам каолинитового состава, бурым углям и лигнитам и тропической влаголюбивой растительности.

Субтропический влажный климат господствовал на территории современного севера европейской части СССР, Западной и Восточной Сибири. Забайкалья, Монголии, Северного Китая, Дальнего Востока, Японии, севера США и юга Канады. В континентальных бассейнах формировались се- роцветные угленосные отложения, олигомиктовые и мезомиктовые тер- ригенные, кремнистые, глинисто-карбонатные и слабокарбонатные формации. Влажные условия и сравнительно высокие среднегодовые температуры способствовали формированию каолинитового и каолинитово-гидро- слюдистого профиля выветривания.

На низменностях произрастали влажные субтропические леса, в которых наряду с вечнозелеными велик процент участия широколиственных и хвойных. На возвышенностях встречались только смешанные, хвойно-широколиственные леса.

Сходная в экологическом отношении растительность отмечена на юге Южной Америки, в Южной Австралии и на Новой Зеландии. В этих же регионах происходило корообразова- ние и накопление осадков, свойственных субтропическому климату.

Умеренный климат был присущ Аляске, Канадскому Арктическому архипелагу и северо-востоку Евразии. О значительной влажности свидетельствуют широкое распространение бассейновых фаций и высокая степень участия остатков растительности в континентальных и прибрежно-морских осадках. Вместе с тем выветривание протекало в ослабленной форме, среди осадков слабо выражена извест- ковистость и основное значение имеют полимиктовые сероцветные песчано- глинистые толщи. Растительный покров состоял из смешанных, хвойно- широколиственных лесов. Коэффициент термофильности составлял 0,5—0,8, а коэффициент ксерофиль- ности — 0,1—0,2. Палеоботанические и литологические данные позволяют условно считать, что среднегодовые температуры на юге умеренного пояса, по-видимому, составляли 8—10°, но уменьшались в северном направлении до минимальных значений в 3—5°С.