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

Глава 4. Глобальные катастрофические события на рубеже франского и фаменского веков

4.1. Введение

На значительные биотические изменения на границе франского и фаменского ярусов одним из первых обратил внимание канадский геолог Д. Макларен [McLaren, 1959,1982 и др.]. Детальное изучение этого явления позволило говорить о произошедшем на этой границе глобальном биотическом кризисе, в основе которого лежит массовое вымирание организмов. Д. Макларен [McLaren, 1988] относит его к числу великих массовых вымираний, подобных массовым вымираниям, имевшим место на рубежах O-S; P-T; T-J; K-Pg. Одним из пяти главных биособытий фанерозоя считает его и Дж. Сепкоски [Sepkoski, 1986, 1995]. По его данным уровень вымирания семейств морских животных 16%, а родов - 50%.

В результате франско-фаменского вымирания наиболее резко изменился морской бентос. Исчезают целые отряды брахиопод (Pentamerida, Atripida), трилобитов (Lichida, Odontopleurida), а также отряд Tarphycerida из наутилоидей [Алексеев, 1989]. Вымирают телодонты (древняя группа бесчелюстных), значительное число таксонов аммоноидей ("кельвассерское событие") [Schindler, 1990]. Почти полностью исчезают рифы, сложенные скелетами кораллов и строматопороидей. Изменения фиксируются и среди наземных растений [Richardson et al., 1986].

С целью изучения событий на границе франского и фаменского ярусов (F/F границы) группа канадских и американских геологов [Goodfellow et al., 1988] по специальной программе исследовала 13 наиболее представительных разрезов, где фиксируется эта граница. Из них 5 разрезов находятся в США и Канаде, 3 - в Бельгии, по одному разрезу - в Германии, Франции, Нахичевани, Южном Китае и Австралии. Все опробованные разрезы характеризуют эпиконтинентальные обстановки. Разрезы глубоководных океанических отложений авторам цитируемой работы не известны. Благодаря успехам в разработке стандартных зон девона по конодонтам, появилась возможность достаточно точной корреляции событий в глобальном масштабе, в частности, при изучении морских разрезов франского и фаменского ярусов.

Проведенное изучение показало, что в основном массовое вымирание имело место на границе конодонтовых зон gigas-triangularis1, хотя остаются вопросы, насколько синхронно и насколько внезапно оно произошло. В ряде разрезов на этой границе фиксируется резкое изменение d¹³C. В нескольких разрезах уменьшение d¹⁸O может свидетельствовать о похолодании. Пять разрезов показывают геохимические аномалии повышенного содержания ряда металлов на этой границе или около нее. В Германии и Канаде к таким элементам относятся Zn, Pb, Cu, Ni, Co, As, Sb, Fe, а во Франции - As, Sb. В Австралии в бассейне Каннинг, наряду с аномально высокими содержаниями Pb, Cu, Co, Ni, As, Pt, Ce, Th, V, Mn, установлена слабая иридиевая аномалия. Правда, необходимо отметить, что геохимическая аномалия в бассейне Каннинг находится выше F/F границы и приурочена к конодонтовой зоне U. triangularis. Специальная проверка отдельных минералов в этом разрезе и разрезах Канады не выявила никаких следов шокового метаморфизма.

Авторы рассматриваемового исследования [Goodfellow et al., 1988] считают, что массовое вымирание на F/F границе коррелируется с глобальной синхронной регрессией и бескислородным событием. Последнее проявилось во внезапном развитии анаэробных фаций на многих площадях, высоких позитивных значениях д³⁴S в осадочном пирите, обогащении осадков в пограничных слоях халькофильными элементами. По мнению этих авторов возможный механизм - внезапный переворот бескислородных вод и их проникновение в эпиконтинентальные моря. Отравление эпиконтинентальных морей бескислородной водой было наиболее вероятной непосредственной причиной массового вымирания. Глобальная синхронность, значительность и внезапность массового вымирания организмов на рубеже франского и фаменского веков и его ассоциация с мировой регрессией, по их мнению, согласуется с метеоритным ударом, как первопричиной этого явления. Развернутая характеристика импактной гипотезы объяснения массовых вымираний и сопровождающих их геологических событий приведена в работе [McLaren, Goodfellow, 1990].

Однако импактная гипотеза разделяется далеко не всеми исследователями. Так, Wilde et al. [1990] предложили физико-химический механизм перемещений океанических глубинных вод в поверхностные слои, которые могут приводить к массовым вымираниям. "Спусковой крючок" этого механизма - изменение климата (похолодание или потепление). Специальные исследования показателей изменения климата [Thompson, Newton, 1988; Brand, 1989; Ormiston, 1994] говорят о возможной очень высокой, смертельной для многих организмов, температуре морской воды в этот период.

Джонсон и Ч. Сандберг [Johnson, Sandberg, 1985, 1988], детально изучавшие эвстатические колебания в Евроамериканской области на протяжении девона, считают, что эвстатическое понижение уровня океана на уровне зоны Um.gigas продуцировало глобальное вымирание организмов на F/F границе. Они полагают, что внезапные изменения уровня моря приводили к уменьшению размеров мелководного шельфа, создавали бескислородные условия во впадинах и подавляли развитие рифовых экосистем, которые поддерживали огромное разнообразие девонского бентоса. Причины эвстатических колебаний они видят в серии таких глубинных событий, как спрединг морского дна и эффекты внутриплитных термальных поднятий и проявлений подводного вулканизма, которые внезапно изменяли емкость океанских бассейнов. В своей работе Джонсон [Johnson, 1988], ссылаясь на А.Б. Ронова и др. [Ronov et al., 1980] о том, что доля вулканитов в общем объеме пород в позднем девоне была максимальной по сравнению со всеми другими эпохами фанерозоя, с учетом работы [Crocket et al., 1988], подчеркивает, что вулканизм мог оказывать значительное воздействие на процесс позднедевонского массового вымирания.

Исходя из изложенного, мы попытались на основе новейших стратиграфических данных детально проанализировать события, имевшие место на рубеже франского и фаменского ярусов в пределах Тимано-Печорской провинции, Урала, Русской плиты и Казахстана. Привлечение результатов работ по другим регионам Земли, специальный анализ геодинамических обстановок того времени позволяют получить достаточно полную картину происходивших событий и высказать ряд предположений о возможной их причине.

¹ В последнем опубликованном варианте стандартных конодонтовых зон [Zigler, Sandberg, 1990] зона gigas заменена двумя зонами (снизу вверх) - rhenana (примерно соответствующая L.+U. gigas, и linguifirmis, соответствующая Um. gigas)