Гаршин И. К. О связи геологических и галактических циклов о галактических циклах в истории Земли



жүктеу/скачать 0.78 Mb.
бет2/6
Дата15.07.2016
өлшемі0.78 Mb.
#199897
1   2   3   4   5   6

3. Предмет и метод исследований


Предмет исследований – ключевые события геосферы и биосферы. Цель – поиск их периодичности и возможной взаимосвязи. Метод – хронологические сравнения этих событий между собой.

Исследоваться будут следующие ключевые события:



  1. распад и образование материков;

  2. смены эпох горообразования;

  3. наступление и окончание ледниковых периодов;

  4. колебания уровня Мирового океана;

  5. расцвет и вымирание биологических видов;

  6. падение очень крупных метеоритов;

  7. другие геологические события и циклы.

Все виды этих событий будут представлены хронологическими списками с последующим выявлением закономерностей в них. Затем эти сведения будут объединены в общей хронологической таблице. Кроме того, мы сравним хронологические шкалы Земли, Луны и других планет Солнечной системы.

§ 3.1. Тектоника древних континентов (циклы Уилсона)


В науке обсуждается различный состав древних сверхматериков [18][24][25][27]. Не все из них общепризнанны, не ясна хронология самых древних. Приведём их наименования (от поздних к ранним) и временные границы (в м.л.н. – миллионах лет назад) по версиям различных исследователей:

№

В.Е. Хаин,

Н.А. Божко
О.Г. Сорохтин,

С.А. Ушаков
В.Е. Хаин,

Н.А. Ясаманов
Н.А. Божко

(кульминации)
Современная

концепция
Р.Р.Габ-дуллин

Авторская

концепция

1.




Пангея

(230±10)


Пангея

(435–220)
230

Пангея

(300–200; 360–230?)
250

Пангея

(300–200)

2.










625

Паннотия

(600)


625

Мезогея

(~700?)


3.

Пангея 2

(1000)


Мезогея

(1000±70)
Палеогея

(1080–865)
1020

Родиния

(1050–750;1000–850)
1000

Палеогея

(1100–900)

4.










1415




*1375

Эогея(~1500?)

5.

Пангея 1

(1650)


Мегагея

(1800±100)
Мегагея

(1725–1510)
1800

Колумбия / Нуна /

Хадсонленд (1800–1500)
1750

Мегагея

(1900–1700)

6.







Протогея

(2370–2155)
2215




*2125

Протогея

(~2300?)


7.

Пангея 0

(2500)


Моногея

(2600±100)



2610

Кенорленд

(2800–2100; 2500–2300?)
2500

Моногея

(2700–2600)

8.







Прогея

(3015–2800)
3005

Ур

(3000)





Прогея

(~3100?)


9.







Археогея

(3660–3445)
*3400

Ваальбара

(3600–2800; 3600–3100?)



Археогея

(3500–3300)

10.










*3795







Дейтерогея (~3900)

11.










*4190







Матригея (~4300)

Видно, что древние сверхматерики формировались примерно каждые 700–800 млн. лет. По В. Е. Хаину и Н. А. Божко средний интервал между их Пангеями – 750 млн. лет. О. Г. Сорохтин и С. А. Ушаков [18] связали время образования сверхконтинентов с рядом тектонических эр, получив интервал 800 млн. лет (кроме 770 млн. лет между Пангеей и Мезогеей). В. Е. Хаин и Н. А. Ясаманов принимают значение 645 млн. лет. По отдельной концепции Н. А. Божко [27], интервал между слиянием материков (с учётом промежуточных) – 395 лет. “Звёздочкой” обозначены гипотетические.

Рассмотрим современную концепцию:



  1. интервал между образованиями Пангеи (300 м.л.н.) и Родинии (1050 м.л.н.) – 750 млн. лет;

  2. между образованиями Родинии (1050 м.л.н.) и Колумбии (1800 м.л.н.) – 750 млн. лет;

  3. между образованиями Колумбии (1800 м.л.н.) и Кенорленда (2800 м.л.н.) – 1000 млн. лет;

  4. между образованиями Кенорленда (2800 м.л.н.) и Ваальбары (3600 м.л.н.) – 800 млн. лет.

Здесь средний интервал – 830 миллионов лет.

Р. Р. Габдуллин приводит современный взгляд на сверхматерики (включая гипотетические временные) в усреднённой форме с интервалом 375 лет.

Значит, период эволюции литосферы (геодинамический цикл Уилсона), в рамках которого происходит сборка и разъединение сверхматериков, составляет примерно 800 млн. лет. Этот отрезок примерно равен 4 галактическим оборотам. Обычно считается, что блоки континентальной коры собираются в единый сверхконтинент с периодом около 500–600 млн. лет, но это потому, что учитываются эпизодические и не долгоживущие временные континенты, как, например, Паннотия или Ур. Что касается Паннотии, то этот сверхматерик, по гипотезе, временно возник уже через 150 млн. лет после распада Родинии (600 млн. лет назад) из её "обломков". Последующее его раздробление породило фрагменты, которые вновь соединились с образованием Пангеи. Таким же временным сверхматериком, видимо, был Ур, чья хронология входит в широкие временные рамки Ваальбары. Можно предположить, что 1 раз в 800 миллионов лет возникают относительно устойчивые сверхматериковые образования, а между ними – "временные сверхматерики". Таким образом, моноконтиненты (разной степени стабильности) образуются 1 раз в 400 млн. лет (в среднем). Это согласуется с периодом глобального колебания уровня моря (400 млн. лет), как показывает В. А. Епифанов [10, 11] (см. § 3.7).

Проведём мысленный эксперимент. Пусть, в некотором месте Земли (положим, на одном из полюсов) материковые массы собрались, сформировав мономатерик. После динамической и термической стабилизации начинается I фаза геодиномического цикла – континентальный рифтогенез (кора материка раскалывается над мантийной струей). Части разделённого суперконтинента разъезжаются в противоположных направлениях (полагают – под действием мантийных потоков). Но "Земля – круглая", и, рано или поздно, они соберутся вместе на её противоположной стороне. Если считать скорость дрейфа 5 см/г, то путь в 20000 км дрейфующие плиты покроют за 400 млн. лет. Геомобильный процесс не так прост, но полученная величина косвенно говорит в пользу периода цикла в 400 млн. лет.

Учитывая возможное существование временных сверхматериков, автор предлагает свою хронологическую версию суперконтинентального цикла (правая колонка таблицы). За точку отсчёта взято время образования Пангеи – 300 млн. лет назад. Время образования более древних суперконтинентов получено как период в 800 и 400 млн. лет для "стабильных" и "временных" сверхматериков, соответственно. Используются названия Мезогея, Мегагея, Моногея и подобные им, как легче произносимые и терминологически более последовательные, хоть, и "устаревшие".

Заметим, что Родиния распалась в конце тонийского геологического периода, название которого как раз и означает "растяжение". За 400 млн. лет до этого был эктазийский период, название которого тоже означает "растяжение". Это время совпадает с временем распада Эогеи, по гипотезе автора.



Вывод: продолжительность полного суперконтинентального цикла – около 800 млн. лет, причём, в полуцикле (примерно через 400 млн. лет) образуются непродолжительные сверхматерики.

§ 3.2. Тектономагматические эпохи (циклы Бертрана)


В истории Земли выделяются около 20 тектономагматических эпох [15], каждая из которых характеризуется своеобразной магматической и тектонической активностью и составом возникших горных пород. Перечислим эти эпохи складчатости, или циклы Бертрана, от поздних к ранним:

  1. Альпийская: 50–0 млн. лет – через 210 млн. лет после начала герцинской.

  2. Киммерийская (мезозойская): 90–50 млн. лет.

  3. Герцинская (варийская): 260–90 млн. лет – через 390 млн. лет после начала кадомской. Формирование сверхматерика Пангеи.

  4. Каледонская: 410–260 млн. лет.

  5. Салаирская (позднебайкальская): 520–410 млн. лет. Расцвет биоса.

  6. Кадомская (катангинская): 650—520 млн. лет – через 210 млн. лет после начала делийской.

  7. Делийская: 860–650 млн. лет – через 230 млн. лет после начала гренвильской.

  8. Байкальская: 930–860 млн. лет.

  9. Гренвильская: 1090–930 млн. лет – через 400 млн. лет после начала лаксфордской. Формирование сверхматерика Родинии.

  10. Эльсонская: 1210–1090 млн. лет.

  11. Готская (кибарская): 1360–1210 млн. лет.

  12. Лаксфордская: 1490–1360 млн. лет – через 180 млн. лет после начала гуронской.

  13. Гуронская: 1670–1490 млн. лет – через 160 млн. лет после начала гудзонской.

  14. Гудзонская (свекофеннская): 1830–1670 млн. лет – через 400 млн. лет после начала карельской. Формирование сверхматерика Колумбии.

  15. Балтийская: 1980–1830 млн. лет.

  16. Карельская (раннекарельская): 2230–1980 млн. лет – через 270 млн. лет после начала альгонкской.

  17. Альгонкская: 2500–2230 млн. лет – через 200 млн. лет после начала беломорской.

  18. Беломорская (кенорская): 2700–2500 млн. лет – через 350 млн. лет после начала кольской. Формирование сверхматерика Кенорленда и настоящей континентальной коры.

  19. Кольская (саамская): 3050–2700 млн. лет – через 450 млн. лет после начала белозёрской.

  20. Белозерская: 3500–3050 млн. лет. Формирование праматерика Ваальбары из древнейших протоконтинентов (кратонов) Каапваль и Пилбара, которые образовались, возможно, под влиянием мощнейших астероидных ударов.

Итого, за 3,45 миллиард лет произошло 19 циклов тектогенеза – в среднем, один за 182 млн. лет. Альпийский тектогенез не учитываем – он еще продолжается. Краткий киммерийский тектогенез является, вероятно, продолжением герцинского – в сумме 210 млн. лет. Как видим, периодичность тектогенеза примерно равна галактическому году. Продолжительность двух самых древних эпох (кольская – 350, белозёрская – 450 млн. лет) составляет около 2 галактических лет. Возможно, каждая из них, на самом деле, состояла из 2 эпох.

Циклы Бертрана находят подтверждение в трансгрессивно-регрессивной цикличности, в периодических изменениях интенсивности островодужного вулканизма, гранитообразования и регионального метаморфизма.



Вывод: средняя длительность циклов тектогенеза – около 200 млн.лет (или кратна этой величине).

§ 3.3. Древние оледенения Земли


В истории Земли имелись регулярные ледниковые эпохи [8][14][19][21][27]. Самые обширные из них:

  1. Кайнозойская (началась 30–40 млн. лет назад с появлением ледникового покрова Антарктиды);

  2. Гондванская (340–240 млн. лет назад), или позднекарбонская (пермско-каменноугольная);

  3. Девонская (370–355 м.л.н.), или позднедевонская (ограниченно в Гондване);

  4. Ордовикская (460–420 млн. лет назад);

  5. Варангская (680–570 млн. назад), или вендская, лапландская – началась в конце криогения и захватила следующий эдиакарий (в середине – мариноанское оледенение);

  6. Стёртская (780–710 млн. назад), или неопротерозойская – одна из нескольких ледовых эпох в криогении. И сама включала другие оледенения (в начале – кайгасское).

  7. Гнейсёская (950–900 млн. лет назад) – в тонийском периоде, предшествующим криогенскому;

  8. Среднепротерозойская (1,2–1,0 млрд. лет назад) - однако, выявленная не достаточно надёжно;

  9. Гуронская (по одной из оценок – 2,4–2,1 млрд. лет назад).



Рис. 2. Ледниковые эпохи в истории Земли по Тарлингу (по оси абсцисс – возраст в млн. лет).

Как видим из рис. 2, за последний 1 млрд. лет на Земле было 6 пиков похолоданий и 5 межледниковий. Т.е., в среднем, оледенения повторялись каждые 200 млн. лет, что соответствует галактическому году.

Ледниковые эпохи на Земле группируются в ледниковые эры (гляциоэры, или криоэры), между которыми наступают тёплые эпохи (термоэры) – см. рис. 3 [19].



Обозначения:

1) оледенения;

2) возможные возрастные пределы оледенений;

KZ – кайнозой;

MZ– мезозой;

PR – протерозой;

PZ – палеозой;

R – рифей,

Рис. 3. Ледниковые эры в истории Земли.

Длина линий на графике пропорциональна числу материков с известными ледниковыми отложениями.



Рассмотрим продолжительность криоэр и термоэр:

  1. В лавразийскую гляциоэру около 30 млн. лет назад в Антарктиде началось кайнозойское оледенение Земли. Максимальное распространение оно получило в последний миллион лет.

  2. Между лавразийской и предыдущей гондванской гляциоэрами была термоэра длительностью ровно 200 млн.лет (230–30 млн. лет назад). Она включала пермско-триасовый аридно-геократический (триасовое потепление), мезозойский термофильный и мел-палеогеновый талассократический (меловое потепление) периоды.

  3. В гондванскую гляциоэру в позднем палеозое макроматерик Гондвана (объединявший Африку, Южную Америку, Индию, Австралию и Антарктиду) расположился в полярных областях Южного полушария и испытал обширное оледенение продолжительностью 100 млн. лет. Особенно сильным оно было 310–270 млн. лет назад.

  4. Ордовикский ледниковый период в раннем палеозое открыт в Сахаре по найденным тиллитам. Затем его следы были выявлены в Южной Африке, Южной Америке, Западной Европе и Аравии. Он развивался стадиально (от 3 до 20 ледниковых эпох) и, возможно, охватывал не только поздний ордовик, но и ранний силур, достигнув максимума около 450 млн. лет назад. Его также относят к гондванской гляциоэре, общая длительность которой, т.о., становится 200 млн. лет (450–250 млн. лет назад). Тем не менее, между гондванской и ордовикской криоэрами был среднепалеозойский термофильный период (девонское потепление) длиной около 100 млн. лет.

  5. Между ордовикской и предыдущей африканской гляциоэрами была термоэра длительностью около 150 млн. лет (600–450 млн. лет назад) – кембрийское потепление, или раннепалеозойский термофильный талассократический период [18]. Однако, и в нём, на границе венда и кембрия зафиксировано байконурское оледенение в Сибири и Казахстане (~540 млн. лет назад) [14].

  6. К африканской гляциоэре относят следы 3-х крупных позднепротерозойских ледниковых эпох: конголезской (900–800 млн. лет назад), стёртской (780–720 млн. лет назад) и варангской (680–570 млн. лет назад). Они отмечаются практически на всех материках, кроме Антарктиды. К африканской криоэре примыкает гнейсёский ледниковый период (950–900 млн. лет назад). Все они к криогеннию или смежным периодам рядом с его границами. Это самая продолжительная криоэра (более 400 млн. лет) с обширными оледенениями даже в тропиках. Причиной такой исключительной ледниковой эры явилось расположение континентальных масс в экваториальных областях и возникновение резко континентального климата.

  7. Между этой позднепротерозойской и предыдущей раннепротерозойской ледниковыми эрами имеется продолжительный интервал в 1,7 млрд. лет (2,2–0,9 млрд. лет), за время которого пока не отмечено других криоэр. Однако, в Шотландии, в группе Стоэр, возрастом 1199 млн. лет, давно известны тиллоиды, которые одними исследователями рассматриваются как ледниковые, а другими - как отложения теплого аридного климата [14]. К этому же времени относится тимискаминское оледенение (1,2 млрд. лет назад), обнаруженное в Северной Америке. Имеются указания на проявление оледенений возрастом 1,1–1,0 млрд. лет на Канадском щите и в Западной, а, возможно, и Центральной Африке [27], но они считаются малодостоверными.

  8. К канадской гляциоэре относят достоверные следы покровных оледенений палеопротерозоя и неоархея. Они отмечаются в интервалах 2.5–2.3 и 2.2–2.0 млрд. лет назад (на графике отмечены с 2,6 по 2,2 млрд. лет назад). Первое из них – неоархейское (около 2,65 млрд. лет назад). 250 млн. лет спустя началось гуронское (2,4–2,2 млрд. лет назад), первые признаки которого уже проявились 2,5 млрд. лет назад. Считается, что его причиной была кислородная катастрофа. За гуронским сразу последовала даспортская ледниковая эпоха (2,2–1,95 млрд. лет назад).

  9. Достоверных данных о ледниковых эпохах ранее неоархея нет. Однако, первые следы оледенений (редкие и ограниченные) возрастом 2,9 млрд лет известны на небольшом кратоне Каапваал в ЮАР. Это тиллиты надгруппы Витватерсранд и группы Мозоан. Оледенение Мозоан было покровным, а Витватерсранд - горным [14].

Т.о., гляциоэры имеют длительность 200–400 млн. лет, а термоэры – 150–250 млн. лет. Сами гляциоэры состояли из чередующихся ледниковых периодов и межледниковий.

Зависимость оледенений от геодинамических процессов может быть и опосредствованной. Большие континентальные массы привлекают к себе метеориты, падения которых запыляют атмосферу, что ведёт к похолоданию. Во время дезинтеграции суши метеориты падают чаще в океан, т.к. он занимает 70% земной поверхности. Это приводит, наоборот, к потеплению. Моделирование падения в океан астероида диаметром 10 км [2] показало, что при этом испаряется огромная масса воды, которая начинает циркулировать в тропопаузе (выше 14–20 км) в виде пара тысячи лет. Сразу после падения начинаются ливни, которые длятся около 100 лет. Причем, в первые 10 лет идёт общее охлаждение Земли, и вместо дождя падает снег. В дальнейшем, за счет развития парникового эффекта, температуры повышаются, и на протяжении последующих около ста лет климат становится влажным и теплым.



Вывод: средняя длительность гляциоэр и термоэр – около 200 млн. лет (или кратна этой величине).

§ 3.4. Трансгрессии и регрессии Мирового океана


Как правило, климатические эры влияют на глобальные колебания уровня моря (рис. 4). В термоэры он повышается, в гляциоэры – понижается, И это понятно: когда тают ледниковые щиты – наступает трансгрессия, когда лёд связывает воду – регрессия. Но колебания уровня Мирового океана не только напрямую зависят от ледниковых периодов: оба процесса имеют общую причину – этапы развития суперконтинентов и их географическое положение. Во время максимальной сборки сверхматериков усиливается континентальность климата, что провоцирует начало оледенения. Если сверхматериковый массив образуется в тропиках, то криоэра может быть дольше обычных, как было в криогении. Кроме того, во время слияния материков повышается их уровень и понижается уровень моря [10][11].



Рис. 4. Совпадение крупных ледниковых периодов и периодов регрессии моря на Земле.

Отметим также, что в геологической летописи представлено много других регрессивных периодов, не совпадающих по времени с ледниковыми.


§ 3.5. Биологические катастрофы


Сейчас известно более 10 биологических катастроф [13][17][18][28].



Рис. 5. Процент вымерших морских родов на протяжении фанерозоя

(по оси абсцисс – геологическое время в млн. лет).

За последние полмиллиарда лет (в фанерозое) произошло 6 самых крупных биокатастроф (рис. 5):


  1. Четвертичная катастрофа в конце плейстоцена (12–10 тыс. лет назад). Вымерли мамонты и большинство крупных животных Америки. Время катастрофы совпадает с окончанием ледникового периода. Возможные причины: изменение ландшафта, истребление людьми, падение астероида в Гудзонов залив [2].

  2. Меловая катастрофа на границе мелового и палеогенового периодов (65 млн. лет назад), Вымерло 16% семейств, 50% родов и 67% всех биологических видов (в том числе все динозавры) [23][28].

  3. Триасовая катастрофа в конце триасового периода (210 млн. лет назад). Вымерло 22% семейств морской фауны и 52% морской флоры. Ее связывают с падением астероида.

  4. Пермская катастрофа, или "Большая смерть" в конце перми (251 млн. лет назад) – самая масштабная: погибло 95% всех живых существ, причём, только морская фауна потеряла 40–50% семейств и около 70% родов [28]. Её связывают с ледниковым периодом между триасом и пермью, а также с последовавшим вулканизмом и глобальным потеплением. Возможно, причиной было тоже падение астероида.

  5. Девонская катастрофа на исходе девонского периода (364 млн. лет назад). В короткий срок погибло до 85% тогдашних живых видов. Ее связывают с позднедевонским ледниковым периодом и/или падением астероида.

  6. Ордовикская катастрофа в конце ордовика (450 млн. лет назад). Исчезло 25% семейств морских животных (всего 60% морских беспозвоночных). Её связывают с ледниковым периодом между ордовиком и силуром.

Известны также не такие катастрофические, но тоже массовые вымирания на границах среднего–позднего кембрия (500 млн. лет назад), силура–девона (420 млн. лет назад) [17] и юры–мела (145 млн. лет назад) [10].

Всего за последние 250 млн. лет произошло 9 вымираний организмов со средним временным интервалом 30 млн. лет [13]. Всё это хорошо видно на схеме (рис. 5). Похожую диаграмму вымираний и расцвета семейств животных приводит Ньювелл [25].

Докембрийские биологические катастрофы определяются, в основном, по резкому сокращению строматолитов – цианобактериальных матов того времени. Обычно это связано с похолоданиями. М. А. Семихатов и М. Е. Раабен выявили в протерозое 3 резких спада строматолитов [20], что описано и графически показано (рис. 6) Е. М. Хабаровым [26].

Из докембрийских известны не менее 4 самых значительных биотических кризисов (рис. 6). Все они произошли в протерозое:



  1. Вендская катастрофа в эдиакарии (в приблизительном диапазоне 540–650 млн. лет назад). Какая-то глобальная стихия похоронила мириады мягкотелых придонных организмов под толщей осадочных пород. Некоторые её связывают с варангским оледенением (680–570 млн. лет назад) или его окончанием. Либо это было мощное вытеснение бесскелетной фауны скелетообразующими организами в пору т.н. "кембрийского взрыва" (542 млн. лет назад). Причём генетической связи между эдиакарской и кембрийской фаунами не наблюдается. В это же время (около 550 млн. лет назад) фиксируется кратковременный спад строматолитов (рис.4).

  2. Третий спад строматолитов (около 850 млн. лет назад). Связан с началом длительного ледникового периода в криогении. Он характеризовался чередой мощных покровных оледенений (не менее 4), в результате которых лед доходил даже до экватора, чего не было ни за прошедшие 1,2 млрд. лет, ни после. Время сокращения биомассы цианобионтов совпадает с началом делийского тектогенеза (860—650).

  3. Судя по диаграмме (рис. 6), некоторый спад строматолитов наблюдается и в конце мезопротерозоя (1050–1000 млн. лет назад). Он, видимо, связан с гнейсёским ледниковым периодом (950–900), который, возможно, связан с началом гренвильского тектогенеза (1090–930). Имеется и более значительный спад строматолитов в эктазийском периоде (1350) – в начале готского тектогенеза (1360–1210).

  4. Второй спад строматолитов (1,75–1,6 млрд. лет назад). "Конец палеопротерозоя фиксирует новую эпоху интенсивной редукции строматолитов, связанной с деструкцией основной массы морских седиментационных бассейнов, возрастанием вулканогенно-обломочной седиментации во время заключительной стадии формирования нового суперконтинента" (Колумбии) [26]. Это время примерно совпадает с началом гудзонского тектогенеза (1,83—1,67 млрд. лет назад).

  5. Кислородная катастрофа или революция (2,4–2,5 млрд. лет назад) [17][18]. За счет предшествующей деятельности цианобионтов концентрация кислорода в атмосфере Земли достигло точки Пастера (1% от современного уровня), что привело к массовому вымиранию анаэробных организмов в начале протерозоя. Предположение о кислородной катастрофе было сделано на основе изучения резкого изменения характера осадконакопления.

  6. Кроме вышеназванного смертельного удара по анаэробной части биомассы, в это же примерно время (2,4—2,3 млрд. лет назад) было резкое сокращение её фотосинтезирующей части (первый спад строматолитов), связанное с гуронским оледенением (2,4–2,1 млрд. лет назад) и началом альгонкского тектогенеза (2,5—2,2 млрд. лет назад). В это время отмечаются лишь единичные находки простых строматолитовых построек, причем в Индии и Африке они не обнаружены вообще. На эти катаклизмы повлияли образование железного ядра Земли 2,6 млрд. лет назад и предшествующая сборка праматерика Кенорленд 2,8 млрд. лет назад. На спад строматолитов могло повлиять и падение крупного астероида, следы которого найдены в породах конца архея 2,5 млрд. лет назад (см. § 3.5).



Рис. 6. Этапы формирования строматолитовых построек (А)

и кривые изменения 87Sr/86Sr морской воды (Б) в докембрии.

Заметим, что меловая биологическая катастрофа произошла через 196 млн. лет после пермской. Пермская катастрофа произошла через 186 млн. лет после ордовикской. Ордовикская катастрофа – примерно через 200 млн. лет после вендской (если она пришлась на середину варангского оледенения). А от этого времени до третьего спада строматолитов – тоже приблизительно 200 млн. лет. Между спадами строматолитов – 700–900 млн. лет.

Вывод: средний интервал между кризисами биоценоза – около 200 млн. лет (или кратен этой величине).

§ 3.6. Падения сверхбольших метеоритов


Уже найдено много кратеров (и установлен их вохраст), оставшихся от столкновения Земли с крупными метеоритами [13][23][32]. Заметим, что если в атмосферу Земли врывалась комета (между кометами и астероидами нет чёткой границы), то она могла взорваться без образования кратера. Или кратер упавшего болида может быть ещё не найден. Следами таких событий могут быть необычные минералы (например, фрагменты стекла естественного происхождения) или повышенная концентрация нетипичных для Земли элементов.

Вот не полный перечень коллизий, которые могли серьезно изменить климат и химию земных оболочек и стать катастрофическими для биосферы. Сведения взяты из указанных источников и научных новостных серверов. В скобках – возраст кратера или время падения:



  1. Гудзонская комета (13 тыс. лет). Многие факты говорят о том, что около 11 тыс. лет до н. э. в район Гудзонова залива упала комета. Кратер диаметром 480 км теперь находится на дне залива. Образовалась радиальная система кратерных воронок, залитых водой, и, не исключено, возникли сами Великие озера. В осадочных отложениях появился катастрофный слой, резко обогащенный радиоактивными и редкими химическими элементами, как в породах, синхронных меловой катастрофе. Вероятно, именно этот удар привел к «мезолитической катастрофе», когда вымерли мамонты и многие другие крупные млекопитающие, особенно в Северной Америке [2].

  2. Аризонский метеорит (50 тыс. лет). Также – кратер Бэрринджера, Енотовый холм, Каньон Дьявола). Это пока самый молодой кратер. Его диаметр – 1200 метров, глубина – 185 метров. Вес упавшего астероида был около 10 тысяч тонн, его поперечник – 30–60 м. С его падением окончился ледниковый максимум антропогена.

  3. Египетский болид упал 100–200 тыс. лет назад в районе Западной пустыни Египта. Он не оставил кратера, но определился по стеклообразным минералам. Скорее всего, это было ядро кометы, которая взорвалась в атмосфере.

  4. Антарктические метеоритные кратеры (780 тыс. лет). Самый крупный из тех ударов пробил в антарктическом льду отверстие диаметром 322 км. Это привело к таянию 1% антарктического льда и подъёму мирового уровня океана на 60 см. Время падения болида совпадает с окончанием эоплейстоцена и началом гляциоплейстоцена. А через 30 тыс. лет начался ледниковый максимум, продолжавшийся 700 тыс. лет.

  5. Эльтанинский кратер (2,5 млн. лет). Образовался на морском дне между Южной Америкой и Антарктидой. Последствия были грандиозными (километровые цунами забрасывали морскую фауну вглубь суши), но, считается, что никаких вымираний в это время не было. Тем не менее, это падение знаменует начало четвертичного периода (2,5 млн. лет назад). К этому же примерно времени относится и железный метеорит Klondike, оба экземпляра которого были найдены в плиоценовых (1,6–5,3 млн. лет назад) отложениях Канады.

  6. Азовский железокремниевый болид (25 млн. лет). Следы его (ферросилициды) были найдены в скважинах Северного Приазовья на глубине 30–40 м в эллипсе 2x4 км. Болид кратера не оставил. Он не принадлежит ни к одному из известных типов метеоритов, отличаясь отсутствием как кислорода, так и никеля. Не исключены другие ударные события этого времени. 25 млн. лет назад произошло временное сокращение антарктического ледникового покрова.

  7. Чесапикский и Попигайский кратеры (около 35 млн. лет). По версии, эти кратеры образованы 2 частями более крупного астероида. Первый кратер диаметром 85 км стал Чесапикской бухтой в штате Мэриленд, США (размер астероида оценивается в 3 км). Второй кратер диаметром 100 км образовался на севере Сибири 36–37 млн. лет назад [13] (этот астероид имел размер 5 км). Время падений совпадает с началом глобального похолодания в палеогене (примерно 34 млн. лет назад – когда зародился ледниковый покров Антарктиды). Отмечается также гибель биоты 30 млн. лет назад (рис. 7, столбец 7) – достаточно массовая, хоть и не "катастрофическая". Возможно, в эту же серию болидных атак входит железный метеорит, обнаруженный в эоценовых (36,6–57,8 млн. лет) породах при проведении буровых работ на нефть в штате Техас (США) а также метеорит, образовавший канадский 7,5-километровый кратер Уанапитей возрастом 37±2 млн. лет.

  8. Чиксулубский кратер (65,2 млн. лет) в Мексиканском заливе и на полуострове Юкатан (Мексика) диаметром 175 км (поперечник астероида – около 10 км). Мощность взрыва оценивается в 100 млн. мегатонн [13]. Считается, что от этого удара и запыления атмосферы вымерли динозавры, т.к. "ядерная зима" продолжалась полгода [23]. Не исключено, что была серия ударов как до, так и после Меловой катастрофы (вокруг «K/T границы»).

  9. Карская астроблема (70 млн. лет) в России диаметром 65 км. Относится к той же эпохе "бомбардировки динозавров" в конце мелового периода. Отметим также ископаемый метеорит в пограничных мел–палеогеновых (66,4 млн. лет) отложениях Северной Атлантики, относящийся к той же серии метеориотных атак.

  10. Болтышский кратер (55–170, официально 88 млн. лет) диаметром около 25 км и глубиной около 550 м (Украина, Кировоградская обл.). Поскольку его возраст точно не определён - он может быть как одним из "убийц" динозавров, так и частью Пучеж-Катунского болида.

  11. Кратер Госсес Блафф (144–130 млн. лет) в центре Австралии возник в начале мелового периода. Воронка кратера диаметром 4 км окаймлена кольцом обломков диаметром 14 км. При ударе выделилась энергия в сотни тысяч атомных бомб и болид, разрушив земную кору на 4 км вглубь, бесследно испарился. Возраст кратера совпадает с одним из резких биотических спадов (рис. 5).

  12. Пучеж–Катунский кратер (около 170 млн. лет) в России (Нижегородская и Ивановская обл.) диаметром 80 км. Эпоха распада Гондваны (190–120) и Лавразии (200–135) в юрском периоде.

  13. Гипотетический "убийца" архаичных рептилий (210 млн. лет), упавший за 50 000 лет до появления гигантских динозавров. Предполагается по следам иридия. Кратер ищут в Канаде и Австралии. Возможно, им является Маникуаганского кратер диаметром 71 км (сначала было 100 км) в центре провинции Квебек Канады. По оценке, этот астероид поперечником 5 км упал 214 млн. лет назад. Это пятый по величине известный кратер на Земле.

  14. Австралийские астероиды (251 млн. лет), оставившие эти импактные структуры, считаются причиной "Великого вымирания" на границе перми и триаса: а) 500–километровая воронка под километром льда в Восточной Антарктике (Земли Уилкеса к югу от Австралии) – по версии, удар был такой силы, что Австралия откололась от Гондванской части Пангеи и отодвинулась к северу; б) ударный кратер Bedout на дне океана близ побережья северо–западной Австралии, который оставил астероид поперечником 6,4–11,2 км (возможно, это был кусок первого). Другими признаками такого грандиозного импакта были обнаруженные японскими геологами в пермском грунте южного Китая значительные количества серы и изотопов стронция.

  15. Кратер Вудлей (по оценкам, 360 млн. лет) диаметром примерно 120 км (Западная Австралия) и поперечником, вероятно, 5 км. В окружающем граните найдены богатые вкрапления ценных элементов вроде никеля, хрома, меди и т.п. Время падения метеорита, образовавшего этот кратер, почти совпадает с Девонским вымиранием (около 364 млн. лет).

  16. Ордовикская метеоритная атака (470 млн. лет). В конце ордовикского периода в космосе столкнулись два астероида размерами около 1000 км. Метеориты–обломки (до 1 км в диаметре) достигли Земли 470 млн. лет назад и могли стать отдалённой причиной Ордовикского биокризиса (450 млн. лет назад). Следы бомбардировки (редкие изотопы хрома и осмия) видны в породах того периода. Эта атака могла спровоцировать и наступление Позднеордовикской ледниковой эпохи (460–420 млн. лет назад). Обломки столкновения (L–хондриты) до сих пор выпадают на Землю, составляя 20% падающих метеоритов. Кроме этих, также найден ископаемый метеорит в ордовикских (438–505 млн. лет) отложениях Брунфло (Швеция).

  17. Кольцевая структура Ришат (500-600 млн. лет) в Сахаре (Мавритания) диаметром 50 км внутри синеклизы Таудени. Происхождение неизвестно – и метеоритная и вулканическая версия имеет противоречия. Время возникновения находится у границы фанерозоя. Возможно, образование структуры является причиной вендского или позднекембрийского вымирания.

  18. Акраманская астроблема (0,57 или 1,6 млрд. лет) – самая крупная импактная структура в Австралии (хр. Голер) диаметром 85 км, вызванная падением тела поперечником 4 км и плотностью 3 г/см3 при скорости 25 км/с. Взрыв привел к распространению обломков на расстояние до 450 км. Возраст горизонта выбросов – 600 млн. лет, возраст вулканического стекла и обломков – 1575 млн. лет. Горизонт аномально богат Ir, Au, Pt, Pd, Cr, Ru.

  19. Садберийский кратер (1,9 млрд. лет) в Канаде (провинция Онтарио) диаметром 248 км (поперечник астероида – около 10 км). По периметру кратера найдены крупнейшие залежи никелевой и медной руды.

  20. Кратер Вредефорт в ЮАР (2,0 млрд. лет) диаметром более 300 км (поперечник астероида – около 10 км). По времени совпадает с окончанием Гуронского оледенения. Если не считать 500–километровый кратер в Восточной Антарктике, Садберийская и Вредефортская астроблемы – крупнейшие на Земле. Обе возникли в орозирийском периоде палеопротерозойской эры, и вторая половина этого периода отмечена интенсивным горообразованием практически на всех континентах (Балтийский тектогенез 1,98–1,83 млрд. лет назад).

  21. Кратер Суавъярви в Карелии (2,4 млрд. лет) диаметром 16 км – совпадает по времени с первым спадом строматолитов (2,4 млрд. лет назад) и началом Гуронского оледенения (примерно 2,5–2,0 млрд. лет назад) в палеопротерозое.

  22. Также найдены следы падения крупного астероида в конце архея (2,5 млрд. лет назад). В пластах того времени обнаружены сферулы (полые стеклообразные капли) – такие же, как от чиксулубского суперметеорита. Это совпадает с началом альгонкского тектогенеза и "кислородной катастрофой" (2,5 млрд. лет назад).

  23. Середина архея (рубеж палеоархея и мезоархея 3,24 млрд. лет назад) отмечена падением 3 крупных астероидов (поперечником от 20 до 50 км), радикально изменивших строение земной поверхности. Они тоже определены по остаткам сферул. Следы первых двух импактов найдены в Барбертонских горах Австралии на территории древнего кратона Пилбара, а следы третьего – в Южной Африке на территории древнего кратона Капвааль [22]. Эта астероидная атака изменила конвекцию мантии и привела к образованию этих древнейших кратонов, сформировавших впоследствии первый суперконтинент Ваальбару.

  24. На рубеже между катархеем и археем (3,9 млрд. лет назад) произошла массовая бомбардировка метеоритами, в результате которой Земля обогатилась фосфором и появились условия существования жизни на основе РНК. Эту астероидную атаку, длившуюся от 20 до 200 млн. лет и испещрившую кратерами также лунную поверхность, называют "лунным катаклизмом".

Возможно, это совпадение, но видно, что Земля испытывает не только эпизодические столкновения с крупными болидами, но и их "серийные нападения" (0,78; 34–37; 65–70; 251; 470; 1900–2000; 2400–2500; 3240 млн. лет назад). Результатами таких массированных атак являются, как правило, биотические кризисы (30, 65, 210, 251, 364, 450, 2400 млн. лет назад – см. § 3.5) или резкие похолодания (34, 460, 2500 – см. § 3.3), или тектонические события (49, 251, 1980, 3240 млн. лет назад).

Последний случай можно назвать астерогенным тектонизмом, вызывающий многочисленные последствия. Серийные падения крупных астероидов активизируют движение мантии, вулканизм, горообразование и дрейф литосферных плит. В местах падений возникают разломы (и, даже возможно, откалывания частей материков). В то же время за счет падающих болидов происходит наращивание континентальных масс и появление на них компактных залежей полезных ископаемых.


§ 3.7. Другие периодически повторяющиеся события в развитии Земли


На Земле существует много других периодических явлений: чередование тёплых и холодных периодов (рис. 2, 3), колебания уровня Мирового океана (рис. 3), ритмы осадконакопления (рис. 1), циклы образования полезных ископаемых… Например, на рис. 1 мы можем увидеть, что периоды интенсивного осадконакопления повторялись примерно каждые 100 миллионов лет с максимальными значениями приблизительно каждые 400 миллионов лет.

Глубоко и многосторонне изучил связь геологических процессов с процессами в космосе Владимир Александрович Епифанов (ФГУП "СНИИГГиМС", г. Новосибирск). Он исследовал взаимосвязь периодичности изменения климата, колебания уровня моря, тектонической активности, внедрения якутских кимберлитов и накопления нефти [10][11]. Являясь сторонником пульсационной концепции, В. А. Епифанов связывает эти процессы с периодическими глобальными пульсациями Земного шара, причиной которых он считает циклические факторы при движении Солнечной системы вокруг центра Галактики.

В. А. Епифанов выявил следующие геогалактические циклы (рис. 7):


  1. 216 млн. лет (1 галактический оборот): 1) массовые вымирания органического мира (строка 7); 2) период нефтенакопления (строка 5).

  2. 432 млн. лет (2 галактических оборота), "трицикл тектогенеза": 1) колебания уровня Мирового океана (строка 7) [18][25]; 2) динамика активности рифтогенеза и спрединга (строка 4); 3) чередование холодных и тёплых климатических эр (строка 6) [18]. В первую половину этого цикла начинается и завершается глобальное расширение Земли, а во второй – ее сжатие, во время которого формируются суперконтиненты. Ледниковые периоды группируются в гляциоэры, которые совпадают с глобальным сжатием планеты, что может быть отчасти объяснено континентализацией Земли. А при каждом расширении планеты наступает термоэра.

  3. 864 млн. лет (4 галактических оборота), "мегацикл геогенеза": Чередование океанизации (преобладающего спрединга) в Северном и Южном полушариях указывает на необходимость объединения двух "трициклов тектогенеза" в единый мегацикл геогенеза. В его рамках в первую глобальную пульсацию (1–й трицикл тектогенеза) в фазу расширения Земли, в основном, "раздувается" Южное полушарие, вследствие чего материки оттесняются в район Северного полюса, где они в фазу сжатия планеты формируют суперконтинент. Во вторую глобальную пульсацию (2–ой трицикл) наблюдается обратное – в фазу расширения радиус Земли растет за счет распада суперконтинента и океанизации в Северном полушарии, а в фазу глобального сжатия на юге формируется новый суперконтинент.

  4. 144 млн. лет (2/3 галактических оборота): цикл тектогенеза. В. А. Епифанов полагает, что за 432 млн. лет происходит 3 цикла тектогенеза (строка 2). Поэтому период в 2 галактических оборота он называет "трициклом тектогенеза".

  5. 86,4 млн. лет (2/5 галактических оборота): "драконический период". В. А. Епифанов считает, что этот цикл (строка 3) представляет собой ритм синусоидального пересечения Солнечной системой плоскости Галактики. Полупериоды этих ритмов (выделено квадратами) хорошо согласуются с ломаной кривой активизации рифтогенеза и спрединга и контролируют время формирования и распада Пангеи, а также закономерно сочетаются с трициклом тектогенеза (5 полупериодов по 43,2 млн. лет). (Хотя, на взгляд автора статьи, расстояния между максимумами и минимумами динамической кривой кратны периоду около 50 млн. лет.) Также этот цикл является вторым шагом в периодичности массовых вымираний.



Рис. 7. Единство геологических циклов и галактических пульсаций по В. А. Епифанову.

Заметим также, что спады нефтенакопления (строка 5 диаграммы) почти совпадают по времени с меловой, пермской и ордовикской биологическими катастрофами (см. § 3.5), которые произошли, соответственно, 65, 251 и 450 млн. лет назад.



жүктеу/скачать 0.78 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6



©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз
    Басты бет