Материал: Makeev-monograph-2012

Страница224

Рис. 4. Кислородно-изотопная характеристика кайнозоя, полученная по раковинам бентосных фораминифер в глубоководных осадках Атлантики, дополненная по ледяным кернам станции Восток, Антактида (Zachos et al., 2001).

Площади экваториальных, тропических и субтропических поясов заметно расширяются, указывая на глобальный характер потепления климата. В северном полушарии они сдвигаются к северу на 5-10о (Schmitz et al., 2001). Уже в раннем палеоцене субтропический пояс в Западной Европе распространялся до 43о с. п-ш. В Центральном Техасе среднегодовые температуры еще в зеландии (59-60 Ма), по данным палеоботаники, были близки к современным (около +19 оС). Однако, уже в раннем танете (57-58 Ма) среднегодовые температуры возросли до +23 - +24 оС и климат стал еще более мягким с перепадом годовых температур не более 9оС (Ахметьев, 2004). К середине танета среднегодовые температуры еще более возросли, годовое количество осадков увеличилось не менее, чем на 500 мм. При этом в более низких широтах, по крайней мере, до 30° с. п-ш., климат носил признаки экваториального. Вдоль северной окраины прибрежной равнины Мексиканского залива на территории штата Арканзас в это время происходило латеритообразование

Страница225

и формировались бокситы. Глубоковыветрелые почвы (Оксисоли и Ультисоли, по Soil Survey Staff, 1998) описаны в различных областях высоких широт (Антарктида, Шотландия, Ковда, 1973). Максимум глобального потепления приходится на границу палеоцена и эоцена и описывается как термический максимум палеоцена-эоцена (PETM –

Paleocene-Eocene Thermal Maximum; LPTM – Late Paleocene Thermal Maximum; IEPTM – Initial Paleocene Thermal Maximum, рис. 4). PETM

также называют "углеродным эпизодом", поскольку он сопровождался заметным снижением соотношения изотопов углерода δ13C. Климат Земли в это время был теплее современного на 6°-8° С. Эффект потепления усиливался широкими возможностями осуществления тепло- и влагопереноса из низких в высокие широты, благодаря наличию в раннем палеогене сквозных морских рукавов, связывающих Тетис с Арктическим бассейном при отсутствии широтных орографических барьеров в Евразии (Ахметьев, 2004). PETM является главным термическим максимумом всего кайнозоя. Глобальное потепление вызвало заметное расширение тропической и субтропической зон Земного шара с их экспансией в более высокие широты. Это в свою очередь сопровождалось сокращением умеренной зоны в приполярных областях и дальнейшим снижением широтного температурного градиента в системе "полюс-экватор". Как мы уже указывали выше, возможной причиной кратковременного эпизода PETM являлась эмиссия вулканических газов, связанная с активностью Центрально-Атлантической магматической провинции (Marzoli et al., 1999). Несмотря на то, что PETM продолжался не более ста тысяч лет, он находит четкое подтверждение в палеопочвах.

Так, палеопочвы времени PETM изучены в аллювиальных отложениях формаций Fort Union и Willwood в пределах седиментационного бассейна Bighorn, Вайоминг, США, расположенного в тропическом поясе на 44о с. п-ш. (Kraus, Riggins, 2007). Наиболее развитые почвы приурочены к глинистым фациям пойменного аллювия. Основное внимание при исследовании палеопочв было уделено признакам, которые позволяют наиболее точно реконструировать динамику климата в период PETM: строение профиля, характер карбонатных новообразований, железистых нодулей, химические показатели степени выветривания. Сходные тренды в изменении характера почвообразования были получены по двум разрезам, расположенным на расстоянии более 100 км друг от друга. Закономерная смена почв отражает чередование более аридных и гумидных эпизодов во время PETM. Наиболее аридные условия были непосредственно перед PETM, что отражается в наличии красных почв с обильными карбонатными аккумуляциями. Начиная с середины и до конца интервала PETM преобладали более гумидные условия, что отражается в преобладании бурых почв с обильными гетитовыми конкрециями. Карбонатные новообразования отсутствуют. Однако детальный анализ

Страница226

позволил выявить наличие четырех кратковременных аридных эпизодов на фоне преобладающих гумидных условий PETM. Эти эпизоды определялись, по-видимому, прецессионными циклами. Выявленная динамика климата подтверждается независимыми методами, например, по анализу морфологии отпечатков листьев. Наличие четырех прецессионных циклов согласуется и с данными по океаническим осадкам.

Одной из специфических особенностей эоценового (в особенности раннеэоценового) климата, было широкое распространение "паратропического" влажного климата, иногда приобретавшего черты муссонного (Изменение климата и ландшафтов…, 1999). Это период эоценового термического оптимума (рис. 4). В северной Америке в раннем эоцене бассейн р. Миссисипи попадал в зону влажного тропического и экваториального климата, заходившего вглубь континента вплоть до штатов Кентукки и Теннеси. Климат арктических районов Северного полушария оставался теплым и влажным, что обусловило широкое распространение угленакопление и формирование каолиновых кор выветривания.

Климатический оптимум эоцена явился рубежом, после которого наметился отчетливый тренд к похолоданию, знаменующий начало перехода от теплого климата мезозоя к эпохе позднекайнозойских оледенений. Снижение теплообеспеченности имело колебательный характер. Выделялись периоды потеплений и похолоданий. В целом средний и поздний эоцен оценивается как этап субтропического климата (Изменение климата и ландшафтов…, 1999). В среднем эоцене продолжалось усиление дифференциации климатических зон, связанное с постепенным возрастанием температурного градиента в системе "полюсэкватор", произошло начавшееся еще в палеоцене расширение аридных поясов обоих полушарий. Отчетливые признаки аридной зоны в Северном полушарии устанавливаются по распространению эвапоритов (в южных районах Казахстана и Киргизии, Южной Монголии, в Центральных и Южных районах Китая). Происходило заметное сокращение зоны влажного тропического и экваториального климата. Паратропический и субтропический климат высоких широт Северного полушария существовали за счет связи бассейна Тетис с Арктическим океаном (Изменение климата и ландшафтов…, 1999). С закрытием Западносибирского палеопролива, обеспечивавшего приток теплых вод в высокие широты, климат высоких широт меняется на умеренный. В позднем эоцене сдвиг границ широтных климатических зон в сторону экватора на несколько сотен км сопровождался в обоих полушариях экспансией умеренной флоры в более низкие широты из высоких, что подтверждается палеоботаническими данными по всем континентам. Одновременно происходило резкое усиление континентальности климата с

Страница228

формировавшихся при среднегодовом количестве осадков 400-600 мм. Это похолодание связывается с оледенением Oi2, вызвавшим дальнейший рост ледяных шапок Антарктиды.

Рис. 5. Рентгендифрактограммы фракции < 0,001 мм горизонтов эоценовых (BG-1 – BG – 10) и олигоценовых палеопочв BG-15 – BG – 20) формаций Clarno и John Day, Орегон, США. S – смектит, H – роговая обманка; K – каолинит

(Kautz, 2002).

Между морскими ( 18O в глубоководных осадках) и континентальными (палеопочвы) записями наблюдается хорошая корреляция (Kautz, 2002). Сходные климатические тренды в интервале 4330 Ма зафиксированы и в палеопочвах Южной Дакоты (Retallack, 1983).

Итак, переход от теплых мезозойских биосфер к холодным в кайнозое проходил в несколько этапов, и проявлялся с одной стороны в глобальном тренде похолодания, а с другой – в усилении региональной климатической контрастности. Эта контрастность выявляется при сопоставлении палеопочв в различных областях умеренного пояса северного полушария, формировавшихся в интервале 36-30 Ma, по свойствам которых (глубина залегания карбонатного горизонта, степень преобразования минеральной части почв и др.) рассчитаны среднегодовые температуры и количество осадков (Sheldon, 2009). В районах, расположенных в дождевой тени поднимающегося Каскадного хребта (Орегон, Монтана, США) фиксируется направленная аридизация и похолодание. Так, гумидный климат эоцена сменился на семиаридный уже в период c 30,5 Ма. В то же время в Небраске наблюдались кратковременные циклы колебаний среднегодовых температур и осадков при отсутствии долговременного тренда. Неоднозначно проявлялся климатический тренд и в Европе. Так, в Испании не зафиксировано понижение температуры и увеличение аридности. Напротив, остров Уайт (Англия) попал в зону перехвата осадков близлежащими горными сооружениями, вследствие чего возросла гумидность климата.

Седиментационный бассейн Chilga, Эфиопия, формировался в раннем олигоцене (28-27 Ма) в условиях влажного тропического климата с