Строение и история развития литосферы - Коллектив авторов

В.А. Захаров[168], М.А. Рогов[169], Н.Ю. Брагин[170]

Мезозой российской Арктики: стратиграфия, биогеография, палеогеография, палеоклимат

Аннотация

На основе материалов, собранных в течение последних трех лет Международного полярного года (2007–2009 гг.) и анализа опубликованных данных представлена обобщенная картина, соответствующая современному уровню знаний не только о мезозое Северной Евразии, но и Арктики в целом. Внесены коррективы в ранее выполненные реконструкции физико-географической, гидрологической и климатической ситуации на территории Евразийской Арктики в мезозое (позднетриасовое время, юрский периоды и ранний мел). Впервые получены принципиально новые палеомагнито– и биостратиграфические данные, позволившие утверждать, что практически весь верхневолжский подъярус должен быть включен в юрскую, а не в меловую систему, как это принято большинством специалистов в Западной Европе и закреплено решением Межведомственного стратиграфического комитета России. Значительно уточнена стратиграфия кимериджского и волжского ярусов верхней юры Западного Шпицбергена. Показано, что последовательность кимериджских и волжских фаунистических горизонтов очень близка к ранее выделенной в Восточной Гренландии. Проведена прямая корреляция разреза бухты Агард (о. Западный Шпицберген) с разрезом верхневолжского подъяруса Северной Сибири (п-ов Нордвик) по биостратиграфическим и палеомагнитным данным. Детализированы зональные шкалы юрской системы по аммонитам, благодаря детализации этих шкал удалось сопоставить геологические и биологические события разной природы. В разрезах на о. Столбовой на основании изучения бухиид выделены верхневолжский подъярус, рязанский ярус (бореальный берриас) и нижний валанжин. Значительно изменены контуры глубоководной параокеанической впадины в районе Новосибирских островов в конце юрского и начале мелового периодов. На основе анализа ареалов моллюсков и новых данных по распространению глендонитов в юрских и нижнемеловых разрезах Арктики была детализирована история палеоклимата этого региона.

1. Введение

Авторы обладали опытом экспедиционных работ на Крайнем севере Евразии и островах Северного Ледовитого океана и располагали сведениями по указанной в названии статьи теме и до начала Международного полярного года (МПГ 2007–2008 гг.). Однако в связи с МПГ и в течение последних трех лет нам удалось провести наземные исследования, собрать материал на ряде ранее не изученных территорий и разрезах и провести их анализ, позволивший дать обобщенную картину, соответствующую современному уровню знаний не только о мезозое Северной Евразии, но и Арктики в целом.

В работе после краткой характеристики мезозоя Российской Арктики и сведений о районах работ последовательно рассмотрены стратиграфия (по ярусам), палеобиогеография, палеогеография и климат бореального мезозоя.

Мезозойские отложения покрывают большую часть Евразийской территории Арктики, включая острова и шельф Северного Ледовитого океана. Они представлены преимущественно морскими терригенными осадками, формировавшимися как на крупных стабильных сегментах коры (платформах и приплатформенных прогибах), так и в подвижных поясах. Толщина мезозойских отложений достигает 10 км. В мезозое Северной Евразии выделены все три системы и все ярусы Международной стратиграфической шкалы (МСШ). Бореальная мезозойская эратема разделена почти на 160 зон по аммонитам. Достигнута хорошая корреляция ярусов со стандартами МСШ.

Триасовые отложения очень широко распространены на Северо-Востоке Азии от Восточного Таймыра до восточных частей Чукотки. Они сложены почти исключительно терригенными породами – песчаниками, алевролитами, аргиллитами, с общим преобладанием алевролитов. Карбонатные (известняки преобладают только в нижнеоленекском подъярусе) и вулканогенно-осадочные (главным образом на востоке рассматриваемого региона, в пределах Пенжинской, Корякской и Алазейской зон) породы распространены ограниченно. Суммарная мощность отложений в разных структурно-фациальных зонах колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров (Дагис и др., 1979). В составе триаса выделены все отделы (три) и все ярусы (7) Международной стратиграфической шкалы (МСШ): индский, оленекский, анизийский, ладинский, карнийский, норийский и рэтский. Зональная шкала бореального триаса насчитывает 36 зон по аммоноидеям и 20 зон по двустворчатым моллюскам (Захаров и др., 1997; Ермакова, 2002). Бореальный аммонитовый стандарт достаточно надежно коррелируются с тетическим. Таким образом, стратиграфия триасовой системы разработана вполне удовлетворительно. В соответствии с существующим палеогеодинамическими представлениями на территории Арктики в течение триаса существовал бассейн океанического типа, простиравшийся в виде залива Северной Пацифики до современного Свальбарда. Свидетельства глубоководных образований этого бассейна сохранились в виде полосы офиолитов, прослеживаемой от восточных частей Чукотки до Новосибирских островов. Относительно глубоководные отложения (кремнистые сланцы и аргиллиты) известны вдоль восточной и северной окраин Чукотки. Бореальный облик сибирской фауны и резкое преобладание терригенных осадков указывают на относительно прохладный климат в течение, по крайней мере, среднего и позднего триаса. В раннем триасе, судя по присутствию теплолюбивых пресмыкающихся, моллюсков и растений, климат был наиболее теплым за всю историю мезозоя (Курушин, Захаров, 1995). На палеогеографических картах прошлого века моря триасового периода покрывали большую часть заполярных и приполярных территорий. Многие сиалические блоки показаны островами, которые служили источниками сноса. Экзотическими рассматривались лишь несколько микроплит небольшого размера в Корякии (Бычков, Чехов, 1979). Возможно, что некоторые континентальные блоки на территории современной Чукотки, Корякии и Колымского массива являются также инородными. Дальнейшие исследования помогут оценить достоверность этой гипотезы.

Морские юрские отложения распространены значительно шире триасовых. Помимо Северо-Востока Азии они покрывают несколько млн. км2 к западу от Верхоянья в Восточной и Западной Сибири за Уралом в Тимано-Уральской области, а также шельф и острова в акватории Северного Ледовитого океана. Они представлены почти исключительно терригенными отложениями: песчаниками, алевролитами, аргиллитами. Карбонатные породы встречаются лишь в виде конкреционных прослоев. Чистые известняки отсутствуют. Осадочно-вулканогенные породы известны только на крайнем северо-востоке (Палеогеография севера…, 1983; Захаров и др., 1984). Мощность юрских отложений зависит от условий их формирования и колеблется от первых километров на окраинах Восточно-Европейской, Западно-Сибирской и Восточно-Сибирской платформ до многих километров в подвижных зонах северо-востока Азии (Стратиграфия…, 1976). Юрская система на севере России разделена на три отдела и 11 ярусов, соответствующих всем ярусам МСШ: нижнеюрский отдел (геттангский, синемюрский, плинсбахский и тоарский ярусы), среднеюрский отдел (ааленский, байосский, батский и келловейский ярусы), верхнеюрский отдел (оксфордский, кимериджский и волжский ярусы). Бореальный зональный стандарт юры, в значительной степени основанный на разрезах России) насчитывает 70 зон по аммонитам, 36 зон и слоев по двустворчатым моллюскам, выделено более 40 зон и слоев с фораминиферами, около 20 – с остракодами и более 10 слоев и зон установлено по белемнитам (Захаров и др., 1997, 2005). Значительные стратиграфические интервалы бореального зонального аммонитового стандарта хорошо коррелируются с тетическим. Однако до сих пор существуют трудности в позонной корреляции нижнего плинсбаха нижней юры, большей части средней юры и волжского яруса верхней (Захаров и др., 1984). Особенно актуальна проблема терминального волжского яруса. Существует мнение о необходимости его расчленения и помещения верхневолжского подъяруса в меловую систему, закрепленное в постановлениях МСК России (Жамойда, Прозоровская, 1997). Результаты изучения стратиграфии пограничных отложений юры и мела на Русской плите и магнитостратиграфические данные заставляют усомниться в подобном мнении (Захаров, 2003; Митта, 2005; Хоша и др., 2007; Захаров, Рогов, 2008 б). Юрские отложения по арктической окраине Европейской части России и северу Западной и Восточной Сибири формировались на окраине арктического бассейна в относительно мелководных (от нескольких десятков до нескольких сотен метров глубиной) эпиконтинентальных морях (Палеогеография севера…, 1983). Источниками сноса были суши на юге, Уральский полуостров на востоке и западе, а также острова на севере. Характерной особенностью юрских толщ является широкое распространение черносланцевых пород в тоаре, кимеридже и волжском ярусе. Они считаются нефтематеринскими (Баженовский горизонт…, 1986; Стратиграфия нефтегазоносных…, 2000). На формирование осадков на северо-востоке существенное влияние оказывал залив океанического типа, заходивший в Арктику со стороны Северной Пацифики (Захаров и др., 2002). Точное географическое положение этого залива и его океанические параметры не обозначены до сих пор. Определены контуры границы моря и суши, ландшафты суши и морей, реконструированы абсолютные показатели палеобатиметрии внутренних бассейнов, восстановлены основные факторы среды осадконакопления и существования фауны: температура, соленость, гидродинамика, газовый режим. Климат в арктической ойкумене приближался к квазисубтропическому: засушливому на юге и умеренно-влажному на севере. Проблемным остается время и место существования меридиональных и субширотных проливов, соединявших бореальные и тетические моря, среднерусское и сибирское море. Одной из трудно решаемых остается проблема флуктуаций климата: амплитуда тепла и осадков на суше.