Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Отражение мессинского кризиса солености в строении верхнемиоценовых отложений Восточного Паратетиса

ВАК РФ 25.00.06, Литология

Автореферат диссертации по теме "Отражение мессинского кризиса солености в строении верхнемиоценовых отложений Восточного Паратетиса"

9 15-4/56

На правах рукописи

О/к

Рыбкина Алёна Игоревна

ОТРАЖЕНИЕ МЕССИНСКОГО КРИЗИСА СОЛЕНОСТИ В СТРОЕНИИ ВЕРХНЕМИОЦЕНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОСТОЧНОГО ПАРАТЕТИСА (КЕРЧЕНСКО-ТАМАНСКИЙ РЕГИОН)

Специальность 25.00.06 Литология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва-2015

Работа выполнена на кафедре литологии и морской геологии геологического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова.

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук Ростовцева Юлиана Валерьевна, кафедра литологии и морской геологии, геологический факультет, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, профессор

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Сергей Валентинович Попов, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Палеонтологический институт имени A.A. Борисяка Российской академии наук (ПИН РАН, г. Москва), главный научный сотрудник

кандидат геолого-минералогических наук Валерий Михайлович Трубихин, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Геологический Институт Российской академии наук (ГИН РАН, г. Москва), старший научный сотрудник

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН, г. Москва)

Защита состоится «27» ноября 2015 г. в «14:30» часов на заседании Диссертационного совета Д.501.001.40 при Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, ДК МГУ, ауд. 608.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке МГУ им. М.В. Ломоносова в отделе диссертаций Фундаментальной библиотеки по адресу Москва, Ломоносовский проспект, 27 и на сайте http://www.geo.web.ru/. Автореферат размещен на официальном сайте Высшей аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки Российской Федерации http://vak.ed.gov.ru/ и на сайте Геологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова.

Автореферат разослан «

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, в 2-х экземплярах направлять по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, МГУ им. М.В. Ломоносова, ученому секретарю Диссертационного совета Евгении Емельяновне Корнюшиной.

Ученый секретарь Диссертационного совета доктор геолого-минералогических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Мессинский кризис солености, впервые установленный И.С. Чумаковым (1957-1959 гг.), это масштабное геологическое событие, которое обусловило катастрофическое падение уровня вод в Средиземноморье и привело к резкому изменению условий осадконакопления в конце миоцена. За последние 40 лет были получены значительные результаты по изучению верхнемиоценовых отложений Средиземноморья с целью восстановления этапности развития Мессинского кризиса солености, изменчивости существовавших в конце миоцена обстановок седиментации и получения наиболее точных возрастных датировок стратиграфических границ (Яоуеп е1 а!., 2014). Однако, до сих пор, вопрос о влиянии Мессинского кризиса солености на условия осадконакопления в бассейнах Восточного Паратетиса остаётся до конца не решенным. При этом одной из основных проблем является сопоставление большей части региоярусов неогена Восточного Паратетиса с общей стратиграфической шкалой. Особые дискуссии вызывают длительность и возраст границ мэотического и понтического региоярусов миоцена (Трубихин, 1989; Певзнер и др., 2003; Чумаков, 2000; Невесская и др., 2003; Семененко и др., 2009; Кг^вшап е1 а1., 2010; УаяШеу й а1., 2011; Попов и др., 2013 и др.). Применение методов циклостратиграфии на основе глубокого знания литологического строения отложений открывает новые возможности в решении этой проблемы. Выявление астрономической цикличности в верхнемиоценовых отложениях Восточного Паратетиса с определением основных уровней перерывов в седиментации необходимы для дальнейшего определения влияния Мессинского кризиса солености на условия осадконакопления в сопредельных со Средиземноморским бассейном районах Альпийской складчатой области.

Цель работы - выявление отражения развития Мессинского кризиса солености в строении верхнемиоценовых отложениях Восточного Паратетиса на примере изучения опорных разрезов Керченско-Таманского региона

Основные задачи. Для достижения поставленной цели потребовалось решить целый ряд задач, из которых основными были:

- изучение особенностей литологического строения верхнемиоценовых отложений Средиземноморья на примере разрезов о. Сицилия и Восточного Паратетиса на примере разрезов Керченского и Таманского полуостровов;

- рассмотрение цикличности верхнемиоценовых отложений Средиземноморья (о. Сицилия) и изменчивости условий их седиментации;

- изучение палеомагнитной восприимчивости верхнемиоценовых пород Керченско-Таманского региона с проведением массовых измерений для последующей обработки полученных данных методами циклостратиграфии;

- проведение термомагнитного анализа проб для определения минералов носителей намагниченности в изучаемых отложениях мэотиса и понта;

- выявление астрономической цикличности в рассматриваемых верхнемиоценовых отложениях Восточного. Паратетиса с помощью программного обеспечения PAST (Hammer et al., 2001) и AnalySeries (Paillard et al., 1996).

- определение уровней наиболее значительных перерывов в осадконакоплении изучаемых отложений мэотиса и понта с учетом литологической и палеонтологической характеристики толщ, а также полученных данных по циклостратиграфии;

- сопоставление полученных данных по астрономической цикличности изучаемых толщ с кривой изменения инсоляции на Земле (Laskar et al., 2004) и опубликованными данными по циклостратиграфии отложений Средиземноморья;

- сопоставление основных этапов наступления Мессинского кризиса солености с событийностью осадконакопления в Керченско-Таманском регионе (Восточный Паратетис) в конце миоцена.

Научная новизна. В ходе данного исследования впервые:

- были изучены верхнемиоценовые толщи Восточного Паратетиса методами циклостратиграфии, основываясь на анализе данных по магнитной восприимчивости пород опорных разрезов Керченско-Таманского региона и детальном знании литологии отложений;

- в изучаемых отложениях мэотиса и понта, с использованием Lomb-Scargle и REDFIT периодограмм, выявлено наличие астрономической цикличности, отражающей глобальные колебания прецессии, угла наклона земной оси к плоскости её орбиты и эксцентриситета орбиты Земли;

- по установленной астрономической цикличности изучаемых толщ рассчитаны средние скорости седиментации для раннего и позднего мэотиса, раннего и позднего понта в рассматриваемой области бассейна;

- на основе синтеза данных по литологии, палеомагнитологии, палеонтологии и циклостратиграфии определена возможная длительность наиболее значительного перерыва в осадконакоплении рассматриваемых толщ Восточного Паратетиса;

- проведено датирование отдельных интервалов разрезов изучаемых отложений мэотиса и понта;

- на основе данных циклостратиграфии и литологии проведено сопоставление событийности осадконакопления в конце миоцена в Средиземноморье и Восточном Паратетисе.

Фактический материал и методы исследования. В основу работы положен фактический материал, собранный автором во время полевых работ, проходивших на о. Сицилия, Италия (2009 г.), а также на Керченском и Таманском полуостровах (2012-2013 гг.). Рассматриваемые отложения изучались в естественных обнажениях и шлифах. На о. Сицилия были изучены отложения тортона и мессиния в разрезах Gibliscemi, Serra Pirciata и Siculiana. На Таманском полуострове исследовались опорные разрезы относительно глубоководных глинистых отложений верхнего миоцена (мэотиса и понта), отличающиеся

большей полнотой геологической летописи (мыса Попов Камень, мыса Железный Рог) и ранее изученные палеомагнитными методами. На Керченском полуострове анализировались верхнемиоценовые отложения разреза оз. Тобечик в сравнительных целях. В изучаемых толщах Керченско-Таманского региона автором были произведены измерения магнитной восприимчивости пород с использованием полевого каппаметра КТ-5 производства Geophysica (Брно, Чехословакия), с точностью измерений 10"5 ед. СИ. Замеры проводились вкрест простирания слоев через каждые 20 см. При этом было получено около 3390 определений по 1130 отдельным точкам. В лаборатории кафедры динамической геологии МГУ имени М.В. Ломоносова был проведен термомагнитный анализ 27 порошкообразных проб верхнемиоценовых отложений разрезах мыса Железный Рог и Тобечик. Анализ проводился на каппаметре Multi Function Kappabridge (AGICO, Чехия). Данные пробы были исследованы также рентгеноструюурным методом. Эквидистантные ряды данных замеров магнитной восприимчивости пород были проанализированы методами статистического анализа, с помощью программного обеспечения PAST (Hammer et al., 2001) и Analyseries (Paillard et al., 1996), используемых для решения задач циклостратиграфии.

Теоретическая и практическая значимость. Теоретическая значимость проведенных исследований состоит в их междисциплинарности: в использовании методов циклостратиграфии на основе глубокого знания литологического строения отложений. Проведение подобного рода работ, которые ранее в пределах Восточного Паратетиса практически не выполнялись, позволит глубже проанализировать уже хорошо изученные разнообразными методами (палеонтологическими, палеомагнитными, радиометрическими и др.) отложения неогена Причерноморья. Полученные результаты будут также способствовать решению целого ряда актуальных проблем, связанных с сопоставлением региоярусов Восточного Паратетиса с международной стратиграфической шкалой и всесторонним рассмотрением наступления Мессинского кризиса солености. Опыт, приобретенный в ходе выполнения работ, может быть использован для дальнейшего внедрения и развития методов циклостратиграфии в отечественной науке.

Результаты исследования, направленного на совершенствование стратиграфии изучаемых толщ и более полное восстановление событийности осадконакопления в конце миоцена, могут быть использованы при проведении геолого-разведочных работ по поиску различных полезных ископаемых. Полученные результаты планируется опубликовать в коллективной монографии по опорным разрезам миоцена Тамани, существенно дополняющей знания геологического строения Керченско-Таманского региона.

Публикации и апробация работы. Полученные результаты были апробированы на различных российских и международных конференциях, а также опубликованы в разных изданиях. Материалы исследования докладывались: на международной конференции "Land-Ocean-Atmosphere interactions in the Changing World" («Взаимодействие суши, океана и атмосферы в изменяющемся мире») 5-10 сентября 2011 г., Балтийская коса,

Россия; на международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» в МГУ им. М.В. Ломоносова 9-13 апреля 2012 г. и 7-11 апреля 2014 г., на научном заседании МОИП памяти Л.А. Невесской и Л.Б. Ильиной «Стратиграфия, палеогеография и биогеография неогеновых бассейнов Паратетиса» в Палеонтологическом Институте РАН 5 декабря 2013 г., на международной научной конференции "Regional Committee on Neogene Stratigraphy (RCMNS): The Mediterranean Messinian salinity crisis: from geology to geobiology" («Региональный комитет по неогеновой стратиграфии: Средиземноморский Мессинский кризис солености»), 25-28 сентября 2014 г., в г. Турин, Италия. По результатам исследований имеется 8 публикаций. Из них 2 статьи напечатаны в изданиях, рекомендованных ВАК для защиты научных диссертаций.

Объем и струюура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения, насчитывает 178 страниц, включая 60 иллюстраций. Список литературы содержит 157 наименований из них 86 работ на иностранном языке.

Благодарности. Автор выражает искреннее благодарности своему научному руководителю д.г.-м.н. Ростовцевой Юлиане Валерьевне за бесценную поддержку в ходе исследования и помощь в проведении полевых работ на Керченском и Таманском полуостровах. Глубокую признательность автор выражает директору Геофизического центра РАН, Академику РАН, д.ф.-м.н. Гвишиани Алексею Джерменовичу за многолетнюю всестороннюю поддержку моих исследований и наставничество. Свои благодарности автор также выражает А.К. Кет и О. В. Пилипенко за неоценимую помощь в освоении методов циклостратиграфии, Н.В. Лубниной и Р.В. Веселовскому за помощь в проведении термомагнитных исследований, ценные советы и предоставленное необходимое техническое полевое оборудование, Л.А. Головиной и Э.П. Радионовой за научные консультации и помощь в организации полевых работ на о. Сицилия, а также всем сотрудникам кафедры литологии и морской геологии, особенно О.В. Япаскурту, В.Л. Косорукову, М.Н. Щербаковой за поддержку и внимание к проводимым исследованиям.

Основные защищаемые положения:

1. В записи магнитной восприимчивости изучаемых верхнемиоценовых пород Восточного Паратетиса, колеблющейся от 0.02 до 0.45 х 10° ед. СИ, отражается астрономическая цикличность, связанная с колебаниями инсоляции, получаемой Землей. Глины характеризуются большими значениями магнитной восприимчивости (в среднем от 0.07 до 0.12 х 10~3 ед. СИ), диатомиты и карбонатные породы отличаются более низкими значениями (от 0.02 до 0.06 х 10"3 ед. СИ).

2. В изучаемых относительно глубоководных верхнемиоценовых отложениях Восточного Паратетиса (мыс Попов Камень и мыс Железный Рог) периоду в 100000 лет (вариации эксцентриситета) отвечает цикл длиной (интервал разреза) в среднем около 15 м, 41000 лет (изменение угла наклона земной оси к плоскости её орбиты) - 6-8 м, периодам 19000, 22000 и 24000 лет (прецессия) - около 3-4 м. Скорости седиментации менялись во времени и составляли в среднем от 0.11 до 0.19 мм/год.

3. На границе новороссийских и портаферских слоев предполагается перерыв в осадконакоплении длительностью около 150-200 тыс. лет, который связан с развитием Мессинской эрозионной поверхности в Средиземноморье. Общая длительность мэотиса составляет около 0.9 млн лет, понта - не более 0.9-1 млн лет. Отложения нижнего мэотиса отвечают верхам формации Ликата и низам формации Триполи, верхнего мэотиса -формации Триполи, нижнего понта - в основном отложениям Нижних эвапоритов, верхнего понта - в основном отложениям Верхних эвапоритов и Лаго Маре.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Характеристика геологического строения верхнемиоценовых отложений Восточного Паратетиса и Средиземноморья. В главе приведена общая характеристика верхнемиоценовых отложений Восточного Паратетиса и Средиземноморья. В разделе 1.1 представлена стратиграфия сарматского, мэотического и понтического региоярусов Восточного Паратетиса, а также тортонского и мессинского ярусов Средиземноморья. В разделе 1.2 описана тектоническая характеристика Средиземноморского подвижного пояса, а именно глубоководных впадин Западного и Восточного Средиземноморья, Черноморской впадины и Керченско-Таманского прогиба.

Глава 2. История развития бассейнов Восточного Паратетиса и Средиземноморья в позднем миоцене. В главе приводится описание этапов развития изучаемых районов в позднемиоценовое время. Восточный Паратетис (Эвксино-Каспийский водоем) представлял собой крупный бассейн, простиравшийся от северовосточной Болгарии и восточной Румынии на западе до подножья Копетдага на востоке (Невесская и др., 1986). Геологическое развитие Восточного Паратетиса было цикличным, что обусловлено его периодичностью связи с водами Западного Паратетиса и Средиземноморья. Крупные циклы развития бассейна были впервые выделены Н.И. Андрусовым в 1918 г. (Избр. тр., 1963).

В начале сарматского времени Восточный Паратетис представлял собой два водоема (Эвксинский и Каспийский), соединенных широкими проливами. В начале среднего сармата, в связи с тектоническими изменениями, поднятием Крыма и Кавказа Восточный Паратетис характеризовался сокращением площади и регрессией на юге с понижением солености вод до 4-99Ц что привело к сокращению и вымиранию морских видов моллюсков (Ильина и др., 1976). Ранний мэотис характеризуется новым трансгрессивным этапом развития Восточного Паратетиса - полностью опресненный позднесарматский бассейн соединился с Средиземноморьем на юге, через промежуточные бассейны в районе Ирана или Восточной Турции (Ильина, 1980), а также возможно на юго-западе через Эгейско-Тракийский полуморской бассейн (Ильина и др. 1980, 2000, Невесская и др., 1984, 1986; Ильина, 1980, 2000). Восточный Паратетис в позднем мэотисе представлял собой солоноватоводный мелководный водоем (Popov et al., 2004), а в начале раннего понта характеризовался новым циклом развития: раннепонтическая трансгрессия сменилась регрессией с значительным изменением палеогеографии бассейна. В позднем понте

закрылся Ставропольский пролив, Восточный Паратетис распался на Дакийско-Эвксинский и Каспиский бассейны, развитие которых с этого времени большей частью шло разными путями (Невесская и др., 1986).

Средиземноморский бассейн в позднемиоценовое время также характеризуется циклическим развитием. Первые мессинские эвапориты подстилает формация Tripoli (6.965.97 млн лет), в верхней части содержащая «первый карбонатный прослой» (FCB) и сменяемая отложениями Calcare di Base (CdB). Гидрология и режим циркуляции вод в Средиземноморском бассейне резко изменилась с 5.96 ± 0.02 млн лет, что отразилось в образовании формации Нижних эвапоритов (Krijgsman et al., 1999). Формация Нижних эвапоритов фиксирует начало закрытия двух основных проливов, связывающих Средиземное море с Атлантическим океаном: пролив Betic, проходящий через южную Испанию, закрывшийся раньше в конце тортона - начале мессиния и пролив Rifian через северное Морокко, который закрылся около 6.08 млн лет назад. Кульминацией Мессинского кризиса солености является время образования границы MES (Messinian Erosional Surface - Мессинская эрозионная поверхность) 5.61-5.55 млн лет назад, которое характеризуется субаэральным размывом, эрозией мелководных эвапоритовых отложений, сформированных на протяжении предыдущего этапа, а также сужением и/или существенным сокращением наиболее глубоководных частей бассейнов, в которых шло формирование галита и калийных солей (первичных эвапоритов). Завершающий этап развития Мессинского кризиса солености, связанный с образованием формации Верхних эвапоритов (5.55-5.33 млн лет), характеризовался накоплением гипсов, в основном переотложенных с мелководья в более глубоководные части бассейна (Roveri et al., 2006). В верхней части формации Верхних эвапоритов отмечается развитие отложений Лаго Маре (Lago Маге в пер. с итал. «озеро-море»), формирующихся в условиях значительного опреснения. В начале плиоцена отмечается развитие морских обстановок седиментации, что свидетельствует об окончании кризисных условий осадконакопления и полным восстановлением связей Средиземноморского бассейна с Атлантическим океаном и формированием формации Труби (5.33-4.2 млн лет).

Глава 3. Краткий обзор представлений о положении понтического региояруса Восточного Паратетиса в обшей стратиграфической шкале. Одной из проблем стратиграфической шкалы неогена Восточного Паратетиса является сопоставление выделяемых региоярусов с подразделениями общей стратиграфической шкалы. Особый интерес, учитывая цели и задачи проводимого исследования, вызывает положение понтического региояруса, которому может отвечать наступление Мессинского кризиса солености в Средиземноморье. Понтический региоярус - его продолжительность, возраст границ и их корреляция с подразделениями стратиграфической шкалы Средиземноморья -на протяжении нескольких десятилетий является предметом наиболее острой дискуссии в научном сообществе (рис.1).

В настоящий момент не существует единой точки зрения о положении понта

6 » X Средизем- Восточный Паратетис (Черное море)

S i : !Г Ма номорье Hitgen et a). 2012 Немсскап и др.. 200 CaMVlWHKO н др.. 2009 Kf^man м.11.2010 vasilwvtKal.201l Трувихин 1980 Трубнхи* ГЫпипонио 2011 Радиомоаа р др , 201; Поп» и др., 201Э

C2AI 4- зПантикапейскис

C3fi 5- Занклий ..... 533, З^Камышбурунсш 1 Азовские Киммерий Киммерий Киммерий Киммерий .............и.

СЗг Босфорские g Портафврские 5« Понт е.1

6- Мессин Понт ш Понт 6„

СЭАп ^ Акманайские^ 7

С Ноеороссий s Акманайские О

СЗАг 7- 725 Понт 8 Багбровские « Багероаские S ' - 7.S

СЗВг 2 - 7.6

С4л 8- S Акманайские О 2 Багероаские

С4г П4А ^ Багероаские к Акманайские - 8.6-8.2

9- П

C4Af Тортон ^ Багероаские Сармат Сармат

CSD 1011- 11.63 Сармат Сармат Сармат

Сб. 12- Серравалий

own С5АГ

Рисунок 1 - Схема сопоставления региоярусов Восточного Паратетиса с общей стратиграфической шкалой по данным различных исследователей. относительно стратиграфической шкалы Средиземноморья, что подтверждается опубликованными работами последних лет (Чумаков, 2000; Невесская и др., 2003; Семененко и др., 2009; Krijgsman et al., 2010; Vasiliev et al., 2011; Попов и др., 2013; Roveri et al., 2014 и др.). В 1989 г. В.М. Трубихин опубликовал данные палеомагнитных исследований, которые фиксируют обратную намагниченность понтических отложений, сопоставляемую с нижней частью палеомагнитной эпохи Гилберта (Gilbert) до эпизода Твера (Thvera). В статье И.С. Чумакова (2000) указывается, что понтический региоярус сопоставим с хронами СЗАг, СЗАп, СЗг, а именно с 6 и 5 магнитозонами и нижней частью эпохи Гилберта, т.е. полностью коррелируется с мессинием, а границы нижнего понта отвечают 7.0-7.2 млн лет и 6.5-6.4 млн лет. По данным М.А. Певзнера и др. (2003) понтические отложения сопоставимы с верхней частью 7-й магнитозоны (С4п) и большей частью 6-й магнитозоны (СЗВг-СЗАг). Нижняя и верхняя граница понта проводится на уровне 7.5 и 6.7-6.6 млн лет соответственно. Граница между нижним и верхним понтом -7-7.1 млн лет. В соответствии с унифицированной региональной стратиграфической шкалой неогеновых отложений южных регионов России (Невесская и др., 2003) понтические отложения соответствуют мессинскому ярусу Средиземноморья с границами 7.2-5.3 млн лет. По данным I. Vasiliev et al. (2011) и М. Roveri (2014) нижняя и верхняя границы понта датируются 6.04 ± 0.01 и 5.6 млн лет соответственно, что согласуется с представлениями W. Krijgsman et al. (2010). При этом необходимо отметить, что в работе W. Krijgsman et al. (2010) в составе понтических отложений Тамани босфорские слои не выделяются, наличие которых в рассматриваемом регионе ранее не вызывало сомнения и было подтверждено всеми проводимыми исследованиями. В 2012 году издана статья коллектива российских учёных (Radionova et al., 2012), в которой по данным комплексных

исследований опорных разрезов неогена Таманского полуострова граница между мэотисом и понтом отвечает около 6.1 млн лет. В 2013 г. опубликована статья C.B. Попова с соавторами (Попов и др., 2013), в которой понтический региоярус по моллюскам, микрофлоре и палеомагнитным данным соответствует в основном хрону СЗг и его границы датируются 6.1 и 5.2 млн лет.

Глава 4. Литологическая характеристика изучаемых верхнемиоценовых отложений Восточного Паратетиса и Средиземноморья. В данной главе приводится послойное описание опорных разрезов Восточного Паратетиса и Средиземноморья. В Восточном Паратетисе автором были изучены разрезы Попов Камень, Железный Рог и Тобечик. Разрез Попов Камень является опорным разрезом для мэотического региояруса и расположен в районе мыса Попов камень на черноморском побережье. В разрезе были изучены отложения кровли сармата, нижнего мэотиса и нижней части верхнего мэотиса. В рассматриваемой части бассейна в раннем и позднем мэотисе при изменении гидрологического режима по литологическим данным было установлено существование различных обстановок седиментации (Ростовцева, Гончарова, 2008). В раннем мэотисе существовал полуморской бассейн, который эпизодически соединялся с открытыми морскими водами с благоприятными условиями для роста мшканково-водорослевых биогермов. Дальнейшее усиление морской трансгрессии обусловило формирование осадков с наиболее высоким содержанием диатомей. В середине раннего мэотиса привнос терригенного материала значительно усилился, что свидетельствует об обмелении бассейна и развитии различных подводных течений во второй половине раннего мэотиса. Позднемэотический бассейн, по присутствию диатомей в осадках и составу комплекса остракод, характеризуется солоноватоводными условиями с кратковременными притоками морских вод. Разрез мыса Железный Рог расположен на черноморском побережье Таманского полуострова и является опорным разрезом понтического региояруса регионов Европейской части России. В разрезе были изучены отложения верхнего мэотиса, верхнего и нижнего понта. В основании верхнего мэотиса выделяется слой глинистой брекчии, характеризующийся однородным составом как обломков глин и глинистого матрикса брекчии, так и вмещающих отложений, что свидетельствует о подводно-коллювиальном происхождении рассматриваемых осадков. Верхнемэотические отложения имеют цикличное строение, обусловленное влиянием кратковременных притоков морских вод, согласно микропалеонтологическим данным. В переходных слоях между мэотисом и понтом выделяются слои с моновидовым комплексом диатомей Actinocyclus octanarius (Radionova et al., 2012). Выше по разрезу количество диатомовых уменьшается, отмечается развитие глин печано-алевритовых и бескарбоатных, что свидетельствует о привносе тонкой речной взвеси и развитии стагнации придонных вод. В дальнейшем действие регрессии обусловило осаждение песчаных глин с высоким содержанием каолинита. Начало позднего понта (портафер) характеризуется накоплением прослоев брекчиевых глин, сочетающихся с горизонтами раковинно-детритовых известняков со следами

многократного перемыва. Во второй половине позднего понта (босфор) накапливались мелководные глинистые отложения циклического строения. Разрез Тобечик (Яныш-Такыл) вскрывается в береговых обрывах Керченского пролива. В разрезе были изучены отложения верхнего мэотиса, верхнего и нижнего понта. В основании верхнемэотических отложений выделяются раковинно-детритовые известняки, которые выше сменяются чередованием различных типов глин, накапливающихся в мелководной обстановке (30-50 м), с невысокой гидродинамической активностью. В кровле верхнего мэотиса залегают раковинно-детритовые, песчанистые известняки. В основании понтических отложений залегают глины слабо известковистые, местами со скоплениями раковинного детрита (Paradacna abichi), которые выше сменяются песчано-глинистыми, раковинно-детритовыми осадками, сильно ожелезненными с карманообразной нижней границей и беспорядочным расположением обломков, что свидетельствует о наступлении аномальных условий седиментации и быстрому спазматическому накоплению осадков при быстром повышении уровня вод. Босфорские слои верхнего понта сложены переслаиванием темно-серых слабо известковистых и светло-серых известковистых пачек глин. Резкое опесчанивание отложений отмечается в самом начале босфорского времени.

В Средиземноморском бассейне были изучены разрезы Gibliscemi, Serra Pirciata и Siculiana. Разрез Gibliscemi расположен в центральной части о. Сицилия. В разрезе были изучены отложения тортона и нижнего мессиния, представленные формациями Ликата и Триполи. Залегающие в основании описываемого разреза отложения характеризуются высокой биопродуктивностью фито- и зоопланктона, с развитием диатомей и сапропелевых прослоев. Выше залегают известково-глинистые осадки, содержащие раковины фораминифер и обломочную примесь, количество которых уменьшается снизу вверх по разрезу до горизонта биотурбации, который вновь перекрывается известково-глинистыми отложениями. Циклическое строение формации Ликата отражает существование в основном нормально-морских условий осадконакопления с периодически меняющейся скоростью седиментации, что в глобальном масштабе фиксирует предкризисные обстановки осадконакопления и отвечает началу ограничения связи Средиземноморского бассейна с Атлантическим океаном. Разрез Serra Pirciata расположен 4 км южнее разреза Gibliscemi. В разрезе был описан единый осадочный цикл формации Триполи мессинского возраста. Цикл отражает последовательную смену трёх обстановок седиментации, различающиеся прежде всего степенью солености вод. В нижней части цикла выделяется доломит, который соответствует обстановке осадконакопления в осолоненной лагуны, в дальнейшем периодически опресняющейся. Поступление пресных вод в гиперсоленую лагуну, имеющее спорадический характер, приводило к формированию застойных вод в придонной части бассейна, где в безкислородных условиях мог сохраняться, не окисляясь, сапропелевый материал (Hilgen et al., 1999). Верхняя часть разреза отвечает обстановке осолоненной лагуны с осаждением известковых карбонатов с отсутствием или незначительным влиянием притоков пресных

вод. Разрез Siculiana находится в юго-западной части о. Сицилия. В разрезе была описана формация Верхних эвапоритов, имеющая циклическое строение - переслаивание алевролитов, реже песчаников с известняками, которые выше сменяются прослоями гипсов различного строения. Основание цикла характеризуется развитием отложений дистальных частей подводно-дельтовых выносов, которые выше сменяются бассейновыми осадками, отличающимися ритмичным чередованием глин с тонкой обломочной примесью и редкими включениями мелких раковин фораминифер. Выше отмечается накопление чистых однородных глин, отражающих наступление кризисных условий в бассейне седиментации. Каждый цикл формации Верхних эвапоритов завершается формированием гипсов с обилием обломочной примеси.

Глава 5. Методика циклостратиграфических исследований. Разрезы Восточного Паратетиса и Средиземноморья были изучены как литологическими методами, так и методами циклостратиграфии, позволяющие выделять устойчивые периодические циклы в осадконакоплении, которые могут являться отражением изменений параметров орбиты Земли различной периодичности - эксцентриситета, прецессии и изменение угла наклона земной оси (Milankovich, 1920, 1941). Изменения наклона земной оси к плоскости её орбиты и, как следствие, изменение расстояния между Землей и Солнцем, приводят к изменениям в количестве получаемой Землей солнечной инсоляции в верхних слоях атмосферы, что влияет на состояние переменного магнитного поля Земли (Berger, 1978; Schwarzacher, 1993) и отражается в геологической записи магнитных свойств пород. Магнитные свойства горных пород определяются величиной магнитной восприимчивости - способность пород намагничиваться под действием внешнего магнитного поля, определяемая главным образом содержанием включений ферромагнитных минералов. С целью определения минералов носителей намагниченности, в стационарных условиях автором был проведен термомагнитный анализ проб, результаты которого свидетельствуют, что вероятный основной носитель намагниченности является сульфид железа, например, пирротин, что соответствует ранее опубликованным данным по изучению мэотических отложений разреза мыса Попов Камень (Трубихин, Пилипенко, 2011). Согласно I. Vasiliev et al. (2011), носителем намагниченности может являться грейгит. По результатам полевых измерений магнитной восприимчивости в общей сложности было получено определений: по разрезу мыса Попов Камень - 980, по разрезу мыса Железный Рог - 1344, по разрезу Тобечик - 720. Далее были рассчитаны средние значения магнитной восприимчивости в каждой точке и построены графики изменения магнитной восприимчивости пород по разрезу.

При наличии эквидистантных рядов данных замеров магнитной восприимчивости пород, далее были применены различные методы статистического анализа, с целью определения устойчивых периодических колебаний и установления длины цикла (Brescia et al., 1996, Weedon and Jenkyns, 1999, Hinnov 2000, Preto et al., 2004, Zuhlke, 2004). Классическим методом статистического анализа для определения периодов колебаний, или

цикличности является спектральный анализ Фурье, который лег в основу используемого автором программного обеспечение для обработки данных PAST (Hammer et al., 2006). Примеры результатов спектрального анализа проиллюстрированы на рисунке 2 и представляют собой Lomb-Scargle периодограммы (рисунок 2 А). По полученным данным были выделены устойчивые колебания, которые пересекают в своих значениях интервал спектральных шумов с 95% и 99% уровнем доверия и прослеживаются по всей мощности. Полученные результаты также были проанализированы с применением фильтров REDFIT (рисунок 2 В) и Монте Карло (Schulz & Mudelsee 2002) с целью снятия статистических шумов и построены диаграммы Wavelet (Schulz, Mudelsee, 2002) (рисунок 3). Циклы, полученные в результате спектрального анализа, использовались далее для применения фильтра Гаусса и дальнейшего сопоставления с кривой отклонений инсоляции связанных с долгопериодическими колебаниями эксцентриситета орбиты Земли (Laskar et al., 2004) с учетом имеющих возрастных датировок рассматриваемых отложений и знаний о литологическом строении разрезов и вероятных перерывах в астрономической записи. Чтобы сопоставить и оценить сходимость полученных значений по разрезу с глобальными астрономическими циклами, было использовано программное обеспечение AnalySeries (Paillard et al. 1996).

Рисунок 2 - Периодограммы ЬотЬ-Бса^е (слева) и ЯЕИПТ (справа) с выявленными пиковыми значениями на примере интервалов разреза мыса Попов Камень 86.8-49. б м.

Глава 6. Характеристика магнитной восприимчивости и астрономической цикличности изучаемых верхнемиоценовых отложений Восточного Паратетиса. В разделе 6.1 представлены результаты проведенных измерений магнитной восприимчивости мэотических и поэтических пород Восточного Паратетиса. В разрезе Попов Камень были произведены измерения магнитной восприимчивости пород нижнего мэотиса. Измерения были произведены на трех основных интервалах 86.8-49.6 м; 42.6-29.2 м; 27.2-12 м мощностью 37, 13 и 15 м соответственно. Значения магнитной восприимчивости колеблются от 0.02 до 0.18 х 10"3 ед. СИ по разрезу. Глинистые отложения в целом характеризуются большими значениями магнитной восприимчивости (в среднем от 0.07 до 0.12 х 10"3 ед. СИ), в то время как диатомиты и карбонатные породы характеризуются более низкими значениями (от 0.02 до 0.06 х 10-3 ед. СИ). В разрезе мыса Железный Рог были проведены измерения магнитной восприимчивости отложений

А Б

48.6 51.4 57.2 81.0 54 8 85 8 72.4 78.2 HO.U 12 0 20.5 20 0 37.5 46.0 54 8 63 0 7\8 80 0

Разрез отложений, м Разрез отложений, м

Рисунок 3-Wavelet анализ данных магнитной восприимчивости пород нижнего мэотиса для интервалов разреза 86.8-49.6 м (А) и 86.8-12.0 м (Б) (разрез мыс Попов Камень).

кровельной части нижнего мэотиса, верхнего мэотиса, основания и верхней части (босфора и кровли портафера) понта. Всего было изучено 6 интервалов разреза 0-11.8 м, 41-23 м, 4753 м, 94-71 м, 134-104 м, 181.3-222.6 м мощностью 11.8 м, 18 м, 6 м, 23 м, 30 м и 41.2 м соответственно. В сравнительных целях исследовались локально вскрываемые участки разреза с мощностью обнажающихся отложений первые метры. В рассматриваемых отложениях выявлены значения магнитной восприимчивости пород от 0.01 до 0.45 х 10"3 ед. СИ, где минимальные значения свойственны прослоям диатомитов и известняка (0.010.05 х 10"3 ед. СИ), а большей намагниченностью отличаются глины, залегающие в нижней части верхнего мэотиса и босфорские слои (0.20-0.45 х 10"3 ед. СИ). Более высокая намагниченность отложений нижней части верхнего мэотиса может быть связана с развитием регрессии, отмечаемой в это время. В разрезе Тобечик были проведены измерения магнитной восприимчивости пород верхнего мэотиса, нижнего и верхнего понта, основания киммерия. Усредненные значения магнитной восприимчивости колеблются от 0.02 до 1.36 х 10"3 ед. СИ. В целом нижняя часть разреза характеризуется меньшими показателями магнитной восприимчивости. По разрезу отмечается несколько точечных аномальных значений магнитной восприимчивости пород, которые хорошо сопоставляются с повышенными значениями магнитной восприимчивости пород, выявленными на границе мэотиса и понта в разрезе мыса Железный Рог (0.22-0.38 х 10"3 ед. СИ).

В разделе 6.2 представлены результаты статистического анализа данных магнитной восприимчивости для выявления астрономической цикличности верхнемиоценовых отложений Восточного Паратетиса. В разрезе мыса Попов Камень спектральный анализ данных интервала 86.8-49.6 м выявил устойчивую периодичность равную 6 м в периодограммах Lomb-Scargle. Этот пик превышает интервал спектральных шумов с 95% и 99% уровнем доверия. После снятия статистического шума, на периодограммах REDFIT пик в 6 м пересекает 95% интервал доверия. На более коротких участках разреза 42.6-29.2 м и 27.2-12 м были получены значения периодичности 5.2-5.9 м, что сопоставимо с

сигналом, отвечающим 6 м, учитывая уменьшение скорости седиментации во второй половине раннего мэотиса. При анализе всего разреза (от 86.8 до 12 м) был также выявлен цикл 6 м, что подтверждает ранее полученные результаты. По результатам wavelet анализа для наиболее продолжительного интервала разреза 86.8-49.6 м выделяется сигнал между 5.2 и 6 м. В связи с полученными результатами цикл 6 м был принят за основу для расчетов продолжительности выявленной цикличности. По последним данным длительность раннего мэотиса разными исследователями оценивается в 1.9 млн лет (Vasiliev et al., 2011) или 0.9 млн лет. (Трубихин и Пилипенко, 2011, Radionova et al., 2012, Попов C.B. и др., 2013). Так, в случае продолжительности нижнего мэотиса 1.9 млн лет полученные результаты отвечают циклам изменения эксцентриситета Земли (около 100 000 лет), а при условии длительности нижнего мэотиса 0.9 млн лет - изменения угла наклона орбиты Земли (около 41 000 лет). При этом в случае длительности раннего мэотиса 1.9 млн лет среднее значение скорости седиментации должно составлять не более 0.05 мм/год, что является очень низким показателем, рассматривая особенности накопления современных осадков в Черном море и интенсивное развитие диатомовых водорослей в мэотисе. Если сигнал 5.2-6 м отвечает колебаниям наклона оси Земли (41 000 лет), то при мощности рассматриваемых отложений около 105 м, длительность раннего мэотиса может составлять около 0.9 млн лет. При такой интерпретации, скорости седиментации в среднем были 0.11-0.12 мм/год, что хорошо согласуется с данными о характере осадконакопления в Черном море в настоящее время. При сопоставлении полученных данных Гаусса разложения и кривой изменения инсоляции в конце миоцена по данным Ласкара (Laskar et al., 2004) датирование границы сармат/мэотис около 7.6 млн лет является также более аргументированной (рисунок 5). По данным литологических исследований в основании известковых прослоев верхней части нижнего мэотиса отмечается незначительный пропуск в записи астрономической цикличности, что может быть связано с частичной эрозией ранее накопившихся осадков. Это объясняется сменой режима седиментации, в связи с начавшимся обмелением Керченской части и сбросом осадочного материала из мелководья в более глубоководные участки бассейна Другие значительные пропуски в астрономической записи по всем имеющимся данным в разрезе не выявлены. В разрезе мыса Железный Рог спектральный анализ эквидистантных рядов данных магнитной восприимчивости был произведен для мэотической части разреза, переходных слоев между мэотисом и понтом и отложений верхнего понта. В мэотических отложениях спектральный анализ позволил выделить циклы с длиной от 7.3 до 8.9 м (Рыбкина, Ростовцева, 2014). Эти циклы статистически наиболее значимы, так как их значения превышают уровень доверия 95-99% в Lomb-Scargle и REDFIT периодограммах. Переходные слои между мэотисом и понтом выявили резко выраженные пиковые значения от 7.1 до 8.2. На других интервалах разреза также выделяются циклы длиной около 4, 3-3.2 и 1.36 м. В отложениях верхнего понта был выделен пик в 4 м, выходящий за границы

спектрального шума 95%, а также четко прослеживается цикл 8 м, ранее выделенный в мэотической части разреза (8.0 и 8.2 м на ЬотЬ-8са^1е и ЮПЖТ периодограммах

Слои

Рисунок 5 - Результаты AnalySeries анализа данных магнитной восприимчивости пород нижнего мэотиса (разрез Попов Камень, Тамань) и сопоставление полученных результатов фильтрации Гаусса с кривой изменения инсоляции на Земле для временного интервала 6,8-8,6 и 6,8-7,6млн лет (Laskar et al„ 2004). К-магнитная восприимчивость.

соответственно). Wavelet анализ для всех частей разреза (мощность около 222 м), с учетом имеющихся пропусков в измерениях, выделяет сигнал 7.6-6.8 м и 8.8-8.4 м. Высокая сходимость результатов спектрального анализа (REDFIT, Lomb-Scarge, Wavelet), полученных по разным интервалам изучаемого разреза, свидетельствует о наличие общей закономерности строения рассматриваемых толщ, связанной с проявлением факторов астрономического масштаба Циклы длиной 7-8 м были приняты за основу для дальнейших расчетов. Разница в длине циклов на разных участках разреза, отражающих периодичность действия одного и того же глобального процесса, может быть объяснена изменчивостью скорости седиментации, которая в среднем составляла 0.15-0.16 мм/год.

Сопоставление графиков колебаний с кривой изменения эксцентриситета орбиты Земли с учетом имеющих возрастных датировок рассматриваемых отложений проводилось как при

Глины алевритисше Глины диатомовые ННН1 Глиниста» брекчии

^ууц^ Вулкаиичесгжй лепил

Рисунок б - Результаты Апа1уБег1е$ анализа данных магнитной восприимчивости изучаемых пород мэотиса и понта (разрез мыс Железный Рог, Тамань) (по Рыбкина, Ростовцева, 2014 с дополнением). Кривая изменения эксцентриситета с учетом скорости седиментации меняющейся (А) и постоянной (В) во времени.

РЯ - портаферские слои, К-магнитная восприимчивость условии постоянной скорости седиментации, так и меняющейся во времени. Переходные слои между мэотисом и понтом с моновидовым комплексом диатомей АсНпосус1из оМопапия характеризуются двумя широкими пиками циклических колебаний и в большей

степени сопоставляются с интервалом кривой изменения эксцентриситета орбиты Земли, отвечающему периоду с 6350 по 6150 тыс.лет (рисунок 6). По соотношению протяженности и количеству циклов, установленных в изучаемых отложениях, а также их корреляции с кривой изменения эксцентриситета орбиты Земли предполагается, что на границе верхнего и нижнего понта имеется размыв, фиксирующий перерыв в осадконакоплении длительностью около 150-200 тыс. лет (рисунок 7). Также незначительный перерыв фиксируется на границе нижнего и верхнего мэотиса, что подтверждается литологическими данными. Верхнепонтические отложения характеризуются интервалом, в центральной части которого выделяются два циклических колебания пониженной интенсивности (рисунок 7), что сопоставимо с интервалами 5800 по 5600 тыс. лет и с 5400 по 5200 тыс. лет при рассмотрении изменчивости солнечной радиации в самом конце миоцена Учитывая, что этим циклам отвечает большая часть босфорских слоев верхнего понта, нижняя граница которых датируется около 5500 тыс. лет (Кг^тап е1 а1., 2010), а также принимая во внимание возраст киммерийских отложений, представляется, что рассматриваемые циклические колебания, скорее всего, соответствует интервалу с 5400 по 5200-5160 тыс. лет. При сопоставлении мощности

ГАУССА РАЗЛОЖЕНИЕ 04 41.02 * ОО? -0,04

КГ 132004 ЭКСЦЕНТРИСИТЕТ дах —

о.ов а,1Н 0,30 о,«

| '" Йн| Сидерит Г-т-~-~-|Гт»м алевритовые и известковые [ | Псмвенный горизонт

Детритовый известняк Г-~-~-ЧГлины известковые Диатомит

Глины алевритовые —. .- -I Глины диатомовые 1ШИ Глинистая брекчия

Вулканический пепел

Рисунок 7 - Результаты AnalySeries анализа данных по магнитной восприимчивости пород мэотиса и понта (разрез мыс Железный Рог, Тамань) (по Ростовцева, Рыбкина, 2014). К -магнитная восприимчивость, MES- Мессинская эрозионная поверхность отложений и длительности их накопления предполагается, что циклы длиной от 7.1 до 8.9 м соответствует периоду времени порядка 41176-43750 лет, т.е., скорее всего, связаны с периодами колебания угла наклона земной оси к плоскости её орбиты (порядка 41000 лет). По результатам статистического анализа разреза Тобечик по всей мощности отложений верхнего мэотиса и понта (1-28.6 м), согласно Lomb-Scargle периодограмме, значимое значение длины периода составляет около 1.4 и 5.2 м. Также выделяются пики 0.8-1.2 и 1.7-1.9 м. Значение периода 1.4 м на REDFIT периодограмме после снятия спектральных шумов достигает интервал с 95% уровнем доверия. Сходные значения были получены в результате анализа верхнемэотической части разреза (0-15.2 м.) на Lomb-Scargle и REDFIT периодограммах с пересечением 95% уровня доверия. Для уточнения результатов дополнительно был проведен спектральный анализ данных по кровле верхнего мэотиса, сложенной прослоями раковинно-детритовых, песчаных известняков, а также по его средней глинистой части. Полученные результаты по Lomb-Scargle периодограммам выявили в обоих интервалах разреза пик 1.2-1.4 м. Спектральный анализ был также выполнен для понтического интервала разреза, результаты которого фиксируют пик 5.6 м., превышающий интервалы с 90% и 95% уровнем доверия, что является статистически значимым. Таким образом, для дальнейших расчетов нами приняты сигналы 1.4 м и 5.6 м, выявленные при анализе как всего разреза, так и отдельно его мэотической и понтической части. Для расчетов длительности выявленных циклов были использованы данные комплексных био- и геохронологических исследований, в соответствии с которыми нижняя граница мэотиса проводится на уровне 6.7-6.8 млн лет, граница мэотиса и понта 6.03-6.1 млн лет, граница понта и киммерия 5.2-5.33 млн лет. Для позднего мэотиса, при длительности 0.7-0.8 млн лет, полученная периодичность 1.4 м отвечает циклу 5000063636 (в среднем 56818) лет, что позволяет отнести выявленные колебания к астрономическим циклам изменения угла наклона орбиты Земли (с основным периодом около 41 000 лет и одним из вторичных периодов около 54000 лет). Полученные результаты согласуются с интервалом периодичности 6-8 м, выявленный в верхнемиоценовых отложениях разрезов Железный Рог и Попов Камень. Значительная разница в мощности циклов обусловлена накоплением отложений разреза Тобечик в мелководных условиях с меняющимся режимом седиментации. Периодичность 5.6 м, выявленная в понтических отложениях, с учетом датировки границ стратиграфических подразделений, может быть сопоставлена с долгопериодическими колебаниями эксцентриситета орбиты Земли длительностью около 400000 лет. Анализ измерений магнитной восприимчивости пород по разрезу Тобечик с помощью разложения Гаусса показал, что корректное сопоставление получаемых результатов существенно затрудняют: 1) резкое различие в скорости седиментации (циклу 41 000 лет в разрезе Тобечик отвечает

1.4 м, а в разрезе Железный Рог - 6-8 м); 2) значительная неполнота геологической летописи в разрезе Тобечик (в разрезе не выявлены слои с Actinocyclus octomrius, установленные на границе мэотиса и понта в разрезе мыса Железный Рог); 3) отсутствие данных палеомагнитного исследования пород мэотиса и понта разреза Тобечик. Из-за низкой валидности результатов анализ данных по разрезу Тобечик с помощью разложения Гаусса в работе не рассматривается.

Глава 7. Отражение Мессинского кризиса солености в строении верхнемиоценовых отложений Восточного Паратетиса. В ходе данного исследования предпринята попытка, с использованием методов литологии и циклостратиграфии, произвести корреляцию событийности развития Мессинского кризиса солености в Средиземноморье с этапностью осадконакопления в Восточном Паратетисе. Возрастные датировки этапов развития Мессинского кризиса в Тетисе на территории современного Средиземного моря хорошо известны и четко привязаны к стратиграфической шкале неогена (Roveri, Manzi, 2006). При этом, как было уже отмечено, корреляция региоярусов Восточного Паратетиса и Средиземноморья всё ещё остается предметом острой дискуссии. В результате проведенного исследования, основанного на выявлении астрономической цикличности в изучаемых отложений Восточного Паратетиса и сопоставлении полученных данных с изменчивостью инсоляции в конце миоцена (Laskar et al., 2004), анализа уровней размывов и перерывов в седиментации, были получены новые дополнительные сведения о возрасте рассматриваемых толщ. По полученным данным длительность раннего мэотиса, скорее всего, составляет не более 0.9 млн лет и граница сармат/мэотис отвечает -7.6 млн лет. Согласно Э.П. Радионовой с соавторами (Radionova et al., 2012), границе нижнего и верхнего мэотиса соответствует смена хронов СЗАг и СЗАп, что отвечает 6.733 млн лет (Hilgen et al., 2012). Эти магнитостратиграфические данные о возрасте границы между нижним и верхним мэотисом хорошо согласуются с результатами микропалеонтологических исследований, указывающих о появлении в кровли нижнего мэотиса диатомей Nitzschia miocenica (FO 7.1 Ma) and Thalassiosira convexa (FO 6.7 Ma) (Radionova et al., 2012). Граница мэотис/понт отвечает 6.1-6.03 млн лет. Низам понта отвечает смена хронов СЗАп и СЗг на уровне 6.03 млн лет, что согласуется с данными полученными с помощью методов циклостратиграфии. Граница нижнего и верхнего понта методами циклостратиграфии не была определена из-за невозможности проведения непрерывных измерений в изучаемых отложениях. В работе используется датировка границы нижнего и верхнего понта 5.8 млн лет, согласно данным W. Krigjsman et al. (2010). По W. Krigjsman et al. (2010), граница портафера и босфора проводится на уровне 5.5 млн лет, что также согласуется с полученными в ходе данного исследования результатами. По характеру выявленных циклов в конце миоцена в босфорских слоях разреза Железный Рог и при их сопоставлении с кривой изменения инсоляции на Земле, граница понт/киммерий, скорее всего, отвечает 5.2-5.16 млн лет. О соответствии границы понта и киммерия около

5.2 млн лет свидетельствуют данные комплексных стратиграфических исследований (Radionova et al., 2012, Попов и др., 2013).

Предкризисный этап Мессинского кризиса солености (формации Ликата и Триполи) датируется 7.51-5.96 млн лет и характеризуется накоплением преимущественно глинистых отложений, с включениями прослоев с высокой биопродуктивностью фито- и зоопланктона. В начале мэотиса в Восточном Паратетисе накапливались глинистые слабоизвестковистые и бескарбонатные отложения с характерным увеличением содержания диатомовой и известковой примеси, что хорошо коррелируется с ростом биопродуктивности в формации Ликата Средиземноморья. По данным проведенных исследований, характерные три пика эксцентриситета на отрезке 7.25-6.9 млн лет отвечают верхней части формации Ликата, наиболее обогащенной сапропелевым материалом, что в Восточном Паратетисе отвечает диатомовым прослоям, описанным в разрезе мыса Попов Камень. Подобные закономерности усиления биопродуктивности осадконакопления с максимальными значениям эксцентриситета и, следовательно, минимальным значениям прецессии и максимуму солнечной инсоляции (Hilgen et al., 2004) были прослежены в разрезах как Средиземноморья, так и Восточного Паратетиса. Стратиграфическое несогласие, описанное в кровле формации Ликата (6.96 млн лет) (Roveri et al., 2006), возможно, является сопоставимым с уровнем размыва, выявленным в разрезе мыса Попов Камень в отложениях нижнего мэотиса, который, по данным циклостратиграфии, может отвечать границе 6.96 млн лет и при сопоставлении с кривой изменения инсоляции на Земле коррелироваться с третьим пиком максимума значения эксцентриситета на отрезке 7.25-6.9. Залегающие выше отложения формации Триполи (6.97-5.97 млн лет) также относятся к предкризисным условиям осадкообразования, но фиксируют переход к обстановке осолоненной лагуны с характерным притоком как морских, так и пресных вод, о чем свидетельствует накопление сапропелевого материала в ассоциации с обломочной примесью. В Восточном Паратетисе формации Триполи соответствуют отложения верхнего мэотиса и низов нижнего понта, со схожим циклическим строением отложений, накопление которых происходило в солоноватоводных условиях (Paramanova et al., 2003), характеризующихся кратковременными притоками морских и пресных вод. В рассматриваемый период времени пик максимума эксцентриситета приходится на отметку 6.2-6.3 млн лет, что в разрезе мыса Железный Рог Восточного Паратетиса соответствует интервалу глин с моновидовым комплексом диатомей Actynocyclus octonarius, который имеет важнейшее корреляционное значение и свидетельствует об установлении особых условий обитания для кремневой флоры. Граница мэотиса и понта в Восточном Паратетисе сопоставима со временем образования «первого карбонатного прослоя» (FCB) (Pedley и Grasso, 1993), фиксирующего важнейший корреляционный этап в развитии Средиземноморья, связанным с резким увеличение солености бассейна и усилением развития аномальных условий седиментации, с последующим резким падением уровня вод и накоплением эвапоритов. Формация Нижних эвапоритов (5.96-5.61 млн лет) сложена

чередованием массивных селенитов с сапропелевыми известковыми глинами. Это первая эвапоритовая стадия отвечает наступлению Мессинского кризиса солености. Формации нижних эвапоритов в Восточном Паратетисе соответствуют отложения нижнего понта, для которого характерно широкое распространение паннонской фауны моллюсков, включая Paradacna abichi, а также постепенное сокращение диатомового осадконакопления. В середине раннего понта на Таманском полуострове (мыс Железный Рог) отмечается опесчанивание отложений, связанное с выносом тонкой взвеси подводных речных выносов вглубь бассейна (Ростовцева, 2012). В конце раннего понта установлено развитие значительной регрессии (Невесская и др., 1986; Попов, Застрожнов, 2007; Ростовцева, 2012). В кровле Нижних эвапоритов выделяется Мессинская эрозионная поверхность (MES), формирование которой происходило в субаэральных условиях с 5.61 по -5.55 млн лет (Kriigsman et al., 1999) с размывом накопившихся ранее эвапоритов. Несмотря на незначительную продолжительность - формирование MES является важнейшим этапом развития Мессинского кризиса солености, его кульминацией. Этот этап Мессинского кризиса солености, со значительной эрозией и перерывом в осадконакоплении, является результатом действия в тесной взаимосвязи климатических, тектонических и палеогеографических изменений - приведших к резкому падению уровня вод в бассейне осадконакопления. Климатические события совпали с тектонической активизацией, связанной с геодинамической реорганизацией границ Африканско-Евразийской плиты в районе Средиземноморья и обусловившей воздымания в районе Гибралтара (Sierro et al., 2001; Duggen et al., 2003). В это время, вероятно, произошло полное закрытие связей Средиземноморья с атлантическими водами, что привело к значительному осушению большей части его акватории. В Восточном Паратетисе по масштабам происходящих изменений в условиях осадконакопления, интенсивности размыва, а также имеющимся палеомагнитным данным и полученным результатам изучения астрономической цикличности толщ границе MES соответствуют конец раннего понта (новороссия) и начало позднего понта (нижняя часть портафера). В это время на фоне значительных структурных тектонических перестроек в северной части Восточного Паратетиса произошло разделение Эвксинского и Каспийского бассейнов. Отложения портафера характеризуется горизонтами глин брекчиевого строения, а также характерными прослоями раковинно-детритового известняка, ожелезненные, с эрозионными нижними границами и следами многократного перемыва (горизонты конденсации), что говорит о наступлении аномальных условий седиментации, вероятных подводно-коллювиальных процессах и спазматическом накоплении осадков. Следующая и заключительная стадия Мессинского кризиса солености - формация Верхних эвапоритов и Лаго Маре (5.55-5.33 млн лет). На завершающей стадии Мессинского кризиса обстановка осолоненной лагуны в Средиземноморье сменяется обстановкой открытого мелководья. Развитие песчаных отложений в нижней части цикла фиксирует обстановку развития подводно-дельтовых отложений. Результаты проведенного исследования свидетельствуют о том, что формации

Верхних эвапоритов, в большей степени, соответствуют босфорские слои верхнего понта, фиксирующие преимущественно мелководные шельфовые обстановки. Босфорские слои отличаются от выше и нижележащих отложений четко выраженным циклическим строением с переслаиванием известковистых и известковых глин с раковинами РагасЬспа аЫсЫ, Уакпаептш и др. Согласно Н.Ю. Филипповой (2002), босфорские слои накапливались в более влажных климатических условиях, по сравнению с отложениями портафера, что коррелируется с данными увеличения гумидности климата в Средиземноморье (Яоуеп й а1., 2006). В конце миоцена отмечается проникновение некоторых видов моллюсков Восточного Паратетиса в Средиземноморский бассейн. Этому времени отвечает накопления отложений Лаго Маре (Яоуеп е1 а1., 2006), характеризующиеся заметным влиянием пресных вод, о чем свидетельствуют фациальное строение отложений, а также комплекс фаунистических и флористических остатков. В Восточном Паратетисе по наличию остракод СуЖепскге и СурпсИскге в мио-плиоценовых отложениях Керченского полуострова (В.А. Коваленко, 2011) отмечается пик опреснения в раннекиммерийское время с особым развитие родов Саярюсург^з, РоШотейа, СазрюПа. Миоценовые отложения в разрезах о. Сицилии (Средиземноморье) перекрываются плиоценовыми толщами формации Труби (ТгиЫ), которые относятся в посткризисному этапу, наступившему после Мессинского кризиса солености. Этот посткризисный этап характеризуется окончательным восстановлением связи Средиземноморья с Атлантическим океаном, когда морские воды проникли в значительно обмелевшие палеобассейны Альпийской складчатой области. В Восточном Паратетисе граница между миоценом и плиоценом проводится по основанию азовских слоев киммерия (Невесская и др., 2003). Азовские слои представлены глинистыми отложениями и фиксируют трансгрессивный этап развития бассейна, одним из важнейших факторов которого стали тектоническая активизация в области сочленения краевых прогибов Предкавказья и Русской платформой (Муратов, 1991).

Заключение. Впервые были использованы методы циклостратиграфии для изучения верхнемиоценовых разрезов Восточного Паратетиса, которые по своему строению, расположению и характеру отложений являются перспективными для проведения подобных исследований. Преимущественно глинистый состав отложений позволяет производить сравнительный анализ результатов измерений магнитной восприимчивости, что в свою очередь отражает влияние глобальной астрономической цикличности, связанной с колебаниями инсоляции, получаемой Землей. Преимущественно глубоководные условия осадконакопления отложений, слагающих изученные разрезы, обеспечивают полноту астрономической записи с незначительными перерывами, учет и анализ которых является необходимым условием при использовании методов циклостратиграфии. Таким образом, сочетание классических методов литологии и циклостратиграфии позволили получить новые данные, которые могут быть использованы для сопоставления этапности развития Мессинского кризиса солености в

Средиземноморье и Восточном Паратетисе, что внесет также вклад в решение острой

дискуссии о положении региоярусов Эвксино-Каспия в международной

стратиграфической шкале.

Список публикаций по теме диссертации

Статьи в журналах, входящих в список ВАК:

1. Ростовцева Ю.В., Рыбкина А.И. Циклостратиграфия понтических отложений Восточного Паратетиса (разрез мыс Железный Рог, Тамань) // Вестник Московского Университета. Серия 4: Геология. 2014. № 4. С.50-55.

2. Рыбкина А.И., Ростовцева Ю.В. Астрономическая цикличность верхнемиоценовых отложений Восточного Паратетиса (разрез мыс Железный Рог, Тамань) // Вестник Московского Университета. Серия 4: Геология. 2014. № 5. С.72-77.

Другие публикации:

3. Rybkina A., Rostovtseva U. Messinian Salinity Crisic on the Sicily (Italy): lithology and environmental changes/ Land-Ocean-Atmosphere interactions in the Changing World, Vistula Spit, 5-10 September 2011. P.67-68

4. Рыбкина А.И., Ростовцева Ю.В. Литология Мессинских отложений на о.Сицилия // Ломоносовские чтения-2012. Секция Геология. Подсекция литология. — Московский университет имени М.В.Ломоносова Москва, 2012

5. Рыбкина А.И., Ростовцева Ю.В. Циклостратиграфия нижнемэотических отложений Восточного Паратетиса (на примере разреза мыса Попов Камень)// Ломоносовские чтения-2014. Секция Геология. Подсекция литология. — Московский университет имени М.В.Ломоносова Москва, 2014

6. Rybkina A.I., Rostovtseva Yu V. Astronomically-tuned cyclicity in Maeotian sediments of the Eastern Paratethys/ The Messinian salinity crisis: from geology to geobiology. RCMNS interim Colloquium, Torino 25-28 September 2014,P. 46.

7. Рыбкина А.И., Соловьев A.A., Каган А.И., Шибаева А.А., Пятыгина О.О. и Никифоров О.В. (2013), Интерполяция данных обсерваторских измерений и визуализация полной напряженности магнитного поля Земли, Вестник ОНЗ РАН, 5, NZ3002, doi: 10.2205/2013NZ000116

Монографии:

8. Soloviev A., Khokhlov A., Berezko A., Lebedev A., Kharin Е., Shestopalov I„.Mandea М., Kuznetsov V., Bonder Т., MabieJ., Nisilevich M., Nechitailenko V., Rybkina A., Pyatygina O., Shibaeva A. // The Atlas of the Earth's Magnetic Field. 2013. ISBN 978-5-904509-13-2 doi: 10.2205/2013BS01 l_Atlas_MPZ / Editors: Academician A. Gvishiani, PhD A. Frolov, Professor V. Lapshin

Отпечатано в копи-центре « СТ ПРИНТ » Москва, Ленинские горы, МГУ, 1 Гуманитарный корпус, e-mail: globus9393338@yandex.ru тел.: 8 (495) 939-33-38 Тираж 100 экз. Подписано в печать 17.09.2015 г.

15-11443

2015670623

2015670623