Материальные свидетельства палеогеографических условий (палеогеографические памятники)

1. Рельеф и его морфологические показатели.

Уильям Моррис Дэвис еще в прошлом веке предложил новый метод изучения рельефа – изучение влияния геоструктур на формирование процессов, вырабатывающих современные формы рельефа. Вальтер Пенк после У. М. Дэвиса создал представление о генетических типах рельефа. Академик К. К. Марков ввел в науку метод геоморфологических уровней, а академик И. П. Герасимов выделил три генетические категории форм рельефа, которые впитали в себя все многообразие рельефа, – геотектуры, морфоструктуры и морфоскульптуры.

Рельеф дает возможность оценить палеоклимат – ледниковые формы рельефа и похолодание климата (температурный режим), водные формы рельефа и характер атмосферных осадков (тип климата), эоловые формы и характер ветров, особенности температуры воздуха, атмосферных осадков и пр.

2. Осадочные горные породы относятся к геологическим памятникам палеогеографии. С их изучения началась палеогеография.

Осадки – важнейший источник информации о географии прошлого, в т. ч. развитии рельефа. В вещественном составе отложений запечатлеваются одновременно признаки, унаследованные от прошлых этапов осадконакопления, свойства, связанные с генетической неоднородностью отложений, изменения среды, особенности географической неоднородности условий во времени и пространстве. Остатки фауны, флоры, археологический материал, содержащийся в отложениях, свидетельствуют о растительном и животном мире прошлого, климате, возрасте отложений, а следовательно, ландшафтах того времени, в котором они формировались, и, наконец, эволюции человеческого общества. Особенности и свойства отложений позволяют выяснить зависимость их признаков от физико-географической обстановки накопления.

В этом смысле важнейшим объектом изучения должна быть фация осадка. Фация – это не только литологическая структура. В фацию кроме самого осадка включаются палеозоологические, палеоботанические и археологические остатки, характеризующие особенности тех или иных отложений и помогающие восстановить среду осадконакопления. В фации в наиболее целостном виде сохраняются признаки природных условий осадконакопления отдельных этапов истории данного региона. Подобно тому как фация современного ландшафта представляется элементарной единицей физико-географического комплекса, так осадочная фация может служить элементарной «ячейкой памяти» Земли о прошлом. Однако в осадочных фациях сохраняются не все признаки ландшафтной обстановки прошлого. Некоторые компоненты природы в ископаемом состоянии не оставляют следов, поэтому при палеогеографических реконструкциях необходимо внимательно и максимально возможно исследовать все свойства и признаки фаций как неполного слепка с ландшафта прошлого и пытаться косвенно восстановить все утраченные элементы, незаполненные в «ячейке памяти».

3. Современные ландшафты являются третьей группой палеогеографических памятников. Представление о ландшафте как сложной пространственно-временной системе позволяет по особенностям структуры современных ландшафтов судить об их генезисе и возрасте, своеобразии изменения за геологическое время и выполнять на этой базе палеогеографические реконструкции.

Николаев В. А., профессор МГУ, впервые разработал принципы эволюционного ландшафтоведения и временной полиструктурности ландшафтов. Идея состоит в том, что на базе ретроспективного анализа морфологической структуры современных ландшафтов (метод реликтов) теснейшим образом связать их прошлое с настоящим и тенденциями развития в будущем.

Коломыц Э. Г. видит в эволюционном ландшафтоведении изучение возникновения и развития ландшафтных связей, закономерностей формирования и механизма разных способов взаимодействия природных компонентов.

Малашенков В. Ю. в эволюционном ландшафтоведении предлагает идею геоформаций и формационного анализа, которые позволяют отвечать на вопросы не только прошлого современных ландшафтов, но и будущего их развития.

Все это будущая структурная единица палеогеографии – палеоландшафтоведение, или историческое ландшафтоведение.

4. Другие источники. Как правило, это единично встречающиеся объекты, т. к. в силу своей специфики они образуются и сохраняются не так часто. Но они имеют огромное значение для палеогеографии, ибо дают характеристику некоторым компонентам палеоландшафтов. О таких палеогеографических памятниках в свое время очень точно говорил Ч. Лайель: «... природа совсем не имеет склонности повсюду и во все времена писать свои автобиографические мемуары». К ним относятся: ископаемые почвы, древние торфяники, различные деформации литослоев, захоронения остатков животных и растений, археологические объекты, отпечатки животных и растений или их морфологических частей, строматолиты – минеральные образования жизнедеятельности организмов (цианей и бактерий).

По присутствию объектов живой природы геологическая история делится на две части – фанерозой (длится 570 млн лет) и криптозой (длится почти 4 млрд лет). Это деление предложили в 1930 г. американский геолог Чарлз Шухер и англичанин С. Чедвик. В фанерозое (от греч. «фанерос» – очевидный, четкий и «зое» – жизнь) во всех отложениях встречены окаменелые остатки организмов. В криптозое (от греч. «криптос» – скрытый) встречены только строматолиты, самые древние из которых найдены в докембрийских отложениях (формация Варравуна) Западной Австралии . Их возраст 3,5 млрд лет.

Кроме материальных объектов могут быть еще следы различных процессов, или палеогеографические индикаторы (по М. Ф. Векличу).

Существуют индикаторы параметров водных объектов, палеоклиматов, жизнедеятельности организмов, состава атмосферы и др.

В последнее время быстро развивается органическая геохимия, с помощью которой можно обнаружить в геологических слоях наличие органических соединений – углеводородов, углеводов, жиров и аминокислот. Даже если не обнаружены отпечатки живых организмов, но в осадках есть органические соединения, можно уверенно говорить о наличии жизни в тот или иной период геологической истории. Углерод биогенного (фотосинтетического) происхождения был обнаружен в филлитовых сланцах системы Онвервахт в Южной Африке, возраст которых 3,44 млрд лет.

Следы палеогеографических процессов изучают по составу изотопов. Изотоп углерода С¹⁴ дает представление об абсолютном возрасте, С¹² – о наличии растений, С¹³ – о присутствии карбонатов. Соотношение изотопов О¹⁶/₁₈ говорит о температуре воздуха. Геологический возраст определяют по изотопам К, Arg, U, Th, Rb и т. д.

Магнитные свойства Земли в прошлые эпохи фиксируются по разнице намагниченности железистых минералов.

Проблемы палеогеографических интерпретаций.Интерпретация (лат. interpretatio – разъяснение, истолкование) трактуется как толкование, раскрытие смысла чего-либо, разъяснение.

Дэвид Харвей (1974) отметил, «... что цель объяснения состоит в том, чтобы сделать неожиданный исход ожидаемым, свести странное явление к такому, которое кажется естественным или нормальным».

В связи с этими определениями становится ясно, что палеогеограф должен излагать свои идеи, ориентируясь на понятные всем современные процессы. Но именно с этим моментом и возникают основные проблемы палеогеографических интерпретаций.

1. Не всегда принцип актуализма и униформизма применим к палеогеографическим процессам. Они похожи, но не идентичны современным процессам. Теорию аналогий и сравнений к палеогеографическим материалам нужно применять корректно, помня, что полных аналогий в реальном мире нет.

2. Вторая проблема состоит в том, что не всегда геологическая летопись полная, как выражался справедливо Ч. Лайель: «... природа совсем не имеет склонности повсюду и во все времена писать свои автобиографические мемуары». Существуют значительные пропуски во времени и палеогеограф должен сознательно идти на определенные предположения, допущения, домыслы, не подкрепленные конкретным материалом. В этом случае речь может идти о палеогеографических гипотезах.

3. Третья проблема заключается в особенностях исторического развития географической оболочки. Академик К. К. Марков установил, что географическая оболочка имела закономерности в своем развитии. Это направленность, ритмичность, синхронность и метахронность. Последнее свойство – метахронность – является проблемой для палеогеографии, ибо одни и те же события в развитии природы на разных территориях могли проходить в разное время. Поэтому проблема корреляций палеогеографических событий требует особых доказательств. Примером могут быть материковые оледенения Земли в разное время.

Как решаются эти проблемы? Академик Марков К. К. (1969), рассуждая о незаполненных «ячейках памяти» (фациях), отметил, что в связи с этим возникает необходимость сбора «сравнимых данных и притом разного рода, придерживаясь определенной системы (но, конечно, не шаблона)». Иначе говоря, следует применять сопряженную методику при изучении палеогеографических процессов.

Сопряженный анализ был разработан в Лаборатории новейших отложений и палеогеографии на географическом факультете МГУ. Он позволил, используя сочетание параллельно различных методов, восстанавливать палеосреду и ландшафты прошлого. Сопряженный метод мог выявить возрастные особенности процессов и степень их отклонения от современных. Кроме того, с помощью различных методов можно было восстанавливать пропуски в исторической линии развития мира.

Вторым источником решения проблем интерпретации стало абсолютное и относительное датирование геологических пород. Это позволяло решать проблемы метахронности.

В последнее время в палеогеографии применяется моделирование. Пространственно-временные модели могут восполнить в определенной мере палеогеографические пропуски, отметить метахронность развития природы и определить степень погрешности принципа актуализма.

Методы палеогеографических исследований.Палеогеография по роду своей деятельности решает три задачи:

1. Реконструкция исторического среза – палеогеографические реконструкции.

2. Объяснение современного состояния геосистем.

3. Прогнозирование будущего состояния геосистем.

Но все эти задачи решаются на основании материалов, добытых разными методами из палеогеографической фации. Каплин П. А. и Судакова Н. Г. (1987) предлагают схему структуры методов при палеогеографической трактовке фации.

В этой схеме отражены основные (общие) и второстепенные (частные) палеогеографические процессы и методы, которые их изучают. Основные (общие) синтезирующие факторы отмечены в табл. 1.1.

 

 

Таблица 1.1