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