Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Review of Palaeobotany and Palynology.
Угольные пласты, обнаруживаемые по всему миру, часто содержат тонкие прослойки из глинистых пород — тонштейны. Они образовались миллионы лет назад из вулканического пепла, который после извержений оседал на поверхность болот и со временем превращался в глину.
Тонштейны благодаря своему вулканическому происхождению содержат минералы, по которым с помощью радиоизотопного метода можно точно определить возраст отложений. Поэтому геологи используют тонштейны, чтобы оценивать возраст и условия образования угольных месторождений, расположенных на месте древних болот. Однако до сих пор не до конца понятно, как вулканическая активность влияла на болотные экосистемы, в которых в результате накопления большого количества растительных остатков формировались залежи угля.
Ученые из Тюменского государственного университета (Тюмень) и Лаборатории палинологии и стратиграфии «ПалиСтрат» исследовали угольный пласт в Харанорском угольном месторождении в Забайкальском крае. Авторы проанализировали состав органического вещества, а также споры и пыльцу растений, сохранившихся в местном угле и тонштейне.
Растения, которым принадлежали споры и пыльца, обнаруженные в тонштейне и в близлежащих к нему угольных слоях, существовали на Земле в середине мелового периода примерно 110 миллионов лет назад. В это время произошло извержение вулкана, которое только частично захоронило под пеплом местную растительность и не привело к полной гибели экосистемы болота. Вероятно, его источник находился на довольно большом расстоянии от исследуемой территории.
Оказалось, что до и после извержения во флоре болота преобладали хвойные деревья, папоротники и мхи. При этом в тонштейне было гораздо больше спор папоротников, чем в соседних слоях. Это может говорить о том, что многие из этих растений погибли из-за того, что были засыпаны пеплом. С другой стороны, обилие спор папоротников в этом слое может быть связано с оседанием пепла в момент, когда растения массово рассеивали споры для размножения.
Отталкиваясь от видового состава найденных спор и пыльцы, исследователи реконструировали растительную экосистему, характерную для территории Харанорского угольного месторождения в середине мелового периода. В то время здесь была покрытая хвойными лесами заболоченная местность, на которой из-за влажного и теплого климата образовывался торф. Нижний лесной ярус составляли преимущественно папоротники и мхи. Подлесок — уровень небольших кустарников — был представлен древесными формами папоротников, а также некоторыми группами голосеменных растений, в то время как в верхнем ярусе леса, вероятно, преобладали сосновые и кипарисовые.
Выпадение вулканического пепла привело к захоронению преимущественно нижних ярусов лесной растительности, включая споры папоротников. Однако авторы не обнаружили значимых различий в видовом составе спор и пыльцы в слоях ниже тонштейна и над ним. Таким образом, хотя воздействие вулканического извержения на растительность было заметным, в долгосрочной перспективе не произошло никаких фундаментальных изменений во флоре исследуемой местности.
«Исследуя, как вулканический пепел влияет на торфообразование, мы можем лучше понять эволюцию климата и экосистем, что важно для прогнозирования современных изменений. Кроме того, результаты нашей работы имеют практическое значение для угольной промышленности, поскольку тонштейны — слои измененного вулканического пепла — служат маркерами при разведке месторождений угля. Исследование также показывает, что вулканические события оказывают кратковременное воздействие на растительность, что актуально для оценки рисков извержений.
В дальнейшем мы планируем провести подобные исследования на примере тонштейнов в углях другого возраста — юрского, пермского, каменноугольного. Полученные данные позволят отразить полную картину влияния вулканического пепла на угленосные отложения, от момента выпадения в торфяное болото до преобразования пепла в тонштейн», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Алексей Вергунов, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории седиментологии и эволюции палеобиосферы Тюменского государственного университета.