ДРЕВНИЙ КЛИМАТ

 

Климаты позднего палеозоя. Девон, Девонский период

 

 

Девонский период (400—350 млн. лет)

 

Климатическая зональность, существовавшая в девонский период, реконструирована на основе литологических, фаунистических, флористических и палео- термометрических данных. Как растительность, так и наземные формы позвоночных все еще были экологически тесно связаны с морскими побережьями и по существу отражали морской климат со свойственным ему выровненным температурным режимом.

 

Вместе с тем в составе фаунистических комплексов удаленных друг от друга регионов наблюдаются определенные различия. Это дает основание выделить ареалы коралловой и брахионодовой фауны, которые по существу представляют собой палеобиогеографические области и провинции. Хотя в основе распределения морской фауны скорее всего лежал температурный фактор, однако осадочные образования этих областей близки друг другу. Широко распространены такие показатели тропического климата, как органогенные и оолитовые известняки, доломиты, ангидриты, гипсы, соли, карбонатные высокожелезистые и высокоглиноземистые красноцветы.

 

В. М. Синицын [79] считает, что поскольку в девонский период в Евразии были широко представлены теплолюбивые виды организмов и осадочных образований, то колебания температурного режима вряд ли выходили за пределы тропического климата. По его мнению, на северо-востоке Евразии существовал тропический климат со средними годовыми температурами 27—29 °С, а на остальной части Евразии — экстратропический, со средними годовыми температурами 32—33 °С.

 

Проведенные палеотермометрические исследования [106] позволили скорректировать значения температуры, установленные на качественной основе. Температура, определенная по остаткам кальцитовых раковин брахиопод эйфельского яруса Закавказья (р. Арпа), обитавших в мелководных условиях вблизи биогермных массивов, оказалась равной 26°С. Температуры, установленные по остаткам кораллов, достигали 26—28 °С. Все это свидетельствует о существовании в эйфельском веке в Закавказье высоких тропических температур. Аналогичные результаты получены при анализе эйфельских брахиопод Среднего Урала (26—29 °С).

 

В живетском веке климат Восточно-Европейской платформы и Урала оставался тропическим. На высокие температуры указывает тропический комплекс морской фауны, присутствие на территории Урала рифогенных образований, интенсивное бокситона- копление и образование алюможелезистых кор выветривания на островных поднятиях. В Закавказье по литологическим и палеонтологическим данным климат в живетском веке был тропическим, но по сравнению с эйфельским веком температуры несколько понизились. Средние температуры, определенные магнезиальным методом по кальцитовым раковинам брахиопод и кальцитовым скелетам ругоз и табулят, оказались высокими. Температуры среды обитания Spirifer составляли 22—23 °С, Atrypa — 23 °С, Рго- ductella — 20 °С, Camarotoechia — 25 °С, ругоз — 21—22 °С, 77шт- порога — 2\—22 °С, Calceola — 26—27 °С. Таким образом, пределы колебания температур в живетском веке Закавказья составляли 20—27°С (среднее значение 23°С). Единичные определения но кальцитовым скелетным образованиям брахиопод и кораллов Среднего Урала дали температуры 28—29 °С, а кораллов Восточно-Европейской платформы — 28—30 °С. Это в свою очередь дает основание наметить экваториальный пояс.

 

Средние температуры франского века, установленные по скелетным образованиям кораллов, оказались несколько ниже предполагаемых. Температуры среды обитания Favosites в Закавказье составляли 22—23 °С, Thamnopora — 25—26 °С, брахиопод — 24—28"С. Средние температуры среды обитания брахиопод Среднего Урала равнялись 29—31 °С.

 

Таким образом, исходя из полученных результатов, можно заключить, что в течение раннего и среднего девона Урал и прилегающие части Восточно-Европейской платформы располагались в экваториальном поясе со средними годовыми температурами 28—31 °С. В Закавказье в это время средние годовые температуры изменялись в пределах 23—28 °С и соответствовали тропическому поясу.

 

По другим регионам имеются данные только по Западной Австралии. В. Компстон [125] определил соотношения изотопов кислорода и углерода в кальцитовых раковинах брахиопод из формации Гнеудиа (Западная Австралия). Наиболее реальными автор считает колебания в пределах 29,6—33,0 °С.

 

Исходя из широкого распространения индикаторов тропического и экваториального климата, считается, что в девонский период на всех материках были высокие температуры. В то же время в распределении влажности можно наметить чередование аридных и гумидных областей, разделенных зонами переходного переменно-влажного климата.

 

Аридная область, охватывающая значительную часть Северо- Американского, Африканского, Австралийского и Евразиатского (Фенно-Сарматия, Ангарида) континентов (), характеризовалась сильным дефицитом влаги и резким преобладанием испарения над увлажнением. Дефицит влаги отразился в б-ольшом развитии континентальных красноцветных гипсоносных и эоловых фаций. Мало глинистого материала, а на тонкозернистых терригенных отложениях часто сохраняются текстуры типа трещин усыхания. Терригенные отложения аркозового и реже полимиктового типа, а нелитовая фракция имеет гидрослюдистый и гидрослюдисто-монтмориллонитовый состав. Реликты кор выветривания, известные, например, на склонах Балтийского щита, имеют монтмориллонитовый состав. Известно, что в современных условиях монтмориллонит в корах выветривания и почвах образуется в щелочной среде в безлесных районах, расположенных в теплом, но сухом климате.

 

В мелководных зонах морей аридных областей были широко распространены высокомагнезиальные известняки, доломиты, гипсы, ангидриты, каменная и калийная соли. В условиях открытого моря накапливались органогенные и оолитовые известняки, часто с высокой магнезиальностью, но нередко по простиранию сменяющиеся доломитизированными известняками и доломитами.

 

В среднем девоне аридный климат господствовал на значительной части Канады. Соленакопление кроме Аппалачского и Вилли- стонского бассейнов осуществлялось в провинциях Альберта, Саскачеван, в бассейне р. Маккензи и на севере Британской Колумбии.

 

В пределах Северо-Американского континента существование аридных условий в позднем девоне обосновывается достаточно широким развитием эвапоритовой формации в США ( 4.5). Пласты доломитов, гипсов и ангидритов известны в бассейне Вил- листон и на юге Аппалачей. Каменная соль встречается в штатах Колорадо, Юта, Виргиния и Мичиган. Небольшим распространением пользуются карбонатные красноцветы (штаты Нью-Йорк, Монтана), выполняющие передовой прогиб Аппалачей. Основная роль принадлежит морским карбонатно-терригенным и существенно карбонатным формациям, состоящим из толщ органогенных и оолитовых известняков с большим количеством разнообразных кораллов и брахиопод.

 

Достаточно подробное обоснование аридных условий в Евразии приводит В. М. Синицын [79]. Во впадинах Балтийского щита развиты красноцветные песчаники с прослоями пестрых мергелей с косой слоистостью руслового и дельтового типа. Иногда встречается перекрестная и дюнная слоистость, свойственная эоловым фациям. В бассейновых фациях среди красноцветных и пестро- цветных мергелей имеются прослои каменной соли и гипса.

 

В прибрежной части морей отлагались красноцветные хорошо отсортированные песчаники, гипсоносные мергели, гипсы, доломиты и ангидриты. Особенно обширным было накопление сульфатно-карбонатных (гипсово-доломитовых) и сульфатно-соле- носных осадков в среднем девоне.

 

В прибрежных осадках наряду с остатками теплолюбивой фауны (кораллы, мшанки, брахиоподы) встречаются водоросли и панцирные рыбы и даже стебли растений, которые, несмотря на сильный дефицит влаги, произрастали на приморских низменностях, периодически подверженных затоплению. Растительность, возможно, образовывала заросли типа мангровых.

 

Во второй половине девона, по-видимому, в связи с нарастанием трансгрессии аридность климата несколько ослабела. Засушливость стала сезонной, а это совместно с неустойчивыми палеогеографическими условиями нашло отражение на литологических особенностях осадков. Этим по крайней мере можно объяснить значительную пестроту осадочных образований, когда наряду с сульфатно-эвапоритовыми разностями встречаются существенно органогенные известняки, а на приморских низменностях формировались каолинитовые глины (Воронежское поднятие), сидериты и шамозитовые руды (Вологда, Казань).

 

Во впадинах Казахстана в течение девона накапливались аллювиальные и озерные красноцветы. В Чуйской, Сарысуйской, Джезказганской и Тенизской впадинах грубозернистые красноцветы имеют аркозовый и граувакковый состав. Однако появление в позднем девоне не только тонких и хорошо отсортированных разностей кварцево-аркозового и кварцево-полевошпатового состава, а также наличие железного и марганцевого оруденения является показателем ослабления аридных условий.

Аридные красноцветы, сульфатно-карбонатные и эвапоритовые осадки распространены в пределах Ангариды. В Тунгусской впадине и Хатангском прогибе в раннем девоне накапливались ла- гунно-континентальные отложения, представленные красно- и пестроцветными песчаниками, алевролитами, аргиллитами, мергелями, доломитами, гипсами, ангидритами, каменными и калийными солями. На поверхностях напластования часто встречаются трещины усыхания. Крупные солеродные лагуны располагались на западе и северо-западе Анабарского массива. Широким развитием пользовались эвапоритовые осадки в пределах Вилюйской впадины.

 

В конце девона широкое распространение получили доломитизированные известняки с большим количеством органических остатков и параллические пестроцветы с прослоями доломитов и гипсов, а также гипсы, обогащенные гидроокислами железа и окислами марганца. Это является показателем постепенно возрастающей влажности и переменно-влажных условий. В континентальных условиях накапливались кварцевые песчаники и алевролиты, имеющие известковый, доломитовый и кремнистый цемент. Среди них встречаются горизонты, обогащенные конкрециями силеоита и фосфора.

 

На юге Ангариды накапливались грубые красноцветные осадки предгорного шлейфа и тонкие параллельно-слоистые озерные осадки. Последние представлены тонкозернистыми песчаниками, алевролитами, глинами, мергелями, обогащенные сульфатами. Слои гипса и ангидрита присутствуют в среднем девоне Минусинской впадины, а каменной соли — в верхнедевонской части разреза Тувинской, Убсанурской и Назаровской впадин.

Красноцветные отложения, состоящие из косослоистых песчанистых мергелей, известково-доломитовых и доломитовых толщ с остатками панцирных рыб, встречаются на архипелаге Северная Земля (острова Пионер, Комсомолец, Октябрьской Революции) и на Таймыре. Наличие среди пестрых сланцев прослоев гипса и ангидрита характерно для среднего девона Мамского и Сетта- Дабанского антиклинориев.

 

На значительных пространствах Южно-Американского, Африканского и Австралийского континентов в течение среднего и позднего девона (см.  4.5) господствовали аридные тропические условия. С одной стороны, на это указывает распространение разнообразных континентальных красноцветных и морских сульфатно-карбонатных отложений, а с другой — полное отсутствие каких-либо индикаторов гумидного климата. Особенно большое развитие красноцветы имеют в Капской области, во впадине Конго, в Тасмании и Восточной Австралии.

 

Наряду с карбонатными толщами, среди которых хотя и встречаются доломитизированные известняки и доломиты, но ведущая роль принадлежит органогенным известнякам, довольно часто встречаются сульфатные и соленосные отложения. Наибольшие залежи солей верхнего девона известны в бассейне Амазонки, на северо-западе Сахары (Алжир) и на востоке Австралии.

 

Имеющиеся в настоящее время фрагментарные данные указывают на возможность существования несколько более увлажненных условий в конце девона. Во всяком случае, присутствие остатков флоры среди красноцветов Австралии (шт. Виктория), где обнаружены Archaeopteris, Sphenopteris, Cordaites, Leptophloeum, и в Мали (Archaeosipillaria, Frotolepidodendrom, Cyclotigma, Hap- lostigma, С alamophy ton) дает основание предполагать это. По- видимому, заросли располагались на приморской низменности, которая подвергалась периодическому затоплению морем и характеризовалась резко выраженным морским климатом.

 

В ряде районов южных материков и в течение раннего девона, возможно, существовали гумидные условия (см.  4.4). На это указывает развитие хорошо отсортированных мономиктовых и оли- гомиктовых терригенных осадков, в том числе и кварцевых песков, наличие глинистых прослоев и полное отсутствие эвапоритов коасноцветов.

На протяжении девонского периода гумидный климат господствовал на севере-северо-западе Северо-Американского континента, на значительной части Евразии, на северо-востоке Африки и северо-востоке Австралии. В морских бассейнах накапливались существенно органогенные, в том числе и рифогенные известняки и росли рифовые тела, но в прибрежном мелководье и лагунах соленость моря в отличие от аридной области оставалась нормальной. Среди континентальных отложений распространены главным образом сероцветные глинистые толщи, обогащенные каолинитом и содержащие остатки растительности. На центральной Аляске в бассейне рек Нейшен и Татондун встречаются остатки папоротникообразных Callixylon, Leiotriletes, Leozonotrilites, Hymenozo- notriletes, Retasotrilites, Spenozonotrilites, Cenvolatispona, на северо-востоке Австралии — Hostimella, Zosterophyllum. В пределах северной Аляски и Канадского Арктического архипелага известны небольшие прослои угля (п-ов Гаспе, о. Батхерст).

 

На северо-западе Африканского континента в условиях значительного дефицита влаги и, возможно, с сезонным распределением атмосферных осадков в морских бассейнах осаждались органогенные (рифогенные) и оолитовые известняки. Крупные рифовые постройки известны в Марокко и Алжире. В их строении принимают участие ругозы, восьмилучевые кораллы и мшанки, присутствуют табуляты и строматопороидеи. В прибрежных зонах морей формировались главным образом кварцевые песчаники и каоли- нит-монтмориллонитовые глины с оолитами железа.

 

Наибольшее количество палеоклиматических данных имеется по Евразии. На юге Западной Европы, на Урале, Тимане, в Ал- тае-Саянской области, Катазии, Индо-Тибетии и на северо-востоке Азии господствовал влажный тропический климат. Среди осадочных образований этой обширной территории отсутствуют сульфатные и галогенные породы, доломиты, карбонатные и гипсоносные континентальные красноцветы. В морях происходила интенсивная мобилизация карбонатного вещества. В океане Тетис и прилегающих эпиконтинентальных морях формировались мощные толщи разнообразных органогенных известняков (коралловые, стромато- поровые, брахиоподовые, криноидные известняки), а в зонах мелководий располагались крупные рифовые постройки. В их строении принимали участие восьмилучевые кораллы, табуляты, ругозы, строматопоры и мшанки. Глубоководные осадки бассейнов Тетиса и Урала состояли из кремнистых сланцев и битуминозных глин, содержали остатки пелагической фауны (головоногие моллюски, фораминиферы).

 

Карбонатонакопление осуществлялось также в Колымском море, в Уссурийском бассейне и эпиконтинентальных морях Сино- Гобии и Катазии. Толщи органогенных известняков чередуются со слоями терригенных осадков, которые по своему составу отвечали мезомиктовому и олигомиктовому типам.

 

Среди прибрежных осадков Евразии значительная роль принадлежала глинам каолинит-монтмориллонитового и существенно каолинитового состава. В районах, примыкающих к аридным областям Фенно-Сарматии и Ангариды, в небольших заливах и лагунах осуществлялось накопление слабо сульфатных и доломи- тизированных осадков. В то же время здесь довольно широким распространением пользовались прослои, обогащенные гидроге- тит-шамозитовыми рудами и сидеритами. Залежи железных руд особенно многочисленны в Южной Европе, северо-западной части Африки, в странах Средиземноморья и Юго-Восточной Азии, в Восточном и Южном Китае.

 

В областях гумидного климата широко распространены углистые породы. Углистые сланцы и тонкие терригенные породы, обогащенные углистыми частицами, известны на Тимане, в Сино- Гобии и Катазии. Угли среднего девона обладают высокой зональностью и представляют собой углистые аргиллиты. В то время как в среднем девоне угли возникают в результате преобразования водных псилофитов, позднее углеобразователями становятся папоротникообразные и древние представители лепидофитов. По мнению В. М. Синицына [19], угленакопление в девонский период имело азональный характер. Оно осуществлялось не только в гу- мидном, но и в аридном климате, так как растительность этого времени все еще была тесно связана с водной средой и мало зависела от атмосферного увлажнения. Поэтому углистые толщи нередко встречаются среди лагунных доломито-известковых осадков и даже соседствуют с пластами гипса, как, например, в ряде районов Восточно-Европейской платформы.

 

Гумидное выветривание получило большое развитие на островах эпиконтинентальных морей и на крупных участках суши. На Урале, Тимане и в Алтае-Саянской области известны горизонты высокоглиноземистых пород и бокситы. В Предуралье (Башкирия, Татария) наряду с прослоями оолитовых шамозитовых руд встречаются залежи каолинита и слои кварцевых песчаников с каолинитовым цементом. Каолинитосодержащие сланцы и кварцевые песчаники известны на юге Западной Европы и свидетельствуют о происходивших интенсивных процессах выветривания в условиях влажного климата.

Процессы выветривания в девоне по сравнению с более поздними периодами протекали в более ослабленной форме, так как в этом процессе довольно слабое участие принимала растительность. Поэтому выветривание редко достигало латеритной стадии. По-видимому, этим можно объяснить присутствие большого количества неразложенного аркозового материала в песчаниках и преимущественное развитие аргиллитов гидрослюдисто-монтмориллони- тового состава. Хотя в этом случае немаловажную роль могли играть активные тектонические перемещения и существование расчлененного и высокого рельефа.

 

По мнению подавляющего большинства палеоботаников, оккупировать суши растительностью произошло в девоне, когда при высоком содержаний водяных паров в воздухе и при обильных атмосферных осадках разница между водной и субаэральной средой приморских низменностей была незначительной. В этих условиях водные растения закреплялись на болотистых приморских низменностях и постепенно продвигались в глубь континента.

 

В раннем девоне на прибрежно-морских территориях и на приморских низменностях развивались псилофиты, в среднем девоне появились древние группы лепидофитов и папоротникообразных. Среднедевонская флора получила название гиенивой. В позднем девоне появилась разнообразная археоптериевая флора, состоящая из папоротникообразных, плауновых и членистостебельных и только в самом конце девона появились птеридоспермы.

 

По режиму увлажнения в ряде случаев в Евразии удается выделить области переменно-влажного климата. Такие районы известны в Центральной Европе, Средней Азии, Иране, на Тарим- ском массиве и в Приамурье [79]. Хотя лагунные отложения не содержат сульфатных и тем более соленосных отложений, но наряду с органогенными известняками присутствуют доломиты. Прибрежно-морские и континентальные отложения характеризуются развитием пестроцветов с обильным ожелезнением.

 

Таким образом, в девонский период практически на всех континентах существовал тропический климат. Экваториальные условия в Евразии свойственны Тиману, Уралу, Алтае-Саянской области и Южному Китаю. На Северо-Американском континенте экваториальные условия предположительно были на юге США и на севере Мексики, а на Австралийском континенте — в его северовосточной части.

 

 

 Смотрите также:

  

марфафизиологический прогресс - девон - карбон

ПОЗДНИЙ ПАЛЕОЗОЙ. Девон.
В каменноугольном периоде, или карбоне, происходит заметное потепление и увлажнение климата. На низменных материках весьма распространяются заболоченные низины.

 

Океан тетис. что было на месте крыма...

Палеозой. Палеозойская эра. :: Палеозойская эра. — крупный период в истории развития земли, следовавший за архейской Трудами англичан Сэджвика и Мурчисона переходная формация была разбита на три системы: кэмбрийскую, силурийскую и девонскую и...

 

БРОКГАУЗ И ЕФРОН. Девонская система. Девонский период

Из этого краткого обзора фауны можно представить себе картину тех физико-географических условий, которые существовали на земной поверхности в эпоху Девонского периода.