CC BY
14
Bulletin AB RGS [Izvestiya AO RGO]. 2016. No4 (43)
Раздел 3 Section 3
ГЕОЛОГИЯ GEOLOGY
УДК 56.017.2:551.734 СВЯЗИ ДЕВОНСКИХ ФЛОР ГОРНОГО АЛТАЯ И КАЗАХСТАНА В СВЕТЕ НОВЕЙШИХ ГЛОБАЛЬНЫХ ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИХ РЕКОНСТРУКЦИЙ
1 19
Я.М. Гутак , В.А. Антонова1, Д.А. Рубан2
1 Институт горного дела и геосистем Сибирского государственного индустриального университета, г. Новокузнецк, E-mail: [email protected], [email protected] 2Высшая школа бизнеса Южного федерального университета, г. Ростов-на-Дону, E-mail: [email protected]
Палеофитогеографические данные могут быть успешно использованы для верификации реконструкций положения литосферных плит в геологической истории. Показано, что из двух недавно предложенных альтернативных палеотектонических реконструкций лишь модель группы Д. Мюллера объясняет связи девонских флор Горного Алтая и Казахстана. Модель группы Ж. Штампфли оказывается менее подходящей. Утверждается, что обсуждение ранее предложенных идей на принципиально новой основе сохраняет актуальность в современных геологических исследованиях.
Ключевые слова: ископаемая флора, литосферные плиты, девонский период, Алтай, Казахстан.
Дата поступления 15.11.2016
Реконструкция глобальной фитогеографии девонского периода представляется сложной задачей, которая до настоящего времени не имеет окончательного решения. В классической работе С.В. Мейена [1] показано, что на указанном отрезке времени однозначное выделение отдельных фитохорий затрудняется небольшим количеством имеющихся в наличии данных, однако нельзя исключать и действительное отсутствие сильной пространственной дифференциации растительных сообществ. Вполне очевидно, что решение вышеотмеченной проблемы должно проистекать в т.ч. из анализа связей между флорами отдельных крупных регионов и при этом с учетом геологических данных о положении последних в пространстве.
В предшествующей работе авторов [2] обращалось внимание на изменение сходства флор юго-востока Горного Алтая и Казахстана в течение девонского периода, исходя из основных доступных на тот момент палеотектонических реконструкций, совершенствование которых в течение последних лет требует возвращения к данной проблематике. И это предопределяет актуальность настоящей работы, целью которой стало повторное истолкование связей девонских флор Горного Алтая и Казахстана с учетом изменившихся представлений о взаимном положении соответствующих тектонических блоков в палеопространстве.
Огромный прогресс в реконструкции положения литосферных плит и террей-нов в древние геологические эпохи пришелся на вторую половину 1990-х -
начало 2000-х гг. Тогда появилось несколько альтернативных моделей, которые не только удовлетворительно объясняли последовательность тектонической эволюции планеты, но и проливали свет на многие ее существенные детали, позволяя понимать глобальную сущность региональных событий [3]. Затем последовала своего рода «пауза», в течение которой происходило, во-первых, переосмысление этих моделей, обсуждение их валидности, во-вторых, их уточнение в региональной части и, наконец, в-третьих, накопление новых фактических данных и аналитических возможностей. Новый «прорыв» пришелся на первую половину 2010-х гг. Наиболее ярким его результатом стало появление двух альтернативных моделей, одна из которых предложена группой проф. Ж. Штампфли из Университета Лозанны (Швейцария) [4], а вторая - проф. Д. Мюллера из Университета Сидней (Австралия) [5]. Помимо отличных исходных данных, методики построения и т.п. принципиальная разница между этими моделями заключается в следующем. Модель группы Ж. Штамп-фли призвана объяснить тектоническую эволюцию Пангеи и террейнов Тетиче-ского сектора планеты. Модель группы Д. Мюллера несколько уступает ей в детальности, однако описывает пространственную динамику литосферных плит на всей планете, включая Тихоокеанский сектор. Первая охватывает временной интервал с середины кембрия по триас включительно, а вторая - с начала девона по настоящее время.
Говоря о «прорыве» в тектонических исследованиях, случившемся с начала 2010-х гг., нельзя не отметить еще одного знакового события. Было опубликовано факсимильное издание классической работы В. Кеппена и А. Вегенера «Климаты геологического прошлого» (1924) на языке оригинала (немецком), сопровождаемое качественным переводом на английский [6]. Второй из указанных авторов известен как создатель теории континентального дрифта - предшественника современной теории литосферных плит. Однако в со-
авторстве с не менее прославленным русско-немецким ученым-климатологом (при этом его близким родственником) он также написал работу, в которой глобальные климатические реконструкции, основанные на интерпретации огромного массива геологических и палеонтологических данных, «насаживались» на реконструкции тектонические, что при совпадении верифицировало одновременно и те, и другие. Вполне очевидно, что актуальность такого подхода не только не потеряла значения и в настоящее время, но и, наоборот, возросла по причине существенной трансформации наших знаний о тектонической эволюции Земли, подтверждение которых невозможно без учета прочей информации (в т.ч. палеофитогеографи-ческой).
Предшествующая работа авторов [2] основана на палеотектонических реконструкциях, которые появились во второй половине 1990-х - начале 2000-х гг. [3]. Сделанные в ней выводы сводятся к следующему. Во-первых, значительные связи между флорами юго-восточной части Горного Алтая и Казахстана существовали с раннего девона; они несколько ослабли концу нижнего девона, но вновь усилились в жи-ветском веке среднего девона. Во-вторых, ни одна из рассмотренных глобальных палеотектонических реконструкций (из числа появившихся до 2010 г.) не дает полноценного объяснения этим фактам. В-третьих, использование региональной модели [7] позволило предложить объяснение, согласно которому отмеченные изменение связей флор было связано с перемещением Алтай-Монгольского террейна в сторону Сибири и последующим закрытием океана между Казахстаном и Сибирью. Однако стоит попытаться истолковать сведения о связи флор в контексте новейших палеотектонических реконструкций, отличных от использованных в предшествующей работе [2].
Палеотектонические реконструкции группы Ж. Штампфли [4] не совсем подходят для обсуждения тектонической эволюции регионов, которые в настоя-
ВпПеИп АВ Я08 [^евйуа АО ЯОО]. 2016. N04 (43)
щее время формируют геологическую структуру Южной Сибири, т.к. Сибирский континент показан на них только начиная со второй половины девона. Казахские террейны фигурируют на них в необходимой мере. Судя по этим реконструкциям, сближение Казахстана и Сибири, достаточное для того, чтобы предполагать активный флористический обмен, имело место, как минимум, со второй половины среднего девона. Именно в это время происходит «прорыв» в регион Горного Алтая казахстанских видов растений [8]. И уже в ассоциации наземных растений франского века юго-восточной части Горного Алтая до 70 % и более родов известны и из Казахстана [2]. Однако данная модель не дает ключа к пониманию более ранних событий, происходивших в раннем и среднем девоне. Это время начальных этапов колонизации Сибирского континента растениями. Их первое появление в разрезах Горного Алтая и Салаира фиксируется в лохковском веке раннего девона, в то время как в Казахстане этот процесс начался значительно раньше, а именно в позднем силуре [9-10].
Несколько ранее группа Ж. Штамп-фли опубликовала работу, отражающую их взгляд на палеозойскую тектоническую эволюции алтаид [11]. Она неплохо согласуется с ранее предложенным объяснением связи горно-алтайских и казахстанских флор принадлежности первых к Алтай-Монгольскому террей-ну [2]. Стоит заметить, что «косая» коллизия Казахстана и Сибири, затронувшая и данный террейн, началась уже в среднем девоне, что может объяснять сходство флор рассматриваемых регионов, хотя максимальным оно стало только в позднем девоне, когда Казахстан и Сибирь начали сливаться воедино (рис. 1). Еще более важным является тот факт, что Казахстан был оторван в силуре от окраины Гондваны и, судя по всему, еще не контактировал ни с Сибирским континентом, ни с Алтай-Монгольским террейном в раннем девоне [11]. Это никак не согласуется ни с ранее предложенным авторами объяснением, ни с установлением флористи-
ческих связей между Горным Алтаем и Казахстаном уже в раннем девоне [2]. По-видимому, наличие значительных водных пространств между Казахстаном и Сибирью было труднопреодолимым препятствием для распространения флор особенно в начальный этап колонизации континентов. Для преодоления этого географического барьера растениям должно было потребоваться значительное время. Лишь при возникновении устойчивых сухопутных связей регионов экспансия казахских флор в Сибирь становится практически мгновенной. Отметим также, что идея о контакте Казахстана с Гондваной и китайскими тектоническими блоками в силуре [11 ] не вполне согласуется с глобальной палеофитогеографической реконструкцией, выполненной ранее для второй половины этого периода [12].
Палеотектонические реконструкции группы Д. Мюллера [5] весьма хорошо описывают рассматриваемый сектор планеты. Согласно им, Казахстан располагался в непосредственной близости от Сибири на протяжении всего девонского периода (рис. 2). При этом даже если перемещение Алтай-Монгольского террейна имело место, то расстояния, отделявшие в таком случае юго-восточную часть Горного Алтая и Казахстан, вряд ли могли препятствовать флористическому обмену.
Рис. 1. Положение рассматриваемых в работе регионов согласно модели группы Ж. Штампфли
(с упрощениями по [11]).
временной срез: 410 Ма
с—~Аму£ия_
Мо ------океан
Охотский' ^—. Панталасса
океан/ Сибирь )
Казахстан
океан Рея
рассматриваемые регионы
Рис. 2. Положение рассматриваемых в работе регионов согласно модели группы Д. Мюллера
(супрощениями по [5]).
Выходит, что данная модель, в целом, хорошо объясняет наличие в той или иной степени значительных связей между девонскими флорами соответствующих регионов, тогда как временное их ослабление (но не исчезновение!) вполне может быть интерпретировано в контексте региональных фациальных различий и наличия опять-таки региональных барьеров. Последнее тем более вероятно, что до начала каменноугольного периода существовали скорее про-тофитохории, чем настоящие фитохории [13]. В более ранних палеотектонических реконструкциях, рассмотренных в предшествующей работе авторов, показано отсутствие прямого контакта между Казахстаном и Сибирью в девонском периоде [1]. Таким образом, модель группы Д. Мюллера наилучшим образом объясняет связи горно-алтайских и казахстанских флор этого периода.
Как следует из всего вышесказанного, совершенствование палеотектониче-ских реконструкций привело к их более-менее полному согласованию с палеоботаническими данными для отдельного сектора планеты. Однако нерешенными остаются, как минимум, три вопроса. Во-первых, заслуживает дальнейшего обсуждения модель группы Ж. Штамп-фли которая имеет прочное основание. Необходимо ее согласование с региональными палеоботаническими данными. Во-вторых, в статье Ю.В. Мосейчик
[13-14] показано, что положение Казахстана как самостоятельного микроконтинента до конца раннего карбона вполне согласуется с результатами па-леофитогеографических реконструкций. Однако такое положение не подтверждается ни моделью группы Ж. Штампфли [4], ни моделью группы Д. Мюллера [5]. Все это опять-таки требует должного объяснения. В-третьих, говоря о палеофлористических связях регионов, обычно по умолчанию принимается, что первые появления флор приурочены к «южным» континентам и затем происходит их экспансия в более «северные» регионы планеты. В то же время в последнее время появилось достаточно много публикаций указывающих, что для ряда флор девона первое появление отмечено на континентах северной экспозиции. Так, в конце нижнего девона в Горном Алтае отмечено появление пропапоротников [15-17], которые в среднем девоне мигрировали в южном направлении. Таким образом, палеофлористические связи двух смежных в девоне континентов имели, скорей всего, двустороннюю направленность и это обстоятельство требует своего дальнейшего изучения и детализации.
Говоря более общо, представленные выше рассуждения убедительно свидетельствуют о том, что «прорыв» в тектонических реконструкциях вполне может привести к пересмотру ранее предложенных объяснений палеофитогео-графических закономерностей. Постоянный возврат к одним и тем же идеям, но на принципиально обновленной основе, предполагающий согласование с последней гипотезой, является важным инструментом современных исследований. Это тем более актуально для работ, опубликованных более полувека назад. Они весьма информативны, но ряд представленных в них заключений не получили впоследствии должной проработки. Даже краткий анализ работы В. Кеппена и А. Вегенера [6] показывает, что в ней было высказано большое количество мыслей, которые стоит переосмыслить с учетом новых данных и новых интерпретаций.
Bulletin AB RGS [Izvestiya AO RGO]. 2016. No4 (43)
Список литературы
1. Мейен С.В. Основы палеоботаники. - М.: Недра, 1987. - 403 с.
2. Gutak J.M., Antonova V.A., Ruban D.A. Diversity and richness of the Devonian terrestrial plants in the Southeastern Mountainous Altay (Southern Siberia): Regional versus global patterns // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. - 2011. - V. 299. -P. 240-249.
3. Рубан Д.А. Обзор некоторых глобальных и региональных палеотектонических реконструкций, опубликованных в 2001-2004 гг. // Геотектоника. - 2006. - № 5. - С. 92-95.
4. Stampfli G.M., Hochard C., Verard C., Wilhem C., vom Raumer J. The formation of Pangea // Tectonophysics. - 2013. - V. 593. - P. 1-19.
5. Matthews K.J., Maloney K.T., Zahirovic S., Williams S.E., Seton M., Muller R.D. Global plate boundary evolution and kinematics since the late Paleozoic // Global and Planetary Change. - 2016. - V. 146. - P. 226-250.
6. Koppen W., Wegener A. The Climates of the Geological Past. - Stuttgart: Borntrae-ger. - 657 p.
7. Buslov M.M., Watanabe T., Fujiwara Y., Iwata K., Smirnova L.V., Safonov I.Yu., Semakov N.N., Kiryanova A.P. Late Paleozoic faults of the Altai region, Central Asia: tectonic pattern and model of formation // J. of Asian Earth Sciences. - 2004. - V. 23. - P. 655-671.
8. Гутак Я.М., Антонова В.А., Перегоедов Л.Г., Тимкин В.И. Палеофлористические связи Казахстана и Горного Алтая в среднем девоне // Изв. Бийского отд-я Русского географического общества. - 2005. - Вып. 25. - С. 16-19.
9. Гутак Я.М., Антонова В.А., Толоконникова З.А. Алтае-Саянская область -Колонизация суши, первый этап // Эволюция жизни на Земле: матер. IV Междунар. симп., 10-12 ноября 2010 г. - Томск: ТМЛ-Пресс, 2010. - С. 463-465.
10.Гутак Я.М., Антонова В.А., Толоконникова З.А. Главные рубежи в колонизации древнего Сибирского континента // Вест. СибГИУ. - 2012. - Вып. 2. - С. 10-14.
11.Wilhem C., Windley B.F., Stampfli G.M. The Altaids of Central Asia: A tectonic and evolutionary innovative review // Earth-Science Reviews. - 2012. - V. 113. - P. 303-341.
12.Raymond A., Gensel P., Stein W.E. Phytogeography of Late Silurian macrofloras // Review of Palaeobotany and Palynology. - 2006. - Vol. 142. - P. 165-192.
13.Мосейчик Ю.В. Раннекаменноугольные фитохории Северной Евразии: структура, система, эволюция // Lethaea rossica. - 2010. - Т. 2. - С. 1-27.
14. Мосейчик Ю.В. Корни Ангарского царства // Палеоботанический временник. Приложение к журналу «Lethaea rossica». - 2013. - Вып. 1. - С. 82-87.
15.Гутак Я.М. Антонова В.А. Возраст девонских вулканогенно-осадочных образований Горной Шории (Алтае-Саянская складчатая область) // Корреляция алтаид и уралид: магматизм, метаморфизм, стратиграфия, геохронология, геодинамика и металлогения: матер. Третьей междунар. научн. конф. - Новосибирск, 2016. - С. 66-67.
16. Коржнев В.Н. О смене псилофитовой флоры прапапоротниковой в эмсе в Горном Алтае // Вест. Томского государственного университета. - 2011. - № 353. - С. 205-212.
17. Коржнев В. Н. Палеогеография появления компонентов флоры протоптеридиево-го типа // Сратиграфия. Геологическая корреляция. - 2014. - № 4. - С. 1-14.
References
1. Meyen S.V. Osnovy paleobotaniki. - M.: Nedra, 1987. - 403 s.
2. Gutak J.M., Antonova V.A., Ruban D.A. Diversity and richness of the Devonian terrestrial plants in the Southeastern Mountainous Altay (Southern Siberia): Regional versus global patterns // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. - 2011. - V. 299. - P. 240-249.
3. Ruban D.A. Obzor nekotorykh globalnykh i regionalnykh paleotektonicheskikh rekon-struktsy, opublikovannykh v 2001-2004 gg. // Geotektonika. - 2006. - № 5. - S. 92-95.
4. Stampfli G.M., Hochard C., Verard C., Wilhem C., vom Raumer J. The formation of Pangea // Tectonophysics. - 2013. - V. 593. - P. 1-19.
H3eecmun AO PW. 2016. № 4 (43)
5. Matthews K.J., Maloney K.T., Zahirovic S., Williams S.E., Seton M., Muller R.D. Global plate boundary evolution and kinematics since the late Paleozoic // Global and Planetary Change. - 2016. - V. 146. - P. 226-250.
6. Koppen W., Wegener A. The Climates of the Geological Past. - Stuttgart: Borntrae-ger. - 657 p.
7. Buslov M.M., Watanabe T., Fujiwara Y., Iwata K., Smirnova L.V., Safonov I.Yu., Semakov N.N., Kiryanova A.P. Late Paleozoic faults of the Altai region, Central Asia: tectonic pattern and model of formation // J. of Asian Earth Sciences. - 2004. - V. 23. - P. 655-671.
8. Gutak Ya.M., Antonova V.A., Peregoyedov L.G., Timkin V.I. Paleofloristicheskiye svyazi Kazakhstana i Gornogo Altaya v srednem devone // Izv. Byskogo otdeleniya Russkogo geograficheskogo obshchestva. - 2005. - Vyp. 25. - S. 16-19.
9. Gutak Ya.M., Antonova V.A., Tolokonnikova Z.A. Altaye-Sayanskaya oblast -Kolonizatsiya sushi, pervy etap // Evolyutsiya zhizni na Zemle: mater. IV Mezhdunar. simp., 10-12 noyabrya 2010 g. - Tomsk: TML-Press, 2010. - S. 463-465.
10.Gutak Ya.M., Antonova V.A., Tolokonnikova Z.A. Glavnye rubezhi v kolonizatsii drevnego Sibirskogo kontinenta // Vest. SibGIU. - 2012. - Vyp. 2. - S. 10-14.
11.Wilhem C., Windley B.F., Stampfli G.M. The Altaids of Central Asia: A tectonic and evolutionary innovative review // Earth-Science Reviews. - 2012. - V. 113. - P. 303-341.
12.Raymond A., Gensel P., Stein W.E. Phytogeography of Late Silurian macrofloras // Review of Palaeobotany and Palynology. - 2006. - Vol. 142. - P. 165-192.
13.Moseychik Yu.V. Rannekamennougolnye fitokhorii Severnoy Yevrazii: struktura, sistema, evolyutsiya // Lethaea rossica. - 2010. - T. 2. - S. 1-27.
14.Moseychik Yu.V. Korni Angarskogo tsarstva // Paleobotanichesky vremennik. Prilozheniye k zhurnalu «Lethaea rossica». - 2013. - Vyp. 1. - S. 82-87.
15.Gutak Ya.M. Antonova V.A. Vozrast devonskikh vulkanogenno-osadochnykh obra-zovany Gornoy Shorii (Altaye-Sayanskaya skladchataya oblast) // Korrelyatsiya altaid i uralid: magmatizm, metamorfizm, stratigrafiya, geokhronologiya, geodinamika i metallogeni-ya: mater. Tretyey mezhdunar. nauchn. konf. - Novosibirsk, 2016. - S. 66-67.
16.Korzhnev V.N. O smene psilofitovoy flory prapaporotnikovoy v emse v Gornom Altaye // Vest. Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. - 2011. - № 353. - S. 205-212.
17.Korzhnev V.N. Paleogeografiya poyavleniya komponentov flory protopteridiyevogo tipa // Sratigrafiya. Geologicheskaya korrelyatsiya. - 2014. - № 4. - S. 1-14.
LINKS OF THE DEVONIAN FLORAS OF THE MOUNTAINOUS
ALTAY AND KAZAKHSTAN IN THE LIGHT OF THE NEWEST
GLOBAL PALAEOTECTONICAL RECONSTRUCTIONS
Ja.M. Gutak1, V.A. Antonova1, D.A. Ruban2
'Siberian State Industrial University (Novokuznetsk), E-mail: [email protected], [email protected] 2Southern Federal University (Rostov-on-Don), E-mail: [email protected]
Palaeophytogeographical data can be employed successfully for verification of reconstructions of lithospheric plate position in the geological history. It is shown that from two recent alternative palaeotectonical reconstructions the only model proposed by the research team of D. Mueller explains the links of the Devonian floras of the Mountainous Altay and Kazakhstan. The model proposed by the research team of G. Stampfli is found less suitable. It is stated that discussion of earlier-suggested ideas on the fundamentally new basis retains its urgency in the modern geological research.
Key words: fossil flora, lithospheric plates, Devonian Period, Altay, Kazakhstan.
Received November '5, 20'6
