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

2.2. Экологическая модель событий рубежа маастрихт /даний

Здесь предлагается дальнейшее развитие обоснования концепции длительной подготовки в пелагиали океанов и морей событий рубежа М/Д. В конце маастрихта на огромных акваториях возникли условия, благоприятствовавшие развитию явления, близкого по своему характеру так называемым "красным приливам". Во время "красных приливов" развивается цветение (взрывное размножение) одного или немногих видов динофлагеллат, диатомей, сине-зеленых водорослей. Цветение охватывает преимущественно эвтрофные области океанов (в особенности зоны апвеллингов), где взрывообразно возрастает продуктивность пелагиали, что приводит к накоплению в воде продуктов распада органики, развитию бактерий, возникновению дефицита кислорода и насыщению воды токсичными продуктами жизнедеятельности организмов, вызвавших явление. Эти организмы не обладали скелетными элементами и поэтому не оставили следов в каменной летописи. "Красные приливы" влекли за собой гибель морской биоты. Было высказано предположение [Найдин, 1986] о том, что образование прослоев "глин" и в первую очередь "пограничных глин" могло быть вызвано массовыми вспышками продукции бесскелетных форм. Вспышки приводили к уменьшению образования биогенного CaCO₃ и происходили при кратковременных понижениях температуры поверхностных вод, на что указывают повышения значенийd¹⁸O в прослоях "глин" (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Данные определения некоторых параметров в пограничных отложениях маастрихта и дания Мангышлака и их интерпретация

Основное затруднение, которое возникает при попытках связать события М/Д с жизнью пелагиали, актуалистического плана. По данным, которым располагала до последнего времени наука, "красные приливы", хотя и охватывают значительные акватории, тем не менее к категории глобальных явлений не причислялись. Однако исследованиями последних лет показано, что число "красных приливов" с 20-х по 80-е годы в результате антропогенного загрязнения возросло в 40 раз и, таким образом, перед человечеством возникла еще одна экологическая проблема глобального масштаба. В прошлом могли существовать какие-то иные глобально активные источники поступления в океаносферу веществ, приводивших к аномальному развитию каких-то компонентов биоты.

А. Фишер [Fisher, 1991] предложил весьма интересное объяснение особенностей рубежа М/Д. Как и гипотеза "красных приливов", его интерпретация опирается на процессы, происходившие в пелагиали. По А. Фишеру, биотический кризис на границе М/Д в океанах был вызван "цветением" ("bloom") тасманитид (празинофитные водоросли), результатом которого было отравление и гибель эпипелагических сообществ. Цветение тасманитид наступало вследствие гиперфертилизации (сверхудобрения, перенасыщения питательными веществами) океанов при обильном приносе нитратов и нитритов кометными ливнями. Возникали кислотные дожди, океаны подвергались непосредственному воздействию "нитратного шока", на континентах ускорялись процессы выщелачивания, что приводило к интенсификации поступления питательных веществ в океаны. Гиперфертилизация усиливалась действием сернокислотных дождей, возникавшими при излиянии базальтов. Цветение тасманитид, вызвавшее биотический кризис, отражено в изотопной записи очень коротким позитивным сдвигом значенияd¹³С. Цветение сменилось значительным снижением продуктивности пелагиали, документированном негативными значениямиd¹³С. Основное различие гипотез "красных приливов" и гиперфертилизации заключается в том, что первая предполагает относительную длительность и отсутствие вмешательства внешних сил в подготовке явления, тогда как вторая цветение тасманитид связывает с катастрофическим действием внеземных факторов.

В уже упоминовшейся статье Д. Моунта и его коллег [Mount et al., 1986] высказано заслуживающее самого серьезного внимания предположение о возможности сравнения событий конца мелового периода с явлениями, происходящими в современных океанах. Их предположение основывается на результатах изучения разреза верхнего маастрихта разреза Цумая (Испания). По разрезу они отмечают три негативных сдвига значений какd¹³C, так иd¹⁸O. Четвертый негативный сдвиг приходится на границу М/Д. Негативные экскурсы связываются с эпизодами потепления и сокращения первичной продуктивности пелагали. Возникновение теплых эпизодов они объясняют тем, что в позднем маастрихте началась смена меловой экваториальной системы циркуляции (доминировало погружение теплых соленых вод в обширных эпиконтинентальных морях, температурный градиент поверхность/дно и соответственно градиент экватор/полярные регионы были небольшими) кайнозойской полярной термогалинной системой (началось охлаждение полярных регионов и погружение охлажденных полярных вод). При свертывании экваториальной системы океанической циркуляции периодически существенно расширялись области распространения теплых поверхностных слоев воды и подавлялись апвеллинги. Это приводило к сокращению продуктивности и развивались события по своему характеру близкие современному явлению Эль-Ниньо, но значительно более масштабные.

Явление Эль-Ниньо, периодически происходящее у берегов Перу и Эквадора, отражает нарушение нормального для региона состояния океана и атмосферы. Явление заключается в подавлении обычного для региона берегового холодного апвеллинга и резком потеплении поверхностных вод океана (на 10-14^oC) и находящихся над ними воздушных масс. Явление обычно начинается в декабре и продолжается несколько месяцев. Эль-Ниньо 1982-1983 гг. началось раньше, а потепление распространилось на юг до берегов Чили, на север до берегов Северной Америки, охватило район Галапагосских островов. Резкое потепление во время развития Эль-Ниньо приводит к массовой смертности одних и уходу из региона других организмов, нарушаются сложившиеся трофические связи, что приводит к гибели многих организмов. Эль-Ниньо сопровождается резким изменением погодных условий, что сказывается не только над океаном, но и над сушей. Эль-Ниньо 1982-1983 гг. пагубно отразилось на фауне Галапагосских островов, на пресмыкающихся и птицах. Эль-Ниньо нарушает сложившиеся природные условия огромных пространств Мирового океана. Так, например, ослабление апвеллинга, потепление поверхностных вод, развитие "красного прилива", уход многих видов рыбы от атлантического побережья Южной Африки связывают с влиянием Эль-Ниньо [Федоров, 1984]. Нарушение системы взаимодействия океан/атмосфера приводит к развитию погодных аномалий на континентах. Резкое снижение количества атмосферных осадков и засушливые условия возникают в Австралии, Восточной и Северной Африке. Наоборот, в Северной и особенно в Южной Америке Эль-Ниньо приносит необычайно дождливую погоду: при этом значения температуры воздушных масс на протяжении года испытывают большие перепады. Естественно, что подобные неустойчивые колебания погодных условий сказываются и на сухопутной флоре и фауне.
Обращение к Эль-Ниньо позволяет сделать ряд выводов, которые могут быть использованы при интерпретации событий рубежа М/Д.

• На весьма значительных по своей акватории участках Мирового океана (восточная периферия Тихого океана) возникают нарушения нормального (то есть установившегося, обычного для региона) режима взаимодействия океана и атмосферы, приводящие к резкому изменению привычных для морской биоты условий обитания; для многих представителей органического мира изменения являются катастрофическими.
• Эти нарушения скоротечны, кратковременны (несколько месяцев) и проявляются с определенной периодичностью.
• Нарушения (естественно, в ослабленной форме) распространяются на обширные пространства Мирового океана и за пределы региона непосредственного их возникновения.
• Возникающие над океаном неизбежные перестройки воздушных масс отражаются на погодных условиях континентов, где они также как в океанах, ухудшают условия обитания многих представителей органического мира. Таким образом, можно утверждать, что события, вызванные Эль-Ниньо, по существу проявляются глобально.

• В различных областях океанов и континентов резонансные события, связанные с Эль-Ниньо, изменчивы и разнонаправлены: на одних континентах засуха, тогда как на других идут ливневые дожди; на одном и том же континенте весна необычайно холодная, а осень столь же аномально теплая и т.д и т.п.

Вовсе не исключено, что события, подобные Эль-Ниньо, случались многократно в истории Мирового океана, но пока не распознаются, так как, по-видимому, они были не такими грандиозными, как на рубеже М/Д. Эль-Ниньо по-существу является нарушением океанической циркуляции, охватывающим значительные области Мирового океана. При объяснении особенностей рубежа М/Д кардинальное значение имеют палеонтологические материалы. К рубежу М/Д происходило либо постепенное, либо ступенчатое исчезновение многих групп организмов. Градуалистический характер приближения биоты к рубежу находит все новые и новые подтверждения. Так, Э. Хэллем и К. Перш-Нильсен [Hallam, Perch-Nielsen, 1990], отмечая необычайную отчетливость границы М/Д по микро- и нанопланктону, тем не менее подчеркивают, что к категории внезапных ее отнести нельзя. Процесс вымирания планктонных фораминифер по данным разреза Эль-Кеф (Тунис) был растянут во времени на несколько сотен тысяч лет и состоял из нескольких этапов; во время первого этапа, происходившего за 300 тысяч лет до рубежа М/Д вымерло 29% видов планктонных фораминифер. В разрезе процесс вымирания фиксируется в интервале от 25 см ниже до 7 см выше геохимической границы с аномальными концентрациями иридия [Keller, 1988a]. Смена комплексов маастрихтских и датских бентосных фораминифер в разрезе Эль-Кеф также не связана с геохимической границей [Keller, 1988b].

На рубеже М/Д и на подходе к нему и какое-то время спустя не происходили направленные и выдержанные во времени процессы: потепления или похолодания, осолонения или опреснения, углубления или обмеления. Потепления могли сменяться фазами похолодания. В одних регионах могло быть холоднее, чем в других.

Выше приводились данные Д. Моунта и других [Mount et al., 1986], согласно которым в позднем маастрихте (по разрезу Цумая, Испания) происходили три фазы потепления. Для Северной Пацифики реконструируется похолодание, начавшееся за несколько десятков тысяч лет до рубежа М/Д в высоких широтах и затем распространившееся в область низких широт [Gerstel et al., 1986]. По Д. Захосу и другим [Zachos et al., 1989], в указанном регионе похолодание началось за 200 тысяч лет до рубежа М/Д, а потепление примерно на 3°С происходило через 600 тысяч лет после рубежа.

В конце маастрихта - начале датского века на земном лике сложились неустойчивые, изменчивые физико-географические условия - климатические прежде всего. Нестабильность условий весьма четко регистрируется изотопными записями. Она отражает процессы, происходившие в гигантском водном резервуаре - океанах и морях. В терминальном маастрихте и в самом начале датского века на огромных пространствах Мирового океана развивались события подобные, но отнюдь не тождественные явлениям Эль-Ниньо. Нетождественность их заключалась прежде всего в том, что они были более грандиозными по масштабу их проявления. На протяжении относительно короткого интервала времени периодически то в одной, то в другой части Мирового океана нарушалась динамическая система равновесия между океаном и атмосферой, изменялись направления ветров, возникали аномальные течения, ослаблялся или прекращался совсем подъем глубинных холодных вод, что приводило к потеплению поверхностных слоев воды и гибели пелагической биоты. Неодновременность возникновения гибельных для планктонной биоты условий подтверждается распределением фораминифер в удаленных друг от друга разрезах. В бореальной области первые "примитивные" планктонные виды появляются несколько ниже "пограничного глинистого" прослоя, в то же время в разрезах области низких широт они приурочены непосредственно к датским отложениям [Gerstel et al., 1986]. Некоторые разрезы содержат значительную часть маастрихтского планктона и в нижних горизонтах дания (Туркмения, Эль-Кеф) [Алексеев и др., 1988; D'Hondt, Keller, 1991]. Неоднократно повторявшиеся на протяжении геологически короткого (первые десятки тысяч лет) промежутка времени нарушения динамического равновесия системы океан/атмосфера приводили к возникновению на просторах Мирового океана пагубных для биоты обстановок (явления типа Эль-Ниньо, "красные приливы" и т. п.).

В начале раздела уже отмечалось весьма широкое, по-видимому, глобальное распространение контакта М/Д, характеризующегося весьма небольшим стратиграфическим гиатусом, "твердым дном" в кровле маастрихта и отсутствием углового несогласия между маастрихтом и данием. Возникновение подобного контакта связывают с процессами растворения СаСО₃ в результате предполагаемого возрастания на границе М/Д содержания СО₂ в атмосфере и океанах. Возрастание концентрации СО₂ объясняетcя резким сокращением его фотосинтетического изъятия в результате катастрофического сокращения массы фитопланктона. Сходный механизм предлагается Д.М. МакЛином [McLean, 1985].
Морфологические особенности "твердого дна" в кровле маастрихта свидетельствуют о том, что в его формировании, помимо растворения, участвовали также процессы размыва. Скоротечность процессов, проявлявшихся на огромных пространствах, заставляет искать иные объяснения возникновения гиатуса М/Д.

События перехода М/Д происходили на протяжении единого цикла карбонатного седиментогенеза и кокколитово-мшанковые известняки дания естественным образом завершают карбонатную циклотему позднего мела. Как известно, позднемеловая эвстатическая трансгрессия в маастрихте сменилась эвстатической регрессией [Vail et al., 1977; Hancock, Kauffmann, 1979]. Но общая маастрихтская регрессия осложнялась локальными трансгрессиями. Маастрихт залегает трансгрессивно, а местами даже ингрессионно, на древних (вплоть до докембрийских) породах в ряде районов запада Евразии [Найдин и др., 1986]. На уточненной эвстатической кривой П.Вейла [Haq et al., 1987] общая тенденция снижения уровня моря в маастрихте сопровождается двумя краткими циклами повышения и падения уровня.

Таким образом в маастрихте на фоне общей регрессии происходили частные трансгрессии. Они, очевидно, могут быть увязаны с намеченными Д. Моунтом и его соавторами [Mount et al., 1986] фазами потепления. Весьма вероятно, что так называемая "elegans"- трансгрессия, впервые установленная К. Вихером (Wicher, 1953) в Европе по распространению тепловодных средиземноморских фораминифер и затем прослеженная на значительных пространствах ЕПО [Найдин и др., 1986; Найдин и др., 1990б] отвечает одной из фаз потепления.

Осложнением общей регрессии является также резкий регрессивный пик на рубеже М/Д, установленный в разрезах Туниса [Brinkhuis, Zachariasse, 1988]. Именно этому пику соответствует рассматриваемый здесь гиатус М/Д. Высказывалось предположение о возможности связать возникновение гиатуса со скоротечным уходом воды с континента в результате импульсивного возрастания емкости котловины Тихого океана [Naidin, 1987]. Возможность такого объяснения подкрепляется заключением Ю.М. Пущаровского [1992] о том, что маастрихт -палеоценовое время было весьма тектонически активно; при этом он полагает, что в эту глобальную эпоху тектогенеза "движения (условно 65 млн. лет назад) определили основные черты современного структурного облика и Атлантического океана и Тихоокеанской области". Локальные трансгрессии маастрихта, с одной стороны, и кратковременная регрессия рубежа М/Д с другой, представляют дополнительные свидетельства общей нестабильности палеогеографических условий времени перехода от маастрихта к данию.

Почему именно на границе М/Д развивались неустойчивые палеобиогеографические условия? Суть вопроса: почему граница М/Д так отчетливо обозначена в стратисфере геологическими и биологическими реперами, свидетельствующими о несомненной скоротечности (по меркам геологического времени) происходивших процессов. Если привлечение для объяснения катастрофического действия внеземных сил освобождает геолога от ответа на этот вопрос (ибо вопрос следует переадресовать астрофизикам) и оставляет ему лишь заботу объяснения последствий катастрофы, то предлагаемая экологическая модель требует дать геологически обоснованный ответ, базирующийся на результатах анализа происходивших геологических и биологический событий.

Исключительность, уникальность рубежа М/Д состоит в том, что на протяжении геологически короткого интервала времени одновременно действовали различные геологические и биологические факторы, частично вступавшие во взаимодействие друг с другом. Факторы эти следующие.

• Особенности палеогеографии маастрихта, обусловленные сменой системы океанической циркуляции.
• Развитие фитопланктона.
• Вулканизм, происходивший, вероятно, импульсами.
• Импульс регрессии, вызванной тектоническими движениями океанского дна.
• Не исключено воздействие космических факторов, скорее всего, в форме не одного, а нескольких кометных ливней, что могло привести к гиперфертилизации океана в смысле А. Фишера, однако без предполагаемого им "нитратного шока".

До и после, а также на самом рубеже действовал сложный причинно-следственный механизм. Трудно объяснить происходившее тогда воздействием какого-либо одного фактора. Рубеж М/Д представлял собой биогеоценотический перелом, который сам по себе, без привлечения действия внеземных сил вызвал грандиозную глобальную экологическую катастрофу. В стратисфере были оставлены необычайно резко выраженные сигналы в виде "пограничных глин" и стратиграфически незначительного гиатуса (см. рис. 2.8.).

Основной вывод, который напрашивается после анализа новых и пересмотра имеющихся геологических и палеонтологических данных (с привлечением актуалистической информации), заключается в том, что к рубежу М/Д были приурочены неустойчивые палеогеографические условия. Особенности рубежа не формировались под воздействием какого-либо одного направленного процесса (похолодания или, наоборот, потепления, регрессии или трансгрессии и т.д.). Они представляют собой суммарный эффект действия и взаимодействия многих факторов. Нестабильность палеогеографии рубежа М/Д является наиболее характерной его чертой. В океане, вместе с воздействием на биоту явлений типа Эль-Ниньо, сама по себе нестабильность пагубно сказывалась на биоте.

Анализ актуалистических материалов со всей очевидностью показывает, что перестройка глобальной циркуляции в океанах вызывает погодные (климатические) осцилляции, сказывающиеся и на континентах. Это крайне важное заключение, ибо одним из самых сложных моментов интерпретации событий рубежа М/Д является доказательство их синхронности в морях и на суше. Первопричинно события, происходившие на рубеже М/Д, развивались в океаносфере, а причинно-следственный механизм этих событий был необычайно сложным. Представленная модель всего лишь попытка хотя бы немного разобраться в работе этого механизма.