Глобальные катастрофические события и их роль при стратиграфических
корреляциях осадочных бассейнов разного типа

2.1.2. Геохимия пограничных отложений. Изотопия углерода и кислорода.

Рис. 2.6. Изотопный состав кислорода и углерода CaCO3 маастрихтского мела, датских известняков и прослоя "глин" в разрезе Кызылсай [Найдин,Копаевич, 1988]

Важная роль в интерпретации физико-географических условий времени перехода от маастрихта к данию принадлежит изотопным данным. По разрезам Кошак и Кызылсай установлен общий негативный сдвигd¹³C от маастрихтских средних значений 2,3-2,4^o/_oo к средним значениям + 1,4^o/_oo для дания. Причем сдвиг происходит не на палеонтологически доказанной границе М/Д, то есть в "пограничных глинах", а в 0,6-0,7 м выше их [Найдин, Копаевич, 1988; Найдин, Кияшко, 1989]. Таким образом, по мангышлакским эпиконтинентальным карбонатам подтверждается установленное во многих регионах мира закономерное "облегчение" изотопного состава углерода от маастрихта к данию, что истолковывается, как уменьшение продуктивности пелагиали в дании. Изотопный состав кислорода датских известняков сдвинут в негативную сторону по сравнению с маастрихтскими значениямиd¹⁸О: от 2,0 к 2,7-2,8^o/_oo, что можно трактовать как потепление в датское время примерно на 3^оС. Сдвиг значенийd¹⁸О, как и дляd¹³С, происходит несколько выше "пограничных глин" (рис. 2.6,2.7).

Принципиально важными представляются результаты детальных изотопных определений в интервале перехода маастрихт /даний. Полученные значенияd¹³С иd¹⁸О испытывают некоторые колебания, отличные от средних маастрихтских и датских цифр.

Так, в разрезе Кошак для верхних 0.8 м маастрихтского мела значенияd¹³С изменяются от 1,95 до 2,46^o/_oo, аd¹⁸О от -1,75 до -2,16^o/_oo. В 0,8 м грубого мела основания данияd¹³С меняется от 1,61 до 2,28^o/_oo, аd¹⁸О от -0,66 (расчленяющийся прослой "глин" в 0,6-0,7 м выше "пограничных глин") до - 2,60^o/_oo (рис. 2.6).

Рис. 2.7.d18O иd13C в отложениях, пограничных между маастрихтом и данием. Кошак [Найдин,Копаевич, 1988]

В разрезе Кошак из зоны непосредственного контакта М/Д были отобраны пробы в среднем через 1 см из самой верхней части маастрихтского мела (18 см) и основания датского грубого мела (12 см). Получены практически не меняющиеся значенияd¹³С 2,21-2,56^o/_oo для маастрихта, такого же порядка для прослоя "пограничных глин" мощностью 1 см (2,22-2,51^o/_oo, 4 пробы), по датскому грубому мелу регистрируется снижение значенийd¹³С снизу вверх от 2,37-2,47 до 1,89-1,98^o/_oo.

Более заметны колебанияd¹⁸О: в маастрихте от -1,65 до -1,92^o/_oo (интервал 15-18 см ниже "пограничных глин"), от -2,04 до -2,40 (4-14 см), от -1,39 до -1,68^o/_oo (самые верхние 3 см). В прослое "пограничных глин"d¹⁸О (по 4 замерам) -1,12 - -1,14^o/_oo; такой же порядок цифр для нижних 3 см дания: от -1,14 до 1,55^o/_oo, а вот для промежутка 4-12 см выше "пограничных глин" определены заметно иные значенияd¹⁸О: от -2,23 до -2,73^o/_oo.

В обоих разрезахd¹⁸О "пограничных глин" сдвинута в позитивную сторону относительно как маастрихтских, так и датских значений. Ориентировочно рассчитано, что поверхностная температура воды мангышлакского моря во время накопления "пограничных глин" была примерно на 4^°С ниже маастрихтских температур. Возможно еще одно снижение температуры отражает пик наиболее положительных значенийd¹⁸О, регистрируемый в разрезе Кошак в расщепляющемся прослое "глин" в 0,6-0,7 м выше границы М/Д. А. Саркар и др. [Sarcar et al., 1992] для "пограничных глин" разреза Кошак реконструируют наступление очень быстрого (1000 лет) похолодания.
В "пограничных глинах" кызылсайского разреза значенияd¹³С сдвинуты в положительную сторону весьма незначительно по сравнению с маастрихтскими цифрами и несколько более заметно сравнительно с датскими цифрамиd¹³С [Найдин и др., 1986].

В разрезе Кошак, как было указано выше, изотопный состав углерода "пограничных глин" не отличается от значенийd¹³С, полученных по пробам, отобранным непосредственно как ниже, так и выше. Какие-либо изменения продуктивности пелагиали по значениямd¹³С не могут быть предположены. А. Саркар и другие [Sarcar et al., 1992] по разрезу Кошак также регистрируют весьма плавное изменение содержанияd¹³C в зоне перехода от маастрихта к данию, что свидетельствует о весьма постепенном изменении продуктивности. Содержание C_орг в пограничных " глинах" и в прослое "глин" в 0,6 м выше очень невелико: 0,07-0,14^o/_oo, что лишь незначительно выше фона для чистых карбонатов. Таким образом по С_орг. иd¹³С в разрезе Кошак на рубеже М/Д "скачок" в продуктивности не регистрируется.

Приведенные сравнительные данные показывают, что для перехода М/Д, значенияd¹⁸O на Мангышлаке изменяются более контрастно по сравнению сd¹³C. Заметим также, что приведенные выше ориентировочные значения температуры для рубежа М/Д не выходят за пределы колебаний температур во время накопления толщ из чередующихся слоев мел(известняк)/мергель. Каких-либо резких температурных "скачков" не было.

В статье Д.П. Найдина и С.И. Кияшко [1989] приведен краткий обзор изотопных определений на границе М/Д в различных регионах мира. Была отмечена противоречивость результатов, опубликованных различными авторами: регистрируется то "утяжеление", то "облегчение" значенийd¹⁸O и соответственно делается вывод то о похолодании, то о потеплении непосредственно на рубеже М/Д. Точно также и цифрыd¹³ C для границы М/Д предлагаются различные: их можно трактовать то как уменьшение, то наоборот, как повышение продуктивности пелагиали. В статье была приведена оценка опубликованных изотопных материалов и рассмотрены причины их неопределенности.

Пересмотр опубликованных данных (включая новые, не охваченные упомянутым обзором) показал, что пики значенийd¹³C иd¹⁸O точно на границе М/Д в значительной степени являются артефактом, возникающим вследствие генерализации изотопных цифр при их графической подаче. Так, в работе Д.Моунта и его соавторов [Mount et al.,1986] на графике, где мощность дана в масштабе 1:2000 (то есть в 1 см 20 м) резкие негативные пикиd¹³C иd¹⁸C показаны точно на границе М/Д. Однако из текста следует, что пики негативных значений для кислорода располагаются в 15 см, а для углерода в 8 см выше границы М/Д. Причем каждый из этих пиков состоит из нескольких меняющихся значений.

Резкий негативный сдвиг значенийd¹³C, определенных по тонкой карбонатной фракции осадка на поднятии Шатского (северо-запад Тихого океана), происходит очень близко к границе М/Д, но не на самой границе [Gerstel et al., 1986]. Это не слишком заметно на графике, на котором мощность дана в метрах (и поэтому можно говорить, что резкий скачок происходит именно на границе), и очень четко видно на графике, данном в сантиметровом масштабе.

Колебания изотопного состава С и О, установленные в разрезах океанов, в целом происходили как до, так и после границы М/Д [Zachos et al., 1989].

Опубликованные цифры в своем большинстве реальны, а их весьма значительная изменчивость скорее всего связана с общей нестабильностью физико-географических условий рубежа М/Д. Сам прослой "пограничных глин" в различных регионах выражен различно. Если на Мангышлаке его мощность 1-2 см, то в разрезе Гредеро (Италия) 10 см, а на Копетдаге порядка 15 см. Не исключено, что объем "пограничных глин" различными исследователями понимается различно, что скорее всего отражает региональные условия формирования "глин". Таким образом во время накопления "пограничных глин" обстановка их образования регионально не была одинаковой. Физико-географические условия изменялись в пространстве не только во время образования "пограничных глин", но как до, так и после их формирования, что и регистрируется изотопными данными.