РЕКОНСТРУКЦИИ ПАЛЕОКЛИМАТОВ


Фактическую основу реконструкции древних климатов составляют геологические документы, несущие различную информацию, обработка которой производится на основе методов и теоретических положений климатологии и, шире, географии.
Осадочные породы, формировавшиеся в прошлом, и заключённые в них органические остатки древней растительности и животных несут на себе печать климата своего времени и места. Все геохимические, минералогические и литолого-фациальные признаки осадочных пород, а также морфологические, экологические и та- натоценотические (условия захоронения) особенности условия ископаемых флор и фаун, являются показателями климатов прошлого. Изучение этих объектов позволяет реконструировать климаты прошлого, выяснить их географические закономерности.
Климат, как всякий другой природный компонент, развивается длительно и устойчиво, и основные закономерности, установленные для современного климата, могут быть распространены на климаты минувших эпох и использованы при их реконструкции.
Наиболее устойчивыми во времени элементами климата являются общая система воздушной циркуляции и основные географические типы климатов, прослеживающиеся через многие периоды геологической истории. Однако с углублением в историю достоверность палеоклиматических реконструкций уменьшается в связи с эволюционными изменениями всех природных процессов, ограничивающими возможности сопоставлений их с современными.
Устойчивость основных черт климата связана, прежде всего, с неизменявшимися астрономическими условиями Земли: Земля всегда была шарообразной. Она всегда вращалась вокруг своей оси. Обращалась по эллиптической орбите вокруг Солнца. Поток солнечной радиации, достигающей верхней границы атмосферы, не испытал существенных колебании во времени и был соизмерим современным (2 ккал/(см2 * мин). Как и ныне, часть солнечной радиации отражалась атмосферой, часть поглощалась и рассеивалась ею, часть достигала земной поверхности.
6. Экваториальные области являлись областью разогревания и разуплотнения воздуха и развития вследствие этого восходящих потоков. Это, в свою очередь, порождало пассаты и т. д. и т. п.
Однако в прошлые эпохи площадь суши и океанов менялись, распределение горных хребтов было иное, облачность иная, возможная толщина атмосферы в ранние геологические периоды была меньшей (или большей). Несомненно, в кембрии и ордовике, когда на суше не было растительности (или она была крайне скудной), отражательная способность суши была иной. Эти и другие отклонения, несомненно, накладывали отпечаток на развитие климатов прошлого.
Геологические методы
Литогенез и климат. Под воздействием солнечного тепла и воды происходят процессы выветривания пород, интенсивность их зависит от количества воды и от температуры (с повышением температуры скорость химических реакций возрастает).
В странах жаркого влажного климата в условиях обильных осадков и высокой температуры, воздействующих на породы в течение всего года, выветривание протекает особенно интенсивно. Разрушению подвергаются все неустойчивые минералы, при этом достигается наивысшая степень их распада - до отщепления крем- некислоты и выделения полуторных окислов железа и алюминия (образование латеритов).
В умеренном климате процессы выветривания ослабевают. Выветривание здесь останавливается на стадии гидратации, при которой из породы удаляются лишь наиболее подвижные компоненты - щелочи и щелочные земли (калий, натрий, кальций и магний).
Область сухого жаркого климата. Недостаток влаги ограничивает химическое выветривание. Сохраняются минералы, химически неустойчивые, в продуктах разложения накапливаются даже щелочные соединения и галогенные, наиболее подвижные.
В районах холодного климата (тундра, высокогорье) химическое выветривание полностью угасает и замещается физическим. Формирующийся при этом обломочный материал сохраняет все минералы исходной породы.
Таким образом, каждому типу климата свойственен особый тип выветривания, своеобразный по степени и глубине разложения пород, по характеру миграции и аккумуляции химических элементов (в форме ионного стока).
Древние коры выветривания являются более надёжным, чем остатки организмов, показателями климатов, так как организмы могут приспосабливаться к различным климатическим условиям. Но есть два осложняющих обстоятельства.
]. Не всегда удаётся точно установить возраст коры выветривания, а отсюда и «привязать» соответствующие климатические условия. На кору выветривания нередко налагаются более поздние процессы минерапообразования, иногда характерные для совершенно иных климатических условий. Так, на верхнемеловую кору выветривания в неогене в условиях изменившегося климата наложились процессы гипсообразования, свойственного сухому климату. В итоге имеем красноцветную каолинитовую кору выветривания с гипсом - показателем довольно сухого климата. Интерпретация может быть неправильной.
Глины как индикаторы климата. Для глинообразования необходимо увлажнение, обилие углекислого газа, гумусовых кислот. Поэтому оно особенно энергично проявляется в областях тропического влажного климата.
В тропическом равномерно влажном (обилие влаги, много тепла, значит, обилие гумусовых кислот, углекислоты, выветривание - круглый год) и муссонном климатах создаются кислые среды. Конечным продуктом выветривания являются каолинит и галлуа- зит, образование которых связано с полным удалением щёлочей, щёлочных земель, всех форм железа, значительным выносом кремнекислоты и относительным обогащением алюминия (остаются только А1203 и свободной Si02).
В средиземноморском климате с жарким сухим летом роль гумусовых веществ в геохимических процессах снижена, соответственно, кислые среды не так широко распространены, как в экваториальных климатах.
Каолинит слабо развит, характерно накопление свободных полуторных окислов (Fe203 и AI2Oj).

В аридной области роль глинистых пород резко падает (преобладают песчаники-конгломераты). Из глинистых распространены только слабовыщелоченные минералы - гидрослюды и монтмориллонит, богатые железом, магнием, кремнезёмом. Для глин этой области характерны засорённость песком, присутствие гипса, карбонатов кальция и магния.
В умеренном климате даже при значительном увлажнении процесс выветривания ослабевает и, особенно, в связи с зимним похолоданием. Поэтому здесь совсем не возникают полуторные окислы (РегОз и AUO3), каолинит, галлуазит. Основными новообразованиями являются бейделит, монтмориллонит и, особенно, гидрослюды.
В холодном климате глинистые продукты совсем не образуются. Но эта стройная картина связи глинообразования с климатом может быть нарушена в следующих случаях: В условиях расчленённого рельефа в тропическом климате кора выветривания имеет гидрослюдистый состав (как весьма в умеренном климате), поскольку продукты выветривания денуди- руются, обнажая всё свежие и свежие породы, то есть до степени каолинита выветривание не достигает. Монтмориллонитовые глины, типичные для аридного климата, могут образоваться и в условиях обильного увлажнения, если выветривается основная (по составу) вулканическая порода. Каолинит, типичный для областей с тропическим влажным климатом, может образовываться и в семиаридном (почти сухом) климате, в увлажнённых понижениях (озёра и болота).
Аутигенные минералы-индикаторы. Эпигенные, вторичные минералы, образовавшиеся в осадке, отражают физико- географические и климатические условия накопления этих осадков.
Переменно-влажные тропики - для них характерен гиббсит (гидраргелит) — основной минерал бокситов и латеритов. />Аридный (сухой и жаркий) климат - гипс, сера.
Семиаридный - доломит и кальцит.
Но некоторые из этих минералов являются подвижными и могут перераспределяться в другие толщи, образуя там вторичные скопления. В первую очередь это относится к сульфидам, наибо-
43

лее подвижному и распространённому минералу. Иногда он наблюдается даже в корах химического выветривания, которые формируются во влажных условиях.
Сульфат кальция (гипс) может перераспределяться в разновозрастных толщах, что наблюдалось нами по р. Алей.
Терригепные (обломочные) минералы - индикаторы климата. В процессе денудации обломочные зёрна (минералов, горных пород) претерпевают изменения. Качественная и количественная сторона этих изменений зависит от состава и строения обломочных зёрен и климатических условий. По отношению к климатическому воздействию минералы делятся на химически неустойчивые и химически устойчивые.
Наиболее легко разлагаются те первичные минералы, которые в своём составе содержат элементы в низших степенях валентности (Fe2+ в сидерите и S2' в сульфидах) или элементы, способные давать с углекислотой (С02) легкорастворимые бикарбонаты (Na, К в полевых шпатах. Mg в оливине).
Химически неустойчивые минералы - это полевые шпаты, эпи- дот, роговая обманка, биотит, мусковит, пирит, халькопирит, кальцит, магнетит и некоторые другие.
Химически устойчивые минералы: кварц, корунд, силлиманит, турмалин, аналузит, гематит, касситерит, апатит, монацит, шеелит, циркон, топаз, дистен, киноварь, золото, платина, алмаз, рутил, сфен, тремолит.
По соотношению содержаний устойчивых и неустойчивых минералов можно судить об интенсивности процессов выветривания в области денудации и, таким образом, получить сведения о климате. Чем больше разлагается, например, химически устойчивых минералов, тем благоприятнее условия для выветривания пород (климат тёплый и влажный). И наоборот, поступление полимикто- вого (разного по минералогическому составу) материала свидетельствует об умеренном или сухом климате. Для относительно оценки климатов используют литолого-минералогические анализы зёрен класса 0,25-0,1 мм.
Коэффициент мономинеральности - это частное отделение количества устойчивых к количеству неустойчивых минералов.

Индекс зрелости — это разность между максимальным и минимальным процентным содержанием устойчивых минералов к химическому выветриванию компонентов терригенной фракции пород в пределах осадочной толщи.
Палеогеографический коэффициент: отношение общего количества устойчивых к выветриванию минералов к неустойчивым в тяжёлой фракции. Чем выше эти показатели (индексы и коэффициенты), тем более благоприятным является климат для выветривания.
Но это общее (идеализированная схема) терригенового осадко- накопления имеет ряд исключений. Если разрушаются породы, состоящие, в основном, из устойчивых минералов (например, кварцевые песчаники), то даже в обстановке холодного климата будут формироваться породы моно- минеральные, с высокими коэффициентами и индексами. Если порода (песок) испытывает дальний перенос, то постепенно коэффициенты и индексы увеличиваются, поскольку по мере транспортировки химически неустойчивые (они же менее твёрдые) минералы истираются, а относительное содержание устойчивых повышается (истираются полевые шпаты, эпидот, роговая обманка).
Одновозрастные отложения с удалением от области питания обладают мономинеральным составом. Это же относится и к грубообломочному материалу.
С удалением от питающей провинции постепенно исчезают обломки известняков, гранитов, песчаников, сланцев, доля кварцитов и обломков жильного кварца значительно возрастает. 
<< | >>
Источник: Малолетко А.М.. МЕТОДЫ ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Курс лекций. 2010

Еще по теме РЕКОНСТРУКЦИИ ПАЛЕОКЛИМАТОВ:

  1. Фаза реконструкции событий
  2. 1. Социальная реконструкция
  3. 6.5.4. Выбор оптимального проекта реконструкции фабрики — химчистки
  4. 4. Реконструкция или деконструкция «более реальной реальности»?
  5. СОЦИАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ГОРОДСКОГО НАСЕЛЕНИЯ РОССИИ В 1737 г.: ОПЫТ РЕКОНСТРУКЦИИ
  6. Глава 9. История киданей. Возникновения Великой Русской Средневековой Империи по китайским летописям (реконструкция)
  7. Модернизация основных средств.
  8. 9.3. Примеры отдельных нарушений по итогам аудиторских проверок операций с основными средствами
  9. 1.1.1.1.1. Ремонт основных средств
  10. 2. Экономическое развитие
  11. ЖИЛИЩА И ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ПОСТРОЙКИ
  12. „РИЧАРД КИНГ МЕЛЛОН ФАУНДЕЙШН"
  13. 3.1. БУХГАЛТЕРСКИЙ УЧЕТ ДОЛГОСРОЧНЫХ ИНВЕСТИЦИЙ
  14. Строительство
  15. ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
  16. 2. Этнографические источники
  17. Рецепты социального прогресса
  18. Ипотечное кредитование в Омске и Омской области
  19. Формирование общей стратегии банковского ценообразования