Об изменениях климата позднего миоцена в связи с одной уникальной находкой Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК [551.782.13:551.583.7](470.61)

ОБ ИЗМЕНЕНИЯХ КЛИМАТА ПОЗДНЕГО МИОЦЕНА В СВЯЗИ С ОДНОЙ УНИКАЛЬНОЙ НАХОДКОЙ

© 2009 г. В. Т. Щиров, М.А. Светличный

Южный федеральный университет, Southern Federal University,

ул. Зорге, 40, г. Ростов н/Д, 344090, Zorge St., 40, Rostov-on-Don, 344090,

dek_geo@sfedu.ru dek_geo@sfedu.ru

Рассматривается проблема находок экзотических валунов в понтических отложениях юга Русской платформы. Приведено детальное описание валуна, найденного на правобережье Дона. Предлагается горизонты с валунами рассматривать как геохронологические реперы этапов резкого похолодания климата в позднем миоцене и использовать их в качестве маркирующих горизонтов при корреляции разрезов понтического региояруса.

Ключевые слова: экзотические валуны, понтический ярус, климат, известняки, песчаник, припайный (береговой) лед. The problem of finds of exotic boulders in the Pontian sediments in the south of the Russian platform is being considered in the article. Detailed description of boulder which found on the right bank of the Don River has been given. The horizons with boulders has been suggested to consider as geochronological reference points of stages of sharp climate cooling in Late Miocene and to use them as marker horizons in correlation of sections of the Pontian regional stage.

Keywords: exotic boulders, pontian stage, climate, limestones, sandstone, ice shore.

Летом 2005 г. в ходе геологического маршрута по балке Сафьянной (западная окраина п. Хапры) на правобережье р. Мёртвый Донец (дельтовой протоки р. Дон) в стенке старого карьера, вскрывающего толщу понтических известняков, был обнаружен небольших размеров валун серого песчаника угловатой формы. Своим серым цветом он четко выделялся на фоне буровато-желтых известняков.

Нет никаких сомнений в коренном (конседимента-ционном) залегании валуна, поскольку извлечь его из известняков удалось с большим трудом и только с корками (примазками) цементирующей карбонатной массы вмещающих известняков (рисунок).

Валун песчаника каменноугольного возраста

На правобережье Мертвого Донца такая находка сделана впервые, хотя наличие экзотических глыб в понтических карбонатных отложениях юга Русской платформы известно давно. Первые сведения о находках крупных обломков кристаллических пород (железистых кварцитов, гранитов и др.) в «одесских» известняках (один из горизонтов нижнего подъяруса понтического яруса) появились ещё в конце XIX в. в работах первых исследователей геологического строения херсонского и одесского Причерноморья И.Ф. Синцова и H.A. Соколова [1].

Краткая сводка находок экзотических валунов и галек в нижнепонтических отложениях юга Украины приведена в работе В.Н. Семененко [2], но только в одной из указанных в этой сводке работ [3 ] приводится достаточно детальная характеристика обнаруженных экзотических валунов. Однако описанные авторами крупные валуны и глыбы (до 2 м в поперечнике) мигматитов, гранитов, гнейсов и других кристаллических пород, заключены не в известняках, а в толще мелкозернистых кварцевых песков понтического возраста. По составу экзотические валуны и глыбы аналогичны кристаллическим породам докембрия, обнажающимся недалеко от места находок в бассейне р. Ингулец (Криворожье). Авторы приводят достаточно

убедительные доводы в пользу переноса крупных обломков от береговых уступов древнего понтического моря к месту их захоронения в морских осадках плавающими льдинами.

В районе северного Приазовья и правобережья Дона, где выходы отложений понтического яруса довольно широко распространены, известно лишь об одной подобной находке, о которой упоминает В.В. Богачев в своей работе, посвященной пресноводной фауне Евразии [4]. В 1914 г. в окрестностях г. Новочеркасска он обнаружил в известняке глыбу серого каменноугольного песчаника около 50 - 60 см, с острыми углами и не-окатанными ребрами. Но ни точной привязки своей находки, ни детального её описания автор не приводит.

Учитывая уникальность нашей находки, мы посчитали вполне оправданным дать по возможности детальное макро- и микроописание как самого найденного нами валуна, так и характеристику вмещающих его отложений.

Размеры обнаруженного нами валуна составляют 14,5 х 11,5 х 6 см, т.е. его объем составляет 1000 см3. Поверхность валуна на ощупь несколько шершавая, со сглаженными выступающими углами, что говорит о слабой степени окатанности. Отчетливых следов волочения или царапания о твердый субстрат нет.

Макроскопически порода определена как мелкозернистый равномернозернистый кварц-полевошпатовый песчаник. Плохо выраженная тонкая параллельная слоистость подчеркивается многочисленными трещинами выветривания, расположенными параллельно слоистости. На поверхностях наслоения отмечаются присыпки мелкочешуйчатого серицита. На внешней поверхности образца и по трещинам развиты налеты гидроокислов железа в виде пятен ржаво-бурого цвета.

Изготовленные из сколов песчаника прозрачные шлифы изучались под микроскопом при различных увеличениях в проходящем свете и при скрещенных николях. В результате детального петрографического анализа установлено следующее.

Порода представляет собой мелкозернистый алевритовый аркозовый песчаник с алевро-мелкопсамми-товой структурой. Микротекстура беспорядочная, при отсутствии какой-либо закономерности в расположении обломочных зерен и цемента. 75 % зерен имеют размерность 0,1 - 0,25 мм (мелкопесчаная размерность), 15 % - 0,25 - 0,05 и 10 % - 0,05 - 0,025 мм (алевритовая размерность). Таким образом, отмечается высокая степень сортировки обломочного материала.

Степень окатанности обломочных зерен низкая, менее 50 % зерен имеют полуокатанную и окатанную форму. Состав обломочного материала: кварц - до 80 %, кислые плагиоклазы - 10, мусковит - 5-6, обломки эффузивных и кремнистых пород - 3-4 %. Рудные минералы представлены мелкими кристалла-

ми и микроагрегатами сульфидов, органические остатки отсутствуют.

Цемент составляет 15 % от объема породы и по составу глинисто-кварцевый (гидрослюдистые глины -30- 40 % и мелко раздробленный кварц - 60 - 70).

Ближайшие выходы аналогичных по составу и структурно-текстурным особенностям песчаников находятся приблизительно в 50 км к северо-востоку от места находки валуна в пределах Шахтинско-Несветайского района Донбасса. На левобережье р. Тузлов, в бассейнах рек Аюта, Большой и Малый Несветай (территория так называемого Открытого Донбасса) обнажается мощная угленосная толща среднего карбона, представляющая собой переслаивание аргиллитов, алевролитов и песчаников с редкими пластами углей и известняков. В отдельных случаях отложения карбона перекрываются здесь маломощными слоями понтических известняков.

Вмещающие валун понтические известняки представлены широко распространенной на правобережье Дона и в северном Приазовье фацией так называемых «одесских известняков», детально описанных ещё

H.И. Андрусовым [5], который отнёс их к нижним горизонтам понтического яруса. Это - органогенно-обломочные известняки буровато-желтого цвета, состоящие из обломков тонкостенных раковин пелеци-под, в разной степени сцементированных мелкозернистым и кристаллическим кальцитом. Чередуются прослои ноздреватых, слабо сцементированных карбонатным материалом известняков и очень прочных плитчатых перекристаллизованных известняков, обломки раковин в которых уплотнены и сцементированы вторичным кристаллическим кальцитом. Эти прослои имеют мощность 2-3 см и окрашены в светлые тона. Относительно более устойчивые к процессам выветривания прослои перекристаллизованных известняков создают на поверхности обнажения псевдоплитчатую отдельность.

Следует указать также на наличие прослоя детри-тусовых известняков мощностью около 0,7 м в средней части разреза.

Только в отдельных тонких прослоях встречаются целые раковины пелеципод, среди которых наиболее часто встречаются такие виды, как Monodacna pseudo-cattilus и Prosodacna schirvanica, реже Congeria novo-rossica.

Подобный разрез понтических известняков Д.Ф. Власов [6] относит к карбонатной фации устойчивого шельфа, которая широко развита в северной части Танаисского залива Восточного Паратетиса.

Общая вскрытая мощность понтических известняков в правом борту балки Сафьянной достигает 4-5 м. Залегают они здесь с параллельным несогласием на меотических отложениях, причем в основании прослеживается маломощный прослой известковых конгломератов. Валун обнаружен нами на высоте около

I,5 м от основания разреза.

Тщательные наблюдения на обнажении не выявили следов какого-либо перемещения валуна по известковому субстрату. Нет также признаков продав-ливания нижележащих слоев и огибания валуна вышележащими слойками. Валун залегает параллельно

слоям вмещающих известняков, не нарушая горизонтальной слоистости последних.

По-видимому, опускание валуна на дно происходило медленно, без удара, и на сравнительно консолидированный субстрат. Объяснить это можно также небольшой глубиной вод и постепенным таянием льдины, в которую был заключен валун.

Без всякого сомнения, следует присоединиться к общему мнению указанных выше исследователей о переносе экзотических валунов льдами замерзающего моря из прибрежных северных участков, где воды понтического моря (Восточного Паратетиса) омывали береговые выступы обнажающихся докембрийских (на западе) и каменноугольных (на востоке) пород. В холодные зимы слабо окатанные обломки песчаников в древней береговой зоне понтического моря вмерзали в лед, а весной береговой припай разрушался, и плавающие льдины могли разносить обломки на более или менее значительные расстояния в зависимости от преобладающих ветров и вдольбереговых течений. В нашем случае перенос осуществился в юго-западном направлении на расстояние в 40-50 км от предполагаемого источника сноса. Весьма примечательно, что Н.А. Соколов также указывает на юго-западное направление перемещения обломков [1].

Весь комплекс изложенных выше фактов дает нам полное право предполагать, что в период захоронения валуна в донных осадках мелководного понтического моря климат на широте северного побережья Восточного Паратетиса характеризовался холодными зимами, способствующими образованию припайных береговых льдов, которые выносили при весеннем оттаивании валуны и гальку в открытое море.

Естественно задаться вопросом: насколько такие представления согласуются с данными современных исследований по палеоклиматологии и, в частности, о климатах позднего кайнозоя?

Следует отметить единодушие исследователей во мнении, что с олигоцена, когда появились первые ледники в Антарктиде, в течение всего позднего кайнозоя происходило общее понижение температуры на Земле, апогей которого наступил в плейстоцене. Одновременно происходило усиление континентально-сти климата с возрастанием годовых амплитуд колебаний температуры земной поверхности. При этом в качестве основной причины общего похолодания климата в позднем кайнозое (последние 30 млн лет) называют увеличение площади материковой суши и её высоты [7].

Однако процесс общего похолодания не был равномерным и однонаправленным. Комплексный анализ динамики термического режима мезокайнозоя для территории южной части Русской равнины позволил А.А. Величко [8] построить сводную температурную кривую за последние 150 млн лет, а также более детальную кривую для миоцена и плиоцена (последние 25 млн лет). Общее свойство этих кривых - колебательность, поскольку они характеризуются волнообразными колебаниями среднегодовых температур разных масштабов и последовательности.

Примечательно, что со временем отмечается закономерное возрастание частоты и амплитуды термических колебаний. Именно с первой половины миоцена

начинает прослеживаться отчетливая ритмичность с возрастающей амплитудой волн.

О климатах позднего миоцена в настоящее время нет единого мнения. Так, Н.А. Андрусов, В.В. Бога-чёв, А.П. Павлов и другие исследователи конца XIX и начала XX в. однозначно отмечали похолодание в понтическое время. Об относительном резком снижении температур в первой половине понтического века пишет и А.А. Величко [8]. Но существуют и другие точки зрения по этому вопросу. Так, A.J1. Чапалыга [9], ссылаясь на работы других исследователей, изучавших древнюю флору Украины и Западной Грузии, пишет о климатическом оптимуме в понтическом веке. Климат в первой половине понтического века был, по мнению автора, жарким аридным.

Не вдаваясь в детали дискуссии по поводу климатических особенностей позднего миоцена (первой половины понтического века) для территории юга Русской платформы, следует отметить, что все исследователи признают наличие в позднем миоцене периодических колебаний температуры и влажности различной амплитуды на фоне более крупных этапов общего потепления или похолодания климата. Причем именно для позднего миоцена характерно чередование достаточно длительных потеплений и кратковременных, но сильных похолоданий.

Итак, кратковременные волны похолодания, сопровождающегося, возможно, аридизацией, на фоне сравнительно мягкого климата происходили здесь неоднократно. Поэтому вполне естественно предположить, что именно с одной из таких климатических аномалий - волной резкого похолодания в первой половине понтического века, вызвавшей замерзание береговых вод в зимние месяцы, и был связан разнос плавучими припайными льдинами обломков более древних пород, упавших со скалистых берегов северного побережья Восточного Паратетиса.

Поступила в редакцию_

Если это предположение найдет подтверждение при дальнейших исследованиях палеогеографии раннего понта территории юга России, появится возможность использования горизонта с экзотическими валунами как своеобразного геохронологического репера, маркирующего горизонта для целей стратиграфической корреляции удаленных друг от друга разрезов понтических отложений.

Литература

1. Соколов Н.А. Гидрогеологические исследования в Херсонской губернии // Тр. Геол. ком. 1896. Т. 14, вып. 2.

2. Семененко В.Н. Стратиграфическая корреляция верхнего миоцена и плиоцена Восточного Паратетиса и Тетиса. Киев, 1987. 232 с.

3. Белокрыс Л.С., Петрунь В.Ф. О происхождении экзотических валунов в понтических отложениях юга Украины // Изв. вузов. Сер. Геология и разведка. 1961. № 3. С. 126128.

4. Богаче в В.В. Материалы к истории пресноводной фауны Евразии. Киев, 1961. 341 с.

5. Андрусов Н.И. Понтический ярус // Избр. тр. М., 1963. Т. 2. С. 299-332.

6. Власов Д.Ф. Фации понтических отложений Танаис-ского залива // Уч. зап. Ростовского госуниверситета. 1958. Т. 53, вып. 9. С. 155-165.

7. Сергин В.Я., Сергин С.Я. Системный анализ проблемы больших колебаний климата и оледенения Земли. Л., 1978. 279 с.

8. Величко А.А. Структура термических изменений па-леоклиматов мезо-кайнозоя по материалам изучения Восточной Европы // Климаты Земли в геологическом прошлом. М., 1987. С. 5-43.

9. Чапалыга Л.А. Климатические события кайнозоя Паратетиса // Климаты Земли в геологическом прошлом. М., 1987. С. 214-225.

18 марта 2009 г.