1不同地质时期的自然环境
在地质历史演化过程中,远东地区自然环境的发展和变迁取决于气候变化的复杂影响,气候变化对复杂构造和活跃火山活动的地质构造产生了重要影响。这片地域的历史变迁中充满了富有戏剧性的事件,如大地构造的大型改造、地质灾难、急剧和对比强烈的气候变化(图1.1)。作为活动大陆边缘的大部分区域具有大规模构造运动和火山活动的特征,个别区域(科里亚克山原)则体现出更加平静的构造机制(楚科奇、鄂霍次克北部沿海)。复杂的发育过程决定了俄罗斯太平洋地区地形的千姿百态以及自然资源、矿产和生物的丰富多样。有充分的理由认为,这片幅员辽阔的地域的自然环境形成于*近的6500万年,即新生代时期,大陆在这一时期从总体上具备了现代轮廓,大型爬行动物统治时代结束,哺乳动物和被子植物开始繁盛。
图1.1反映新生代全球古气候事件的温度*线图
(a)亚洲东北部(Фрадкина и дp,1999);(b)萨哈林(Гладинков и дp,2002);(c)东欧平原(Величко и Ясаманов,1986)
在晚白垩世和古近纪之交(约6500万年前),现代大陆、萨哈林地区及其毗邻大陆架还是一个褶皱山区,这个褶皱山区在古近纪早期以侵蚀作用为主。在这个交替时期,地球的面貌发生了根本性改变,在新生代划分出三个主要构造活跃期:拉勒米期(白垩纪和古近纪交界)、阿留申期(早中新世和中中新世交界)和萨哈林期(新近纪和第四纪交界)(Гладенков и дp,2002)。
在古近纪初期,*高的山系位于东北部,被剥蚀平原切割的山脉高达3000m。在现代大陆架的位置曾存在过作为亚洲和北美洲之间迁移通道的陆桥(Борзенкова,1992)。在白垩纪末期至古近纪初期,在远东地区南部形成了一个造山构造地貌系统,它在滨海地区由锡霍特巨型隆起组成,多个大型盆地将这个巨型隆起从相邻的构造地貌中突显出来。在古新世,锡霍特巨型隆起占据了3/4的沿海地区(Тащи и дp,1996),这里曾是一片辽阔的隆起地带(Берсенев,1969)。在远东南部的沉降区存在过很多洼地,这些洼地被陆生沉积物填充(Павлюткин и Петренко,2010)。整个锡霍特山脉曾发生过剧烈的火山喷发(库兹涅佐夫期)(Олейников и Олейников,2005)。鞑靼拗陷从古近纪早期开始形成,它是一个把大陆和萨哈林岛(库页岛)分开的构造地貌单元。
古新世初期具有温暖和湿润的亚热带气候,当时在俄罗斯的东北部广泛发育松科-杉科和阔叶树木,并夹杂大量的胡桃树、榛树、栗树、榆树、木兰树、冬青树等常绿被子树种。如今杉科是墨西哥、美国加利福尼亚和中国东南部的典型植物。古新世后期发生的幅度不大的降温让针叶树种分布得更加广泛(Фрадкин и дp,1999)。在阿穆尔河沿岸地区(结雅-布列亚盆地)和滨海地区的森林植物中同样以裸子植物居多,夹杂松科的杉科(红杉、水杉等)占优势,还有柏科、南洋杉、罗汉松等喜温树种(Павлюткин и Петренко,2010)。在阿穆尔河上游沿岸的森林植物中,在杉科占优势的背景下夹杂着松科以及栗树、悬铃木和枫树等各种阔叶树种以及热带和亚热带树种(Кезина,2000)。在古新世后期,煤炭开始在低洼地带聚积,当时的气候条件有利于植物残骸的成煤过程。
鄂霍次克海的南部(捷尔佩尼耶山脉地区)是晚古新世—早始新世在太平洋西北部陆缘海位置存在过的*古老的海盆,这里曾有过浅水环境(Цой и Шастина,2005)。在古新世—始新世,鄂霍次克-尚塔尔地区的沉积过程主要发生在陆地环境下,即在山间盆地和湖泊的填充环境下。鄂霍次克-楚科奇火山带的形成期于古新世结束,在下阿穆尔断块和东锡霍特山脉出现火山活动(Cахно,2001)。6100万~5900万年前,在小千岛地区的地表环境下发生过活跃的火山活动(Кавтунович,2004)。一些作者推测,在现今日本深水海盆地区,在古新世—始新世可能还存在过相对浅的海盆(Тащи и дp,1999)。
在始新世初期,在5300万~5000万年前,近地面空气层发生了*后一次*剧烈升温(Ахметьев,2004;Гладенков,2004)。始新世的气候*适宜期对于整个新生代都是极其重要的,当时的全球平均气温比现代气温大约高6.5℃(Величко,1995,2010),而在高湿度环境下的高纬度地区比现代气温高25~30℃(Борзенкова,1992)。在东北部,7月平均温度达到20~25℃,1月平均温度达到10~12℃,年均降水量为1000mm(Фрадкина и дp,1999)(图1.1)。这是在中生代和古近纪早期统治地球的非冰川(或温室)气候的*后阶段(Гладенков и дp,2005)。在这一时期,基本没有出现过气候地带性和地貌分带性,不存在冰岩圈;夹杂热带物种的茂盛的亚热带植物一直连绵到北极海域的沿岸地区,带有火烧迹地的森林生长茂盛(Величко,2010)。松科和阔叶树种组成的森林植物群落继续在东北部发育,如今属于热带和亚热带的木兰科、桑科、五加科、红杉、悬铃木、山毛榉等喜温树种生长茂盛(Фрадкина и дp,1999)。
在滨海地区,森林植物中曾以胡桃科、山毛榉科等被子植物为主;杉科在早始新世的裸子植物中占优势,在中始新世则是松科占优势。植物接近于亚热带植物,生长着银杏、罗汉松、雪松、铁杉、悬铃木、一些常绿橡树品种和其他喜温植物。大陆腹地(结雅-布列亚盆地)可见木兰科、樟科、桑科、茶科、桃金娘科和柿树科等植物。在始新世的气候*适宜期曾生长过极其多样化的喜温植物(Павлюткин и Петренко,2010)。在阿穆尔河上游沿岸地区同样以热带和亚热带物种为主(Кезина,2000)。在滨海低洼地带和萨哈林地区陆地的温暖湿润环境下,存在带有茂盛植物的辽阔的亚热带沼泽,这为煤炭聚积创造了条件(Гладенков и дp,2002;Аблаев и дp,2002)。甚至在远东地区的北部一直到季克西都有过聚煤过程(Камалетдинов,2002)。
在中始新世末至晚始新世初,滨海地区的构造运动加剧(Берсенев,1969)。锡霍特山脉地区的火山活动出现于中始新世。沿鞑靼海峡沿岸地区延伸的多条火山属始新世(Олейников и Олейников,2005)。始新世,在鄂霍次克海隆起地段的维贾季山脉地区出现活跃的陆上火山喷发,晚始新世在堪察加地区出现火山活动(Гладенков и дp,2005;Емельянова и Леликов,2007)。
在中始新世发生过*大规模的海侵。当时太平洋北部是一个巨大的海湾,太平洋与北极水域之间没有连通。正是在这一时期形成了鄂霍次克海盆。海侵出现在鄂霍次克海的东部和北部边缘,海侵过程覆盖了堪察加的多个地区和科里亚克山原。海水*次深入现今萨哈林地区,这里出现了狭窄的西萨哈林海湾,这个海湾经中北海道海峡与太平洋连通(Гладенков и дp,2002,2004)。
晚始新世的特点是在整个北海道—萨哈林拗陷带内发生了大范围的海侵。在拗陷的中部确立了稳定的海洋机制,在水域的边缘部分,海水在短暂的海侵期内淹没了辽阔的滨海低地并到达了现代大陆沿岸(Гладенков и дp,2002)。
在堪察加,海洋环境在中始新世末至晚始新世初发育到*大程度,剩余的陆地成为岛链。在西堪察加,存在过一片深600~800m的海洋,仅在品仁纳湾地区是浅水盆地(Гладенков и дp,2004,2005)。在日本海底部(大和高地)发现的古近系沉积层显示,这里曾存在过陆上环境(Васильев,2009)。一些研究者认为,对马—鞑靼通道(从对马海峡沿锡霍特山脉的始于朝鲜半岛南部的地堑)形成于古近纪早期(5800万~3650万年前),当时大陆边缘开始被一个大型断裂劈开(Олейников и Олейников,2005)。
在始新世大洋海水建立起了环赤道环流,这使得高纬度地区显著变暖,亚热带向北推进(Олейников и Олейников,2005)。海洋生物群落生活在特殊的副热带气候环境下(Гладенков и дp,1997)。直到晚始新世,热带-亚热带延伸至高纬度,在中始新世末期大洋中的亚热带开始收窄,温度的纬度梯度性开始增强(Гладенков,2007)。
从始新世晚期开始(约4450万年前),迎来了带有不均匀波动特点的渐进变冷期(Величко,2010)。在始新世末至渐新世初(4000万~3500万年前),南极出现了冰川(Гладенков и дp,2005)。划分出了三个寒冷期:中始新世、晚始新世(4100万~4000万年前、3850万~3780万年前)和约3650万年前的始新世与渐新世之交(Борзенкова,1992)。与气候*适宜期相比,*先推测冬季气温下降以及湿度减少(Фрадкина и дp,1999)。这一时期,棕榈和樟科等喜温植物开始从东北部的植物群落中消失,取而代之的是阔叶科和落叶科,而在始新世末期,以桦树林为主的松科和小叶科的数量增加(Борзенкова,1992;Фрадкина и дp,1999)。裸子植物的数量急剧增加,说明降水相当充沛、沼泽湿地占据了优势(Борзенкова,1992)。在晚始新世,滨海地区的裸子植物数量也增加了,松科(云杉、铁杉)为优势种,杉科植物数量减少,被子植物中广泛分布榆科、胡桃科、山毛榉科和桦木科。聚煤作用开始活跃(Павлюткин и Петренко,2010)。石油和天然气开始在萨哈林地区聚集(Гладенков,2004)。
渐新世(3370万~2380万年前)是新生代植物发育的一个转折期,正是从这一时期开始形成冰川气候,大陆的冰岩圈和海洋的冷海区指水温约4℃的大洋底部冷水层,其高度达数百米,填满从极地到赤道的各大洋的深水区。开始形成,这导致大洋环流的变化和增强(Зубаков,1990;Гладенков,2004;Гладенков и дp,2005;Цой,2007)。渐新世的整个时期是相对寒冷的,在全球性变冷的背景下出现了小幅回暖。渐新世早期*为显著的变暖期被一个漫长的变冷期取代(3150万~2750万年前),它是新生代全球变冷进程中*长的阶段之一。高纬度地区的气温下降幅度为5~10℃(Борзенкова,1992)。
早渐新世的变冷使得太平洋北部的近极圈冷水区扩大,从而导致海洋动物和植物组成出现变化,在晚渐新世,北太平洋的植物群变得更具有冷水性(Гладенков,2004,2007;Гладенков и дp,2005)。但是总体上,与晚中新世—上新世相比,太平洋在晚始新世—渐新世的气候是相当温暖的。在渐新世晚期,北回归线沿日本南部纬度线穿过太平洋(Гладенков и дp,2005)。看来大洋中还没有发生急剧的气候分化(Николаев и дp,1989)。
在渐新世,图尔盖型森林占据了从伏尔加河到阿穆尔河沿岸、萨哈林和阿拉斯加的广大区域。如今,此类植物是滨海边疆区、中国和日本东北部的典型植物。北极沿岸、雅库特北部和科雷马河下游的植物包含大量的图尔盖植物群落元素。夹杂胡桃树、椴树、山毛榉和栗树等落叶科的松桦混交林得到分布,杉科数量减少。这证明气候变冷和相对的干旱(Фрадкина и дp,1999)。东西伯利亚南部被保留亚热带外形特征的“地中海植物”覆盖:广泛分布喜温阔叶树种(胡桃树、山毛榉、榆树)并夹杂亚热带群系(樟科、木犀科、黄连木、冬青等)。年均温度不低于15~16℃(Борзенкова,1992)。
在东北部,早渐新世的变暖让图尔盖型植物群变得繁盛,存在过夹杂杉科和常绿树种的多优势种阔叶林和松桦混交林。气候相对温暖
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