книги из ГПНТБ / Егоров, А. И. Очерки угленакопления

верную умеренную гумидную зоны и поэтому имеется богатый материал для сравнения зональных флор, характера процессов угленакопления в разных условиях.

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ЗОНЫ РАННЕГО КАРБОНА

Закономерности пространственного размещения различных типов углей раннего карбона, как, впрочем, и углей других воз­ растов, могут быть выявлены только при учете той ориентиров­ ки географических, и в первую очередь климатических зон, ко­ торая существовала в эту эпоху. Еще в тридцатых годах А. Н. Криштофович выделил Вестфальскую и Тунгусскую бота­ нико-географические области как зоны, вытянутые с северо-за­ пада на юго-восток по отношению к нынешней географической сети (Криштофович, 1937). Юго-восточное наклонение ранне­ карбоновых климатических зон Евразии отмечал и Г. П. Рад­ ченко, полагая, что «в это время ось геоида была наклонена на несколько градусов к востоку» (Радченко, 1957). То или иное отклонение раннекарбоновых климатических зон от их нынеш­ него положения отмечают и многие другие исследователи. В «Атласе литолого-палеогеографических карт СССР» («Атлас»...

т. 2, 1967) раннекарбоновые палеомагнитные широты, нанесен­ ные, по данным А. ТЕ Храмова, на территории Советского Сою­ за, почти совпадают с современными географическими мери­ дианами. Положение их на геоиде и ориентировка относитель­ но градусной сети нынешней эпохи обоснованы большим чис­

Но характер, положение и ориентировка на поверхности зем­ ного шара климатических, ботанических и других зон (поясов), в частности угленосных, определяются особенностями атмо­ сферной циркуляции, а значит, близки к географическим, а нс магнитным широтам. В раннем карбоне территорию Советско­ го Союза пересекали тропическая (лучше — экваториальная) влажная, северная аридная и северная умеренная зоны гумидного климата. Море покрывало не менее трех четвертей погра­ ничных областей, обособляя многочисленные мелкие острова и вдаваясь глубокими заливами в Фенно-Скандинавскую сушу. Границы между климатическими зонами в такой физико-гео­ графической обстановке не могли быть четки и поэтому на палеоклиматических картах разных исследователей они могут быть намечены неодинаково. Однако, как бы субъективно ни

101

подходили палеоклиматологи к оконтуриванию аридной зонь!, включая в нес или, наоборот, исключая площади с очень слабым проявлением аридности (субаридные, семиаридные участки), ориентировка зоны остается достаточно определенной: ее осевая линия, слегка дугообразная, протягивается от Онежского озера до Иссык-Куля. Именно так следует представлять ориентировку выделенной Г. И. Радченко Шотландско-Казахстанской (луч­ ше — Скандинавско-Киргизской) субаридной ботанико-геогра­ фической зоны, разделявшей Средиземноморскую (Центрально­ европейскую) экваториальную и Северо-Евразиатскую умерен­ ную гумидпую зоны.

ЗОНАЛЬНОСТЬ ВИЗЕЙСКОЙ ФЛОРЫ

Как типичную особенность раппекамепноуголыюн (визепской) флоры Средиземноморской (экваториальной) ботаникогеографической зоны Г. И. Радченко подчеркивает явное преоб­ ладание различных птерндосперм, особенно разнообразных се­ менных папоротников из голосеменных. Второе место занимали

них сообществ очень трудно. Частотность встречи отпечатков листьев и коры, обломков древесины, слепков полостей стволов и корней, а также других макрофоссилей, число видов различ­ ных групп растений позволяют приблизительно оценить роль тех или иных растений в изучаемом фитоценозе. Большое зна­ чение имеет палологнческое изучение микрофоссилей. Но чем больше мы удаляемся от нашей эпохи в глубь минувших миллиополетий, тем менее достоверной становится привязка

нительна естественная классификация этого богатейшего ин­ формационного материала; в некоторых случаях совершенно невозможно отнести споры или пыльцевые зерна к определен­ ному семейству, классу и даже к таксонам более высокого ран­ га. Кроме того, приходится считаться с неодинаково обильным продуцированием разными растениями пыльцы и спор. Тем не менее, анализируя всю совокупность сведений о составе расти­ тельного мира определенной эпохи, взаимно контролируя и кор­ ректируя разнородные группы данных (основываясь все же на палсопалинологических исследованиях как на источнике наибо­ лее богатой информации), можно с известной долей вероятно­

102

сти оцепить количественно долю участия групп растений в торфонакоплении.

Донецкую рапискарбоновую флору но макро- и микрофоссилям изучали Е. О. Новик, Г. П. Радченко, А. М. Ищенко, К. И. Ипосова, В. К. Тетерюк, А. М. Лаптева и др. В разных пересечениях соотношение классов и групп растений меняется в следующих пределах:

Доля плауновых в накоплении торфа, вероятно, намного больше, чем показывают спорово-пыльцевые комплексы, так как в торфянике захороняются как споры болотных растений, собственно торфообразователей, так и принесенные водой пли ветром споры тех видов, которые обитали на суше, окружавшей болото. Вполне возможно, что растительный покров поставлял очень мало растительной массы для накопления торфа, но «плотный и довольно близкий к берегу, он выступал как фильтр, достаточно эффективный для того, чтобы органический материал мог бы отлагаться, не смешиваясь с какой-либо до­ лей обломочного материала, иначе возникает углистый слой, а

не угольный пласт» (Fabre, Feys, 1962).

К северо-западу, ближе к Фепно-Скапдинавской суше, еще больше увеличивалось количество плауновых. и в очень неболь­ шой степени — хвойных, которые на юго-востоке практически отсутствовали. Мелководный Донецкий визейский залив (вре­ менами — пролив) протягивался вблизи границы экваториаль­ ного и аридного поясов. Несомненно, этим можно объяснить иное соотношение групп внутри растительного сообщества, оби­ тавшего па его заболоченных берегах, чем в типичных фитоцепозах Средиземноморской экваториальной области.

Подмосковный бассейн возник на заболоченном побережье обширного залива, вдававшегося с востока в Фенпо-Скапдинав- скую низменную сушу (остров). Хотя вся площадь угольного бассейна лежит в пределах сухих тропиков, можно говорить лишь об относительной сухости этой прибрежной низменности, часто затоплявшейся морем, особенно на востоке. Своеобраз­ ная циркуляция атмосферы, подпор грунтовых вод морскими — все это создавало много раз на протяжении визейского времени возможность обширного заторфоваиня низменности. На север-

103

пых же, более приподнятых площадях Фенно-Скандинавской суши развивались типичные коры выветривания. Продукты раз­ мыва их в виде красных, реже зеленых, слабо карбонатных глин образуют местами линзы в безугольиых интервалах про­ дуктивной толщи.

На южном крыле Подмосковного бассейна еще более, чем па Донецкой площади, в растительном сообществе преобладали плауповые. Вот каким вырисовывается этот комплекс:

вают увеличение к концу визе количества членистостебельных от 5—6% до 18%; приблизительно вдвое сокращается количе­ ство плаунов, т. е. комплекс сближается с донецким, но всюду в подмосковных углях обнаруживаются водоросли, иногда сла­ гающие мощные пачки.

Несколько западнее, в Белоруссии, сохраняется то же соот­ ношение групп растений, которое характерно для западного крыла Подмосковья или западных районов Донбасса.

Лепидофпто-птероисидовое ядро сохраняет главенствующее значение па площадях, лежащих далеко за пределами Совет­ ского Союза, по в визе находившихся в том же аридном (или субарпдном) поясе. Таково, например, визейское растительное сообщество Шпицбергена.

Фитоценозы, очень сходные с подмосковным растительным сообществом, были распространены до Приуралья, что совер­ шенно естественно объясняется общностью климатических ус­ ловий. Г. П. Радченко отмечает в качестве характерных осо­ бенностей впзейской растительности центральных частей Рус­ ской платформы и Приуралья обеднеппость родового и видово­ го состава флоры этой области, по сравнению с одновозрастной флорой Западной Европы, и заметное уменьшение роли папо­ ротников и папоротникообразных семенных. Обе особенности очевидно объясняются относительно большей аридиостью цент­ ральной части Русской платформы и Приуралья. В Подмосков­ ном бассейне, на Камской и Кизеловской угленосных площадях резко преобладают над всеми остальными споры форма-родов

Trematozonotriletes, Stenozonotriletes и в несколько меньшей степени Euryzonotriletes. Все виды спор этих искусственных так­ сонов, вне зависимости от ширины оторочки, имеют толстую экзипу, характерную для спор растений засушливых или жарких-

104

областей. О систематическом положении названных форма-ро­ дов (точнее растений, продуцировавших подобные споры) еди­ ного мнения нет, неясно даже, к какому типу они принадлежат. Конечно, принадлежность их к определенному роду, семейству, типу будет убедительно доказана только после выделения из органов размножения тех или иных растений, но, сопоставив данные палеоботаников, палинологов и геологические наблюде­ ния, можно и сейчас отнести эти микрофоссили к определенно­ му типу и семейству, основываясь па следующих фактах.

1. Форма-роды Trematozonotriletes, Stenozonotriletes и Euryzonotriletes вряд ли могут принадлежать папоротникам и птеридоспермам, так как в тех районах, где количество их в спо­ рово-пыльцевых комплексах возрастает (до 50—70%), отпечат­ ки папоротников и птеридосперм редки.

2.Уменьшение количества птеропсид в относительно сухих районах свидетельствует о малой приспособленности этой груп­ пы растений к условиям недостаточного увлажнения (таково и большинство их современных форм); толстая, плотная экзина спор названных родов, наоборот, свидетельствует о принадлеж­ ности их к растениям, способным жить в жарком и засушли­ вом климате.

3.Все три форма-рода появляются в конце девона, достига­

ют расцвета в визе и затем исчезают полностью в намюре, за исключением немногих видов, представленных редкими экзем­ плярами в среднекаменноугольных угленосных толщах; во вто­ рой половине девона появляются и, по-видимому, почти пол­ ностью вымирают в намюре первые кустарниковые и мелкие древовидные плауиовые подсемейств Lepidodendropsis и Sublepidodendroideae.

4. Морфологические особенности интересующих пас спор встречаются у спор лепидофнтов, реже птеропсид и очень редко мхов.

Приведенные данные позволяют с достаточной уверенностью считать споры форма-родов Trematozonotriletes, Stenozonotrile­ tes и Euryzonotriletes спорами кустарниковых и мелких древо­ видных п л а у и о в ы х. Следует отметить, что именно мелкие формы обычны в полупустынных областях. Очевидно, подобные растения в изобилии росли па суше, окружавшей торфяные лес­ ные болота. Вместе с обломками стволов, листвой кутикулы, корой в болото сносилась масса спор, толстая экзина которых позволяла перенос их не только по воздуху, но и потоками вод

сокружающих возвышенностей в болото, где они смешивались

состатками настоящей болотной растительности. Ш. Гребер в цитированной уже работе очень правильно обращает внимание

105

на преувеличение роли растений-гигантов в карбоновом углеобразовании и недооценку растительности иного характера, ко­ торая росла за пределами болота: «Когда говорят о пышно раз­ росшейся растительности, автоматически представляют лес экваториальных и тропических зон... В описаниях повсюду встречаются эпитеты: «гигантские хвощи, гигантские плауны, древовидные папоротники», давая этим попять, что флора дос­ тигла гигантизма... Был ли действительно гигантизм у карбо­ новой растительности? Несомненно, крупные виды были..., по нужно полагать, что карбоновая растительность заключала в себе много растений очень скромных размеров, а также много растений с топкой и нежной листвой... Угольная флора не фор­ мировалась однотипными растениями, которые жили и отлага­ лись на месте или в непосредственном соседстве с местом их фоссилизации. В самом деле, мы знаем об этой флоре, являю­ щейся смесью родов и видов, очень разнообразных условий жизни, только то, что они не имеют ничего общего, кроме мес­ та, где они встречаются, отлагаясь. Угольный бассейн — это свалка, куда поступают и где накапливаются обломки разнооб­ разного происхождения» (Greber, 1962).

Но продвинемся дальше, к в и з е й с к о м у северу. Много­ численные мелкие угольные месторождения восточного склона Урала, судя по имеющимся литологическим, палеоботаническим п палинологическим наблюдениям, лежали в зоне перехода от пояса жаркого и относительно сухого тропического климата к северному умеренному влажному. Можно составить достаточно полное представление о характере визейской растительности южной зоны северного гумидпого пояса по макро- и микроос­ таткам из Караганды, Самарского месторождения, Сары-Ады- ра, Экибастуза и других месторождений Северо-Восточного Ка­ захстана. Очень сложные и часто менявшиеся очертания бере­ говой липни низменной суши, многократные трансгрессии и отступания моря, конечно, создавали неодинаковые условия обитания растений даже на близких площадях, например, Са­ марской и Карагандинской, поэтому обобщенные данные пока­ зывают изменение доли отдельных групп растений в фитоцено­

10G

А. А. Любер считала, что в верхней части ашлярикской сви­ ты доля папоротников и птеридоспермов была значительно большей; в спорово-пыльцевом комплексе, по ее мнению, 40%, на границе с карагандинской свитой даже 53% (Любер, 1955). Более новые данные (Геология Карагандинского угольного бас­ сейна, 1972) подтверждают эти цифры только для Самарской площади, по показывают возрастание количества их спор, а также спор каламитов и пыльцы хвойных на всех изученных площадях вверх по стратиграфическому разрезу.

Ввизейских черных известковистых алевролитах с расти­ тельным детритом, распространенных на юго-западе Алтае-Са- япской горной области, обнаружено обилие спор плауновых, членистостебельных, папоротников и птеридоспермов (Дрягина, 1966). К сожалению, соотношение спор разных групп растений не приводится.

ВСреднем Приангарье, лежавшем в визейское время намно­ го севернее Казахстана и Саян, в низах тушамской свиты спо­ рово-пыльцевой комплекс показывает, что здесь господствовали

тальное количество приходится на долю пыльцы примитивных хвойных, а также спор папоротников п птеридоспермов. В этих же отложениях найден отпечаток раннекарбонового лепидоден­ дрона (Гутова и Рябей, 1966; Дибнер и Любер, 1968 и др.). До­ вольно сходный комплекс встречен па Кемпендейских подняти­ ях Сибирской платформы (Михайлова и Фрадкина, 1966).

Даже такой краткий обзор визейской растительности разных климатических зон, охватывавших территорию Советского Сою­ за, показывает существенные различия зональных сообществ. Наиболее важные, судя по спорово-пыльцевым и палеоботани­ ческим данным: 1) трех-, четырехкратное уменьшение количе­ ства членистостебельных в относительно менее увлажненной (по сравнению с экваториальной влажной областью) тропичес­ кой зоне, пересекавшей в визе центральную часть Русской плат­ формы и Приуралья; 2) завоевание членистостебельиымн гос­ подствующего положения по мере продвижения в высокие ши­ роты умеренного гумидпого пояса; 3) уменьшение их роли в конце визе и особенно в намюре; 4) резкое увеличение в субарндпой зоне количества плауновых (главным образом древо­ видных на заболоченных пространствах и в меньшей степени кустарниковых, мелких форм на суше, окружающей болота) и постепенное уменьшение их роли в более северном гумидном поясе по мере продвижения в высокие широты; 5) роль настоя­

107

щих папоротников (но не семенных!) как углеобразователей уменьшается в субаридиой зоне и в высоких широтах.

Такие заметно разные соотношения групп растений-углеоб- разователей в разных зонах неизбежно должны были прояв­ ляться в различиях исходной биомассы древних торфяников, а значит, п химическом составе и петрографических типах углей

(рис. 8).

Рис. 8. Схема расположения сообществ визейских растений-углеобразовате- лей и типов углей относительно климатических зон.

7 — плауиовые; 8 — членпстостебельные; 9 — папоротники п птеридоспермы; 10 — различные прочие растенпя-углеобразователи.

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТОРФОНАКОПЛЕНИЯ

Н. М. Страховым обстоятельно описаны условия накопления осадков, в том числе торфа и минерального питания водоемов, в гумидных и аридных зонах (Страхов, 1960— 1962, 1963), и нет нужды повторять здесь найденные им основные закономернос­ ти. Следует только еще и еще раз подчеркнуть, что зональные

108

различия среды, создаваемые климатическими условиями в бо­ лотах разных поясов, управляют процессами преобразования растительной массы, торфа и на постседпментацпопной стадии. Торфообразоваиие — очень сложный и м н о г о ф а з н ы й про­ цесс, сильно варьирующийся в разных климатических зонах. Выявление роли климата в формировании определенных свойств торфяника, физических (вещественных) и химических свойств торфа (угля) трудно. Прежде всего трудности возникают из-за нечеткости границ климатических поясов, подчас малой конт­ растности зональных свойств. Кроме того, по образному выра­ жению Н. М. Страхова, «гумпдные зоны в целом образуют как бы сложную решетку, в отверстия которой, вытянутые в общем по широте, как бы вставлены аридные области разных размеров и конфигураций» (Страхов, 1960). Такое мозаичное сочетание разных климатических (а значит, и геохимических) обстановок, наблюдаемое в современную, юрскую, раннекаменноугольную и в некоторые другие эпохи, создавало большое разнообразие тор­ фяников иногда даже в пределах небольших регионов. И всетаки, как показано выше, зональность растительности улавли­ вается даже для отдаленной эпохи раннего карбона.

Климат формирует не только характер торфообразующей растительности. В тех же или очень сходных климатических об­ становках совершается перерождение растительных остатков в торф, поэтому некоторые х и м и ч е с к и е особенности тканей живого растения будут свойственны и торфу, определят на пер­ вых стадиях разложения накопленных веществ те или иные ин­ дивидуальные отличия разных торфяников. К таким особеннос­ тям следует отнести, например, состав неорганических (или ор­ гано-минеральных) соединений, разных в различных .климати­ ческих зонах и у отдельных типов растений. Эти примеси могут иногда выступать в качестве элементов, формирующих химиче­ ский потенциал среды, в роли катализаторов и т. п. В частнос­ ти, отмечено, что при большом изменении первоначального со­ става глинистых минералов торфяника и их соотношения орга­ ническое вещество также глубоко изменилось и достигло химической стабильности, т. е. процессы преобразования орга­ нического и глинистого вещества в осадках на торфяной стадии взаимосвязаны (Тимофеев и Боголюбова, 1970).

Характеру минерального питания торфяных болот придают большое значение многие исследователи процессов торфонакоплення (Н. Г. Титов, К. К- Лебедев и др.), когда рассматривают причины, порождающие различия торфов. Так, К. К. Лебедев пишет: «Пока в минеральном питании залежи не произошло существенных изменений, ее физико-химический режим, а еле-

109

довательпо, и биохимическая характеристика остаются более или менее постоянными... Устойчивостью физико-химичесКОго режима напластований торфа и объясняется формирование раз­ новидностей торфяного вещества, специфических столько же для ботанических видов торфа, сколько и для типов минераль­ ного питания» (Лебедев, 1959 а).

Минеральное питание болотной ванны осуществляется раз­ ными путями. Большая часть солей и минеральной взвеси сно­ сится в болото с окружающей суши, но иногда в большом ко­ личестве поступает из очень отдаленных областей с медленно текущими водами равнинных рек. Следовательно, в процессах торфонаконления играют большую роль не только физико-гео­ графические условия самой болотистой низменности, но и более обширных площадей, откуда воды стекают или через которые они проходят, прежде чем влиться в торфяное болото (Страхов, 1960— 1962; Войткевич, Закруткин, 1971). Например, питание раннекарбоновых прибрежных болот Подмосковья, широкой ду­ гой опоясывавших выступ семиаридной зоны, осуществлялось реками, стекавшими: 1) с окраины Балтийского щита, покрытой мощной докарбоиовой корой выветривания с залежами бокси­ тов и железных руд, 2) с западной части Воронежской антеклизы, лежавшей во влажной экваториальной зоне (эти воды пи­ тали юго-запад бассейна) и 3) с восточной окраины той же антеклнзы, где выветривание и почвообразование шло в более сухом климате. Так как равнинные реки 80—85% органическо­ го вещества переносят в растворенном состоянии, то оно осо­ бенно легко трансформируется в связи с изменением среды в процессе транспортировки. Химический состав вод, питавших разные части Подмосковного бассейна в эпоху визейского торфопакоплепия, был очень разный, и это в немалой степени обу­ словило различный характер торфяников (и углей).

Меняющийся под влиянием внешнего воздействия химизм поверхностных вод болота в меньшей степени отражается на процессах, протекающих в глубинных слоях торфяной залежи. Это объясняется тем, что «химические соединения, которые бу­ дут освобождаться при разложении отмершей растительной массы, определяются, конечно, характером торфообразующей растительности. На процесс же дальнейшего изменения этих веществ и промежуточные стадии на пути их к углефикации в

вторжение солоноватых и соленых вод (при геоморфологических перестройках или опускании ложа прибрежного болота) может

110