Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Геологический институт Российской академии наук

Время собирать камни… и пепел

Внимательный взгляд путешественника, проезжавшего по восточной половине европейской России, почти наверняка задерживался на красных обрывах, особенно впечатляющих по берегам крупных рек – Волги, Камы, Вятки, Северной Двины. Огромная территория от Каспийского моря до Северного Ледовитого океана и от Уральских гор до Ярославского Поволжья покрыта сегодня красноцветными отложениями перми и триаса.

Одним из первых описал эту геологическую формацию английский геолог Родерик Импей Мурчисон, академик Петербургской АН, который в 1840 – 1841 гг. по приглашению Российского правительства совершил путешествие по европейским губерниям Российской империи. Хорошо знакомый с геологией Западной Европы автор нескольких геологических систем Р.И. Мурчисон во время путешествия установил неповторимое своеобразие геологических пород, распространенных на востоке европейской части России. На основании своих наблюдений он выделил пермскую систему.

Нижняя часть выделенной пермской системы отличалась многочисленными остатками морских организмов. Но верхняя часть перми, сложенная красноцветными отложениями, характеризовалась только случайными находками своеобразных «рептилий», обитавших в континентальных условиях. В основном их остатки находили в медистых песчаниках, разрабатывавшихся как медная руда в Вятской, Казанской, Оренбургской и Пермской губерниях.

Начало планомерным поискам и изучению остатков верхнепермских животных и растений, обитавших в континентальных условиях, положил профессор Варшавского университета В.П. Амалицкий. С 1899 по 1914 гг. он осуществил грандиозные для палеонтологии России раскопки пермской позвоночной фауны на Северной Двине, не превзойденные по настоящее время. Исследования В.П. Амалицкого послужили мощным толчком к систематическому поиску новых местонахождений верхнепермских животных, регулярные открытия которых начались с начала XX века. По мере описания как неизвестных обнажений пермских пород, так и самих пермских позвоночных перед исследователями все больше открывалась удивительная исчезнувшая страна.

Дополнительные данные по новым открытым местонахождениям ясно свидетельствовали о том, что верхняя часть континентальных красноцветных отложений европейской России существенно отличается составом фауны и флоры от нижней. Постепенно накапливались сведения, что верхняя часть красноцветов, ранее считавшихся пермскими, должна относиться к триасовой системе.

Изучение пограничных пермо-триасовых отложений мира тем временем ясно свидетельствовало, что на рубеже перми и триаса разразился один из самых глобальных в истории Земли экологических кризисов. Он сопровождался массовым вымиранием многих групп животных и растений. В морских экосистемах на пике позднепермского вымирания по некоторым данным исчезло до 90% родов и видов. История поздней перми характеризовалась стремительным уменьшением разнообразия биоты, в то время как в раннем триасе началось ее постепенное возрождение.

Кризис сказался и на континентальных сообществах животных и растений. По сравнению с богатыми захоронениями цельноскелетных остатков пермских позвоночных остатки континентальной биоты в нижней части триасовой системы Русской крайне бедны и чаще всего фрагментарны.


Классические континентальные пермские отложения в долине Северной Двины

Отличная сохранность, высокое разнообразие и точные привязки к региональной временной (стратиграфической) шкале определили ключевое значение, которое восточно-европейские тетраподы, жившие на рубеже перми и триаса в континентальных условиях, оказались способны внести в понимание эволюции позвоночных животных в глобальном всепланетарном масштабе. В то же время фауна из разрезов Восточной Европы обитала в умеренных широтах Северного полушария, и зачастую представлена эндемичными таксонами, из-за чего ее сопоставление с другими регионами мира долго вызывало споры.

Длительное время господствовали представления о большом перерыве в осадконакоплении на рубеже перми и триаса на территории Восточной Европы, столь большом, что в англоязычной литературе он оценивался в 6 – 9 млн лет. Столь грандиозная для пермских отложений временная лакуна соответствовала верхнему отделу пермской системы в Международной стратиграфической шкале – лопинскому (или лопинию). При этом многие отечественные геологи считали, что пермо-триасовые континентальные отложения Восточной Европы представлены в куда более полном объеме.

Окончательно решить вопрос сопоставления-корреляции континентальных отложений Русской равнины с другими регионами мира, в первую очередь с морскими отложениями, могли бы помочь датировки абсолютного возраста, например, вулканического пепла, синхронного моменту осадконакопления. Еще в 2007 г. геологическая экспедиция Свято-Алексиевской Пустыни под руководством М.П. Арефьева в сильно заросшем береговом склоне р. Ветлуги вскрыла не совсем обычный прослой малиновой, местами ярко-красной глины. Он оказался искомым (хотя и в измененном виде) вулканическим горизонтом. Поиски таких пород проводились с особой тщательностью все последние годы. И… никаких новых прослоев вулканического пепла, пригодного для анализа, обнаружено не было. Находка данного прослоя оказалась столь редкой, что к осени 2020 г. остается единственной в своем роде. Она заставляет еще раз задуматься о скрытом «сакральном» элементе в природе поиска, незаметном на первый взгляд, который и помогает совершать открытия в то время, когда другие способы исследования оказываются непродуктивными.



Вулканический пепел в обнажении Сухоборка, р. Ветлуга и полученные из него цирконы

Измененный слой вулканического пепла (бентонит) был найден в обнажении Сухоборка на р. Ветлуге в Нижегородской области. По фаунистическим данным, собранным из слоев ниже и выше пеплового горизонта, он приурочен к середине верхнего яруса пермской системы на территории Восточной Европы – вятского.

В слое были обнаружены сотни игольчатых многогранных удлиненных призматических кристаллов циркона. Они оказались свежими ювенильными зернами, очень мелкими, отнесенными от места извержения вулкана, видимо, на многие сотни километров, но вполне пригодными для определения абсолютного возраста. Все анализы показали совместимые равноценные соотношения изотопов 206Pb/238U. Они дали средневзвешенное значение 253,95 ± 0,06 млн лет, которое интерпретируется как время извержения вулкана и накопления пеплового горизонта. В проанализированных кристаллах были определены отношения Th/U. Узкий диапазон этих значений показал, что цирконы происходят из одного источника. Так что полученную датировку можно считать очень достоверной.

Радиоизотопный возраст цирконов позволил провести прямую корреляцию вятского яруса Восточной Европы с лопинскими отложениями Международной Стратиграфической Шкалы! Верхнепермские – индские отложения Русской равнины характеризуются сегодня вместе с новыми данными тремя изохронными (одномоментными) уровнями глобального масштаба. Первый из них – это граница нижнего и верхнего северодвинских подъярусов Общей Стратиграфической Шкалы России. Она оказалась связана с основными экологическими и климатическими возмущениями, произошедшими в регионе в конце перми – начале триаса и фиксируется не только по изменениям в биоте, но и по составу стабильных изотопов углерода и кислорода (δ13С и δ18O) в озерных карбонатных осадках.

Величины δ13С демонстрируют на этой границе значительный сдвиг в сторону более высоких значений от 3 ‰ до 6 ‰ PDB, что интерпретируется как следствие похолодания, известного в морских разрезах. Изотопный состав кислорода тоже претерпевает изменения, указывающие на похолодание. Осталось отметить, что эти пертурбации хорошо соотносятся с глобальным климатическими возмущениями, которые установлены в Австралии и в других районах мира в начале лопинской эпохи или незадолго до нее, на рубеже кептенского и вучапинского веков Международной Стратиграфической Шкалы. В морских разрезах примерно на этом рубеже фиксируется экологический кризис, который считается первой фазой Великого позднепермского вымирания.

В это же время в середине северодвинского века произошли кардинальные изменения в фауне тетрапод Восточной Европы. Более ранняя преимущественно диноцефаловая фауна сменилась фауной с преобладанием парейазавров, дицинодонтов и териодонтов. Последние диноцефалы Русской равнины встречаются в начале второй половины северодвинского века. Аналогично последний диноцефал в Южной Африке был обнаружен в отложениях, отвечающих началу вучапинского яруса. По всей видимости, исчезновение группы в разных частях планеты произошло синхронно, что хорошо согласуется с предложенной корреляцией и с палеомагнитными данными. Так что последние диноцефалы Восточной Европы должны ассоциироваться с началом вучапинского века, а вымерли они, видимо, вследствие оледенения P4 в восточной Гондване, которое не могло не отразиться на изменении климата в умеренных широтах.


Парейазавры – типичные вятские тетраподы Русской равнины

Второй хроностратиграфический уровень в пределах лопиния на территории Восточной Европы – это полученная датировка вулканических цирконов в обнажении Сухоборка. Их возраст 253,95 ± 0,06 млн лет примерно на 200 тыс. лет старше предполагаемого радиоизотопного возраста подошвы последнего яруса пермской системы Международной Стратиграфической Шкалы – чансинского. Полученная датировка указывает, что середина вятского яруса должна коррелировать с основанием чансина.

И третий глобальный хроностратиграфический уровень – это непосредственно граница пермской и триасовой систем. Она отвечает в рассматриваемом регионе основанию зоны Tupilakosaurus, которая прямо коррелируется с зоной Tupilakosaurus Гренландии. Земноводные тупилякозавры начинают встречаться в морских гренландских разрезах, в первой триасовой аммонитовой зоне Ophiceras commune. А на Русской равнине тупилякозавры – это самые распространенные тетраподы нижнеиндского подъяруса нижнего триаса. Они появляются в рябинской пачке (вохминская свита), подошва которой и сопоставляется с основанием триаса в морских разрезах. Такая корреляция подтверждается составом стабильных изотопов углерода. На рубеже перми и триаса в Китае фиксируется отрицательный экскурс значений δ13C, который совпадает с очередным крупным экологическим кризисом, то есть со второй фазой Великого пермского вымирания. Первый негативный сдвиг δ13C отмечен непосредственно под зоной Ophiceras commune ниже первых тупилякозавров, еще в пермской части разреза. Так как первый отрицательный экскурс δ13С в Восточной Европе отмечается под рябинской пачкой, ниже первых находок тупилякозавров – он тоже должен считаться еще пермским.



Наиболее распространенные тетраподы начала триаса Восточной Европы – земноводные тупилякозавры (позвонок и реконструкция)


Корреляция пограничных пермо-триасовых отложений Восточно-Европейской платформы, Восточной Гренландии, Южной Африки и Южного Китая

Таким образом, новые комплексные радиоизотопные, биостратиграфические и палеомагнитные данные из Восточной Европы свидетельствуют об отсутствии значительного временного перерыва в осадконакоплении на рубеже пермского и триасового периодов. Выделенные изохронные стратиграфические маркеры существенно расширяют знания не только о строении классических пермских отложений, а также об изменении климата и об эволюционных процессах, протекавших в регионе во время Великого пермского вымирания – одного из самых губительных в истории Земли.

«Vestigia semper adora – всегда благоговей перед следами прошлого», – оставили нам древние (Стаций, «Фиваида»), потому что, перефразируя принцип актуализма, не только настоящее служит ключом к познанию прошлого, но и прошлое является источником познания сегодняшнего. И, изучая наши объекты исследования – по сути, камни, песок и глину – мы исследуем универсальные законы развития мироздание, по которым мир развивался вчера, формируется сегодня, будет эволюционировать завтра и знание которых, даст Бог, позволит человечеству более уверенно смотреть в наше будущее.

М. Арефьев

По материалам статьи Davydov V.I., Arefiev M.P., Golubev V.K., Karasev E.V., Naumcheva M.A., Schmitz M.D., Silantiev V.V., Zharinova V.V. Radioisotopic and biostratigraphic constraints on the classical Middle–Upper Permian succession and tetrapod fauna of the Moscow syneclise, Russia. // Geology. 2020. V. 48. № 7. P. 742–747. https://doi.org/10.1130/G47172.1

Оригинальный текст статьи на сайте www.researchgate.net

Все новости >>>

119017, Москва, Пыжевский пер., 7, тел.: +7 (495) 953-18-19, факс: +7 (495) 951-04-43