Событийная стратиграфия

Событийная стратиграфия (event stratigraphy), или стратиграфия по событиям, имеет своей целью изучение событий, документируемых в разрезах, и их использование в качестве опорных хронологических рубежей для совершенствования временной корреляции осадочных толщ. Событийная стратиграфия основана на концепции существования глобальных синхронных событий, многие из которых приурочены к границам подразделений общей стратиграфической шкалы128. Она представляет собой метод мультидисциплинарных стратиграфических исследований осадочных, вулканогенно-осадочных комплексов верхнего докембрия и фанерозоя, направленных на изучение свойств пород, характера строения толщ, состава и разнообразия биоты на рубежах критических изменений или в событийных интервалах.

История развития Земли имеет непрерывно-прерывистый характер и представляет собой периоды относительно стабильных условий, сменяющихся эпизодами быстрых изменений. Эти изменения могут быть периодическими, связанными с воздействиями Солнечной системы, либо экстраординарными или эпизодическими событиями. Событие определяется как кратковременное, часто катастрофическое прекращение непрерывности процесса. Временной интервал события значительно короче предшествовавшего и последующего периодов относительно стабильного развития или медленных изменений литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. По своей природе различаются абиотические и биотические события, по пространственному проявлению — глобальные и региональные. Глобальные события важны для понимания истории Земли и планетарной корреляции, а региональные — используются в расчленении осадочных толщ и их корреляции на конкретных территориях.

8.7.1. Глобальные события

Глобальное событие в отличие от процесса — это всегда глубокое и относительно кратковременное изменение. Термин «глобальное» используется для определения абиотического или биотического события в том случае, если оно проявляется синхронно на разных палеоконтинентах, в сравнимых обстановках и палеогеографических ситуациях и прослеживается в пределах самой меньшей, хорошо коррелируемой единицы — биостратиграфической зоны. События или маркируемые ими событийные уровни служат основными реперами межконтинентальных корреляций и распознавания большинства границ отделов и многих ярусов общей стратиграфической шкалы на основании распознавания их по резким изменениям различных признаков: литологических, седиментологических, биотических, химических и др.

128 Например, иридиевый горизонт, характеризующий отложения конца мелового периода. Иридий, элемент весьма редкий на Земле, но типичный для астероидов. Считается, что это косвенное подтверждение «астероидной» теории гибели динозавров, аммонитов и т. д.

К настоящему времени хронологическая последовательность в фанерозое насчитывает около 60 глобальных событий различной значимости, которые в качестве хорошо датируемых уровней могут быть использованы для более точной корреляции. События в конце докембрия, томмотского века кембрия, ордовика, франского века девона, перми, триаса и мела, к которым приурочены массовые вымирания биоты, классифицируют как события первого порядка. Всего же выделяется пять категорий или порядков.

Последовательность глобальных событийных уровней фанерозоя часто называют событийно-стратиграфической шкалой, хотя она таковой и не является.

Различают две группы глобальных событий:

Абиотические — это те, которые фиксируются в разрезах по изменениям вещественного состава, структуры, текстуры, химических, физических и других седиментологических характеристик пород (соленость, содержание изотопов О2, С и S), по проявлению продуктов эксплозивной вулканической деятельности.

Причины абиотических событий:

1. Изменения уровня Мирового океана;

2. Значительные изменения климата, тесно связанные с химическими и физическими свойствами морской воды, земной поверхности и атмосферы. Они, в свою очередь, вызывают изменения характера седиментации, биопродуктивности и эволюции биоты.

• Эвстатические изменения130 уровня Мирового океана, обусловленные климатическими изменениями, глубинными тектоническими процессами и другими причинами, приводят к глобальным регрессиям и трансгрессиям.

• Геохимические события выражаются в накоплении повышенных концентраций иридия (Ir) и негативных содержаний изотопов углерода (813С), кислорода (518О), серы (б^Э) и соотношения изотопов стронция (^Sr/^Sr). С ними связаны изменения содержания кислорода в водах и биопродуктивность Мирового океана. Таких событий только в фане-розое установлено более 60.

• Океанографические события связаны с изменениями циркуляции океанических вод и уровня бескислородного слоя в их толще. Это приводит к кратковременному глобальному формированию черносланцевых прослоев (с аномальным содержанием углерода, кислорода и серы), посреди толщи светлоокрашенных карбонатных пород.

130. Эвстатическое изменение (колебание) [eustatic change] — глобальное изменение уровня моря, затрагивающее весь Мировой океан, или же относительное изменение уровня моря в глобальном масштабе, вызванное изменением либо объема морской воды, либо площади поверхности океанических бассейнов, либо тем и другим вместе.

• Климатические события — это следствие длительных, наложенных друг на друга, процессов:

– эвстатических колебаний;

– образования срединно-океанических хребтов;

– перестроек систем океанических течений;

– изменения физико-химических свойств морских вод;

– глобального изменения температуры морских вод.

Все они вызывают изменения стратификации морских вод, колебания уровня бескислородного слоя, вертикальных конвекции и системы океанических течений, формирующих и меняющих вещественный состав и «органическое наполнение» осадочных толщ.

Биологические, или Биотические— это внезапные события и «биологические катастрофы», затрагивающие биоту в границах определенного таксона (класса, отряда, семейства и т. д.) одной или нескольких групп организмов, а также палеоэкосистем в целом или их крупных частей. Биологическими обычно называются события, связанные с изменением таксономического состава организмов, к которым относятся события вымирания, появления морфологических структур и радиации. Перестройки в составе и структуре палеоэкосистем чаще классифицируются как биотические события.

Постепенное снижение биоразнообразия, происходящее в течение более длительного времени, когда скорость вымирания таксонов превышает скорость их появления, обычно определяется термином «кризис».

Обычно глобальное биособытие вызывается сложным комплексом абиотических изменений, накладывающихся и усиливающих друг друга. Изучение биособытий фанерозоя показало, что основными и часто взаимоувязанными причинами их возникновения являются изменения климата и эвстатические колебания уровня Мирового океана. Эти причины лежат в основе коренных биотических перестроек различного масштаба, они часто затрагивают как морскую, так и наземную биоты. Однако во многих случаях конкретные причины биособытий не проявляются в седиментологических последовательностях и наоборот.

Сравнительные масштабы проявления конкретных биособытий оцениваются по таксономическому рангу вымерших таксонов, а также по статистическим подсчетам общего количества вымерших, выживших и появившихся таксонов или по их процентному соотношению. При анализе биособытий учитываются эволюционный уровень и роль в палео-экосистемах конкретных групп, затронутых событием.

Среди глобальных биологических событий наиболее распространены

1. События массовых вымираний;

2. Появления новых морфологических структур;

3. События увеличения разнообразия или радиации организмов.

Глобальные события массовых вымираний, внезапных или ступенчатых по своей природе, обычно затрагивают несколько групп организмов, большую часть или всю биоту. Они происходят со скоростями, существенно большими, чем скорости обычных фоновых вымираний в разделяющие их периоды относительно стабильных состояний биоты. Такие события имеют палеоэкологическую или палеоэкосистемную природу.

Не все резкие абиотические события приводят к массовым вымираниям, кроме того, выявляется их избирательность по отношению палеоэкосистем а м или палеогеографическим обстановкам. События массовых вымираний могут быть также избирательными по отношению к различным таксонам или экологическим группам организмов. Например, в конце мелового периода вымерли многие представители тетра-под, и наоборот, представители млекопитающих быстро эволюционировали и увеличивали свое таксономическое разнообразие.

Обычно массовые вымирания дают начало регулярной эволюционной модели, которая включает следующую последовательность фаз:

• вымирание;

• выживание единичных консервативных таксонов;

• восстановление на основе выживших таксонов и восстановление разнообразия отдельных групп организмов или биоты в целом.

Глобальное биологическое событие, выраженное в появлении морфологического новшества, означает введение нового структурного плана или нового морфологического признака, на основе которого происходят диверсификация131 и дальнейшая эволюция таксона.

Глобальные события диверсификации или радиации обычно происходят ступенчато и следуют за массовыми вымираниями. Однако по сравнению с последними возникновение новых таксонов и их расселение в осободившихся экологических нишах происходят в более продолжительные отрезки времени. События радиации также могут быть обусловлены морфологическими инновациями, возникшими до или в период массовых вымираний.

Диверсификации, следующие за биотическими перестройками, вызываются благоприятными для данного таксона изменениями обстановок, а внезапное увеличение разнообразия может быть результатом событий иммиграции таксонов и следующих за ними эволюционных событий.

Определенных правил наименования глобальных абиотических и биотических событий фанерозоя пока нет, в их названии обычно дается возрастная датировка и/или отражается ведущее абиотическое изменение. В некоторых случаях используется географическое название местности, где данное событие было впервые распознано и описано. События массовых вымираний чаще всего именуются по видовому названию датирующего их зонального таксона. В большинстве случаев крупные абиотические перестройки и связанные с ними массовые вымирания имеют одно и то же географическое или геохронологическое название.

8.7.2. Региональные события

Региональные абиотические и биотические кратковременные изменения, распознаваемые в конкретных регионах, могут быть усилены или затушеваны наложением на них глобальных событий.

В каждом регионе имеются свои специфические событийные уровни, отражающие конкретные особенности его геологического развития. Возрастная датировка и реконструкция природы и характера этих изменений имеют важное практическое значение. Событийный подход в региональных стратиграфических исследованиях при полевых наблюдениях и особенно при изучении опорных разрезов способствует более точному стратиграфическому расчленению, выявлению и оценке масштабов стратиграфических перерывов на основе комплексирования стратиграфических методов, а также сопоставлениюеление в осободившихся экологических нишах происходят в более продолжительные отрезки времени. События радиации также могут быть обусловлены морфологическими инновациями, возникшими до или в период массовых вымираний.

8.7.2. Региональные события

В каждом регионе имеются свои специфические событийные уровни, отражающие конкретные особенности его геологического развития. Возрастная датировка и реконструкция природы и характера этих изменений имеют важное практическое значение. Событийный подход в региональных стратиграфических исследованиях при полевых наблюдениях и особенно при изучении опорных разрезов способствует более точному стратиграфическому расчленению, выявлению и оценке масштабов стратиграфических перерывов на основе комплексирования стратиграфических методов, а также сопоставлению картируемых геологических образований на площади.

Резкие региональные абиотические изменения в разрезах на площади наиболее часто связаны с изменениями скорости и активности проявления тектонических процессов, а также с проявлением вулканической деятельности, кратковременными климатическими колебаниями регионального масштаба и химическими изменениями, вызываемыми вертикальными миграциями бескислородных зон. Многие из региональных абиотических изменений приводят к региональным биологическим событиям. Они выражаются в резком снижении или увеличении биомассы и /или таксономического разнообразия комплексов, в смене биофаций и других фиксируемых в разрезах биостратономических изменениях.