Глендониты — минералогические индикаторы древнего климата в мезозое Западной Сибири
Сотрудники Геологического института РАН обобщили доступные данные по находкам юрских и меловых глендонитов в керне скважин Западной Сибири, основываясь как на собственном многолетнем опыте изучения керна, так и на сведениях, полученных от коллег, из публикаций и многочисленных отчётов. Результаты опубликованы в статье в Journal of Palaeogeography.
Сегодня для установления характеристик климатов геологического прошлого используются самые разные методы. Часть из них связана с изучением особенностей распространения древних организмов, многие из которых обитали при определённых климатических условиях, и их химического состава — по соотношению лёгкого и тяжёлого стабильных изотопов кислорода в элементах скелета морских животных или же по структуре ископаемых липидных мембран морских архей методом TEX86.
Давно известны минералогические индикаторы климата, такие как эвапориты или угли. Однако они дают довольно широкий диапазон обстановок и неприменимы к наиболее широко распространённым отложениям морского происхождения. Тем не менее, есть минералогический показатель, который позволяет без проведения трудоёмких исследований установить, что температура на дне морского бассейна в то или иное время была сравнительно низкой (ниже 5-7 градусов Цельсия). Это — присутствие глендонитов, так называются псевдоморфозы кальцита по метастабильному гексагидрату кальция, икаиту.
Находки глендонитов в юре-мелу Западной Сибири
То, что глендониты образовывались в холодноводных условиях, по косвенным признакам установили ещё в начале ХХ века. А то, что глендониты — это псевдоморфозы кальцита по какому-то другому минералу, стало понятно, когда они были впервые обнаружены в первой половине XIX века. При этом, какой минерал был исходным — долгое время оставалось непонятным. Лишь чуть менее 50 лет назад ленинградский литолог М.Е. Каплан (1977) предположил, что исходным минералом для образования глендонитов был икаит, описанный впервые незадолго до этого, в начале 1960-х годов. Несколькими годами позже его догадка подтвердилась благодаря обнаружению на дне океана сростков икаита, морфологически идентичных глендонитам.
С тех пор накопилось довольно много информации о распространении глендонитов в отложениях протерозоя и фанерозоя. Не так давно российские исследователи смогли обобщить сведения о находках этих псевдоморфоз в фанерозое по всему миру. Но некоторые регионы, где находки глендонитов были известны, оставались недостаточно изученными, и один из таких районов — Западная Сибирь. Дело в том, что юрские и нижнемеловые отложения (а именно в них в Арктике чаще всего встречаютcя глендониты) в Западной Сибири повсеместно перекрыты мощным осадочным чехлом и залегают на глубинах примерно от 1,5 до 5 и более километров.
Западная Сибирь — один из основных нефте- и газодобывающих регионов России, а так как и нефтематеринские породы и месторождения сосредоточены как раз в юрских и меловых отложениях, то они вскрыты многими тысячами глубоких скважин. При этом скважин с полноценным отбором керна уже меньше, а тех скважин, где при описании обращалось бы внимание на глендониты, — уже совсем мало. Это объясняет тот факт, что впервые присутствие здесь глендонитов отметили совсем недавно. А между тем, Западная Сибирь — регион, важный для восстановления климата Арктики в юрском и меловом периодах, так как здесь осадконакопление в морских условиях шло в юре и раннем мелу на огромной площади и практически непрерывно.
Внешний вид глендонитов из керна скважин Западной Сибири
Авторы данного исследования обобщили все доступные данные по находкам юрских и меловых глендонитов в керне скважин Западной Сибири, основываясь как на собственном многолетнем опыте изучения керна, так и на сведениях, полученных от коллег, из публикаций и многочисленных отчётов. К счастью, глендониты имеют очень специфическую морфологию, и легко отличаются от других минеральных образований. Их можно с успехом идентифицировать по фотографиям продольно распиленного керна, а именно таков стандарт предоставления фотографий керна в геологических отчётах, или поперечных сколов керна, даже если при описании они не отмечены. Кроме того, обращалось внимание на упоминание «звёздчатых стяжений кальцита» и других синонимов, используемых для обозначения глендонитов.
В результате удалось установить, что глендониты встречаются почти во всех ярусах средней и верхней юры, тогда как их меловые находки в основном ограничены интервалом от рязанского яруса до нижнего готерива, с единственным исключением в апте. Скважины, содержащие глендониты, расположены преимущественно в северо-восточной части Западной Сибири, севернее 59° с.ш. в современных координатах, что соответствует палеоширотам примерно от 51° с.ш. до 81° с.ш. Появление глендонитов в Западной Сибири совпадает со значительным региональным похолоданием в средней юре (байосский–келловейский века) и раннем мелу (рязанский–готеривский века). Напротив, в верхней юре глендониты встречаются нечасто. Они особенно редки в волжском ярусе, который представляет собой один из наиболее тёплых интервалов юры, несмотря на широкое развитие в это время глубоководных обстановок осадконакопления и тот факт, что этот интервал — один из наиболее детально изученных.
Палеоширотное распределение глендонитов
В течение средней юры Западно-Сибирская плита была покрыта мелководным эпиконтинентальным морем с глубинами от 25 до 100 м. Распространение глендонитов, по крайней мере в байосе и бате, контролировалось низкими придонными температурами, связанными с холодным климатом региона. К келловейскому веку в западной части бассейна сформировалась глубокая впадина (с глубинами до 200 м), которая сохранялась до конца готерива, и именно к ней приурочено большинство отмеченных находок. Глендониты, обнаруженные в верхнеюрских–нижнемеловых отложениях, указывают на низкие температуры придонных вод в более глубоких частях бассейна, что соответствует обстановке внешнего шельфа. Широкое распространение глендонитов в Енисей-Хатангской впадине (а в юре и мелу — Енисей-Хатангском проливе) на протяжении всего изученного стратиграфического интервала (от байоса до готерива), несмотря на относительно небольшие глубины осадконакопления в этом регионе, по всей видимости, объясняется влиянием холодноводных течений, поступавших из района моря Лаптевых в Западную Сибирь.
В течение почти 60 миллионов лет в юрском и меловом периодах в Западносибирском бассейне существовали условия, благоприятные для образования и сохранения глендонитов. При этом изменения палеогеографии бассейна, а также постепенное изменение положения Западной Сибири по отношению к Северному полюсу привело к тому, что со средней юры к раннему мелу находки глендонитов смещались в сторону всё более низких широт.
Работа подготовлена при поддержке гранта РНФ 24-27-00415.
Источник: ГИН РАН.
