8.7. Событийная стратиграфия

Событийная стратиграфия (event¹²⁷ 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 приуронены к границам подразделений общей стратиграфической

¹²⁷ event— инцидент, случай, результат, последствие, происшествие.

-143-

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.

^{1 28} 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.

-144-

К настоящему времени хронологическая последовательность в фа-нерозое 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, пер-ми, 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 эксплозив­ной¹²⁹ 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 (δ¹³С), кислорода (δ¹⁸О), серы (δ³⁴S) и соотношения изотопов стронция (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr). 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 черносланце-

вых прослоев (с аномальным содержанием углерода, кислорода и

серы), посреди толщи светлоокрашенных карбонатных пород.

¹²⁹ Explosive— взрывной.

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.

-145-

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

о эвстатических колебаний;

о образования срединно-океанических хребтов;

о перестроек систем океанических течений;

о изменения физико-химических свойств морских вод;

о 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.

-146-

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 па-леоэкосистемам 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 тетрапод, 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 инновациями¹³², возникшими до или в период массовых вымираний.

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

¹³¹ Диверсификация —разнообразие, разносторонность, многосторонность.

¹³² Инновация — процесс непрерывного совершенствования.

-147-

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 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.