Строение и история развития литосферы - Коллектив авторов

Abstract

On the base of analysis of the material collected during the International Polar Year 2007–2008 and analisys of previously published data we provides renewed generalized view on Mesozoic geology of Arctic. Important corrections were added to current reconstructions of geographical, hydrological and climatic environments of the Eurasian part of Arctic during the Mesozoic (for Late Triassic, Jurassic and Early Cretaceous). New paleomagnetic and biostratigraphic results which permits to prove correlation of the bulk of Upper Volgian with Tithonian, has been obtained. Thus the Upper Volgian Substage should be ascribed to the Jurassic System but not to Cretaceous as accepted by many stratigraphers abroad and postulated by decision of Interdepartmental Stratigraphical Committee of Russia. Stratigraphical subdivision of the Kimmeridgian and Volgian Stages of the Western Spitsbergen has been significantly updated. We showed that succession of the Kimmeridgian and Volgian faunal horizons recognized at Svalbard is very close to those established in East Greenland. Upper Volgian Substage of the Agard Bay section (Western Spitsbergen) has been successfully correlated with Upper Volgian of the Northern Siberia (Nordvik section) by means of paleontological and paleomagnetic data. Ammonite-based zonal scales of the Jurassic System have been further detailed, thus provides more precise correlation between geological and biological events. Upper Volgian, Ryazanian and Lower Valanginian deposits were recognized at the sections of the Stolbovoi Island by means of the analysis of buchiid succession. Outline of the deep-water oceanic trough at the area of the New Siberian Islands for Late Jurassic and Earliest Cretaceous has been specified. On the base of the analysis of molluscan natural habitats and new data on glendonite record in the Jurassic and Lower Cretaceous sections of Arctic paleoclimate history for this region has been defined more exactly.

А.Б. Герман[174], Г.Н. Александрова[175], А.Б. Кузьмичев[176]

Фитостратиграфические и палеоклиматические исследования неморского мела Новосибирских островов (острова Котельный и Новая Сибирь)

Аннотация

Изучены две среднемеловые флоры из терригенных и вулканокластических отложений Новосибирских островов в Российской Арктике. Альбская флора из балыктахской свиты о-ва Котельный включает 40 видов папоротников, беннеттитовых, цикадовых, гинкговых, чекановскиевых, хвойных и голосеменных неясного положения. Эта флора наиболее близка к альбской буор-кемюсской флоре, широко распространенной на севере Сибири и на Аляске и, в меньшей степени, к аптской силяпской флоре Сибири. K/Ar датирование четырех образцов игнимбритов из верхней подсвиты балыктахской свиты и перекрывающей ее тугуттахской толщи дало результат 110–107 (± 2.5) млн лет (ранний – средний альб). Однако палинологическое изучение нижнебалыктахской подсвиты и тугуттахской толщи показывает, что флора может быть древнее, в пределах позднего неокома. Туронская флора из деревянногорской свиты острова Новая Сибирь включает приблизительно 50 таксонов папоротников, гинкговых, хвойных и покрытосеменных. В этой флоре встречены как растения, обычные для раннего мела, так и таксоны, типичные для сеномана и сенона, что позволяет предположить туронский возраст флороносных отложений. Наши подсчеты по методу CLAMP параметров палеоклимата, в котором существовала новосибирская флора, показывают, что морфология растений отражает влажный климат с теплыми летними периодами и мягкими безморозными зимами: расчетная среднегодовая температура составляет +8.8 °C, средняя температура наиблее теплого месяца +16.6 °C, средняя температура наиболее холодного месяца +1.8 °C и среднее количество осадков за вегетационный период 636 мм. Эти палеоклиматические параметры могут быть объяснены предположением, что на северный высокоширотный климат оказывал значительное влияние теплый Арктический бассейн. Аномально теплые температуры этого бассейна могли быть результатом перемещения тепла в северном направлении морскими водами в форме теплого течения, шедшего из низких палеоширот в Арктический бассейн по Западному внутреннему проливу Северной Америки.

Введение

Летом 1886 г. российская научная экспедиция открыла богатую ископаемую флору в угленосных отложениях Утеса деревянных гор на о-ве Новая Сибирь. Экспедицией, организованной Академией наук, руководил сотрудник станции Международного полярного года на Сагастыре в 1882–1884 гг. А.А. Бунге, его помощником был геолог барон Э.В. фон Толль (Визе, 1948). Мезозойские угленосные отложения, содержащие остатки растений, на о. Котельный в бассейне р. Балыктах были впервые обнаружены Э.В. Толлем и К.В. Воллосовичем во время Русской полярной экспедиции 1900–1902 гг. (Спижарский, 1947). Коллекции, собранные Толлем и его попутчиками на этих островах, изучили И.В. Шмальгаузен (Schmalhausen, 1890), описавший флору о. Новая Сибирь, и А.Г. Натгорст (Nathorst, 1907), который опубиковал описание флоры о. Котельный. Первая из этих флор была датирована как третичная, а вторая – как юрская.

Позже угленосные отложения о-вов Котельный и Новая Сибирь (рис. 1) изучались несколькими советскими геологическими экспедициями. По сборам этих экспедиций ископаемая флора о. Котельный была вновь изучена Н.Д. Василевской (1957, 1975, 1977; Непомилуев и др., 1979; Ефремова и др., 1987), а флора о. Новая Сибирь – Н.Д. Василевской (1958), И.Н. Свешниковой и Л.Ю. Буданцевым (1969; Буданцев, 1983). Летом 1990 г. Г.В. Иваненко (ПГО «Аэрогеология») собрала на о. Новая Сибирь небольшую коллекцию растительных остатков, предварительные определения которых были сделаны А.Б. Германом (Herman, 1994). Реконструкция палеоклимата, в котором существовала данная флора, обсуждалась в публикациях Германа и Р. Спайсера (Herman, Spicer, 1996, 1997; Герман, 2004). В недавние годы Геологическим институтом РАН были организованы две экспедиции на о-ва Котельный и Новая Сибирь. П.А. Никольский и А.Э. Басилян передали нам коллекцию ископаемых растений, собранных ими в 2002 г. в отложениях Утеса деревянных гор на о-ве Новая Сибирь. Летом 2006 г. А.Б. Кузьмичев и Н.Ю. Брагин во время экспедиции, организованной в рамках Международного полярного года, собрали коллекцию растительных остатков из угленосных пород на р. Балыктах на о. Котельный. Определения макроостатков растений, спор и пыльцы из этой коллекции приводятся в статье А.Б. Кузьмичева и др. (2009).

Рис. 1. Новосибирские острова. Квадратиками отмечено положение местонахождений ископаемых растений на о. Котельном и о. Новая Сибирь.

Эти две ископаемые флоры, получившие названия балыктахская флора (о. Котельный) и новосибирская флора (о. Новая Сибирь), представляют значительный интерес в двух аспектах. Во-первых, ископаемые растения, их макроостатки, споры и пыльца – это единственные палеонтологические находки в неморских меловых угленосных толщах островов, и поэтому лишь они, наряду с немногочисленными еще данными изотопного датирования, используются для определения возраста указанных толщ и их корреляции с одновозрастными отложениями севера Сибири. Во-вторых, балыктахская и новосибирская флоры существовали в глубокой Арктике на палеошироте около 82–83° с.ш. (Smith et al., 1981; Valdes, Spicer et al., 1999; Hay et al., 1999; http://www.odsn.de/odsn/services/paleomap.html) вблизи Северного полюса, во время глобально теплого климата мелового периода. Поскольку растения, как известно, являются хорошими индикаторами климатических параметров температуры и влажности, значение этих флор для реконструкции среднемелового климата Арктики трудно переоценить.

В настоящей статье суммированы данные о стратиграфическом положении, возрасте и систематическом составе балыктахской и новосибирской флор Новосибирских островов, а также палинокомплекса балыктахской свиты и тугуттахской толщи о. Котельного; приводится сделанная по палеоботаническим данным реконструкция количественных параметров палеоклимата среднемеловой Арктики.

Исследования выполнены при поддержке РФФИ (грант № 09-05-00107), Государственной программы поддержки исследований научных школ и молодых ученых Российской Федерации (грант НШ-4185.2008.5), Программы № 18 фундаментальных исследований Президиума РАН и Программы фундаментальных исследований ОНЗ РАН № 14.

1. Материал

Изученные авторами коллекции растительных остатков хранятся в Геологическом институте (ГИН) РАН под номерами 4896 (о. Новая Сибирь, Утес деревянных гор, деревянногорская свита, сборы П.А. Никольского, 2002 г.) и 4897 (о. Котельный, балыктахская свита, сборы А.Б. Кузьмичева и Н.Ю. Брагина, 2006 г.). Помимо этих коллекций, для проведения CLAMP-анализа новосибирской флоры А.Б. Герман и Р.Э. Спайсер (Великобритания, Открытый университет) просмотрели следующие коллекции ископаемых растений из деревянногорской свиты о-ва Новая Сибирь: коллекция, собранная Э.В. Толлем в 1886 г., хранящаяся в ГИН РАН (Schmalhausen, 1890); коллекция, собранная Г.В. Иваненко в 1990 г., хранящаяся в ГИН РАН (Herman, 1994); коллекция Ботанического института (БИН) РАН № 951, г. Санкт-Петербург, сборы Р.К. Сиско и Г.Л. Рутилевского, 1960 г. (Свешникова, Буданцев, 1969; Буданцев, 1983); коллекция БИН РАН № 966, сборы И.Н. Свешниковой и Л.Ю. Буданцева, 1961 г. (Свешникова, Буданцев, 1969; Буданцев, 1983). Последняя коллекция является наиболее богатой и представительной и содержит почти все таксоны, известные в новосибирской флоре.

2. Остров Котельный

Остров Котельный (рис. 1) сложен дислоцированными платформенными отложениями, включающими все системы палеозоя (за исключением кембрийской) и мезозоя. По результатам среднемасштабной геологической съемки (Непомилуев и др., 1979; Косько, Непомилуев, 1982; Косько и др., 1985) меловые отложения на о. Котельном были объединены в балыктахскую свиту, разделенную на две подсвиты, причем отмечалось, что верхняя подсвита отличается от нижней присутствием вулканических пород. Позже кроме двух упомянутых подсвит толща переслаивания игнимбритов и угленосных пород, распространенная на правобережье р. Тугуттах, была выделена в самостоятельное стратиграфическое подразделение – тугуттахскую толщу (Кузьмичев и др., 2009).