Введение
Первая эпоха неогенного периода
Миоцен (/m//aɪ//.//ə//s//iː//n//, // //oʊ// / MYəseen, oh) — первая геологическая эпоха неогенного периода, охватывающая период примерно с (Ma) по (Ma). Название «миоцен» было дано шотландским геологом Чарльзом Лайеллом; оно происходит от греческих слов μείων («меньше») и καινός («новый») и означает «менее недавний», поскольку в миоцене на 18% меньше современных морских беспозвоночных, чем в плиоцене. Миоцену предшествует олигоцен, а за ним следует плиоцен. По мере перехода Земли от олигоцена через миоцен к плиоцену климат постепенно охлаждался, приближаясь к серии ледниковых периодов. Границы миоцена не определяются каким-либо единым глобальным событием, а скорее состоят из регионально определенных границ между более теплым олигоценом и более холодным плиоценом. В раннем миоцене Афро-Аравия столкнулась с Евразией, прервав связь между Средиземным и Индийским океанами и обеспечив обмен фауной между Евразией и Африкой, включая расселение пробосцидов в Евразию. В позднем миоцене связь между Атлантическим и Средиземным морями была прервана, что привело к почти полному испарению Средиземного моря, известному как мессинский кризис солености. Гибралтарский пролив открылся, и Средиземное море вновь наполнилось на границе миоцена и плиоцена в результате события, называемого занклейским наводнением. Обезьяны впервые эволюционировали и диверсифицировались в раннем миоцене (аквитанская и бурдигальская стадии), получив широкое распространение в Старом Свете. К концу этой эпохи и началу следующей предки людей отделились от предков шимпанзе, чтобы пойти своим собственным эволюционным путем в течение заключительной мессинской стадии (7,5–5,3 млн лет назад) миоцена. Как и в предшествующем олигоцене, продолжалось расширение лугов и сокращение площади лесов. В морях миоцена впервые появились леса водорослей, которые вскоре стали одной из самых продуктивных экосистем Земли. Растения и животные миоцена были отчетливо современными. Млекопитающие и птицы были хорошо распространены. Распространились киты, ластоногие и водоросли. Миоцен представляет особый интерес для геологов и палеоклиматологов, поскольку основные фазы геологической истории Гималаев пришлись на миоцен, что повлияло на муссонные режимы в Азии, которые были связаны с ледниковыми периодами в северном полушарии.
Палеогеография
Континенты продолжали дрейфовать к своим современным положениям. Из современных геологических образований отсутствовал лишь перешеек между Южной и Северной Америкой, хотя Южная Америка приближалась к западной зоне субдукции в Тихом океане, что приводило как к поднятию Анд, так и к южному расширению полуострова Мезоамерики. Происходило горообразование в западной части Северной Америки, Европе и Восточной Азии. Континентальные и морские отложения миоцена широко распространены по всему миру, при этом морские выходы часто встречаются вблизи современных береговых линий. Хорошо изученные континентальные обнажения имеются на Великих равнинах Северной Америки и в Аргентине. Общая тенденция заключалась в увеличении засушливости, вызванном главным образом глобальным похолоданием, которое снижало способность атмосферы поглощать влагу, особенно после 7–8 миллионов лет назад. Австралия становилась суше, попадая в зону низких осадков в позднем миоцене.
Евразия
Индийская плита продолжала сталкиваться с Евразийской плитой, формируя новые горные хребты и поднимая Тибетское плато, что привело к образованию дождевой тени и опустыниванию внутренних районов Азии. Тянь-Шань испытал значительное поднятие в позднем миоцене, блокируя западные ветры на пути к бассейну Тарим и вызывая его высыхание. В начале миоцена северная окраина Аравийской плиты, тогда часть африканского континента, столкнулась с Евразией; в результате, Теттийский океан продолжал сокращаться, а затем исчез, когда Африка столкнулась с Евразией в турецко-аравийском регионе. Первый этап этого закрытия произошел 20 миллионов лет назад, сократив обмен водными массами на 90%, а второй – около 13,8 миллионов лет назад, одновременно с крупным расширением антарктических ледников. Это прервало связь между Индийским океаном и Средиземным морем и сформировало современное сухопутное соединение между Афро-Аравией и Евразией. Последующее поднятие гор в западной части Средиземноморья и глобальное понижение уровня моря в совокупности привели к временному пересыханию Средиземного моря (известному как мессинский кризис солености) в конце миоцена. Паратетис пережил значительную трансгрессию в начале среднего миоцена. Около 13,8 миллионов лет назад, во время глобального понижения уровня моря, Восточный Паратетис был отсечен от Мирового океана закрытием пролива Барлад, превратившись в солоноватое озеро. С 13,8 по 13,36 миллионов лет назад в Центральном Паратетисе, отсеченном от притока пресной воды в результате отделения от Восточного Паратетиса, последовал период испарения, аналогичный более позднему мессинскому кризису солености в Средиземном море. С 13,36 по 12,65 миллионов лет назад Центральный Паратетис характеризовался открытыми морскими условиями, прежде чем повторное открытие пролива Барлад привело к переходу к солоноватоводным условиям в Центральном Паратетисе, вызвав баденско-сарматийское вымирание. В результате повторного открытия пролива Барлад уровень воды в Восточном Паратетисе понизился, и он вновь стал морем. Пролив Фрам открылся в миоцене и служил единственным каналом для поступления Атлантической воды в Северный Ледовитый океан до четвертичного периода. Из-за регионального поднятия континентального шельфа эта вода не могла проходить через Баренцево море в миоцене. Современная дельта Меконга сформировалась после 8 миллионов лет назад. Геохимия бассейна Цюндуннань в северной части Южно-Китайского моря указывает на то, что Жемчужная река была основным источником осадочного потока в море в раннем миоцене и являлась крупной речной системой, как и в настоящее время.
Южная Америка
В течение олигоцена и раннего миоцена побережье северной Бразилии, Колумбии, южно-центрального Перу, центрального Чили и обширные участки внутренней Патагонии подверглись морской трансгрессии. Считается, что трансгрессии на западном побережье Южной Америки были вызваны региональным явлением, в то время как постоянно поднимающийся центральный сегмент Анд является исключением. Связь осуществлялась через узкие эпиконтинентальные проливы, которые формировали каналы в изрезанном рельефе. Астеносферное окно, связанное с тройной точкой соединения, нарушило предыдущие модели конвекции мантии под Патагонией, вызвав подъем примерно на 1 км, что привело к отмене олигоцен-миоценовой трансгрессии. Когда южные Анды поднялись в среднем миоцене (14–12 миллионов лет назад), образовавшаяся дождевая тень привела к формированию Патагонской пустыни к востоку.
Австралия
Дальний север Австралии был муссонным в течение миоцена. Хотя северная Австралия часто считается гораздо более влажной в течение миоцена, эта интерпретация может быть артефактом предвзятости сохранения прибрежных и озерных растений; это открытие само было оспорено другими работами. Западная Австралия, как и сегодня, была засушливой, особенно в период среднего миоцена, поскольку в последний раз уровни углекислого газа были сопоставимы с прогнозируемыми будущими уровнями углекислого газа в атмосфере, вызванными антропогенным изменением климата, во время MMCO. Миоцен начался с раннего миоценового похолодания (Mi 1) около 23 миллионов лет назад, что ознаменовало начало раннего миоценового холодного интервала (EMCI), но не было связано со значительным снижением уровня углекислого газа в атмосфере. Как континентальные, так и океанические тепловые градиенты в средних широтах в раннем миоцене были очень похожи на современные. Глобальное охлаждение привело к началу формирования восточноазиатского летнего муссона (EASM) в раннем миоцене. С 22,1 до 19,7 млн лет назад бассейн Синин испытал относительную теплоту и влажность на фоне более широкой тенденции к осушению. EMCI закончился 18 миллионов лет назад, уступив место среднему миоценовому теплому интервалу (MMWI), самой теплой частью которого был MMCO, начавшийся 16 миллионов лет назад. По мере перехода к MMCO концентрация углекислого газа колебалась от 300 до 500 ppm. Средняя годовая температура поверхности во время MMCO составляла около 18,4 °C. Тепло MMCO было вызвано активностью базальтов реки Колумбия и усилено снижением альбедо из-за сокращения пустынь и расширения лесов. Климатическое моделирование предполагает, что дополнительные, в настоящее время неизвестные, факторы также способствовали созданию теплых условий MMCO. В MMCO наблюдалось расширение тропической климатической зоны до размеров, значительно превышающих современные. Июльская МТЦЗ, зона максимальных муссонных осадков, переместилась к северу, увеличив количество осадков в южном Китае и одновременно уменьшив их в Индокитае во время EASM. Западная Австралия в это время характеризовалась исключительной засушливостью. В Антарктиде средняя летняя температура на суше достигала 10 °C. В океанах лизоклина поднялась примерно на полкилометра во время теплых фаз, соответствующих максимумам орбитальной эксцентричности. MMCO закончился около 14 миллионов лет назад. Резкое увеличение отложений опала указывает на то, что это охлаждение было вызвано усиленным поглощением углекислого газа посредством силикатного выветривания. MMCT вызвал падение температуры поверхности моря (SST) примерно на 6 °C в Северной Атлантике. Снижение значений δ18O в бентосных фораминиферах было наиболее заметным в водах вокруг Антарктиды, что указывает на то, что охлаждение было наиболее интенсивным там. Примерно в это время произошло ледниковое событие Mi3b (массивное расширение антарктических ледников). Восточно-Антарктический ледяной щит (EAIS) заметно стабилизировался после MMCT. Интенсификация оледенения вызвала некогерентность осадочных отложений от цикла эксцентричности 405 тыс. лет. MMWI закончился около 11 млн лет назад, когда начался поздний миоценовый холодный интервал (LMCI). В позднем миоцене климат Земли начал демонстрировать высокую степень сходства с нынешним. Цикл модуляции наклона 173 тыс. лет, управляемый взаимодействием Земли с Сатурном, стал обнаруживаемым в позднем миоцене. К 12 млн лет назад Орегон представлял собой саванну, подобную западным окраинам Сьерра-Невады в северной Калифорнии. Центральная Австралия постепенно высыхала, хотя юго-западная Австралия испытала значительное увлажнение примерно с 12 до 8 млн лет назад. С 7,9 до 5,8 млн лет назад восточноазиатский зимний муссон (EAWM) усилился синхронно с южным сдвигом субарктического фронта. Гренландия, возможно, начала иметь крупные ледники уже 8–7 млн лет назад, хотя климат в основном оставался достаточно теплым, чтобы поддерживать леса вплоть до плиоцена. В Великой рифтовой долине в Кении наблюдалась постепенная и прогрессирующая тенденция к увеличению засушливости, хотя она не была однонаправленной, и влажные периоды продолжали происходить. Между 7 и 5,3 млн лет назад температура снова резко упала в позднем миоценовом охлаждении (LMC), а амплитуда наклона Земли уменьшилась, и Антарктический ледяной щит приближался к своему нынешнему размеру и толщине. Температура океана резко упала до почти современных значений во время LMC; внетропическая температура поверхности моря значительно снизилась примерно на 7–9 °C. Значения δ18O в бентосе показывают, что значительное оледенение происходило с 6,26 до 5,50 млн лет назад, в течение которого ледниковые-межледниковые циклы определялись циклом наклона 41 тыс. лет. Примерно 6 млн лет назад произошла крупная реорганизация углеродного цикла, в результате которой континентальные углеродные резервуары перестали расширяться во время холодных периодов, как это происходило в холодные периоды олигоцена и большей части миоцена. В конце миоцена глобальные температуры снова повысились по мере увеличения амплитуды наклона Земли. Около 5,5 млн лет назад EAWM пережил период быстрого усиления.
Жизнь
Жизнь в эпоху миоцена в основном поддерживалась двумя вновь образовавшимися биомами – лесами водорослей и степями. Степи позволили увеличить количество травоядных, таких как лошади, носороги и бегемоты. К концу этой эпохи существовало 95% современных видов растений. Сформировались современные роды костных рыб. Примерно 15 миллионов лет назад появился современный тип градиента биоразнообразия по широте.
Флора
Совместная эволюция жестких, волокнистых, огнеустойчивых трав и длинноногих стадных копытных с высококоронными зубами привела к значительному расширению экосистем травяных угодий. Стада крупных, быстрых травоядных были объектом охоты хищников на обширных открытых равнинах, вытесняя пустыни, леса и листогрызущих животных. Более высокое содержание органических веществ и способность к удержанию воды в глубоких и богатых почвах травяных угодий, а также долгосрочное захоронение углерода в отложениях, сформировали поглотитель углерода и водяного пара. Это, в сочетании с более высоким альбедо поверхности и меньшим испарением с травяных угодий, способствовало более прохладному и сухому климату. C4-травы, способные более эффективно ассимилировать углекислый газ и воду, чем C3-травы, распространились и приобрели экологическое значение в конце миоцена, между 6 и 7 миллионами лет назад. Расширение травяных угодий и эволюционное разнообразие наземных травоядных коррелирует с колебаниями концентрации CO2. Однако одно исследование связывает расширение травяных угодий не с падением уровня CO2, а с возрастающей сезонностью и засушливостью, в сочетании с муссонным климатом, который сделал лесные пожары более распространенными, чем ранее. Расширение травяных угодий в позднем миоцене оказало каскадное воздействие на глобальный углеродный цикл, что подтверждается данными, зафиксированными в записях изотопов углерода. Цикасовые растения начали повторно диверсифицироваться между 11,5 и 5 миллионами лет назад после предыдущего снижения разнообразия, вызванного климатическими изменениями, и поэтому современные цикасовые не являются хорошей моделью "живого ископаемого". Окаменелые листья эвкалипта обнаружены в миоцене Новой Зеландии, где этот род сегодня не произрастает, но был интродуцирован из Австралии.
Фауна
Морская и континентальная фауна были в целом современными, хотя морских млекопитающих было меньше. Широко различающаяся фауна существовала лишь в изолированных Южной Америке и Австралии. В раннем миоцене несколько олигоценовых групп оставались разнообразными, включая нимравидов, энтелодонтов и трехпалых лошадей. Как и в предыдущую олигоценовую эпоху, ореодонты все еще были разнообразны, но исчезли в самом раннем плиоцене. В позднем миоцене млекопитающие были более современными, с легко узнаваемыми псовыми, медведями, красными пандами, прокионидами, лошадьми, бобрами, оленями, верблюдовыми и китами, а также ныне вымершими группами, такими как борфагиновые псовые, некоторые гомфотеры, трехпалые лошади и носороги без рогов, такие как Телеоцерас и Афелос. Поздний миоцен также ознаменован вымиранием последних представителей гиенодонтов. Острова начали формироваться между Южной и Северной Америкой в позднем миоцене, что позволило наземным ленивцам, таким как Тинобадист, перемещаться на острова в Северную Америку. Распространение богатых кремнеземом C4-трав привело к глобальному вымиранию травоядных видов, не имеющих высококоронных зубов. Мустелиды диверсифицировались в свои самые крупные формы, появились наземные хищники, такие как Ekorus, Eomellivora и Megalictis, и выдры с бунодонтными зубами, такие как Enhydriodon и Sivaonyx. Эулипотифланы были широко распространены в Европе, менее разнообразны в Южной Европе, чем на севере, из-за засушливости последней. В миоцене появляются отчетливо узнаваемые кряквы, чибисы, типичные совы, какаду и вороны. К концу эпохи, как полагают, присутствовали все или почти все современные группы птиц; немногочисленные ископаемые птиц после миоцена, которые нельзя с уверенностью поместить в эволюционное древо, просто слишком плохо сохранились, а не слишком неоднозначны по своим характеристикам. Морские птицы достигли своего наивысшего разнообразия в течение этой эпохи. Самые молодые представители Choristodera, вымершего отряда водных рептилий, впервые появившихся в средней юре, известны из миоцена Европы, принадлежащие к роду Lazarussuchus, который был единственным известным выжившим родом группы с начала эоцена. Последние известные представители архаичного примитивного отряда млекопитающих Meridiolestida, доминировавшего в Южной Америке в позднем меловом периоде, известны из миоцена Патагонии, представленного кротом, похожим на Necrolestes. Самые молодые известные представители метатериев (более широкой группы, к которой относятся сумчатые) в Европе, Азии и Африке известны из миоцена, включая европейского герпетотериида Amphiperatherium, перидектидов Siamoperadectes и Sinoperadectes из Азии, а также возможного герпетотериида Morotodon из позднего раннего миоцена Уганды. В это время жило около 100 видов обезьян, распространенных по всей Африке, Азии и Европе, сильно различавшихся по размеру, диете и анатомии. Из-за скудных ископаемых свидетельств неясно, какая обезьяна или обезьяны внесли вклад в современный клад гоминидов, но молекулярные данные указывают на то, что эта обезьяна жила между 18 и 13 миллионами лет назад. Первые гоминины (двуногие обезьяны человеческой линии) появились в Африке в самом конце миоцена, включая Sahelanthropus, Orrorin и раннюю форму Ardipithecus (A. kadabba). Считается, что разделение линий шимпанзе и человека произошло в это время. Расширение лугов в Северной Америке также привело к взрывообразному распространению змей. Ранее змеи были незначительным компонентом североамериканской фауны, но в течение миоцена число видов и их распространенность резко увеличились с первыми появлениями гадюк и элапидов в Северной Америке и значительной диверсификацией Colubridae (включая происхождение многих современных родов, таких как Nerodia, Lampropeltis, Pituophis и Pantherophis). Китообразные достигли своего наибольшего разнообразия в миоцене, с более чем 20 признанными родами усатых китов по сравнению с только шестью ныне живущими родами. Эта диверсификация коррелирует с появлением гигантских макрохищников, таких как мегалодон и кашалоты-рапторы. Известными примерами являются O. megalodon и L. melvillei. Еще одной гигантской формой был ложный гавиал Rhamphosuchus, обитавший в современной Индии. Странная форма, Mourasuchus, также процветала наряду с Purussaurus. Этот вид развил специализированный механизм фильтрационного питания и, вероятно, охотился на мелкую фауну, несмотря на свой гигантский размер. Последние Desmostylia процветали в этот период, прежде чем стать единственным вымершим отрядом морских млекопитающих. Ластоногие, появившиеся в конце олигоцена, стали более водными. Известным родом был Allodesmus. Свирепый морж Pelagiarctos, возможно, охотился на другие виды ластоногих, включая Allodesmus. Кроме того, в южноамериканских водах появился Megapiranha paranensis, который был значительно крупнее современных пираний. Миоценовая ископаемая летопись Новой Зеландии особенно богата. Морские отложения демонстрируют разнообразие китообразных и пингвинов, иллюстрируя эволюцию обеих групп в современные формы. Раннемиоценовая фауна Сент-Батанс является единственной наземной ископаемой летописью Cenozoic этого сухопутья, демонстрируя большое разнообразие не только видов птиц, включая ранних представителей кладов, таких как моа, киви и адзебиллы, но и разнообразную герпетофауну, состоящую из сфенодонтий, крокодилов и черепах, а также богатую наземную фауну млекопитающих, состоящую из различных видов летучих мышей и загадочного Saint Bathans Mammal.
Микробиота
Микробная жизнь в магматической коре Фенноскандийского щита изменилась от доминирования метаногенов к преобладанию сульфатредуцирующих прокариот. Это изменение произошло вследствие реактивации разломов во время Пиренейско-Альпийской орогении, что обеспечило проникновение сульфатредуцирующих микробов в Фенноскандийский щит с нисходящими поверхностными водами. Разнообразие диатомовых водорослей было обратно пропорционально уровням углекислого газа и глобальным температурам в миоцене. Большинство современных линий диатомовых водорослей сформировалось к концу миоцена.
Океаны
Существуют данные, полученные на основе изотопов кислорода из скважин, пробуренных в рамках программы изучения глубоководных отложений, свидетельствующие о начале формирования льда в Антарктиде около 36 миллионов лет назад в эпоху эоцена. Последующее значительное понижение температуры в среднем миоцене, около 15 миллионов лет назад, вероятно, отражает усиление роста ледникового покрова в Антарктиде. Следовательно, можно предположить, что в Восточной Антарктиде существовали отдельные ледники в раннем и среднем миоцене (23–15 миллионов лет назад). Охлаждение океанов происходило отчасти из-за формирования Антарктического циркумполярного течения, и примерно 15 миллионов лет назад ледниковый покров Южного полушария начал приобретать свою современную форму. Гренландский ледниковый покров сформировался позднее, в среднем плиоцене, около 3 миллионов лет назад.
Срыв среднего миоцена
"Разрушение среднего миоцена" – это волна вымираний наземных и водных организмов, произошедшая после миоценового климатического оптимума (18–16 млн лет назад), примерно 14,8–14,5 млн лет назад, в лангианскую эпоху среднего миоцена. В период между 14,8 и 14,1 млн лет назад произошел значительный и устойчивый этап похолодания, связанный с усилением образования холодных глубинноводных масс Антарктики и существенным расширением Восточно-Антарктического ледникового щита. В среднем миоцене зафиксировано увеличение δ18O, то есть относительное увеличение содержания более тяжелого изотопа кислорода, в Тихом, Южном и Южной Атлантике. В осадочных отложениях морского дна отмечалось обогащение барием и ураном.
Событие столкновения
Большое событие столкновения произошло либо в миоцене (23 млн лет – 5,3 млн лет), либо в плиоцене (5,3 млн лет – 2,6 млн лет). Это событие привело к образованию кратера Каракуль (диаметр 52 км) в Таджикистане, возраст которого оценивается менее 23 млн лет или менее 5 млн лет.