Меловая система (период)
Мелова́я систе́ма (пери́од), мел, последняя, третья система (период) мезозойской эратемы (эры). В глобальной стратиграфической (геохронологической) шкале следует после юрской системы (периода) и предшествует палеогеновой системе (периоду), относящейся к кайнозою. Меловая система выделена бельгийским естествоиспытателем Ж.-Б.-Ж. д’Омалиусом д’Аллуа в 1822 г. в Парижском бассейне. Название получила из-за широкого распространения в верхней половине этой системы на территории Евразии горной породы писчий мел. Временны́е границы накопления отложений меловой системы определены изотопными методами в пределах от 145,0 до 66,0 млн лет назад [согласно данным Межведомственного стратиграфического комитета. 2022. (Межведомственный стратиграфический комитет // Институт Карпинского)]; общая продолжительность периода около 80 млн лет.
Подразделения
В российской и международной стратиграфических шкалах меловая система подразделена на 12 ярусов, которые группируются в 2 отдела (см. таблицу); такое деление система получила в конце 19 в. по решению 3-го Международного геологического конгресса (1885).
Стратиграфическая шкала меловой системы. Составлена в соответствии со Стратиграфическим кодексом России (2019).
В научной литературе часто используется неофициальное трёхчленное деление меловой системы на нижний мел (берриасский, валанжинский, готеривский, барремский, аптский ярусы), средний мел (альбский, сеноманский, туронский, коньякский ярусы) и верхний мел (сантонский, кампанский, маастрихтский ярусы). Иногда продолжают употреблять устаревшие подразделения – «неоком» (берриасский, валанжинский, готеривский и барремский ярусы), «ургон» (барремский или барремский и аптский ярусы) и «сенон» (коньякский, сантонский, кампанский, маастрихтский ярусы, а ранее – и датский).
Ярусы меловой системы были выделены на территории Франции, Швейцарии и Нидерландов французскими стратиграфами и палеонтологами А. д’Орбиньи, Э. Дезора, А. Коканом, Э. Реневье, бельгийским геологом А. Дюмоном и др. Позднее других в стратиграфической шкале появился берриасский ярус, выделенный из валанжинского, а датский ярус, первоначально относимый к меловой системе, перешёл в палеогеновую систему. Наименование ярусов происходит от современных или древних географических названий пунктов, вблизи которых впервые были описаны соответствующие отложения.
Первая схема стратиграфического расчленения отложений меловой системы на территории России (в Поволжье) предложена российским исследователем П. М. Языковым в 1832 г. Позднее крупный вклад в изучение и расчленение отложений меловой системы внесли отечественные учёные С. Н. Никитин, А. П. Павлов, А. Д. Архангельский, В. П. Ренгартен, Н. П. Луппов, В. В. Друщиц, В. Н. Сакс, В. Н. Верещагин, Д. П. Найдин и др.
Для бореального пояса и районов Западного Средиземноморья разработаны стандартные биостратиграфические схемы зонального (более дробного, чем ярусного) расчленения меловой системы (В. А. Захаров, Е. Ю. Барабошкин и др.); для прочих регионов мира существуют зональные биостратиграфические и свитные (с выделением свит) литостратиграфические шкалы. Остаётся нерешённой проблема проведения границы между юрской и меловой системами, что обусловлено особенностями палеогеографических условий того времени и отсутствием консенсуса по выбору маркера границы и разреза (GSSP), где она будет определена. Большинство исследователей принимают за границу системы основание берриасского яруса в регионе, развитие которого было связано с океаническим бассейном Неотетис. В России эта граница принимается в основании рязанского региояруса мела (и, соответственно, в кровле волжского региояруса юры).
Характеристика отложений
Отложения меловой системы развиты в разрезах всех континентов, а также выстилают дно океанов, являясь одним из наиболее древних элементов осадочного слоя. На территории России меловые породы распространены очень широко и представлены различными типами морских, лагунных, континентальных и вулканических образований. Нижнемеловые терригенные породы небольшой мощности с горизонтами фосфоритов выходят на поверхность в центре, на востоке и юге Восточно-Европейской платформы. Верхний мел распространён в южной половине платформы и в пределах обрамляющих её с юга складчатых сооружений; в его составе преобладают известняки, местами замещающиеся кремнистыми и песчаными осадками; для Восточно-Европейской платформы характерно широкое развитие белого писчего мела.
Меловые пески в стенке Большого Люберецкого карьера (г. Дзержинский, Московская область, Россия).На Северном Кавказе нижнемеловые отложения разнообразны по составу, их мощность свыше 1 км; верхний мел представлен шельфовыми карбонатными и флишевыми толщами мощностью до 4–5 км. На бо́льшей части Западно-Сибирской платформы распространены песчано-глинистые отложения; верхний мел местами сложен кремнистыми породами. В северной и центральной частях этой платформы преобладают морские фации, к юго-восточной периферии их сменяют континентальные фации. На Сибирской платформе породы меловой системы распространены на северной окраине (представлены морскими песчано-глинистыми отложениями), в Вилюйской синеклизе и во впадинах Алдано-Станового щита (развиты континентальные терригенные угленосные отложения). В пределах Алдано-Станового щита имеются толщи лав и туфов кислого и среднего состава верхов нижнего – верхнего мела. Обширные пространства на Дальнем Востоке и в северо-восточной части России сложены морскими песчано-глинистыми и континентальными угленосными, часто вулканогенными породами меловой системы большой мощности; в направлении Тихого океана они замещаются глубоководно-морскими разрезами.
Чукотское нагорье, образованное вулканическими породами мела (Чукотский автономный округ, Россия).
Геологическая история
В начале мелового периода существовали два крупных континента, разделённые океаном Неотетис, – Лавразия в Северном полушарии и Гондвана в Южном полушарии. Остальную часть Земли занимал древний Тихий океан, со стороны которого в северо-восточную окраину Лавразии вдавался Южно-Анюйский океанический бассейн.
Палеотектоническая реконструкция для раннемеловой эпохи (135–117 млн лет назад).
Рисунок создан на основе иллюстрации из книги: Короновский Н. В. [и др.]. Историческая геология. Москва, 2006.
Деструкция Гондваны, начавшаяся в конце средней юры, привела в раннем мелу к раскрытию Индийского океана, Центрального и Южного сегментов Атлантического океана, а также к рифтообразованию на платформах. Индостан и Мадагаскар отделились от Африки и Австралии, а на юге – от Антарктиды. Северо-восточное смещение Африки с Аравией и быстрое перемещение Индостана на север привели к частичному закрытию океана Неотетис (позднекиммерийская эпоха киммерийской эры тектогенеза). В туронском веке позднего мела началось отделение Австралии от Антарктиды и продвижение первой к северо-востоку. Распад Лавразии на Северную Америку и Евразию начался в раннем мелу с образования Канадской (Амеразийской) котловины, позже ставшей частью Северного Ледовитого океана; затем раскрытие океанического бассейна продолжилось в западном направлении. В раннем мелу (готерив – баррем) закрылся Южно-Анюйский океан в связи с раскрытием Канадской котловины и столкновением гипотетической Гиперборейской платформы с северо-восточной окраиной Евразии на севере, а также субдуцированием под неё океанической плиты Изанаги со стороны Тихого океана (на юге). Деформации и гранитообразование проявились вдоль восточной окраины Азии и на северо-западной периферии Северной Америки, где в конце раннего мела на огромном пространстве от о. Калимантан до п-ова Аляска формировался Восточно-Азиатский вулканоплутонический пояс. Этот же тектогенез проявился в Новой Зеландии и в западных зонах Кордильер Северной Америки, где к Северо-Американскому континенту присоединился ряд террейнов. В конце раннего мела начался австрийский тектогенез, выразившийся в образовании шарьяжей на северной периферии Неотетиса (в Альпийско-Гималайском подвижном поясе), на азиатской окраине Тихого океана и в Кордильерах Северной Америки. В Андах Южной Америки и на Антарктическом п-ове Антарктиды на протяжении мела продолжалось развитие вулканоплутонического пояса, появившегося ещё в конце юры. На рубеже мела и палеогена произошёл ещё один – ларамийский – тектогенез, охвативший главным образом Кордильеры Северной Америки, а также восточную часть Азии.
Тектоническая активность мелового периода, обусловленная распадом Гондваны и Лавразии и раскрытием молодых океанов, характеризовалась обширным магматизмом, излиянием огромного количества лав, образованием покровов вулканогенных пород. Районы наиболее интенсивного магматизма были связаны с активными окраинами океанов Неотетис, Тихого, Южно-Анюйского и других океанов, с районами раскрытия Атлантического и Индийского океанов, а также с платформенным рифтогенезом и действием мантийных плюмов, что сопровождалось платобазальтовым вулканизмом (трапповые провинции Парана-Этендека в Южной Америке и Африке, разделённые Атлантическим океаном; Деканская на п-ове Индостан, а также в Австралии, Антарктиде и на Мадагаскаре).
Меловой магматизм, связанный с мантийными плюмами, привёл к формированию гигантских базальтовых плато и вулканических хребтов на дне океанов (плато Онтонг-Джава, Хикуранги, Манихики, Хесса в Тихом океане, плато Кергелен и Брокен, Восточно-Индийский хребет в Индийском океане, плато Риу-Гранди и Китовый хребет в Атлантическом океане). В районах магматической активности преимущественно в Тихом океане на месте отмерших вулканических построек формировались погружавшиеся плосковершинные горы – гайоты.
Начало мелового периода характеризовалось общей регрессией моря, вызванной тектоническими движениями конца юрского периода. В раннем мелу происходит серия морских трансгрессий, приведших к образованию эпиконтинентальных морских бассейнов, соединённых узкими проливами, – в Западной Европе, а также огромных морей-проливов на Восточно-Европейской (Русское море, берриас – середина альба) и Северо-Американской (Западный Внутренний бассейн, альб – маастрихт) древних платформах. В позднем мелу образовался трансконтинентальный мегапролив, соединивший Западный Внутренний бассейн, обширное Западно-Сибирское море и, через Тургайский пролив, северную окраину бассейна Неотетис. На конец мела (турон – кампан) приходится максимум эвстатического подъёма уровня Мирового океана (на 200–250 м), что привело к частичному затоплению Африки, Южной Америки, Австралии и п-ова Индостан. Повышение уровня Мирового океана, а также смена аридного климата раннего мела на тёплый влажный климат в позднем мелу повлекли за собой глобальное изменение критической глубины карбонатонакопления с 4,5 до 2,5 км, периодическое возникновение глобальных океанических аноксийных событий (oceanic anoxic events, ОАЕ: апт – турон) и смену преобладающего терригенного осадконакопления (ранний мел) на карбонатное (поздний мел). На суше во многих районах Северного полушария Земли накапливались угленосные толщи, распространявшиеся в Северной Америке до Гренландии и Аляски.
Климат
Климат мелового периода в целом был тёплым. Ледниковые шапки на Северном и Южном полюсах отсутствовали. Предположительно в раннем мелу на протяжении короткого отрезка времени существовали плавучие льды. Поясное распространение различных типов отложений и биогеографических провинций указывает на существование в меловом периоде климатической зональности. В начале мела на огромном пространстве севера Гондваны и юга Лавразии господствовал аридный климат, сопровождавшийся развитием карбонатных шельфов и эвапоритовых бассейнов на окраинах океана Неотетис. В это время климатическая зональность была выражена наиболее резко. С готерива начинается постепенное снижение температуры, достигшее минимума в альбе. Начиная с апта усиливается гумидизация климата. Со 2-й половины мела климат становится слабо контрастным, тёплым и влажным («гринхаус»); климатические зоны расширяются. В конце мела произошло резкое похолодание, вызванное метеоритной бомбардировкой поверхности Земли и вулканизмом, но вскоре (к середине палеоцена) климат восстановился.
Органический мир
В начале мелового периода продолжалось развитие групп растений и животных, существовавших в юрском периоде. В составе наземной флоры преобладали папоротники и различные группы голосеменных растений: саговниковые, гинкговые, хвойные, беннеттитовые и др. В середине раннего мела (готерив – баррем) происходят быстрые и существенные изменения в растительном мире Земли – мезофит сменяется кайнофитом. Возникают и повсеместно распространяются покрытосеменные (цветковые) растения современного облика; исчезают мезозойские леса, появляются травянистые растения, резко сократившие эрозию почв.
Сообщество морских организмов мелового периода.В составе морской фауны по-прежнему главенствовали головоногие моллюски: аммониты, белемниты и наутилусы. Среди аммонитов с преобладающей раковиной в виде плоской спирали широко распространились аммониты с прямой, клубкообразной, башенко- и крючковидной раковинами, ведшие полупланктонный образ жизни. Отдельные раковины аммонитов превышали 2 м в диаметре. Обильны были двустворчатые (бухии, иноцерамы, рифообразующие рудисты) и брюхоногие (в том числе неринеиды) моллюски, а также иглокожие (морские ежи, морские лилии и др.). Кроме рудистов, развивались другие рифообразующие организмы – шестилучевые кораллы, строматопоры, разнообразные губки. Широко распространился планктон с карбонатной раковиной (фораминиферы, кокколитофориды и кальцисферы). Появились диатомовые водоросли с кремнистым скелетом. Среди морских позвоночных животных широкое развитие получили костистые рыбы. Сохраняли своё господство крупные вторичноводные рептилии: ихтиозавры, плиозавры и плезиозавры, мозазавры.
На суше преобладали разнообразные растительноядные, хищные динозавры и летающие ящеры (птерозавры), многие из которых имели гигантские размеры.
Мел. Динозавры.Птицы отличались от юрских форм более высокой организацией; в середине мелового периода диверсифицировались отряды веерохвостых птиц. Появились сумчатые и плацентарные млекопитающие.
На конец мела приходится одно из крупнейших вымираний в истории Земли. Вымерли многие мезозойские моллюски (аммониты, белемниты, иноцерамы, рудисты), а также динозавры и другие крупные рептилии. Кризис в первую очередь коснулся групп, составлявших основу многих пищевых цепей, – кокколитофорид и планктонных фораминифер. Большинство учёных полагают, что данная катастрофа была следствием падения на Землю крупных метеоритов и/или астероида (кратер Чиксулуб на п-ове Юкатан) диаметром свыше 10 км (см. в статье Астероидно-кометная опасность), что должно было привести к массовым пожарам, цунами, а главное – к выбросу в атмосферу большого количества импактной пыли, резкому снижению солнечного освещения, сокращению фотосинтезирующей деятельности наземных растений и продуктивности фитопланктона и, следовательно, к разрушению пищевых пирамид и глобальному вымиранию организмов. Альтернативная гипотеза объясняет биосферный кризис масштабной вулканической деятельностью в конце мелового периода (траппы Деканской провинции на Индостане), которая также могла привести к массовому вымиранию.
Полезные ископаемые
Породы меловой системы богаты различными полезными ископаемыми. К меловым отложениям приурочено около ½ мировых запасов природного горючего газа и ⅓ – запасов нефти. Из отложений мелового возраста добывают нефть и природный горючий газ в крупнейшем нефтегазоносном бассейне Персидского залива, Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, а также в Предкавказье, Средней Азии, на севере Европы, в Мексиканском заливе, в северной части Северной Америки. С меловыми континентальными отложениями связана угленосность крупного Зырянского угольного бассейна, Ленского угольного бассейна, Южно-Якутского, Буреинского и других бассейнов в Азии; меловой возраст имеют угли западной части Северной Америки (например, в бассейне Альберта), южной окраины Южной Америки, Центральной Африки. Месторождения меловых бокситов известны в России (Южный Урал, Енисейский кряж), Казахстане, на Украине, в Испании, южных районах Франции, странах Балканского п-ова, Турции, Иране, Пакистане, Чили, Австралии, Северной Америке. Циркон-ильменитовые и золотоносные россыпи установлены на Украине, в России (Сибирь, Дальний Восток). Оолитовые железные руды накапливались в мелу на юго-востоке Западной Сибири. Залежи фосфоритов известны в Европейской части России, в Польше, Франции, Великобритании и на севере Африки (Аравийско-Африканская фосфоритоносная провинция). С лагунными отложениями связаны залежи каменной и калийных солей в Туркмении, России (в Предкавказье), Северной Америке. Крупнейшие запасы писчего мела сосредоточены в Восточной Европе и Северной Америке.
Карьер, в котором велась добыча алмазов из кимберлитов трубки «Куллинан» (ЮАР).В эпоху интенсивного гранитоидного магматизма в окружении Тихого океана – от Аляски до Чили и от Чукотского п-ова до Филиппин и Новой Гвинеи – возникло большое число медно-порфировых месторождений; с меловыми интрузиями гранитоидов также связаны месторождения полиметаллов, золота и серебра. Медные и молибденовые рудопроявления известны на Кавказе. В меловых кимберлитовых трубках сосредоточены месторождения алмазов Южной Африки и Индии.