ЭВОЛЮЦИЯ
ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА
И БИОТИЧЕСКИЕ КРИЗИСЫ
LVI СЕССИЯ
ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА
Санкт-Петербург 2010
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО
ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. А.П.КАРПИНСКОГО (ВСЕГЕИ)
ЭВОЛЮЦИЯ
ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА
И БИОТИЧЕСКИЕ КРИЗИСЫ
МАТЕРИАЛЫ
LVI СЕССИИ ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКОГО
ОБЩЕСТВА
5 – 9 апреля 2010 г.
Санкт-Петербург 2010
УДК 56:57. 071.72:57.071.74
Эволюция органического мира и биотические кризисы. Материалы LVI сессии Палеонтологического общества при РАН (5-9 апреля 2010 г., Санкт-Петербург). – Санкт-Петербург, 2010, 150 с.
В сборник включены материалы по эволюции органического мира и биотическим кризисам в его истории от момента возникновения жизни на Земле до наших дней. В ряде докладов рассматривается современное состояние проблемы выявления палеонтологических свидетельств биотических кризисов, массовых вымираний биоты и их причин. Освещаются вопросы существования и специфичности микробентоса в дофанерозойский период истории Земли и связи эволюции его органического мира с фанерозойской. Одному из основных условий эволюции органического мира – биоразнообразию, посвящено большинство докладов сессии. Практически в течение всех периодов фанерозоя рассмотрена динамика биоразнообразия различных таксономических групп животных и растений: радиолярий, фораминифер, кораллов, граптолитов, конодонтов, моллюсков, остракод, низших и высших растений, спор и пыльцы и др., характер развития организмов в межкризисные интервалы и во время кризисов. Большое внимание в докладах уделено вопросам связи биотических кризисов с проведением и прослеживанием границ общих и региональных стратонов.
В связи со 110-летием со дня рождения выдающегося палеонтолога ХХ века А.П. Быстрова ряд докладов был посвящен позвоночным: их морфологии, распространению во времени и в пространстве, новым находкам остатков на территории России.
Сборник рассчитан на палеонтологов, стратиграфов и геологов различных специальностей.
Редакторы: Богданова Т.Н.
Крымгольц Н.Г.
© Российская Академия Наук
Палеонтологическое общество при РАН
Всероссийский научно-исслед. геол. ин-т
им. А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ)
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ ПАЛЕОБИОСФЕРНОЕ ВРЕМЯ И СТРАТИГРАФИЯ
Вступительное слово Президента Палеонтологического общества
академика Б.С. Соколова на LVI сессии
Дорогие друзья,
Тема открывающейся сессии Палеонтологического общества «Эволюция органического мира и биотические кризисы». Но я хотел бы предпослать ей некоторые рассуждения о геологическом времени, естественно вытекающие из наших представлений об истории формирования слоистой оболочки Земли, т.е. стратисферы, наших представлений о содержании стратиграфического пространства в его подразделениях, отразивших ход геологической истории, документированной эволюцией и палеонтологической летописью. Земля остается пока единственной планетой, на которой последовательно записан этот процесс на протяжении около 4-х миллиардов лет, а человек – единственное существо, оказавшееся способным окинуть его своим разумом. Физические документы геологической истории и реальные проявления биосферной эволюции – наше бесценное и уникальное достояние. На него прочно опирается подлинно научное знание. Является ли оно полным в контексте Вселенной? Безусловно, не является. Но это то знание, которое прочно опирается на факты, предоставленные нам первой планетой, стратисферная оболочка которой оказалась доступной для изучения прямыми методами науки.
Уже более года тому назад мне была дана возможность высказаться по поводу «принципа геологической вечности жизни» В.И. Вернадского и возраста Земли. Это был круглый стол в рамках конференции по истории наук о Земле, организованной Институтом истории естествознания и техники Академии наук. Обсуждение вызвало большой интерес, а через некоторое время я дополнил свое выступление рассуждением о геологическом времени с попыткой выразить это в графической модели, опираясь на наши представления о стратиграфическом пространстве литосферы, как фундамент рассуждения. Публикация материалов конференции прошла фактически незамеченной, что стало типичным для современных малотиражных изданий, и я осмеливаюсь предложить тему для дальнейшего обсуждения в среде палеонтологов и стратиграфов. К тому же я кое-что уточнил в своей графике.
Очень упрощенно стратиграфию можно определить как науку о слоистой структуре верхней оболочки земной коры. Это – каменная книга ее истории, прочитать которую оказалось не так просто, и прочитанной она стала не последовательно с первых страниц (далеко неполных вообще), а, прежде всего, с последних – фанерозойских. Впрочем, также прочитана и человеческая история. Это две самые фундаментальные ретроспективы, которые нам открыты во Времени. Но что же такое время? Мы ежедневно употребляем это слово в его бесчисленных формах нашего бытия и нашего прошлого, но обычно оказываемся в большом затруднении, когда требуется дать его определение. Значит и это не такое простое понятие. В науке и философии ему посвящена огромная литература, оно постоянно тревожит мысль. Место, занимаемое им в геологических науках и в представлениях биологической эволюции, является первостепенно важным.
Но существует две основные концепции времени. Время независимое, отстраненное, как бы внешнее по отношению к объектам и процессам материального мира – классическое физическое время Исаака Ньютона, и время непосредственно связанное с материальным миром и процессами в нем происходящими, пронизывающее все явления Природы. Обе концепции сосуществуют. В геологии вторая концепция доминировала с начала определения ее основ в представлениях Николая Стенона о слоях земных и представлениях М.В.Ломоносова об этой же важнейшей структуре земной коры. В Российской геологии это выразилось в сочетании стратиграфических подразделений и их геохронологических эквивалентов, что сразу же было одобрено на Болонской сессии Международного геологического конгресса (1881). Первичной выступала геологическая система, которой соответствовал геологический период.
Наиболее глубокое рассмотрение проблемы времени в геологии, несомненно, принадлежит В.И. Вернадскому. Время и пространство он считал неразделимыми, отдельно в природе не существующими и ставил вопрос: неразделимыми чего? – И отвечал: «Очевидно того, что только и существует, это – м а т е р и и (разрядка моя), которую мы разбиваем на две основные координаты: пространство и время» (1885, 2000). В геологии он связывал время, прежде всего, с проявлениями жизни в ее дискретном выражении – биологических видах и их поколений. Начиная с архея, это – мир, как мы теперь определяем, – прокариот-архебактерий, цианей. «Время, … с отвечающим живым организмам пространствам», он назвал биологическим, которое «по длительности равно геологическому». Но «начало жизни, т.е. начала биологического времени, мы не знаем», писал он. Мы не знаем этого и сейчас. Поэтому только и говорим о времени появления следов организмов в наидревнейших породах осадочного генезиса – корах выветривания в метаморфических комплексах. Это первые свидетельства жизни в ее клеточной форме. Начало ее функционирования означало зарождение биосферы Земли и начало палеобиосферного времени, которому так много внимания уделил покойный Кирилл Владимирович Симаков (2004).
Мы воспринимаем время, как такую же реальность, как и окружающий нас мир людей, вещей, событий. Такой же реальностью было и геологическое время – время геологических и палеобиологических событий. Вот это и есть самое главное в понимании природы времени – без всякой его философии. Время для нас неразрывно связано с материальным миром, движением. Его нельзя отрывать от пространства и предметного мира, его явлений и событий в нем происходящих. Это понимание нам дает не столько физика и математика (у них свои великие задачи), сколько естествознание и история. Их синтез наиболее ярко проявляет себя в науках о Земле и жизни, в их геологическом прошлом, а это прошлое есть реальное течение (длительность) геоисторического времени и времени эволюции Биосферы и Геомериды (биогеомериды) Земли.
Биосфера является уникальнейшим явлением в Солнечной системе. Только в слоистой оболочке земной коры сохранилась запись геоисторических событий и важнейшего из них – эволюции и истории органического мира, начиная с первых проявлений клеточной жизни. Мы не знаем и, вероятно, никогда не узнаем, как произошла жизнь, но нам известны древнейшие проявления уже возникшей жизни в архее и радиоизотопный возраст древнейших пород Земли. Он не определяет возраст планеты, но близко определяет начало жизни, уже никогда более не прерывавшейся. Начало жизни это и начало биосферного процесса на Земле. Биосфера Земли, это первая доступная для изучения биосфера во Вселенной.
Свои размышления о времени и представление В.И. Вернадского о геологической вечности жизни, то есть реально связанной только с Землей, а не вечности жизни вообще, что в отрыве от Земли представить просто невозможно, я попытался выразить графически. Эта схема требует некоторых пояснений. За ее основу я беру стратиграфическое пространство литосферы, под которым понимаю слоистый чехол земной коры в трех его измерениях, как осадочно-вулканогенную корку шара, сформировавшуюся во времени и в самых разнообразных ландшафтно-географических средах морей и континентов геологического прошлого. Эта слоистая породная структура – естественное природное хранилище всей информации о событиях далекого прошлого, как абиотиче-
ского, так и биотического характера. В ее изучении первостепенно важные успехи достигнуты стратиграфией, опирающейся на биологическую эволюцию и радиологическое определение возраста горных пород, заключающих остатки некогда процветавших флор и фаун. Они – носители биологического времени эволюции и, следовательно, геологического времени в истории Земли. Это заключение В.И. Вернадского необходимо принять.
Биогеосферный процесс на Земле не был плавным. Он периодически нарушался событиями во внешней среде и в самой биоте. Крупнейшими потрясениями для жизни были климатические изменения и болидные бомбардировки, также влиявшие на климат планеты, не говоря об их прямом геохимическом и физическом эффекте. Обращают на себя внимание, прежде всего, великие оледенения, приводившие к эпохам устойчивого холодного климата, вызывавшего великие вымирания в органическом мире. Не менее значительными были и геодинамические процессы, происходившие в самой земной коре и глубинах Земли. Все это резко или постепенно, но неизбежно сказывалось на гляцеоэвстатике Мирового океана, на перемещениях его береговой линии (трансгрессии и регрессии) и на климате континентов. Реакция биоты на возникавшие кризисы была наиболее чувствительной – за опустошениями экологических ниш шли популяционные взрывы и волны различного масштаба, вплоть до таких значительных как в венде – кембрии или перми – триасе, квартере – антропогене.
Стратисфера Земли хранит запись всех биогеосферных событий; в стратиграфическом пространстве мы встречаем не хаос, а закономерную, хотя и далеко неполную, информацию о последовательности «шагов эволюции» и геоисторических изменений в живом покрове Земли. И это не менее важно учитывать, чем изменения, вскрываемые в филогенетических стволах и ветвях древа жизни, хотя бы потому, что эволюция протекает в реальных экосистемах (биогеоценозах). Геология и палеонтология подводит важнейший базис под биологическую теорию эволюции. Биостратиграфия ярко вскрывает этапность эволюции, а ее шаги в смысле времени являются длениями (понятие, введенное А. Бергсоном и принятое В.И. Вернадским) от найденной точки отсчета, то есть того стратиграфического уровня, в котором обнаружены первые свидетельства функционирующей жизни. Это время – такая же реальность, как и стратиграфический разрез с его естественными подразделениями и их границами, принятыми в геологии за природный эталон или стратотип. Понятие стратотип первично по отношению к геологическому времени, и оба они одинаково отражают реальность.
В предлагаемой схеме я представил время в двух выражениях – как геохронометрическую шкалу времени, с ее метрическими делениями (к коим отношу и декамириады Вернадского), и как время в его последовательных событийных длениях, которые, строго говоря, не являются шкалой, хотя в литературе и укрепились названия «шкала геологического времени» и «стратиграфическая шкала». С открытием радиоактивности атомов урана впервые в истории науки открылась возможность и необходимость «точно количественно определить длительность, как геологических систем, так и главнейших их подразделений… в разных частях планеты» (Вернадский, 1935, 1937-39, 2000). Геологическое время оказалось грандиозным и единицей его измерения Вернадский предложил декамириаду (от 100 000 лет). Это было не только удобно для практического использования, но вносило новый смысл в понимание времени в геологическом прошлом. Но необходимо помнить, что декамириада это всего лишь единица измерения геологического времени, а его подлинным феноменом оказывается открытие длений разновеликих непрерывно-прерывистых этапов формирования стратисферы Земли через ее стратиграфические подразделения разного ранга. Таким образом, геологическое время не просто шкала декамириад, а выражение реального времени в течении геоисторических биосферных процессов. В системе стратиграфических подразделений появился свой вектор нелинейного времени, позволяющий датировать различные граничные события и определять время длений соответствующих этапов биосферной эволюции и истории. Наш разум воспринимает всю эту Систему уже в ее движении, но мы не знаем его начала и не предвидим конец. В геологии это и есть принцип Геттона, как его понимал В.И. Вернадский. Он не нуждается в корректировке. Что же касается принципа Рэди – «все живое от живого», то можно сделать только одно замечание. Если отвлечься от божественного творения жизни, то приходится признать, что в ее молекулярной форме, по крайней мере, однажды, должен был быть физико-химический скачек от косной материи к живой.
Верхняя часть схемы представляет общее время – пространство, я его называю пространством времени. Оно одновременно со стратиграфическим пространством, - его второе биогеохронологическое лицо. Это проекция на пространство, занимаемое жизнью – развивающейся биогеомеридой. Все, производимые нами процедуры стратиграфической корреляции, связаны с этим биогеосферным пространством. На графике его пересекает диагональ – это воображаемое направление движения непрерывно-прерывистого времени. К ней отнесены датированные по изотопам границы основных стратиграфических эонотем, с их системами в фанерозое, и приходящиеся на них деления (пунктир), помещенной независимо слева, геохронометрической шкалы. Назначение этой шкалы только измерительное, она имеет совсем иную природу, связанную с распадом атомов вещества (геохимическое время). Тогда как геологическое или палеобиосферное время отражает этапы структурного формирования стратисферы и одновременно ход биогеосферной эволюции. Эта диагональ наглядно показывает соотношение реальных длений геологического времени и делений шкалы – механизм его измерения.
В заключение следует сказать еще раз, что геологическое или биогеосферное время это наиболее очевидное проявление реальности времени, но, оно, конечно, не означает, что в биохроностратиграфическом пространстве стратисферы Земли в наших корреляциях достигается безупречная синхронность. Мозаичность стратисферы исключает это, но палеонтологический метод в биохронологии позволяет максимально приблизиться к достоверности, об этом я уже писал (Соколов, 1971). Таким образом, прежде чем говорить о времени в геологии, необходимо знать, к каким геологическим реалиям оно привязано. У геологического времени стратиграфическое лицо. Представляется, что в Международной комиссии по стратиграфии МСГН этому не придают значения (Шкала геологического времени, 2004), когда для докембрия предлагаются новые геологические периоды с собственными названиями, выраженные только в декамириадах, и не имеющие природных носителей этого времени – реальных стратонов. Это разрушение основного принципа стратиграфии, как геологической науки. Поэтому в графике принята российская система стратиграфических подразделений докембрия. Она более правильно отражает уровень наших современных знаний и принципиальное значение естественно-исторического подхода к геологическому времени.
Благодарю вас за внимание.
А.С. Алексеев (МГУ, ПИН РАН)
БИОТИЧЕСКИЕ КРИЗИСЫ И МАССОВЫЕ ВЫМИРАНИЯ ФАНЕРЗОЯ:
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
В 1979 г. впервые было сообщено об обнаружении иридиевой аномалии на границе мела и палеогена, а в 1980 г. опубликована статья с изложением импактной гипотезы в качестве причины массового вымирания конца мелового периода (Alvarez et al., 1980). Эта гипотеза вызвала необычайный интерес самых разных специалистов, работающих в области наук о Земле, к изучению более ранних биотических кризисов и массовых вымираний. За прошедшие 30 лет опубликовано не менее 5000 статей, десятки монографий и сборников, так или иначе затрагивающих вопросы изменения глобального биотического разнообразия в геологическом прошлом. Исследования, посвященные детальному качественному и количественному анализу массовых вымираний, выявлению роли биотических кризисов в развитии земной биоты, изучению импактных структур и возможности влияния таких катастрофических событий на органический мир нашей планеты, и сейчас продолжают быть весьма актуальными.
Углубленный анализ палеонтологической летописи показал, что основные тренды в изменении глобального таксономического разнообразия морских (кривая Сепкоского) и пресноводных и наземных животных одинаковы. Колебания разнообразия морских животных на уровне семейств и родов синхронны. Моделирование наиболее вероятного поведения разнообразия видов показывает, что и этот показатель должен вести себя во времени аналогичным образом. Статистический анализ колебаний разнообразия и уровня вымирания морских животных, проводимый на протяжении трех десятилетий, то подтверждал наличие периодичности, то отрицал ее существование. Однако более реальным представляется существование такой периодичности (30 или 60 млн лет).
Массовые вымирания как наиболее важный элемент биотических кризисов признаются подавляющим большинством исследователей. Четыре великих массовых вымирания (конец ордовика, два импульса в конце перми, конец триаса, рубеж мела и палеогена) сохранили свой статус. К ним можно добавить еще не менее четырех малых массовых вымираний (рубеж франа и фамена, конец фамена, рубежи серпуховского и башкирского, сеноманского и туронского веков). Число потенциальных событий различной амплитуды измеряется десятками.
Массовое вымирание (как и биотический кризис в целом) представляет собой достаточно длительный процесс. Современные методы прецизионных палеонтологических и геохимических (включая изотопные) исследований позволили с большой детальностью изучить фаунистическую и флористическую смену на рубежах перми и триаса, мела и палеогена, к которым приурочены наиболее масштабные и четкие массовые вымирания. Например, установлено широкое распространение морских бактериальных сообществ в начале триаса сразу после финального импульса позднепермского массового вымирания.
Особое внимание привлекают вопросы, связанные с выявлением причин массовых вымираний и биотических кризисов. Огромное число исследований подтвердило реальность иридиевой аномалии на границе мела и палеогена, выявлены и другие признаки импактного события на этом рубеже: зерна ударно-метаморфизованного кварца, микротектиты, скелетные кристаллы никелевой шпинели, наноалмазы, внеземные аминокислоты, фуллерены, цунамиты вдоль побережья Мексиканского залива и другие индикаторы. Найден и изучен предполагаемый кратер-убийца Чиксхулуб в Мексике диаметром около 200 км. На ряде других рубежей установлены признаки импактных событий (повышение концентрации иридия, микросферулы и др.), в том числе и на границе перми и триаса, но не все они получают подтверждение после проверок. Однозначно можно сказать, что за прошедшие 30 лет не обнаружено ничего сравнимого с рубежом мела и палеогена и это единственное массовое вымирание, для которого импактный сценарий может считаться доказанным.
К настоящему времени на Земле известно свыше 150 метеоритных кратеров различного размера. Некоторые не только хорошо датированы изотопными методами, но зафиксированы выбросами за их пределами в нормальных осадочных разрезах. Анализ, проведенный для кратеров небольшого и среднего диаметра (до 60 км, например, эоценовый кратер Чезапикского залива), показывает, что изменения среды, связанные с их образованием, не вызывали заметных биотических изменений в морских обстановках.
Кроме импактной гипотезы для рубежа мела и палеогена и других великих массовых вымираний актуальна и вулканическая, в том числе, и в варианте циклических мантийных плюмов с формированием обширных полей базальтовых траппов, выделение газообразных продуктов из которых могло привести к глобальным климатическим пертурбациям. Применительно к рубежу мела и палеогена даже адепты вулканической гипотезы согласны с тем, что импактное событие имело место, хотя и не считают его «ответственным» за наблюдаемые изменения в биоте. Из других гипотез следует отметить распространение бескислородных вод в результате переворота водных масс с аноксическими условиями на глубине (например, рубеж перми и триаса). Периодичность снижения таксономического разнообразия также объясняется и колебаниями Солнечной системы относительно плоскости галактики (период 60 млн лет) кометными пучками и т.д.
При разработке глобальной (международной) стратиграфической шкалы все более осознается ограниченность традиционного биостратиграфического подхода, который не обеспечивает необходимой степени изохронности удаленных корреляций, в связи с чем все большее внимание уделяется физическим и событийным маркерам. Как результат в качестве маркера нижней границы датского яруса (соответственно, палеоцена, палеогена и кайнозоя) официально утверждена иридиевая аномалия (разрез Эль-Кеф в Тунисе).
Биотические кризисы и массовые вымирания являются реальными элементами, играющими важную роль в модулировании эволюционного процесса и имеющими, скорее всего, различные причины.
С.В. Антипенко, Т.В. Саченко (БелНИГРИ)
Особенности развития морской биоты
в раннефаменский период межсолевого осадконакопления
в Припятском палеобассейне
Разнофациальная нижнефаменская межсолевая толща Припятского прогиба является уникальным объектом исследований. Она сформировалась во время активной рифтовой стадии тектонического развития прогиба, интенсивных блоковых движений по разломам и, соответственно, постоянного изменения палеорельефа дна водоема. Период отложения осадков ознаменовался двумя примерно равными по времени циклами развития, в основном, эндемичной морской биоты в полуобособленном палеоводоеме. Первый (домановичско-тремлянский) характеризуется появлением, распространением и частичной гибелью раннефаменской биоты, второй (вишанско-петриковский) – частичным восстановлением, значительным обновлением, массовым развитием и почти полным исчезновением ее в среднем фамене. Кризис между ними был вызван относительно непродолжительным периодом соле- и сульфатородного осадконакопления в позднезадонское (тремлянское – внутримежсолевое) время.
После мощного позднефранского (евлановско-ливенского) этапа накопления нижней соленосной толщи в бассейне установились относительно нормальные морские условия, благоприятные для жизнедеятельности различных организмов – цианобактерий, известковых водорослей (харовых, красных), брахиопод (замковых и беззамковых), моллюсков (гастропод, бивальвий, бактритоидей, аммоноидей), ракообразных (остракод), иглокожих (криноидей), радиолярий и др. В этот период на отдельных мелководных участках шельфа, преимущественно в западной и северной краевых частях бассейна, представители их сообществ заселяли обширные территории. Ареалы организмов прослеживаются при корреляции одновозрастных отложений в керне многочисленных разрезов скважин, пробуренных в Припятском прогибе. Установлено, что одни группы или таксоны организмов приурочены к определенным временным (стратиграфическим) уровням, другие только отражают определенные фациальные обстановки в водоеме при неоднократном возобновлении которых позже – возвращаются на эти же участки обитания. Породообразующими организмами в этот период являлись цианобактерии и брахиоподы, слагавшие довольно мощные органогенно-аккумулятивные толщи (слои, пласты и их биоритмиты – желваковые, ракушняковые, детритовые) (Антипенко, 2007; 2009). Остальные органические остатки встречаются в породах эпизодически в виде рассеянных скоплений в отдельных прослойках и на плоскостях наслоений. Таксономическое разнообразие морской биоты – брахиопод, моллюсков, остракод, известковых водорослей и других групп организмов во время этого цикла было гораздо беднее, чем в следующем вишанско-петриковском цикле (Пушкин и др., 1995; Пушкин, Саченко, 2002).
Второй, вишанско-петриковский этап, был более благоприятным для обитания организмов. Он ознаменовался массовым обновлением и расцветом морской биоты. Если в постсульфатное вишанское время органика еще практически не появлялась, то начиная с елецкого она начала бурно развиваться и эволюционировать. Как по таксономическому составу, так и по биомассе органический мир елецкого времени превзошел задонское. Временной порог практически преодолели без потерь (в форме строматолитов) только наиболее устойчивые эврифациальные цианобактерии, желваки которых по-прежнему доминируют в разрезах нижнего фамена. В составе биоты унаследовано продолжают существовать уже обновленные комплексы и сообщества брахиопод, моллюсков, ракообразных, иглокожих, известковых водорослей и др. Нормально морские условия в это время способствовали их более широкому распространению и соответственно увеличению мощностей органогенных отложений, особенно в краевых зонах палеоводоема. Появились также новые каркасные организмы – строматопороидеи и мшанки, которые совместно с багрянками создавали при жизни прикрепленные наросты и корки, являвшиеся каркасами маломощных (до 3 м) элементарных и простых органогенных построек – калиптр, биогермов, биостромов и их мощных (до 60-80 м) биоритмитных толщ в Припятском бассейне. Завершился цикл развития биоты массовой ее гибелью из-за начавшегося этапа мощного соленакопления в бассейне (верхняя соленосная толща) в среднефаменское, лебедянское время.
О.В. Артюшкова, В.А. Маслов (ИГ УНЦ РАН, Уфа)
БИОСТРАТИГРАФИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ УРОВНИ
В РАЗРЕЗАХ ДЕВОНА ВОСТОЧНОГО СКЛОНА ЮЖНОГО УРАЛА
КАК МАРКЕРЫ РЕГИОНАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ
Метод событийной стратиграфии хорошо зарекомендовал себя за рубежом, и без него в настоящее время не обходится практически ни одна публикация, посвященная анализу бассейнов фанерозоя и эволюции фауны. В российской литературе таких работ немного. В них рассматриваются общие и методические вопросы (Веймарн и др., 1998; Корень и др., 2000) или отдельные частные события, чаще – биотические.
Причин подобной ситуации, видимо несколько. Для девона многих регионов России существуют «пробелы» в биостратиграфической последовательности, что объясняется, в первую очередь, неполнотой палеонтологической летописи. Недостаточная детальность исследований, в том числе, и по конодонтам (иногда по объективным причинам), не дает нам точных датировок отложений, не позволяет оценить продолжительность перерывов в шельфовых фациях или время проявлений вулканизма. Крайне редки и разрозненны данные геохимического и изотопного анализов, палеомагнитные данные.
В этом сообщении предпринята попытка на основе детального биостратиграфического изучения вулканогенно-кремнистых толщ восточного склона Южного Урала[1] выявить корреляционные уровни в пелагических фациях островодужной системы и сопоставить их с маркерами глобальных событий.
В девонском разрезе Западно-Магнитогорской зоны установлена достаточно полная конодонтовая последовательность (Артюшкова, 2009), прослежены датированные литологические реперы на всей территории Южного Урала.
Отчетливо устанавливается уровень в основании ирендыкской свиты, отвечающий основанию эйфельского яруса среднего девона (рис.). Во многих разрезах подошва свиты маркируется яшмовой пачкой. На этом рубеже происходит смена вулканитов базальт-риолитовой формации баймак-бурибайской свиты андезибазальтовой ирендыкской.
Второй уровень обозначен нижней границей ярлыкаповской свиты и располагается в основании зоны australis. Это великолепный репер, прослеженный по всей территории Южного Урала. Он характеризуется резким изменением вулканогенных формаций (рис.) и формированием мощных толщ яшм и кремней. В ряде разрезов ниже этого уровня в верхней части подстилающей ирендыкской свиты формируются микститы с глыбами известняков (гадилевская толща). В разрезах шельфовой фации этот уровень близок к основанию афонинского горизонта (рис.). Для корреляции с Хотечским событием (Chote Event), которое установлено ниже, в основании зоны costatus (Walliser, 1996), достаточных данных не имеется.
Третий уровень выражен наиболее ярко. Он фиксируется нижней границей мукасовской свиты и связан с основанием зоны punctata. Этот рубеж отмечен повсеместным кремненакоплением на всей территории Южного Урала. Он надежно датирован и прослежен в разрезах многих структурно-фациальных зон. В шельфовых фациях он соответствует подошве доманикового горизонта. Этот уровень отчетливо коррелируется с глобальным событием punctata Event (=Domanik Event) (Walliser, 1996).
С основанием подзоны Late triangularis в низах фаменского яруса верхнего девона, отвечающей нижней границе зилаирской свиты, может быть связан четвертый корреляционный уровень. Пограничный F/F интервал, в котором зафиксировано одно из крупных фанерозойских событий (Upper Kelwasser Event), в Западно-Магнитогорской зоне представлен вулканитами андезибазальтовой формации бугодакской свиты и олистостромовым комплексом биягодинской свиты.
Намечается еще один уровень, важный для решения стратиграфических задач в широком плане. Это основание мостостроевского вулканогенного комплекса, датируемое началом эмса (по комплексу Polygnathus kitabicus и Pol. excavatus). С этим уровнем связывается начало девонского вулканизма на Южном Урале. Возможно, он коррелируется с Далейским событием (Daleje Event). Но не исключено, что может отвечать событию основания злиховского яруса (Basal Zlichov Event) (Walliser, 1996).
Рис. Сопоставление корреляционных уровней в разрезе девона
Западно-Магнитогорской зоны с глобальными событийными границами.
Все установленные корреляционные уровни охарактеризованы достаточно полными комплексами конодонтов. Представленные в них таксоны отличаются относительным разнообразием и массовым количеством экземпляров. Эти уровни могут служить литологическими маркерами, уверенно прослеживаются по латерали и установлены практически во всех структурно-фациальных зонах, что позволяет считать их региональными корреляционными реперами. Некоторые из них могут быть сопоставлены с глобальными событийными границами. Задачами дальнейших исследований являются детальные биостратиграфические исследования по выявлению тех событий, которые в настоящее время не имеют достаточного обоснования.
М.М. Астафьева (ПИН РАН), Е.В. Шарков,
А.В. Чистяков, М.М. Богина (ИГЕМ РАН)
БАКТЕРИАЛЬНО-ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
РАННЕПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКИХ И СОВРЕМЕННЫХ
ВУЛКАНИЧЕСКИХ СТЕКОЛ
Современные исследования показали, что подводные морские базальты являются благоприятной средой для жизни микробов (Furnes et al., 2007). Впервые это было продемонстрировано Торсетом еще в 1992 г.
Предположение, что вулканические породы являются местообитанием ранней микробной жизни, не является неожиданным. Некоторые из самых нижних ветвей древа жизни представлены термофильными микробами и существует доказательство того, что ранняя жизнь могла быть приурочена к вулканическим территориям, в том числе к гидротермальным источникам (Furnes et al., 2004). Так, например, нитчатые микрофоссилии, описанные из массивных сульфидных отложений (возраст 3.235 млрд лет), интерпретируются как образовавшиеся в условиях подобных современным черным курильщикам (Rasmussen, 2000). Это соответствует оптимальным температурам роста термофильных бактерий (около 70°С).
Больше того, было высказано предположение, что вскоре после извержения, когда температура поверхности пород падает ниже 113°С, жизнь уже может существовать (Stetter et al., 1990; Stetter, 2006), причем колонизация стекловидного вещества пиллоу лав происходит одновременно везде, куда может проникнуть морская вода (Thorseth et al., 2001). Важна и интересна проблема развития жизни на границе изверженной породы и воды (Fisk et al., 2006 а, б; Astafieva et al., 2008; Rozanov et al., 2008; Астафьева и др., 2008). При этом происходит микробная колонизация и поверхности субстрата и самой толщи породы.
Микробная колонизация потоков стекла в пиллоу-лавах чаще всего наблюдается на поверхности и вдоль трещин, оставляя следы былого присутствия микробов. Наиболее обычны микроскопические изменения текстуры, обнаруженные в свежем стекле на границе с измененным стеклом. Это пустые или заполненные минералами ямки и каналы, размеры и формы, которых сравнимы с современными микробами (Furnes et al., 2007). Процесс изменения микробами пород носит отнюдь не поверхностный характер, он может быть прослежен до глубины около 550 м вглубь, причем в верхних 350 м процессы биологического изменения преобладают (Furnes, Staudigel, 1999). Биологические изменения стекла пиллоу-лав процесс настолько обычный и широко распространенный, что может влиять на химические реакции и продукты взаимодействия между морской водой и породой (Staudigel, Furnes, 2004; Staudigel et al., 2004; Furnes et al., 2007; etc).
В качестве объектов исследования были выбраны базальтовые пиллоу-лавы с включениями вулканического стекла раннего палеопротерозоя (2.41 млрд лет) Карелии и современное вулканическое стекло из пиллоу-лав Срединно-Атлантического хребта.
Бактериально-палеонтологические исследования проводились на электронном сканирующем микроскопе CamScan-4 с микроанализатором Link-860. Исследовались только свежие сколы пород (как древних, так и современных), слегка протравленные кислотами.
В результате бактериально-палеонтологических исследований были обнаружены довольно разнообразные и многочисленные остатки микроорганизмов в упомянутых вулканогенных породах. Проведено сравнение древних и современных микробных комплексов. Интересно, что и в древних и в современных комплексах преобладали разнообразные нитевидные формы, в то время как кокки и овальные формы, вероятно, имели подчиненное значение. Встречены и предположительно эвкариотные формы. Таким образом, показано, что вулканогенные породы являлись благоприятной средой для развития жизни.
Наши исследования подтверждают, что также как микробы колонизировали базальтовое стекло раннедокембрийских подводных извержений, так и при современных извержениях микробы колонизируют вулканическое стекло. Это значит, что хорошо сохранившиеся пиллоу-лавы архейских и раннепалеопротерозойских зеленокаменных поясов, могут быть весьма перспективными для поиска следов древней жизни на Земле.
Работа выполнена по Программе Президиума РАН «Происхождение биосферы и эволюция гео-биологических систем» (подпрограмма II), гранту РФФИ № 08-04-00484 и научной школе НШ 4207.2008.5.
М.С. Афанасьева (ПИН РАН),
Э.О. Амон (ИГГ УрО РАН)
Динамика биоразнообразия радиолярий в фанерозое
Происхождение, основные закономерности эволюции и крупные биотические кризисы в развитии радиолярий в фанерозое были тесно связаны с геологической историей Земли. Эволюция радиолярий находилась под воздействием эволюции климата, в свою очередь климатические изменения являются отображением целого ряда геологических, геофизических и космических процессов. Особую роль в эволюции радиолярий играли оледенения, глобальные похолодания климата в палеозое и кайнозое, а также теплый климат мезозоя (Чумаков, 2001; Добрецов, 2003).
Снижение содержания углекислого газа в атмосфере явилось одним из главных инициаторов крупномасштабных палеоклиматических изменений, приводивших к сильному похолоданию и оледенениям. Анализ содержания углекислого газа в атмосфере фанерозоя показал (Berner, Kothavala, 2001): 1) очень высокую концентрацию СО2 в течение раннего палеозоя, 2) значительное снижение СО2 в конце девона, в карбоне и перми, 3) высокую концентрацию СО2 в раннем мезозое и постепенное снижение в течение позднего мела и кайнозоя (рис.).
Повышенное межледниковое разнообразие радиолярий хорошо прослеживается на протяжении всего фанерозоя (Afanasieva et al., 2005; Афанасьева, Амон, 2006; Afanasieva, Amon, 2006; Матуль, 2007; Afanasieva, Matul, Amon, 2009).
Радиолярии, исчезнувшие на переходах к оледенению или в ледниковых интервалах в связи с изменившейся биотической и абиотической средой обитания в условиях похолодания климата, были типичны для теплых фаз межледниковий, и наоборот (рис.). При этом большая часть новых видов радиолярий появляется именно в моменты потеплений, а резкое падение численности отмечено в периоды похолодания климата от абиотических причин изменивших биотическую среду обитания.
С другой стороны, сезонная ритмика галактического года находит свое отражение в этапах эволюции радиолярий (Afanasieva et al., 2005; Афанасьева, Амон, 2006). Каждый галактический год, т.е. полный оборот Солнца вокруг центра Галактики, имеет собственное название и делится на сезоны, которые приближенно соответствуют периодам фанерозоя (Куликова, Куликов, 2000). Cмена года фосфатия годом фитонием сопровождается вспышкой численности в позднем девоне, смена года фитония годом ноэтием – вспышкой численности в поздней юре. Сезоны галактических лет характеризуются примерно одинаковой картиной динамики биоразнообразия радиолярий. Многие крупные вымирания приурочены к смене сезонов (рис.).
Рис. Динамика таксономического разнообразия радиолярий в фанерозое.
Фосфатий. Первый этап в эволюции радиолярий (кембрий – силур) объединяет две стадии в развитии радиолярий и охватывает первые три сезона года фосфатия: 1 стадия (кембрий – средний ордовик) – лето и начало осени, 2 стадия (поздний ордовик – силур) – конец осени и зима. При этом внутри первых двух стадий становления радиолярий характер динамики биоразнообразия был одинаков: сначала медленный постепенный рост численности таксонов, затем достижение пика, затем снижение численности. Скорость видообразования на первой стадии развития варьировала от 0,3 до 2,8 вид/млн лет, а на второй стадии изменялась от 0,4 до 3,0 вид/млн лет. В конце зимы года фосфатия на границе силура и девона произошел первый перелом в эволюции радиолярий. Он ознаменовался исчезновением 65,5 % родов и 88,9 % видов типичных раннепалеозойских радиолярий и практически полным обновлением таксономического состава на уровне видов, родов, отдельных семейств и отрядов.
Второй этап эволюции радиолярий (девон – ранний карбон) охватывает весну года фосфатия (девон) и начало лета года фитония (ранний карбон). Весна года фосфатия демонстрирует иную динамику изменения биоразнообразия радиолярий, чем предшествующие сезоны: здесь происходит многократное увеличение скорости видообразования до 15,8 вид/млн лет (при средней скорости 3,3 вид/млн лет) и взрыв таксономического разнообразия радиолярий палеозоя (89 родов и 299 видов), при этом пик численности таксонов смещается к концу весны.
Фитоний. Летом года фитоний происходит драматическая смена вектора в эволюции радиолярий – начинается масштабное вымирание таксонов, завершившееся во второй половине лета на рубеже раннего и среднего карбона. Этот второй переломный момент в эволюции ознаменован гибелью 74,2 % родов и 92,3 % видов радиолярий.
Конец лета и осень года фитония соответствуют 3 этапу эволюции радиолярий (средний карбон – пермь). Третий этап характеризуется сокращением видового разнообразия радиолярий и постепенным замедлением скорости видообразования от 4,6 до 2,1 вид/млн лет, при средней скорости 2,4 вид/млн лет. Конец пермского периода (рубеж между осенью и зимой года фитония) ознаменовался катастрофическим по своим масштабам вымиранием радиолярий палеозоя (86,5 % родов и 96,5 % видов).
Зима года фитония охватывает 4 этап развития радиолярий в триасе. Лишь малая часть палеозойских таксонов продолжила свое развитие в мезозое и кайнозое. Вместе с тем, в триасе впервые появляются типичные для мезозоя и кайнозоя таксоны. Общее число видов радиолярий триаса стремительно возрастает до 967 (Брагин, 2002). Скорость видообразования также возрастает от 1,4 до 29,0 вид/млн лет, составляя в среднем 24,1 вид/млн лет. Вместе с тем, в конце зимы на рубеже триасового и юрского периодов вымирает 87,2 % родов и 97,0 % видов радиолярий.
Весна года фитоний совпадает с 5 этапом развития радиолярий в юрском периоде и во многом подобна весне года фосфатия: также наблюдается ускорение темпов видообразования от 16,2 до 28,8 вид/млн лет, составляя в среднем 22,7 вид/млн лет. Кроме того, в юре достигается мезозойский и фанерозойский максимум разнообразия радиолярий – 1486 видов, при этом пик численности сдвигается к концу сезона. Однако в конце весны вымирает 51,0 % родов и 85,6 % видов радиолярий.
Ноэтий. Лето года ноэтия соответствует 6 этапу развития радиолярий в мелу. Скорость видообразования изменялась от 10,5 до 16,1 вид/млн лет. При этом средняя скорость видообразования уменьшилась до 12,5 вид/млн лет, т.е. почти в два раза по сравнению с юрским этапом. Очередной переломный момент в эволюции привел к гибели в конце лета года ноэтия 98,1 % видов и 92,5 % родов меловых радиолярий.
Осень года ноэтия (7 этап развития радиолярий в палеоцене–эоцене) по динамике разнообразия подобна осени фосфатия и фитония, однако характеризуется общим уменьшением количества радиолярий до 537 видов. Скорость видообразования в это время изменялась от 13,6 до 16,2 вид/млн лет, составляя в среднем 15,3 вид/млн лет. На рубеже 7 и 8 этапов вымирает 90,1 % видов и 75,1 % родов радиолярий.
Вместе с тем конец осени и зима года ноэтия, отвечающая 8 этапу развития радиолярий в олигоцене–плиоцене, существенно отличается от предшествующих зим, поскольку характеризуется новым уменьшением общего количества радиолярий до 420 видов, а средней скорости видообразования до 10,5 вид/млн лет. В конце зимы, т.е. на рубеже 8 и 9 этапов перестало существовать 85,2 % видов и 71,2 % родов радиолярий.
Весна года ноэтия (9 этап развития радиолярий в квартере) является особой эпохой в развитии радиолярий, охватывающей незначительный отрезок времени.
Первая стадия квартера отличается резким падением разнообразия радиолярий до 80 видов в эоплейстоцене и неоплейстоцене. На второй стадии в голоцене появляются новые современные виды радиолярий. По широко распространенному мнению, голоцен взорвался невиданной вспышкой биоразнообразия, достигшей своего наибольшего значения: 2114 описанных видов радиолярий. Однако реальное число видов современных радиолярий-полицистин ограничено всего 300-600 видами, но никак не тысячами (Кругликова, 1995; 2003; Boltovskoy, 1998). Более того, после гибели организмов и по мере перехода их в ископаемое состояние происходит стремительное уменьшение общей численности скелетов и таксономического состава радиолярий. В осадке пустые скелеты составляют лишь 10-50 % от общего числа живых радиолярий (Петрушевская, 1986; Засько, 2004). В породе же остается в десятки раз меньше скелетов, чем их было в рыхлом осадке (Петрушевская, 1986). Следовательно, можно допустить, что в отдаленном будущем в ориктоценозе голоцена останется в лучшем случае около десятка видов радиолярий.
Голоцен не является самой уникальной стадией в эволюции радиолярий, просто великолепная сохранность современных видов создает иллюзию феерического расцвета в развития биоты. Между тем палеонтологическое прошлое радиолярий намного ярче и разнообразнее, чем современность.
Работа выполнена при поддержке Программы Президиума РАН "Происхождение биосферы и эволюция гео-биологических систем» и РФФИ, проект № 07-04-00649.
М.А. Ахметьев (ГИН РАН)
БИОТИЧЕСКИЕ ГЛОБАЛЬНЫЕ И РЕГИОНАЛЬНЫЕ КРИЗИСЫ МЕЗОЗОЯ И
КАЙНОЗОЯ, ИХ ПРИЧИНЫ И ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА
Рассмотрены некоторые биотические глобальные и региональные кризисы Земли мезозоя и кайнозоя. Хотя все они сопровождались изменением биоразнообразия, каждый из них отличался индивидуальностью. На одних кризисных рубежах в большей степени поражалась бентосная биота, на других – планктонная, при этом в одних случаях в большей степени страдал карбонатный планктон, в других – кремневый, в третьих – органикостенный. Неадекватным оказывалось и поведение магнитного поля, так как не все биотические кризисы сопровождались его инверсией.
Отличительной особенностью кризисов был в большей или меньшей степени выраженный их «ступенчатый» характер, сопровождающийся последовательной серией биотических и абиотических событий (высокоамплитудные эвстатические и климатические колебания, вулканизм и пр.). Эти события в большей степени воздействовали на те группы биоты, которые оказывались наиболее адаптированными к предкризисным состояниям. При наиболее масштабных биосферных перестройках на последовательно развивающиеся кризисные ситуации могло происходить наложение событий, носивших катастрофический характер (импактные события, формирование мощных мантийных плюмов и пр.), значительно усугубляющие кризисы.
При исследовании основных закономерностей эволюции таксономического разнообразия (Алексеев и др., 2001) были подчеркнуты уровни массовых вымираний в фанерозое с их градацией по масштабности этого явления, отражающей, no-существу, и масштабность самих биотических кризисов. Ниже рассмотрены некоторые из них.
Процесс преобразования биоты и само развитие одного из наиболее масштабных кризисов в истории Земли в фанерозое на рубеже перми и триаса, по представлениям С.В. Наугольных (Ахметьев и др., 2008), был исключительно сложен. Кроме образования Пангеи, сокращения площадей эпиконтинентальных бассейнов, аридизации климата и опустынивания внутренних частей Пангеи, он был обусловлен активизацией траппового магматизма и развитием аноксических явлений в Мировом океане. Беспрецедентная в фанерозое аридизация Пангеи ослабила континентальную биоту, а при сокращении питательных веществ поступающих в океан – и морскую биоту, подведя обе к кризисному состоянию. Основной скачок, обусловивший быстрое потепление, возможно, вызван мантийным плюмом, реализовавшимся в виде массовых трапповых излияний (траппы Тунгуски). Пик кризисного интервала не был продолжительным и занимал во времени от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч лет. Потепление непосредственно в пограничном интервале между периодами сопровождалось увеличением парниковых газов в атмосфере и уменьшением потерь биосферой тепла. На смену богатой позднепермской флоре со сложной фитохориальной дифференциацией пришла инициальная раннетриасовая дедифференцированная флора, образованная глобально распространенными плевромейевыми.
К биотическому кризису на рубеже мела и палеогена привлечено не меньше внимания, чем к кризису на рубеже перми и триаса, главным образом, из-за «судьбы» динозавров, вымирание которых обычно связывают с известным импактным событием на этом рубеже. Проведенные автором вместе с другими отечественными и зарубежными специалистами в рамках международного проекта полевые исследования в бассейне р. Амур на территории России и Китая, не позволяют говорить о влиянии на изменения в составе амурской биоты импактных событий. Причины вымирания динозавров в бассейне р. Амур связаны с активизацией вулканизма и возросшей эрозионной активностью, уничтожившей основные кормовые угодья в окраинных частях осадочного бассейна. Существенную роль сыграло начавшееся в конце маастрихта похолодание, сопровождавшееся изменением характера растительности, сменой саванноидных редколесий листопадными лесами с покрытием из папоротников, гнетовых и цикадофитов хвойно-широколиственных, с ограниченными пищевыми ресурсами для динозавров (Флора..., 2001). Массовая гибель этих животных в катастрофических селевых потоках (в которых заключены скелетные остатки) привела к сокращению, а, возможно, и полному исчезновению их популяций. Нельзя исключать связь элиминации динозавров в Приамурье с активизацией вулканизма, так как аналитически доказаны повышенные содержания (на порядок и более) в туфах пограничного интервала Se, As и Hg. Палеоботанические данные также не подтверждают влияние импактных событий на состав флоры и растительный покров, так как основной родовой спектр доминирующих таксонов един для флор терминального мела и дания.
Импактной парадигме массового вымирания на рубеже мела и палеогена противоречат не только рассмотренные выше данные, но и градуалистический характер элиминации, зафиксированный во многих группах биоты при подходе к этому рубежу. С «импактных позиций» нельзя объяснить избирательность поражения одних групп биоты и отсутствие существенных потерь в других, а также «дрейф» вымирания во времени, начинающийся по мере роста широтного температурного градиента в высоких широтах, и заканчивающийся в низких. Этому же противоречит наблюдаемое множественность иридиевых аномалий (например, на Индостанском п-ове) в пограничном рубеже, а также совмещение иридиевых аномалий с «импактитами» в разрезах с крайне незначительными скоростями седиментации, близкими к нулевым.
Биотический кризис на рубеже палеоцена и эоцена сопровождался глобальным потеплением климата. Он отразился на составе и биоразнообразии бентосных фаун, отчасти на некарбонатном микропланктоне океана и внутренних бассейнов, крупных наземных млекопитающих и высших растениях суши. Он отличался резко выраженными изотопными аномалиями углерода и кислорода. В то же время этот кризис не был предопределен, как некоторые другие, предкризисным оледенением, инверсией магнитного поля или импактным событием, но сопровождался высокоамплитудной глобальной трансгрессией, распространявшейся от экватора, и повышением температуры поверхностных вод Мирового океана даже в полярных секторах (биосферное событие РЕТМ). Миграция термофильной флоры в высокие широты на рубеже палеоцена и эоцена была также обусловлена высокими среднегодовыми и сезонными температурами воздуха над земной поверхностью. Температурный максимум, который обычно связывается с массовым поступлением метана при дестабилизации газогидратных скоплений, не в меньшей степени был также связан и с переносом тепла из экваториальной зоны в высокие широты теплыми течениями, распространявшимися по меридиональным системам, соединявшим Арктический бассейн с Тетисом.
Изучение глобальных и региональных биотических кризисов мезозоя и кайнозоя, начиная с рубежа перми и триаса показало: 1) Не существовало одинаковой причины и «механизма». Кризисы различались разной масштабностью и продолжительностью (до 10 млн лет и более). Они носили в кризисном интервале, как правило, градуалистический характер. 2) Во всех случаях наиболее значительные перестройки органического мира сопровождались заметными изменениями климата планеты. Они могут отражать взаимосвязь колебательных процессов с изменениями климата и тектогенезом в соответствии с моделью приливной эволюции системы ЗемляЛунаСолнце. 3) Роль импактных событий, которые в силу их катастрофического характера могли, а подчас и приводили к определенному дисбалансу в функционировании экосистем, неоправданно преувеличена. Они не являлись главной причиной наиболее масштабных биотических кризисов, но во многих случаях с успехом могут быть использованы при установлении и обосновании границ разного ранга подразделений геохронологической шкалы.
В.С. Байгушева (Азовский музей-заповедник, Азов),
В.В. Титов (ЮНЦ РАН, Ростов-на-Дону)
ОТРАЖЕНИЕ КРИЗИСНЫХ ЯВЛЕНИЙ В ЭВОЛЮЦИИ
ФАУНИСТИЧЕСКИХ СООБЩЕСТВ ПЛЕЙСТОЦЕНА ПРИАЗОВЬЯ
В плейстоцене на территории открытых ландшафтов юга Восточной Европы, не затронутой напрямую покровными оледенениями, трансформации биотических сообществ происходили под влиянием климатических колебаний, вызывавших изменения, в первую очередь, среднегодовых температур и влажности. Эти факторы приводили к усилению или уменьшению степени аридизации ландшафтов. Важными этапами в перестройке фаун являлись наиболее сильные оледенения, вызывавшие резкое сокращение запасов фитомассы и коренное изменение границ биогеографических зон. До тех пор, пока человек не стал основным средообразующим фактором, основные изменения фауны были связаны с этими глобальными кризисными событиями, приводившими к смене фаунистических ассоциаций.
Произошедшее в конце плиоцена – начале плейстоцена похолодание привело к значительной перестройке сообществ. В составе средневиллафранкского хапровского фаунистического комплекса преобладали формы животных, приспособленные к обитанию в степных и лесостепных ландшафтах. Они характеризовались присутствием Struthio, Homotherium crenatidens, Archidiskodon meridionalis gromovi, обилием Equus (Allohippus) livenzovensis, Paracamelus alutensis, Arvernoceros и Eucladoceros. Появляются крупные Canis. К этому времени исчезает целый ряд теплолюбивых обитателей влажных биоценозов (гребнезубые мастодонты, тапиры, бегемоты). В гумидных стациях сохраняются Anancus и Palaeotragus. Анализ ассоциации позволяет говорить о наличии теплого, относительно сухого климата с жарким летом и малоснежной зимой со слабыми холодами (Байгушева, 1971; Титов, 2008).
Поздневиллафранкские фауны крупных млекопитающих Восточной Европы объединяются в псекупский фаунистический комплекс, который можно рассматривать в качестве поздней стадии развития хапровского комплекса. Он представлен Archidiskodon m. meridionalis, Stephanorhinus cf. etruscus, Equus (А.) cf. major, Eucladoceros orientalis orientalis, Pseudodama nestii. В это время продолжают существовать Anancus, Paracamelus alutensis, но становятся менее многочисленными. Появляются Bison. Вероятно, проявлялось усиление аридности и расширение площадей открытых пространств, но коренных перестроек в составе мегафауны не наблюдается.
Сообщества эоплейстоцена Восточной Европы относятся к таманскому фаунистическому комплексу. Их объединяет наличие Canis tamanensis, Pachycrocuta brevirostris, Homotherium latidens, Stephanorhinus cf. etruscus, Eucladoceros orientalis pliotarandoides, Bison tamanensis, Tragelaphus sp., Gazella sp., Archidiskodon m. tamanensis, Elasmotherium caucasicum, Equus (A.) major, Pontoceros ambiguus. Данный спектр животных указывает на разнообразие биотопов, приуроченных к степным и лесостепным ландшафтам и отсутствие холодолюбивых элементов. Похолодание, произошедшее в конце эоплейстоцена (в период холодной морозовской фазы), а также общая тенденция к аридизации привели к резкому сокращению или вымиранию на территории Восточной Европы ряда теплолюбивых форм (Lagurodon, Archidiskodon, Equus (Allohippus), Eucladoceros, Pontoceros, Pachycrocuta, Homotherium, Gazella и др.), что привело к значительному преобразованию фауны (Bajgusheva et al., 2001). Произошла смена таманского фаунистического сообщества тираспольским, для которого наиболее характерными представителями были Mammuthus trogontherii, Equus suessenbornensis, Stephanorhinus kirchbergensis, Praemegaceros verticornis, Alces latifrons, Bison schoetensacki и первые пещерные хищники Ursus (Spelaearctos) deningeri, Panthera spelaea и др. (Верещагин, 1959). Наблюдается значительная трансформация фауны грызунов (Вангенгейм и др., 2001). С этого периода на данной территории стало характерным преобладание степных участков над лесостепными. С этого же времени уже нельзя говорить о преобладании на данной территории «саванноподобных» ландшафтов, которые были характерны для предшествовавших комплексов, существовавших в сравнительно гумидных и теплых условиях.
Следующая трансформация биоценозов юга Восточной Европы произошла в конце раннего неоплейстоцена после окского оледенения при переходе от тираспольского фаунистического комплекса к хазарскому. На Русской равнине становятся обычными Dicrostonyx simplicior, Lemmus sibiricus, Lagurus lagurus, Microtus gregalis, Arvicola chosaricus, Mammuthus chosaricus, Stephanorhinus kirchbergensis, Elasmotherium sibiricum, Camelus knoblochi, Megaloceros giganteus, Cervus elaphus, Bison priscus longicornis, Saiga tatarica (Алексеева, 1990; Маркова, 2004).
Произошедшее в конце среднего неоплейстоцена максимальное московское оледенение привело к формированию мамонтового фаунистического комплекса, который в Приазовье и Предкавказье был представлен Ursus arctos, U. spelaeus, Crocuta spelaea, Mammuthus primigenius, Equus caballus latipes, E. hydruntinus, Sus scrofa, Cervus elaphus, Megaloceros giganteus, Alces alces, Rangifer tarandus, Bison priscus, Saiga tatarica. После окончания позднеплейстоценовой валдайской холодной фазы и в начале голоценового шуваловского межледниковья сформировался современный фаунистический комплекс, который отличается от комплекса предшествовавшего этапа вымиранием типичных представителей мамонтовой фауны: Mammuthus, Coelodonta, Megaloceros, Rangifer.
Таким образом, на юге Восточной Европы фазы похолоданий приводили, прежде всего, к исчезновению теплолюбивых форм и уменьшению доли обитателей лесостепных и лесных стаций. Последние могли выживать ещё на протяжении некоторого времени, благодаря наличию обширных пойм крупных рек (палео-Дон, палео-Волга и пр.), покрытых лесом, а также сложного рельефа региона, способствовавших произрастанию байрачных лесов и кустарников. Это происходило на фоне постепенного увеличения в составе сообществ доли видов, приспособленных к обитанию в степных ландшафтах (Lagurus, Eolagurus, Equus, Bison) и усилению их приспособленности к питанию более жесткой растительной пищей, и более быстрому передвижению по открытой местности. В периоды усиления похолодания и аридности по долинам крупных рек происходили миграции крупных травоядных из бедных фитомассой перигляциальных районов в более богатые растительностью предгорья Кавказа (например, Mammuthus). В иные периоды степные районы Приазовья были недостаточно продуктивными для этих гигантов. В периоды потеплений на фоне увеличения запасов фитомассы возрастало количество обитателей лесных стаций (например, Clethrionomys, Palaeoloxodon), в том числе, за счет инвазии с территории юго-западной Европы и, возможно, Закавказья (Bajgusheva, Titov, 2008). В результате к началу голоцена на территории открытых ландшафтов сформировался комплекс животных, представленных преимущественно малоспециализированными растительноядными видами, обладающими достаточно обширным спектром пищевых объектов, хорошо приспособленными к обитанию в континентальном климате.
Исследования поддержаны РФФИ (проекты №№ 07-05-00400-а, 07-06-00127-а), ПФИ Президиума РАН «Происхождение биосферы и эволюция гео-биологических систем», «Фундаментальные проблемы пространственного развития Российской Федерации: междисциплинарный синтез».
В.В. Баранов (ИГАБМ СО РАН, Якутск)
ВЫДЕЛЕНИЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ ЯРУСНЫХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ВЕРХНЕГО
СИЛУРА И НИЖНЕГО ДЕВОНА СЕВЕРО-ВОСТОКА ЕВРАЗИИ НА ОСНОВЕ
ЦИКЛИЧНОСТИ СЕДИМЕНТАЦИИ И ЭТАПНОСТИ РАЗВИТИЯ ФАУНЫ
Основанием для создания региональной ярусной стратиграфической шкалы верхнего силура – нижнего девона северо-востока Евразии послужило несколько факторов: 1) разное число крупных этапов развития биоты в типовых разрезах нижнего девона Западной Европы (Средиземноморская палеозоогеографическая область) и севера Азиатского континента (Таймыро-Колымская биогеографическая область); 2) своеобразие таксономического состава компонентов биоты Таймыро-Колымской биогеографической области; 3) неоднозначное понимание объема пражского яруса в разрезах Сибири; 4) совпадение цикличности седиментогенеза и этапности развития биоты. Каждый из региональных ярусных подразделений верхнего силура и нижнего девона северо-востока Евразии характеризуется бициклическим строением. Это выражается в том, что, с одной стороны, каждый региоярус представлен макроциклитом, с трансгрессивной и регрессивной частями, а с другой – ему соответствует этап в развитии биоты, в котором выделяются два подэтапа.
В верхнем силуре выделяется крестюряхский региоярус (пржидоли), в нижнем девоне – индигирский (лохков), алазейский (ранний прагий), янский (поздний прагий) и селенняхский (эмс) региоярусы.
Крестюряхский региоярус. Нижняя граница региояруса проводится в основании пржидольского макроциклита, соответствующего подошве полирегиональной брахиоподовой зоны Atrypoidea phoca, Collarothyris canaliculata и основанию талынджинского горизонта (Альховик, Баранов, 2001). Комплекс брахиопод и конодонтов представлен: Atrypoidea phoca (Salter), Collarothyris canaliculata (Wenjukov), Acodina plicata Carls et Gandl, Oulodus antis Mashkova, O. sibiricus (Branson et Mehl), O. greilingi greilingi Walliser, O. salopia Rhodes, Pelekysgnathus index Klapper et Merphy и др. Он не содержит общих видов с подстилающими отложениями артыхюряхского горизонта, что свидетельствует о высоком ранге системной перестройки биоты палеобассейна, произошедшей на рубеже лудфорда и пржидолия, и, соответственно, о высоком ранге биостратиграфической границы.
Индигирский региоярус. Нижняя граница региояруса проводится в основании лохковского макроциклита и основании полигрупповой лоны Ozarkodina remscheidensis–Favosites admirabilis–Kholbotchonia nikolaevi, Howellella labilis и основанию самырского горизонта. Нижний подъярус представлен трансгрессивной компонентой лохковского макроциклита и содержит комплекс табулят Favosites admirabilis Dubatolov; брахиопод: Mesodouvillina costatula (Barrande), Gypidula pelagica (Barrande), Atrypinella delicata I. et M. Breivel, Howellella laeviplicata (Kozlowski): H. angustiplicata (Kozlowski) и др.; конодонтов: Oz. remscheidensis (Ziegler), Pelekysgnathus fedotovi Sobolev и др. Верхний подъярус представлен регрессивной составляющей лохковского региоциклита и содержит типичный раннедевонский комплекс табулят: Favosites admirabilis Dubatolov, F. socialis Sokolov et Tesakov, F. virgosus (Yanet) и др.; конодонтов: Gagievodus primus (Baranov), Ozarkodina repetitor (Carls et Gandl), Pandorinellina philipi (Klapper), Pelekysgnathus fedotovi Sobolev, Pel. politus Tarabukin.
Алазейский региоярус. Нижняя граница региояруса проводится в основании нижнепражского макроциклита, основании полигрупповой лоны Eognathodus sulcatus sulcatus, Vjaloviodus marinae–Yacutiopora innae–Pseudoamplexus altaicus, Taimyrophyllum grande–Sulcicostula tichiensis, Howellella prima и основании короткинского горизонта.
Нижний подъярус представлен трансгрессивной составляющей нижнепражского макроциклита и содержит раннепражский комплекс табулят: Parastriatopora rzonsnickajae Dubatolov, Alveolites krekovensis (Dubatolov), Scoliopora inconstans Alkhovik и др.; ругоз: Pseudoamplexus altaicus (Dybowski), Taimyrophyllum grande (Dun in Benson), Cystiphyllum (Zonophyllum) nesterowskii Peetz и др.; брахиопод: Gypidula pelagica (Barrande), Sulcicostula tichiensis (Alekseeva), Eoreticularia equitans T. Modzalevskaya, Protathyris sibirica Zintchenko и др.; конодонтов: Gagievodus marinae (Tarabukin), Eognathodus sulcatus sulcatus Philip и др. Верхний подъярус представлен регрессивной компонентой нижнепражского макроциклита и содержит раннепражский комплекс табулят: Squameofavosites bohemicus (Pota), Sq. frequens Smirnova, Striatopora tschichatschewi Peetz, Alveolites krekovensis (Dubatolov) и др.; ругоз: Pseudoamplexus altaicus (Dybowski), Taimyrophyllum grande (Dun in Benson); брахиопод: Innaechia retracta Baranov, Howittia kulkovi Gratsianova и др.; конодонтов: Eognathodus sulcatus kindlei Lane et Ormiston, Gagievodus proavusus (Sobolev), Vjaloviodus taimyricus (Kuzmin), P. miae (Bultynck) и др.
Янский региоярус. Нижняя граница региояруса проводится в основании верхнепражского макроциклита, основании полигрупповой лоны Polygnathus pireneae–Subcladopora abnormis–Gracilotoechia sinuata и основании ледниковского горизонта. Нижний подъярус представлен трансгрессивной составляющей верхнепражского регоциклита и содержит позднепражский комплекс табулят: Subcladopora (?) abnormis Mironova, Alveolites krekovensis (Dubatolov) и др.; ругоз Pseudoamplexus altaicus (Dybowski); брахиопод: Taimyrrhynx taimyricus (Nikiforova), Gracilotoechia sinuata Baranov, Carinatina minuta comatoida Alekseeva и др.; конодонтов: Vjaloviodus taimyricus (Kuzmin), Polygnathus pireneae Boersma и др. Верхний подъярус представлен регрессивной компонентой верхнепражского макроциклита и содержит позднепражский комплекс табулят: F. kozlowskii (Sokolov), Scoliopora crassicaulis (Dubatolov), Coenites anastomosus Mironova, Egosiella kuznetskiana (Tchernychev) и др.; ругоз: Breviphyllum asiaticum Iwanowski, Cystiphilloides aggregatum (Billigs), Microplasma compactum (Kravtsov), Stereophyllum limbatum (Quenstedt); брахиопод: Phragmastrophia merriami Johnson et al., Trigonirhynchia ventricosa (Alekseeva), Taimyrrhynx taimyricus (Nikiforova) и др.; конодонтов: P. miae (Bultynck), Polygnathus pireneae Boersma, Vjaloviodus hastatus Baranov, V. taimyricus (Kuzmin).
Селенняхский региоярус. Нижняя граница региояруса проводится в основании нижнеэмсского макроциклита, основании полигрупповой лоны Polygnathus kitabicus–Caliapora parva, Scoliopora clara–Spongonaria philoctetes–Marijaella graciosa, Yanetechia delecta и основании николаевского горизонта. Нижний подъярус представлен трансгрессивной составляющей эмс-эйфельского регоциклита и содержит раннеэмсский комплекс табулят: Favosites goldfussi d'Orbigni, F. regularissimus Yanet, Striatoporella vijaica (Yanet), Egosiella kuznetskiana (Tchernychev) и др.; ругоз: Xystriphyllum uralicum Soschkina, Cystiphilloides aggregatum (Billings), Spongonaria philoctetes Crickmay; брахиопод: Sibirirhynchia alata (Khodalevich), Kransia parallelepipeda (Bronn), Vagrania kolymensis (Nalivkin), Carinatina arimaspa (Eichwald); конодонтов: Vjaloviodus taimyricus (Kuzmin), Latericriodus sigmoidalis (Carls et Gandl), Polygnathus kitabicus Yolkin et al., Pol. excavatus excavatus Carls et Gandl, Pol. excavatus gronbergi Klapper et Johnson, Polygnathus inversus Klapper et Johnson и др. Верхний подъярус представлен регрессивной компонентой верхнеэмсско-эйфельского макроциклита и содержит позднеэмсский комплекс табулят: Subcladopora elegans (Dubatolov), Alveolites polenowi Peetz и др.; ругоз: C. (Zonophyllum) caducum Wedekind, Cystiphylloides aggregatum (Billings) и др.; брахиопод: Alekseevaella sulcata Baranov, A. salagaensis (Rzhonsnitskaja), Kransia parallelepipeda (Bronn), Sibirirhynchia alata (Khodalevich), Pygmaella orbiculata Baranov, Phragmastrophia merriami Johnson et al., Megastrophia uralensis (Verneili), Chalimochonetes attenuatus Baranov, Atrypa (Planatrypa) nikolaevi Rzhonsnitskaja, A. (Atrypa) datnensis Baranov, Desquamatia eximia Baranov, Carinatinella alata Baranov, конодонтов: Pandorinellina expansa Uyeno, Polygnathus serotinus Telford, Pol. cuneatus Baranov, Pol. foliformis Snigireva и др.
М.С. Бараш (Ин-т океанологии РАН)
АБИОТИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ МАССОВОЙ ГИБЕЛИ МОРСКИХ
ОРГАНИЗМОВ НА ГРАНИЦЕ МЕЗОЗОЯ И КАЙНОЗОЯ
У границы мезозойской и кайнозойской эр (мела и третичного периода – КТ-границы) Земля испытала потрясения, которые затронули все ее внешние оболочки: литосферу, гидросферу, атмосферу и биосферу. В большинстве разрезов граница соответствует стратиграфическому перерыву. В глубоководных отложениях она обычно характеризуется резким сокращением скорости осадконакопления. В областях внешнего шельфа и верхней части материкового склона, кроме того, преимущественно карбонатные отложения сменяются черными глинами. Во всех случаях карбонатность осадков падает.
Во время этого кризиса вымерло около половины родов морских организмов. В течение мела медленно деградировали ихтиозавры и плезиозавры, которые вымерли к концу периода. Характерные для мела иноцерамиды и рудисты, а также аммониты и белемниты также исчезли к концу мела. Исчезновение иноцерамид в начале позднего маастрихта считается глобальным и связывается с притоком богатых кислородом придонных антарктических вод. В разрезах Дании описано внезапное исчезновение большинства брахиопод в самом конце маастрихта, одновременно с массовым исчезновением планктона. Исследование нанопланктона в приграничных к КТ-границе слоях в области Тетис, Индийском океане и в Южной Атлантике показало, что вымирание нанопланктона было внезапным и синхронным на КТ-границе на всех широтах. Итак, часть организмов испытала деградацию раньше КТ-границы, другая, большая, часть испытала массовое вымирание точно на границе. Соответственно, образовались две противоположные точки зрения: более или менее длительная деградация в конце мела, которая завершилась катастрофой, и внезапная глобальная катастрофа.
Каковы свидетельства природных событий у КТ-границы? Выявлен сдвиг 13С, обусловленный сокращением продуктивности из-за массовой гибели планктонных организмов. По 18О бентосных фораминифер в начале и в конце маастрихта (70.5 и 66 млн лет назад) выявлено похолодание. Для последних трех млн лет маастрихта (~68.5-65.5 млн лет назад) в западной части Северной Атлантики по 18О планктонных фораминифер определено повышение температуры на 6°C. Таким образом, в маастрихте похолодание сменилось потеплением, выявлены кратковременные колебания температуры. У КТ-границы отмечается пик соотношения 87Sr/86Sr. Он объясняется увеличением выветривания материковых пород и речного выноса радиогенного стронция в океаны в результате понижения уровня моря и расширения площади материков. Другая гипотеза связывает его с импакт-событием и кислотными дождями, увеличившими выветривание.
Важнейшим геохимическим свидетельством падения на Землю крупного болида (импакт-события) было открытие Альваресом и др. (1980 г.) иридиевой аномалии на КТ-границе в Губбио (Италия). Присутствие иридиевой аномалии на рубеже 65 млн лет назад было обнаружено во многих кернах глубоководного бурения и в разрезах на материках. Аномалия содержалась в пределах тонких слоев, что подтверждает разовое выпадение на дно осадка с чрезвычайно высокой концентрацией этого элемента. Альварес с соавторами рассчитали, что астероид должен был иметь диаметр порядка 10 км и двигаться со скоростью около 25 км/сек. Это катастрофическое импакт-событие должно было оказать губительное воздействие на биоту и послужить триггером ряда крупных изменений условий среды. Найдены и другие признаки импакт-событий – шоковый кварц, стекловатые сферулы микротектиты, цунамиты и, самое главное, ударные кратеры характерной структуры. Первым из них был найденный на шельфе п-ва Юкатан (Мексика) кратер Чиксулуб диаметром от 180 до 280 км с возрастом 65 млн лет.
Причины внезапного массового вымирания биоты остаются объектом дискуссий. К главным абиотическим причинам массового вымирания организмов в конце мелового периода относят изменения климата, уровня моря, мощные излияния базальтов (Индия и, возможно, Гавайско-Императорский хребет) и импакт-события.
В настоящее время наиболее активно развивается гипотеза импакт-событий. Удар крупного астероида должен был оказать губительное воздействие на морские и наземные организмы из-за понижения освещенности, изменения температуры, кислотных дождей и пожаров. Распространение облаков пыли, состоящей из частиц, выброшенных из кратера пород земной коры, и материала космического тела, снижало фотосинтез и нарушало всю пищевую цепь. Эффект должен был усиливаться пожарами. При падении астероида в океан выброс в атмосферу водяного пара должен был вызвать парниковый эффект. Удар астероида по карбонатным породам с большим содержанием CaCO3 и CaSO4, как это было при образовании кратера Чиксулуб на Юкатане, увеличивает в атмосфере содержание CO2 и сернокислых аэрозолей. Это должно было приводить к выпадению кислотных осадков и повышению температуры на несколько градусов. В пределах кратера Чиксулуб были пробурены скважины, которые на глубине несколько сот метров прошли слой ударной брекчии с фрагментами кристаллических пород материковой коры, стекловатыми сферулами и характерными структурными признаками. У побережий Мексиканского залива найдены мощные отложения цунамитов.
Изучение разреза КТ-границы в скважинах Чиксулуба показало, что в течение небольшого интервала времени имели место, по крайней мере, два катастрофических события. Другим, еще более крупным импакт-событием мог быть удар болида, образовавшего гигантский кратер Шива в Индийском океане западнее Бомбея. Полагают, что он образовался около 65 млн лет назад. Возможно, он представляет собой только часть гигантского кратера размером 600400 км и глубиной 12 км. Величину создавшего этот кратер болида оценивают около 40 км в поперечнике. Возраст кратера определен по возрасту подошвы декканских лав и перекрывающих палеогеновых осадков внутри котловины, по магнитным аномалиям хребта Карлсберг. Разрезы КТ-границы в Индии содержат иридиевые аномалии, ударный кварц, обогащенные никелем стекло и шпинель, отложения цунами. Признаки еще одного импакт-события обнаружены в Тихом океане (скважина DSDP 576 и соседние). Согласно этим представлениям, множественные удары астероидов, обломков крупного распавшегося астероида или кометы, в том числе Шива и Чиксулуб, последовательно падали на Землю, двигаясь по дуге «пояса Альварес». Кроме этих двух импактов, вероятно, имели место и другие, в частности, попавшие в океаническую область.
Найдено еще несколько ударных кратеров, образовавшихся в конце мела или у самой КТ-границы. В центральной части Украинского кристаллического щита обнаружен кратер Болтыш. Это кратер сложного строения, диаметром 24 км с центральным поднятием и глубиной дна около 1 км. Выбросы кратера покрывают площадь не менее 25000 кв. км. Ударный расплав образует «озеро» – кольцевой щит мощностью до 220 м, окружающий центральное поднятие. Возраст расплава, согласно Ar-Ar датированию, оценивается как 65.17 ± 0.64 млн лет, т.е. практически такой же, как возраст импакт-события Чиксулуб. Кратер заполнен осадками палеогена и неогена.
В Северном море у берегов Англии в 2001 г. при анализе сейсмических данных был обнаружен ударный кратер Силверпит диаметром 20 км и возможным возрастом 60-65 млн лет. Кратер залегает под слоем осадков мощностью до 1500 м при глубине моря 40 м. Кратер активно исследуется, и пока его возраст оценивается в интервале 74-45 млн лет.
В настоящее время считается, что среди известных кратеров у КТ-границы образовались кратеры Чиксулуб, Шива, Болтыш, Силверпит. Кроме того, имеется ряд известных кратеров, которые возникли либо в это же время, либо на несколько млн лет раньше.
В США, в штате Айова обнаружена кольцевая структура диаметром 35 км – кратер Менсон. Геофизические исследования показали, что в центре структуры находится поднятие кристаллического фундамента шириной 12 км. В породах фундамента обнаружен ударный кварц. В обрамляющем валу более древние слои залегают на молодых, что характерно для выбросов кратеров. По соотношению возрастов слоев, подвергшихся удару, и перекрывающего плаща ненарушенных отложений кратер Менсон появился в конце мела. В базе данных «Earth Impact database, PASSC» приводится возраст кратера 73.8±0.3 млн лет. Однако Френкель (1999 г.) сообщает, что в 1988 г. Ar-Ar-методом был определен абсолютный возраст ударного полевого шпата как 65.7±1 млн лет. В этом случае импакт-событие Менсон произошло у КТ-границы.
У эстуария Оби находится кратер Кара. Здесь обнаружены ударное стекло и ударный кварц. Геофизические исследования показали, что котловина кратера имеет диаметр 65 км, а центральное поднятие – ширину около 10 км. В троге котловины, между центральным поднятием и обрамлением, расположена толща брекчии мощностью 1-2 км. По гравиметрическим данным кратер Кара представляет собой структуру диаметром около 120 км. Френкель (1999 г.) сообщает, что возраст кратера Кара около 66 млн лет. Однако в базе данных (Univ. of New Brunswick) приведена цифра 70.3±2.2 млн лет.
Среди факторов деградации и гибели биоты в конце мела не мог не играть роли трапповый вулканизм. Около 65 млн лет назад вулканизм Декана должен был вызвать первичное разрушение морской пищевой цепи в глобальном масштабе. В верхнюю атмосферу выделилось несколько триллионов тонн токсичных газов (SO2, HCl, СО2) и пепла, которые должны были повлиять на глобальную пертурбацию в атмосфере, вызвать похолодание, кислотные дожди, уменьшение щелочности и pH приповерхностной воды океана, уменьшение озонового слоя, что разрушительно для морских и наземных экосистем. Понижению температуры, вызванному серными аэрозолями, противодействовало ее повышение, вызванное парниковыми газами, такими как СО2.
Таким образом, постепенная деградация некоторых элементов биоты в конце мела могла происходить под влиянием разных вредных факторов – быстрых колебаний температуры, состава атмосферы, уровня моря и др., важнейшими были мощные извержения базальтов. Однако внезапное быстрое вымирание огромного числа организмов могло быть вызвано только катастрофическими событиями, такими как удары комет или астероидов. Сочетание в конце мела целого ряда вредных факторов, губительных для организмов и, казалось бы, не связанных между собой, может быть объяснено, вероятно, лишь общей первопричиной, находящейся вне пределов Солнечной системы, например, особенностями движения Земли через Млечный путь.
И.М. Барг (Днепропетровский нац. ун-т)
О ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИХ СВИДЕТЕЛЬСТВАХ ПРОЯВЛЕНИЯ
ФАЗЫ ШТИРИЙСКОГО ОРОГЕНЕЗА НА РУБЕЖЕ РАННЕГО И СРЕДНЕГО МИОЦЕНА В ЗАПАДНОМ И ВОСТОЧНОМ ПАРАТЕТИСЕ
Под катастрофами в геологии понимают любое резкое изменение условий окружающей среды, повлекшее за собой коренную перестройку палеогеографической обстановки на данной территории. Главными причинами таких катастроф являются тектонические и неотектонические колебательные движения. Геологическая история регионов тесно связана с периодической тектонической активностью горных сооружений. Эта активность является пульсационной и ведет к значительной перестройке палеорельефа, влияет на изменение экологической среды и органического мира.
Для проведения надежных стратиграфических границ особо важное значение имеет установление в геологических разрезах региональных перерывов, обусловленных регрессивным развитием данной территории. Показательно, что границы стратиграфических подразделений совпадают с границами этапов общих регрессий. Наилучшей формой контроля стратиграфических границ является их надежная увязка с тектоническим развитием территории.
