ДРЕВНИЙ КЛИМАТ

Климат раннего палеозоя. Кембрийский период

Основное значение для палеоклиматических реконструкций раннего палеозоя имеют литологические данные. Что же касается морской фауны, то условия ее обитания могли отличаться от сходных форм мезозоя и кайнозоя. Пока еще трудно определить температурные условия, особенности увлажнения и количество атмосферных осадков. Поэтому климатические реконструкции осуществлены только на основе качественных литологических показателей.

Надо отметить, что эволюция биологических и литологических процессов в фанерозойской истории Земли протекала весьма медленно и постепенно. В частности, об этом свидетельствуют устойчивость геохимической природы литогенеза и длительное существование однотипных фаунистических комплексов, отдельные представители которых продолжали развиваться в течение сотен миллионов лет. Климат, управляющий процессами литогенеза и жизнедеятельности организмов, также изменялся медленно, и поэтому между палеозойскими климатами и некоторыми типами современного, например тропического климата, нет особо глубоких различий [80].

Кембрийский период (570—490 млн. лет назад) выделить геологические отделы только для территории Северной Америки, значительной части Евразии и Австралии. Неравномерная распределенность по материкам и возрастным интервалам индикаторов климата не позволяет составить палеоклиматические карты каждой эпохи.

Северо-Американская, Восточно-Европейская, Сибирская и Китайская платформы в кембрийский период испытывали неоднократные вторжения моря. В пределах обширных эпиконтинентальных морей располагались обширные низменные острова, а на крупных участках суши существовали озерно-аллювиальные и приморские озерно-дельтовые низменности с многочисленными дельтами рек, озерами и лагунами. Возможно, более возвышенный рельеф имели Африканская, Южно-Американская и Индостанская платформы, которые в течение кембрийского периода практически не перекрывались морем, а объем терригенных осадков, вынесенных с денудационных поверхностей, весьма значителен.

Надо отметить, что по сравнению с морскими, ландшафты суши почти полностью лишены крупных организмов и растительности. В животном мире моря господствующая роль принадлежала трилобитам, археоциатам и брахиоподам. Вместе с ними обитали губки, мифонофоры, табуляты, граптолиты, морские ежи, бластоидеи, цистоидеи, ракообразные.

Только в конце кембрия появляются примитивные бесчелюстные панцирные рыбообразные позвоночные. Несмотря на то что по особенностям фаунисти- ческих комплексов в кембрии выделяется ряд зоогеографических областей и провинций, все они, по-видимому, отражают не столько климатические различия, сколько экологические особенности отдельных ассоциаций (экосистем).

После вендского похолодания и развития покровного оледенения на многих континентах (Южная Америка, Африка, Австралия, Северная Европа) в начале кембрия наступило значительное потепление. Практически на всех континентах создавались тропические условия. Возможно, на северо-востоке Южно-Американ- ского и северо-западе Африканского материков, которые в то время располагались вблизи Южного полюса, было более прохладно. Тропический режим достаточно хорошо обосновывается по широкому распространению экстракарбонатных, сульфатно- карбонатных и эвапоритовых формаций, присутствию археоциа- товой, коралловой, брахиоподовой и водорослевой фауны, развитию биогермных массивов, осадочных железных руд, фосфоритов и т. д.

По распространению эвапоритовой и сульфатно-карбонатной формаций выделяются области аридного климата ( 4.1). На Северо-Американском континенте соленосные отложения обнаружены в бассейне р. Маккензи и на о. Батерст, слои гипса и ангидрита— известны среди песчано-глинистых прибрежно-морских отложений на северо-западе Канады. Наряду с оолитовыми и оргалогенными (археоциато- вые и водорослевые известняки) встречаются пачки доломитов.

На Южно-Американском континенте область аридного климата оконтурива- ется довольно условно. Каменные соли этого времени известны только в Боливии. Среднекембрийскими являются гипсы и ангидриты в Боливийских Андах. По-видимому, к верхнему кембрию относятся гипсоносные красноцветы Бразилии (северо-восток шт. Санта-Ка- тарина). Вместе с тем слабая карбонатностьосадков и присутствие значительного количества глин каолинито- во-гидрослюдистого состава в верхнем кембрии являются свидетельством наступившего некоторого увлажнения.

Наиболее обширная область с аридным климатом располагалась в Евразии (). Она характеризуется накоплением соле- носных и сульфатно-карбонатных осадков, формированием крупных залежей пластовых фосфоритов, марганцевым оруднением и развитием красноцветных карбонатных отложений. Соле- носные осадки большой мощности накапливались в Пакистане (Соляной кряж), Иране и Сибири. Наиболее крупные бассейны соленако- пления в раннем кембрии располагались в Сибири. В это время на Сибирской платформе и на ее периферии обособились моря, имевшие как нормальную, так и повышенную соленость.

В условиях нормально-соленого моря накапливались известковые осадки и обитала весьма разнообразная фауна археоциат, трилобитов, брахиопод и мшанок. В зоне мелководья располагались крупные биогермные массивы, в строении которых принимали участие археоциаты и водоросли. Наиболее крупные тела, подобные рифам, известны на склонах Алданского щита, где они простирались почти на 2000 км, в западном Прибайкалье, Алтае- Саянской области и на севере Сибирской платформы (Туруханск, юго-западное Прианабарье). Не только в крупных заливах и лагунах, ной в обширных эпиконтинентальных морях, как, например, на юге Сибирской платформы, соленость воды была высокой, что привело не только к накоплению доломитов и сульфатно-карбонатных пород, но и каменных солей. Соленосные отложения известны в Иркутском амфитеатре, Березовском прогибе и на северо- западе Сибирской платформы (реки Подкаменная и Нижняя Тунгуска). В среднем кембрии площадь солеродного Сибирского бассейна стала сокращаться, а в позднем кембрии соленакопление угасает.

Следовательно, даже только по распространению эвапоритовых отложений можно судить о достаточно существенном изменении климатических условий в течение кембрийского периода. Сокращение площадей солеродных бассейнов и уменьшение объема каменных солей свидетельствуют о постепенной смене аридных условий гумидными. Кроме каменных солей в периферических частях солеродных бассейнов в начале кембрия осаждались гипсы, ангидриты и доломиты, но в конце кембрия их роль сильно снижается.

В условиях сильной засушливости в кембрии формировались крупные пластовые залежи фосфоритов. Наряду с зернистыми фосфоритами широко распространены конкреции фосфора. Фосфориты известны в Каратау, Центральном Казахстане, северной части Тянь-Шаня, в Алтае-Саянской области, Монголии, Китае и Австралии.

О существовании аридного климата свидетельствует и состав песчано-глинистых отложений. В прибрежной зоне, несмотря на неоднократный перемыв, широко распространены пески аркозо- вого состава. Для них характерны обилие карбонатов и гипсов в виде лепещковидных конкреций и присутствие на поверхностях напластований трещин усыхания. В среднем кембрии увеличивается роль глинистого материала гидрослюдистого состава. Почти повсеместно карбонатно-глинистые и глинистые породы среднего и особенно верхнего кембрия Сибирской платформы и ее обрамления окрашены в красные или пестрые цвета, это, в свою очередь, является показателем благоприятных условий, в которых осуществлялась мобилизация железа.

Возрастание влажности во второй половине кембрийского периода привело к образованию на денудационных поверхностях кор выветривания каолинитово-гидрослюдистого состава. Реликты кор выветривания этого возраста известны в Кузнецком Алатау, Горном Алтае, Восточном Саяне, на севере и юго-востоке Сибирской платформы.

Аридные условия в течение кембрийского периода существовали и в Австралии. Аридный сектор оконтуривается на основании развития соленосных отложений в бассейне Амадиес, по присутствию пластов гипса и ангидрита в бассейне Орд и Дейли- Ривер. Пачки доломитов и сульфатно-карбонатных пород распространены на побережье залива Бонапарта, во впадине Амадиес и Ньялия. Кроме того, в Аделаиде известны довольно мощные пласты карбонатных красноцветов и часто встречаются псевдоморфозы по гипсу и галиту.

Свидетельством существования в Австралии, как и на других материках, тропического климата является наличие богатого теплолюбивого комплекса морской фауны и широкое развитие оолитовых и органогенных известняков. Последние слагаются обломками раковин археоциатов, остатками водорослей и реже кораллов. Крупные биогермные постройки располагались в мелководных частях морских бассейнов на юге Австралии и в бассейне Мак- донелл.

На остальных территориях, за исключением северо-востока Южно-Американского и северо-запада Африканского континентов, существовали гумидные тропические условия. Доказательством этого является практически повсеместное развитие оолитовых и органогенных известняков и различных по площади биогермных массивов. Последние известны также в США (Лабрадорский бассейн), на северо-востоке Антарктиды и в Европе. Археоциатовые рифовые постройки обнаружены в Испании, на островах Сардиния и Сицилия, археоциатово-водорослевые рифы располагались во Франции, Италии и Испании.

Возможно в некоторых районах, выделяемых как гумидные, в отдельные промежутки времени, особенно в раннем кембрии, существовали переменно-влажные, возможно, и аридные условия. Во всяком случае наличие зернистых фосфоритов на северо-западе Монголии и желваковых фосфоритов в Китае (Юньань) не только не противоречит, а, скорее, подтверждает это.

В областях гумидного тропического климата осуществлялась мобилизация железа (Южные Аппалачи, Англия, Корея, восток Китая) и марганца (Марокко, Алжир, Англия, Ньюфаундленд). Несмотря на отсутствие растительного покрова, на суше осуществлялось химическое преобразование. Коры выветривания каоли- нитово-гидрослюдистого типа известны в Амурской области и на островных поднятиях Восточно-Европейской платформы. Основанием для вывода о существовании достаточно мощных кор выветривания в кембрии, кроме присутствия гидроокислов железа, может служить наличие существенно кварцевых песков пойменного и озерного генезиса и кварцитов (Гренландия, Алжир, южная и юго-западная часть Африки, Англия, Франция) и терри- генно-олигомиктовых толщ на северо-западе Сибирской платформы, в прибрежных зонах мелководных морей, покрывавших Китайскую, Восточно-Европейскую и Северо-Американскую платформы.