Материал: Makeev-monograph-2012

Страница214

климата (Иноземцев, Таргульян, 2010). Нам представляется, что и мезозойские красноцветные толщи - это продукты переотложения ферраллитных кор в условиях семиаридного и аридного климата.

Климатические тренды сглажены уже в раннем триасе. В высоких широтах на месте полярных поясов формируются пояса умеренного гумидного климата. Это подтверждается формированием в Сиднейском бассейне, Австралия, бескарбонатных каолинитовых палеопочв (Retallack, 1999, Retallack, Krull, 1999). В области центров верхнепермских оледенений (юго-восточной Австралии и Антарктиды) среднегодовая температура, согласно палеопочвенным индикаторам, возросла на 6-11°С (Retallack, 1999), что могло бы соответствовать перемещению по широте приблизительно на 15°-20°.

В семиаридном поясе на Русской равнине палеопочвы нижнего триаса представлены в верхней части пермо-триасовой терригеннокарбонатной формации, образованной цикличным чередованием слоев песков, алевритов и глин. Так же как и верхнепермские аналоги, палеопочвы нижнего триаса характеризуются пестрой окраской, связанной с поверхностным оглеением красноцветных алевролитов, карбонатностью, наличием палыгорскита (Арефьев, Кузнецова, 2009). В развитых профилях фиксируются крупные карбонатные нодули. Эти признаки ясно указывают на то, что почвы (кальциковые Глейсоли) формировались в условиях семиаридного климата с выраженной сезонной контрастностью при воздействии паводкового затопления.

Сходные условия почвообразования и выветривания складывались и в южном семиаридном поясе. Так, в бассейне Карру, Южная Африка, формировались кальциковые Аридисоли (по Soil Survey Staff, 1998) с мощными карбонатными конкрециями. В ряде профилей встречается гипс (Turner, 1990). Область гумидного климата в раннем триасе превратилась в узкий приэкваториальный пояс, шириной до 15° (Чумаков, 2004).

Средний триас традиционно рассматривается как время аридного почвообразования. Тем не менее, изучение почвенно-седиментологических серий высокого разрешения позволяет выявить весьма динамичные смены климатических условий. Так, в пределах семиаридного пояса во внутриматериковых областях западной Пангеи (штат Юта, США) исследованы почвы аллювиальных низменностей, располагавшихся между

5 и 150 с. п-ш. (формации Moenkopi и Chinle, Prochnow et al., 2006).

Кальциковые Аридисоли (по Soil Survey Staff, 1998) формировались при среднегодовом количестве осадков в интервале 300-400 mm и среднегодовых температурах в интервале 13-230С. В ряде профилей присутствует гипс. С учетом анализа представленных в почвах остатков корней, реконструируются ландшафты полупустынных кустарниковых пустошей. Средний триас характеризуется наличием гумидных эпизодов (Preto et al., 2010). Самым значительным был глобально выраженный

Страница215

плювиальный эпизод в карнии, регистрируемый как по морским, так и по континентальным отложениям. Этот эпизод нашел отражение и в рассматриваемых палеопочвах. Так, аридные почвы сменяются Вертисолями, а затем бескарбонатными Инсептисолями и Альфисолями. Наличие в профилях почв следов глубокой корневой системы с крупными корнями позволяет заключить, что почвы формировались под сомкнутыми лесами. Ряд профилей оглеен. Расчет на основе глубины залегания карбонатного горизонта1 регистрирует возрастание годового количества осадков до 700-900 mm и затем до 1300-1400 mm. Плювиальный эпизод сменился аридным уже в начале верхнего триаса, в нории, когда формировались кальциковые Аридисоли под полупустынными кустарниковыми пустошами.

Почвы южного семиаридного пояса начала среднего триаса описаны в составе почвенно-седиментологических серий формации Denwa бассейна

Saptura, Индия, расположенного между 30 и 400 ю.п-ш. (Ghosh et al., 2006).

Палеопочвы приурочены к прослоям красных глинистых карбонатных сланцев, формирование которых связано с периодами замедления седиментации. Стратиграфическая выдержанность почвенных профилей прослеживается на расстояние до нескольких десятков метров, что позволяет предполагать, что они формировались лишь в определенных позициях аллювиальной равнины с замедленной седиментацией. В пределах одного глинистого слоя выделяется до трех палеопочв, чаще всего представленных кумулятивными и составными профилями и педокомплексами (Paleopedology glossary, 1998). На протяжении всей формации характер почвообразования не меняется. Почвы (кальциковые Вертисоли, по Soil Survey Staff, 1998) подтверждают существование семиаридного климата с выраженной сезонной контрастностью.

В позднем триасе потепление и гумидизация климата сопровождаются глобальным биосферным кризисом на границе триаса и юры, возможно вызванным повышением активности центральноАтлантической вулканической провинции. В условиях жаркого гумидного климата образовывались каолинитовые коры выветривания, широко

1 В последнее время в палеопочвоведении появляется все больше количественных критериев для палеоклиматических реконструкций на основе сопоставления современных почв и палеопочв. Достаточно хорошо обоснованным показателем, разработанным на массовом материале, является функция глубины карбонатного горизонта (depth-to-carbonate function, Retallack, 2005). На основе этого показателя рассчитывается среднегодовое количество осадков по формуле: MAP=137.24 – 6.45D-0.013D2,

где MAP это среднегодовое количество осадков в мм, D – глубина залегания максимума карбонатов в профиле. Этот расчет применим к хорошо дренируемым почвам на легких породах с наиболее зрелым профилем ненарушенным эрозией (полностью представлен гумусовый горизонт).

δ18O, определенное в педогенных карбонатах, позволяет рассчитать среднегодовые температуры около 180С для периодов семиаридного почвообразования с карбонатными почвами.

Страница216

представленные на северо-западе Европы (Ahlberg, et al., 2003). Являлись ли климатические тренды на границе триаса и юры глобальными, остается не ясным. Так, в бассейне Карру в Южной Африке и в Аргентине формировались аридные почвы. На основе детального анализа флювиально-озерных серий, включающих около 60 палеопочв, аридный и семиаридный климат реконструируется и для внутриматериковых областей западной Пангеи, штат Нью-Мехико, США (Cleveland et al., 2008). Типичные почвы представлены профилем AB-Bw-Bk-BC и соответствуют Аридисолям (по Soil Survey Staff, 1998), формировавшимся при преобладании хорошо дренируемых условий аридного и семиаридного климата. В профиле содержится большое количество карбонатных конкреций. На наличие влажных сезонов указывает присутствие в некоторых почвах глинистых кутан. Железисто-марганцевые конкреции указывают на сезонное переувлажнение. Сезонная контрастность климата отражается в наличии сликенсайдов. Среднегодовое количество осадков, рассчитанное на основании функции глубины карбонатного горизонта, варьировало в интервале 200-450 мм/год. С учетом морфологии растительных остатков, можно заключить, что почвы формировались под полупустынной кустарниковой растительностью.

К самому концу триаса вновь стал жарким и засушливым.

В юрском периоде седиментационные обстановки и почвообразование также как и в триасе определялись максимальной аггрегацией суши Пангеи, простиравшейся на пространствах от 85о с-п.ш. до 90о ю.п-ш. (Ziegler et al., 1983). Господствовал теплый климат с широкими аридными поясами. Уровень содержания CO2 в атмосфере в 4 раза превышал современный. Высокие широты обоих полушарий занимали умеренно-прохладные и умеренно-теплые климатические пояса с областями угленакопления. В аридных поясах описаны согласованные процессы почвообразования и седиментации – аридные почвы встречаются в ассоциации с эвапоритами и эоловыми отложениями.

Высокая вулканическая активность обусловила широкое распространение Андосолей (по Soil Survey Staff, 1998), сформированных на вулканических отложениях юрского возраста – базальтовых лавовых потоков, туфов и пр. Вулканические отложения представляют собой прекрасный палеогеографический архив. Цикличность вулканических выбросов обуславливает формирование тефра-палеопочвенных серий. Кроме того, вулканические отложения часто бронируют различные почвенно-седиментологические серии, обеспечивая их сохранность.

Так, базальтовые лавовые потоки обусловили сохранность эоловых песчаных отложений и связанных с ними палеопочв раннеюрского возраста в бассейне Pomperaug, штат Коннектикут, США. Палеопочвы венчают толщу аллювиально-озерных отложений и сформированы на красноцветных алевролитах (сланцы). Глубоко проникающая корневая

Страница217

система свидетельствуют о древесной растительности и семиаридных условиях, в которых формировались почвы. Вверх по разрезу признаки аридизации усиливаются и в верхней части кумулятивного профиля сформирован горизонт с крупными карбонатными нодулями. Палеопочвы погребены под слоем эоловых песков (дюны). Строение толщи отложений свидетельствует о прогрессивной аридизации на фоне выхода из флювиального режима. Эоловые отложения и связанные с ними палеопочвы описаны в различных регионах Пангеи (Канада, Марокко, Аргентина), что подтверждает широкое распространение обстановок аридного и семиаридного почвообразования и седиментогенеза в раннем и среднем мезозое.

В средней и поздней юре сохранялись сходные обстановки седиментации и почвообразования. Так, в северном тропическом поясе палеопочвы, представленные в толще средне- и позднеюрских флювиальных отложений (формация Morrison, плато Колорадо, США) формировались в условиях преобладания семиаридного климата при меняющемся уровне грунтовых вод (Demkо et al., 2004). Наиболее развитые почвы представлены Кальцисолями (по Mack et al., 1993). Наличие в ряде профилей пары горизонтов Bk/Bt (аржилликовые Кальцисоли) свидетельствует о чередовании семигумидных/ семиаридных климатических циклов. Считается, что теплый климат юрского периода был без выраженной сезонной контрастности. Однако признаки слитости (вертиковые Кальцисоли) указывают на наличие периодов с сезонной контрастностью, а мощные гипсовые горизонты – на аридные эпизоды. Эти эпизоды подтверждаются и тем, что профили палеопочв встречаются в ассоциации с эоловыми песками и эвапоритами. В целом, вверх по геологическим разрезам в верхнеюрских палеопочвах фиксируются признаки постепенного повышения гумидности климата.

Характер почвообразования в умеренных широтах северного полушария также противоречит представлению об отсутствии сезонной контрастности климата юрского периода. Так, формирование мощных кумулятивных профилей Вертисолей в толще флювиальных отложений на северо-востоке Германии объясняется чередованием семиаридных и семигумидных циклов (Bailly et al., 2000). Законсервированный гильгайный рельеф представлен куполами высотой до 3 м. В условиях семиаридного климата средиземноморского типа формировались и прекрасно сохранившаеся (Lithomorphic Xero-Rendzina) с профилем АС «Юрского берега» Англии в графстве Дорсет (Francis, 1986). Погребенный гумусовый горизонт отличается обилием хорошо разложенной органики, представленной частицами как бурого, так и каменного угля. Обилие вторичных карбонатных новобразований и характер растительных остатков указывают на семиаридный климат средиземноморского типа. в 2001 году «Юрский берег» получил статус объекта Всемирного наследия

Страница218

ЮНЕСКО за уникальную запись эволюции природной среды на протяжении 150 млн лет. Особую ценность в формировании палеогеографического архива играли палеопочвы. Согласно палеогеографическим реконструкциям, хвойные леса с неглубокой корневой системой на литоморфных рендзинах формировались прямо на берегах гиперсоленых эвапоритовых бассейнов. Такое парадоксальное соседство объясняется резко выраженной сезонной контрастностью. Чередование сухих и влажных сезонов подтверждается также обилием вторичных карбонатных новообразований. Аналоги подобных ландшафтов найдены в юго-западной Австралии (остров Роттнесс). В трансгрессивную фазу почвы с рендзинами и леса были затоплены гиперсолеными водами и погребены прибойными строматолитовыми отложениями (водорослевыми матами), что обеспечило их уникальную сохранность в виде окремнелых стволов и замещенных карбонатами корней.

Меловой период считается наиболее типичным для теплой биосферы мезозоя (Чумаков, 2004). Однако, климатические условия и обстановки седиментации и почвообразования отличались значительной динамичностью, определявшейся глобальными тектоническими трендами: фрагментацией Пангеи, начавшейся в верхней юре, а также сопутствующим орогенезом и повышением уровня океана. На протяжении всего мелового периода сохранялись высокоширотные гумидные умеренные пояса. Средние широты обоих полушарий занимали гумидные теплые климатические пояса. В раннемеловую эпоху до середины мела низкие широты обеих полушарий Земли занимал единый аридный жаркий пояс, охватывающий не только субтропические и тропические области северного и южного полушарий Земли, но и экваториальные зоны. Северная его граница проходила вблизи 30° с.ш., а южная - примерно между 40° и 50° ю.ш.

Раскрытие Южно-Атлантического и Индийского океанов и эпиконтинентальные трансгрессии в альбском веке привели к тому, что суша была представлена сравнительно небольшими разрозненными массивами, единый аридный пояс был разбит, и возник жаркий экваториальный гумидный пояс. Постепенно площадь гумидных поясов на Земле расширялась, и к концу мелового периода климат стал и теплее, и влажнее.

Хорошая сохранность палеогеографических архивов (литологических, изотопных, палеонтологических и др.) определила то, что меловой период является в настоящее время одним из наиболее изученных в геологической истории. Как в седиментационных обстановках, так и в почвообразовании на протяжении всего мелового периода прослеживается четкая зональность. Прежде всего, это касается размещения областей аридного и гумидного терригенного осадконакопления. В высоких широтах вплоть до 85о с. п-ш. выделяется