Палеокліматологія (від палео... і кліматологія ) , наука про клімат минулого і кліматичної історії Землі. Древній клімат реконструюється по різних непрямих ознаках — речовому складі і особливостях текстур осадових гірських порід, по викопних залишках організмів і ін. Відновлюючи клімат минулого, П. є важливою частиною палеогеографії ; вона тісно пов'язана із стратіграфієй і палеонтологією, геоморфологией і вченням про корисних копалини. Аналіз і узагальнення відомостей, отриманих за геологічними даними, проводяться на основі теоретичних положень кліматології, метеорології, географії, геофізики і астрономії.
Перші спроби палеокліматичного тлумачення викопних органічних залишків належать англійському фізикові і математикові Р. Гуку, що встановив в 1686, що колись на Землі клімат був теплішим, і що пояснив цей факт зміною положення земній осі. Поштовхом до розвитку П. послужило відкриття і дослідження в Європі слідів четвертинного заледеніння, які стали головними об'єктами вивчення П. Однако наукова П. веде початок лише з 80-х рр. 19 ст, коли як показники древнього клімату почали використовувати поряд з палеонтологічними даними літологічні, які в значній мірі залежать від кліматичних чинників і служать вельми коштовними кліматичними індикаторами: сіль (арідний клімат), боксити і бобова руда (чергування вологого і сухого теплого клімату), торф і кам'яне вугілля, каолін (вологий клімат), вапняк (теплий клімат), льодовикові морени (холодний клімат). З'являються монографії по історії древнього клімату (французький учений Е. Даке, 1915; німецькі — Ст Кеппен і А. Вегенер, 1924; американський — До. Брукс, 1926; німецький — М. Шварцбах, 1950), у яких розвиток клімату ставився в залежність від якого-небудь одного чинника. Так, Брукс пояснював зміну клімату палеогеографічними умовами, Кеппен і Вегенер — переміщенням полюсів і дрейфом материків і т.п.
Методи палеокліматології. Майже всі методи П. спираються на вивчення різних ознак клімату (літологічний, палеонтологічний і ін.) і залежно від останніх застосовуються ті, які використовуються тією або іншою наукою. В середині 20 ст широкого поширення набули різні геохімічні і геофизичні методи. Оцінка температури вод древніх морських басейнів здійснюється за допомогою кількісних співвідношень ізотопів кисню O 18 і O 16 в кальциті раковин копалин безхребетних (белемнітов, пелеципод), а також співвідношень Ca:mg і Ca:sr в карбонатних осіданнях і скелетах викопних організмів. Істотне значення також придбав палеомагнітний метод (див. Палеомагнетизм ), що дозволяє обчислити положення древніх широт з використанням залишкової намагніченості деяких вулканічних і осадових порід, що містять феромагнітні мінерали (магнетит, гематит, тітаномагнетіт), придбаною під впливом магнітного поля Землі що існував під час формування цих порід.
Показники древнього клімату. Серед геологічних індикаторів древнього клімату виділяються три основні групи: літологічні, палеоботанічні і палеозоологічні.
Літологічні показники поширені майже повсюдно; вони відображають кліматичні умови минулого через характер і інтенсивність процесу вивітрювання, міру осадовій диференціації і масштаби аутигенного мінералоутворення. У кліматі жарких і вологих вивітрювання вихідних порід протікало інтенсивно, цілорічно і виражалося переважно в хімічних змінах їх мінеральної речовини. Для цього клімату характерні літогенетичні (кліматичні) формації опадів (див. Формації в геології), що украй строкаті по складу, володіють гранично вираженою осадовою диференціацією, що містять багато мінеральних новоутворень (чисті кварцеві піски, каолінові глини, крем'янисті породи, вапняки, железо-марганценосниє осідання і ін.). У помірному кліматі, де процеси вивітрювання були ослаблені і протікали сезонно, формувалися осідання, складені в основному кварцево-польовошпатовими і граувакковимі піщаниками при малій участі гидрослюдістих і монтморіллонітових глин; вони відрізняються найменшою зрілістю вивітрювання і мінімальною мірою осадової диференціації його продуктів. Карбонатні осідання тут повністю відсутні, масштаби аутигенного мінералоутворення незначні. Для території з арідним кліматом, що у минулому цілком розташовувалася в тропічному поясі, характерні формації: карбонатних красноцветов (у континентальних басейнах седиментації), карбонатно-сульфатна (зони морського мілководдя і лагун) і екстракарбонатна (в умовах відкритого моря). Показниками арідного клімату є рясна карбонатоносность і соленосность опадів і широке поширення в них малогідратованих і абсолютно безводих з'єднань (гематит, ангідрит, беміт).
Палеоботанічні показники — викопні залишки рослин, що відображають вплив клімату, часу і місця свого зростання в родовому і видовому складі, екологічних особливостях, в життєвих формах і їх морфології, а також в диференціації древньої рослинності на зональних і провінційні типи. Наприклад, жарко-вологий клімат реконструюється по формації тропічних лісів, жарко-сухий клімат — по поширенню формації саван і ксерофільного рідколісся, індикатором помірного клімату служить формація листопадних лісів. Палеоботанічними індикаторами є також відбитки річних кілець деревних рослин, вивченням яких займається дендрокліматологія.
Палеозоологічні показники — викопні залишки древні організмів, які відображають клімат часу свого існування у складі співтовариств і в ареалах їх проживання. Морська фауна починаючи з кам'яновугільного періоду була диференційована на біогеографічні пояси: тропічний і бореальний з широкою перехідною зоною між ними; у цих поясах знайшов віддзеркалення слабо диференційований температурний режим минулого. Періодичні зміни структури і положення кордонів біогеографічних поясів свідчать про історичні зміни клімату. Наземні хребетні з'явилися в девоне; оновлення родового складу екологічних типів, що послідували потім, за часом збігалися із змінами арідних і гумідних клімату Землі. В хребетного палеозою і мезозою рівень пристосувань до довкілля був нижчий, а звідси і їх менша екологічна різноманітність. Ссавці кайнозою володіли широким діапазоном кліматичної витривалості і відповідно великою різноманітністю умов проживання; серед них встановлюються фауністичні комплекси тропічних лісів і саван, листопадних лісів і степів помірного клімату.
Найбільш надійні результати дають реконструкції, засновані на комплексному використанні всіх груп індикаторів древнього клімату — комплексному методі. Останній супроводиться складанням карт природної зональності відповідного часу і дозволяє давати не лише якісні характеристики клімату минулого (жаркий і вологий жаркий і сухий і т.д.), але і грубі кількісні оцінки його основних елементів (температури, атмосферних опадів) по окремих природних зонах. Висновку про характер клімату минулого грунтуються на порівнянні кліматичних типів вивітрювання і осадконакопленія, екологічних і термічних типів флори і фауни з їх сучасними аналогами, кліматичні умови існування яких добре відомі.
Еволюція древнього клімату. Древній клімат відомий лише у загальних рисах і лише починаючи з палеозою. Відносно клімату ранішого часу, особливо архейського, чітких вистав немає, оскільки виявлялися вони в умовах щільнішої атмосфери, що містила багато пари води, Co 2 , H 3 Ch 4 , позбавленою кисню, і при майже повній відсутності суші. Клімат раннього і середнього палеозою був ізотермічним. Широтна зональність з тропічними і бореальними (південними і північними) областями намітилася лише в 2-ій половині кам'яновугільного періоду. У пізньому палеозої, мезозої і палеогені клімат залишався слабо диференційованим; різниця зимових температур високих і низьких широт не перевищувала 12—14° С. Ізмененія клімату аж до кінця палеогену були пов'язані головним чином з коливаннями вологості і виявлялися в чергуванні арідних і гумідних фаз. Глобальні арідниє фази доводяться на ранній кембрій пізній ордовік, кінець силуру — першу половину девона, пізню пермь і значну частину тріаса, пізню юру — рання крейда, кінець мела — першу половину палеогену, середній міоцен. Найбільшими гуміднимі фазами були раннесилурійськая, раннекаменноугольная, раннеюрськая і позднеолігоценовая.
Атмосфера Землі з кожною геологічною епохою змінювала свій склад — зменшувався вміст пари води і СО 2 , підвищувалася відносна роль кисню. У зв'язку з цим зменшувався її «тепличний ефект», посилювалися термічні контрасти між полюсами і екватором, що сприяло розвитку міжширотної циркуляції атмосфери.
З другої половини олігоцену настає значне похолодання, що охопило високі широти обох півкуль і що найсильніше виявилося в приполярних областях, де складаються спочатку помірний, а потім і арктичний типи клімату. З часом посилювалися континентальність і сезонність клімату, скорочувалася загальна кількість атмосферних опадів і усе більш строкатим ставало їх поширення. У антропогене похолодання посилюється. Неодноразові коливання температури і вологості привели до чергування льодовикових і міжльодовикових епох у високих широтах і плювіального і ксеротермічного клімату в низьких широтах [див. Антропогеновая система (період) ] .
Причини змін древнього клімату Землі обумовлені безліччю найрізноманітніших чинників. Група астрономічних гіпотез пов'язує зміни клімату з коливаннями кількості і складу сонячної радіації, із змінами елементів земної орбіти. Група геолого-географічніх гіпотез визнає як основних наступні причини: непостійний склад атмосфери (хмарності, вмісту вуглекислоти, наявності вулканічного попелу) різний характер поверхні Землі (розподіл суші і моря; висота суші над рівнем морить; гори) і солоності океану, а також переміщення полюсів і континентальний дрейф. Сучасні геологічні дані показують, що жодна з багаточисельних гіпотез не може до кінця з'ясувати причини зміни клімату минулого.
Значення П. полягає в тому, що, вивчаючи історію кліматичного розвитку Землі, вона розширює уявлення про тих, що протікали у минулому процесах вивітрювання і осадконакопленія і про утворення пов'язаних з ними родовищ корисних копалини, показує умови існування рослинності і тваринного світу в минулі геологічні епохи, дозволяє прогнозувати зміни клімату в майбутньому.
Літ.: Брукс До., Клімат минулого, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1952; Синіцин Ст М., Древній клімат Євразії, ч. 1—3, Л., 1965—70; його ж, Введення в палеокліматологію Л., 1967; Страхів Н. М., Типи літогенезу і їх еволюція в історії Землі, М., 1963; Проблеми палеокліматології, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1968; Schwarzbach М., Das Klima der Vorzeit, 2 Aufl., Stuttg., 1961: Bowen R., Paleotemperature analysis, Amst.— L.— N. Y., 1966.
