Количественная оценка климатических условий образования углей и эвапоритов

Первоначально угли образовывались из растений, которым требуется много воды или осадков. Таким образом, районы с углем были влажными и теплыми. Напротив, эвапориты образовались в засушливых и жарких регионах, где наблюдается сильное испарение. Поэтому угли и эвапориты обычно используются в качестве качественных индикаторов влажных и сухих климатических условий, соответственно, в глубоковременных климатических исследованиях. Однако количественные связи углей и эвапоритов с температурой и осадками никогда не устанавливались.

В исследовании, опубликованном в Национальный научный обзор под руководством профессора Юньюна Ху (отделение атмосферных и океанических наук, школа физики Пекинского университета, Китай) авторы объединили геологические записи геологических записей с моделированием климата и установили количественные связи углей и эвапоритов с температурой и осадками во время фанерозой.

Они показали, что в позднем палеозое в экваториальной области залегали преимущественно угли. Это связано с тем, что в палеозое господствовали папоротники, которые обладали довольно слабой водотранспортной способностью и предпочитали расти в тропиках с теплым и влажным климатом. Таким образом, в тропиках в основном углеобразование формировалось в позднем палеозое, а соответствующие среднегодовые температуры и осадки составляют 25°С и 1300 мм соответственно.

В мезозое доминируют голосеменные. Внутренние водные транспортные системы голосеменных — вторичная ксилема были развиты, так что они были более приспособлены к более сухим и прохладным условиям, чем папоротники. По мере того, как континенты постепенно перемещались в Северное полушарие, растения распространялись в дождливую умеренную зону в более высоких широтах Северного полушария. Таким образом, углеобразование началось в мезозое около 50° с.ш. при среднегодовой температуре и осадках 10°С и 900 мм соответственно.

(а) глобальное распределение торфа в настоящее время, (б) глобальное распределение углей в 200 млн лет, (в) глобальное распределение эвапоритов в настоящее время и (г) глобальное распределение эвапоритов в 160 млн лет. Черные точки обозначают угли, а красные точки обозначают эвапориты. Розовые области обозначают> 80% записей угля и эвапоритов, которые можно предсказать с помощью критериев температуры и осадков. Предоставлено: Science China Press.

В то же время грибы белой гнили, микробы, поедающие лигнин, вызывали быстрое разложение лигнина. В результате в мезозое в тропиках были редкие угли.

Климат систематически охлаждался в кайнозое, и количество осадков также уменьшалось. В этот период стали преобладать покрытосеменные растения, приспособленные к более прохладному и сухому климату кайнозоя. Поэтому местонахождения углей и связанные с температурой и осадками аналогичны таковым в мезозое.

Эвапориты всегда формировались в субтропических сухих зонах Северного и Южного полушарий в фанерозое. До раннего карбона почти все эвапориты формировались в южных субтропиках, поскольку в Северном полушарии располагалась небольшая часть суши. Распространение эвапоритов сместилось в северные субтропики с позднего палеозоя из-за движения на север суперконтинента Пангеи. Соответствующая среднегодовая медианная температура и осадки составляют 27°C и 800 мм соответственно.

Наиболее примечательные результаты исследования заключаются в том, что чистые осадки (Осадки-Испарение), связанные с углями и эвапоритами, оставались почти постоянными во времени, несмотря на радикальные изменения глобального климата во время тепличных и ледниковых интервалов в фанерозое. Среднее значение чистых осадков для угольных записей составило 300 мм в год.^-1 а для эвапоритовых записей – 100 мм в год.^-1. Это указывает на то, что физико-химические процессы, ответственные за образование углей и эвапоритов, не зависят от времени.

Установление этих количественных соотношений можно использовать и для «прогноза» местонахождений углей и эвапоритов в фанерозое. Успешно прогнозируется более 80% записей по углю и эвапоритам. Результаты также имеют важное значение для количественной оценки климатических условий для других литологических индикаторов климата и для прогнозирования экзогенных месторождений руды.