Об оценке температурных условий окраинных морей Бореальной области в триасовом периоде

Об оценке температурных условий окраинных морей Бореальной области в триасовом периоде

Данные по изотопным палеотемпературам триасового периода крайне ограничены. В статье предпринята попытка оценки палеотемператур неполносоленых вод Бореальной области с помощью " водной поправки" по стабильным изотопам кислорода арагонитовых раковин аммоноидей из разрезов нижнего и среднего триаса Арктической Сибири (Буур, Менгилях, Таймыр).

В литературе имеется крайне ограниченное количество публикаций, касающихся данных по изотопным палеотемпературам триасового периода. В основном это вызвано недостатком пригодного для такого исследования материала. По Тетическому поясу известны лишь две публикации [14, 16], посвященные исследованию изотопов кислорода арагонитовых раковин позднетриасовых цефалопод Альп. Что касается вод Бореальной области, то первые данные по изотопным температурам неполносоленых бассейнов были получены Р.В. Тейс [5, 12] на основе исследования преимущественно аммоноидей позднеоленекского возраста из низовьев р. Оленек. Недавно появились результаты изотопно-кислородных исследований раковин некоторых позднеоленекских, средне- и позднетриасовых двустворок Арктической Сибири по сборам Н.И. Курушина [3], свидетельствующие об обитании их в теплых водах: 24-25о С в раннем триасе, 11-15оС в анизии, 28-29оС в карнии. Рассчитанные палеотемпературы для раннего и позднего триаса возможно завышены из-за местного опреснения вод.

Нами исследовались арагонитовые аммоноидеи из разрезов нижнего и среднего триаса бассейнов рек Буур, Оленек (ручей Менгилях), а также района Кешин Ключ и мыса Цветкова на п-ве Таймыр. Изотопный состав кислорода и углерода карбонатов определялся по общепринятой методике на модернизированном масс-спектрометрическом комплексе [8] с использованием стандартной аппаратуры масс-спектрометра МИ-1201В, ПЭВМ “Искра”-1256 и ПРМ-2. Точность измерений 18O и 13C была лучше 0,1 ‰ на 95 %-ном доверительном уровне. Калибровка лабораторного стандарта проведена по стандартам NBS 19 и V-SMOW. Применяемый в наших измерениях стандарт “Гребешок Приморский” (Patinopecten yessoensis) привязан через стандарт NBS 19, любезно предоставленный С.И. Кияшко, и составляет для кислорода относительно VPDB + 3,98 ± 0,10 ‰, для углерода - 0,75 ± 0,1 ‰.

C целью определения фазового состава и количественного кальцит-арагонитового соотношения раковинный материал беспозвоночных до изотопных исследований изучался на дифрактометре ДРОН-3 с монохроматизированным медным излучением по методу Т. Дэвиса и П. Хупера [13] (рентгено-структурный анализ).

Буур

Нижнеоленекские отложения зоны Hedenstroemia mojsisovicsi на побережье Оленекского залива и в бассейне р. Оленек представлены темно-серыми аргиллитами с крупными глинисто-карбонатными конкрециями - септариями, содержащими обычно остатки крупных аммоноидей - Hedenstroemia, Pseudosageceras, Clypeoceras. Мощность 7,5 м [7]. Нами исследовались различные участки крупной (диаметром до 20 см) раковины Hedenstroemia hedenstroemi (Keys.) из зоны Hedenstroemia mojsisovicsi района Кыра-Хос-Терек в бассейне р. Буур (коллекция М.Н. Вавилова). Все опробованные участки раковины окрашены в кремовый цвет и сложены почти полностью арагонитом, значения 18O не превышают -4,9 ‰, а значения 13C колеблются от -1,1 до -0,5 ‰ (табл. 1).

Менгилях

Верхнеоленекские отложения зоны Olenikites spiniplicatus в районе устья руч. Менгилях низовьев р. Оленек представлены темно-серыми аргиллитами с многочисленными известково-мергелистыми конкрециями, в обилии содержащими арагонитовые раковины цефалопод. Мощность 150 м [7].

Опробовались раковины шести видов аммоноидей из средней части зоны Olenikites spiniplicatus. Содержание арагонита в исследованных раковинах Olenikites, Keyserlingites, Arctomeekoceras, Boreomeekoceras и Nordophyceras колеблется от 80 3 % до 96 3 %, и лишь у Timoceras оно оказалось не превышающим 50 5 % (табл. 1). В раковине последнего установлена значительная примесь ? -кварца.

Значение 18O в них, несмотря на разную степень перекристаллизации, довольно устойчиво (от -7,9 до -5,1 ‰). В раковинах большинства исследованных цефалопод значение 13C изменяется в довольно узком интервале: от -5,4 до -2,4 ‰. Исключение составляют раковины, содержание вторичного кальцита у которых достигает 20 % и более.

Таймыр

Анизийские отложения на п-ве Таймыр представлены зонами Grambergia taimyrites, Lenotropites tardus (нижний подъярус); Czekanowskites decipiens, Arctohungarites kharaulakhensis (средний подъярус); Gymnotoceras rotelliforme, Frechites nevadanus, Arctogymnites spectori (верхний подъярус) [2]. Опробованы раковины пяти видов аммоноидей из нижнего, среднего и верхнего анизия Таймыра - мыс Цветкова и район Кешин Ключ (коллекция М.Н. Вавилова). Во всех исследованных раковинах, за исключением Grambergia sp., сложенной на 83 5 % кальцитом, 18O изменяется незначительно (от -6,2 до -3,6 ‰). Наиболее низкие содержания тяжелого изотопа углерода установлены у наиболее перекристаллизованных раковин: Grambergia sp. (проба 889-19), Parapopanoceras incostans Dagys et Ermakova (889-1), Arctohuungarites sp. (889-15), A. laevigatus Popov (889-17). У прочих исследованных аммоноидей, обладающих раковинами кремового цвета, с содержанием арагонита не менее 87 3 %, 13С колеблется в узких пределах: от -3,3 до -1,4 ‰ (табл. 2).

По мнению Р.В. Тейс [12], в некоторых случаях при значительном количестве тщательно отобранных и проверенных на минеральный состав образцов удается не только заметить опреснение, но и приблизительно оценить 18O водного фона, а отсюда приблизительно определить и границы палеотемператур древних бассейнов. Единственный случай в ее практике, когда

Таблица 1 Соотношение изотопов кислорода и углерода в раковинах цератитов оленекского яруса нижнего триаса Арктической Сибири

Таблица 2 Соотношение изотопов кислорода и углерода в раковинах цератитов среднего триаса Таймыра

пришлось встретиться с явно значительным опреснением, это исследование арагонитовых раковин цефалопод (наутилоидей, аммоноидей и белемноидей) из верхней части оленекского яруса Арктической Сибири (коллекция Ю.Д. Захарова). Анализ этих арагонитовых раковин (Р.В. Тейс использовала шкалу, основанную на данных по 18O химически осажденного карбоната кальция) показал значения 18O от -5,0 до -8,0 ‰ , сгруппированные около линии среднего значения -7,21 ‰. Р.В. Тейс имела сравнительный материал по юрским (тоарским) белемнитам из этого же района Сибири (коллекция В.Н. Сакса). Значения 18O по юрским образцам сгруппировались около линии, близкой к " нулевому" значению 18O океанической воды. Отсюда, вводя в уравнение расчета палеотемператур найденную водную поправку, Р.В. Тейс были получены величины поздеоленекских палеотемператур: средняя температура этого времени равна 15,2оС (с крайними значениями от 10,0 до 22,8оС).

В отличие от Р.В. Тейс [12], мы пользовались при интерпретации палеотемператур обитания аммоноидей Арктической Сибири шкалой Е. Гроссмана и Т.-Л. Ку [15], учитывая замечания Р. Боуэна [1] о том, что шкалу, построенную на основе результатов 18O химически осажденного карбоната кальция, не рекомендуется использовать при палеотемпературных определениях, выполняемых на арагонитовом материале.

Анализ раковин оленекских аммоноидей Арктической Сибири, выполненный нами, показал значения 18O от -4,5 (нижний оленек) до -7,9 ‰ (верхний оленек). “Водная поправка”, в нашем случае определена равной -6,0 ‰. Максимальному значению 18O = -4,5 ‰ соответствует значение температуры 8,8?оС, минимальному значению 18O = -7,9 ‰ - температура 23,6?оС (учитывая некоторую условность в подсчетах, все значения температур, полученные с помощью " водной поправки" , мы сопровождаем знаком вопроса). Максимальное значение 18O = -4,5 ‰ фактически является среднеарифметической величиной 18O (получена по участкам раковины Hedenstroemia hedenstroemi (Keys) раннеоленекского возраста, отражающей различные стадии ее онтогенеза). Значения изотопных температур для ранне- и позднеоленекского времени составляет соответственно 8,8?оС и 16,2?оС.

С появлением этих данных появилась возможность судить о динамике изменения температур воды мелководных бассейнов Бореальной области в раннем триасе: в раннем оленеке температура вод в районе Оленекского залива была значительно ниже, чем в позднеоленекское время (если исключить возможность более резкого опреснения вод в конце рассматриваемого века).

Что касается температур позднего анизия, установленных нами по изотопным отношениям О18/О16 раковин цератитов Таймыра, то они несколько снизились по сравнению с позднеоленекскими: крайние значения палеотемператур составляют, вероятно, 12,1?оС (при 18O = -3,6 ‰) и 21,7?оС (при 18O = -5,9 ‰). Среднее значение температур равно 15,4?оС. “Водная поправка” для этого времени по нашим данным составляет -4,4 ‰.

Необычно высокая температура в высоких широтах Сибири в раннем и среднем триасе подтверждается палеоботаническими данными [11] и находками здесь остатков теплолюбивых динозавров [3, 10]. И.А. Добрускина [4] первоначально считала раннетриасовые Pleuromeia, широко распространенные в низких широтах, руководящей растительной формой Евромерийской области. Находки Pleuromeia в нижнем триасе на севере Сибири, в том числе в верхнеоленекском подъярусе разреза руч. Менгилях [9], показали, что ангарская флора раннего триаса менее отличалась от евромерийской, чем это предполагалось первоначально. Это, несомненно было связано с явным ослаблением климатической зональности в конце оленекского века. Вместе с тем различие бореальных и тетических фаун раннего мезозоя проявилось довольно отчетливо, в то время как нотальные фауны имели более тесную связь с тетическими [6]. Эндемизм бореальных фаун раннего мезозоя мог быть вызван рядом факторов, в том числе и, как уже отмечалось выше, изменением солености прибрежной части Бореального бассейна.

Литература

Боуэн Р. Палеотемпературный анализ. Л.: Недра, 1969. 207 с.

Вавилов М.Н. Стратиграфия и аммоноидеи среднетриасовых отложений Северо-Восточной Азии. М.: Недра, 1992. 234 с.

Гольберт А.В., Казаков А.М., В.И.Николаев, Стрижов В.П. Температурный режим триасовых морей Северо-Восточной Азии в связи с проблемой нефтегазоносности // Проблемы геологии и нефтегазоносности верхнепалеозойских и мезозойских отложений Сибири. Новосибирск: СНИИГГиМС. 1984. С. 87-97.

Добрускина И.А. Триасовые флоры // Палеозойские и мезозойские флоры Евразии и фитогеография этого времени. М.: Наука, 1970. С. 158-212.

Захаров Ю.Д., Найдин Д.П., Тейс Р.В. Изотопный состав кислорода раковин раннетриасовых головоногих Арктической Сибири и соленость бореальных бассейнов в начале мезозоя // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1975. № 4. С. 101-113.

Захаров Ю.Д. Особенности географической дифференциации морских беспозвоночных раннего триаса // Эволюция органического мира Тихоокеанского пояса. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1977. С. 63-68.

Захаров Ю.Д. Раннетриасовые аммоноидеи Востока СССР. М.: Наука, 1978. 224 с.

Игнатьев А.В., Боровик Л.В., Веливецкая Т.А. Усовершенствование комплекса методов изотопного анализа кислорода и серы // Физико-химические методы исследования горных пород и руд. Владивосток. 1989. С. 41-56.

Красилов В.А., Захаров Ю.Д. Новая находка Pleuromeia в нижнем триасе реки Оленек // Палеонтол. журн. 1975. № 2. С. 133-139.

Курушин Н.И., Захаров В.А. Климат Северной Сибири в триасовом периоде // Бюлл. Моск. о-ва испыт. природы. Отд. геол. 1995. Т. 70, вып. 3. С. 55-60.

Могучева Н.К. Новая находка среднетриасовой флоры в Вост. Сибири // Страт. и палеонотол. Сибири. Новосибирск. 1981. С. 43-48.

Тейс Р.В. Использование изотопного состава кислорода раковин и скелетов морских организмов для решения некоторых вопросов геохимии // Разделение элементов и изотопов в геохимических процессах. М.: Наука, 1979. С. 155- 161.

Davis T.T., Hooper P.R. The determination of the calcite: aragonite ratio in mollusc shells by X-ray diffraction // Mineralogical Magazine. 1963. V. 33. № 262. P. 608-612.

Fabricius F., Friedrichsen H., Jacobshagen V. Palaotemperaturen und Palaeoklima in Obertrias und Lias der Alpen // Geol. Rundschau. 1970. V. 59. H.2. S. 124-141.

Grossman E.L., Ku T.-L. Oxygen and carbon isotope fractionation in biogenic aragonite: Temperature effects // Chemical Geology. 1986. V. 59. P. 59-74.

Kaltenegger W. Palaeotemperaturbestimmungen an aragonitischen Dibranchiatenrostren der Trias // Naturwissenschaften. 1967. Bd. 54. Hf. 19. S. 515.