Предыдущая страница реферата | 18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28 | Следующая страница реферата

Теперь надо поинтересоваться, отчего могли наступать трансгрессии и регрессии Мирового океана.

На этот счет известны принципиально различные точки зрения. Фиксисты, отрицающие дрейф континентов, видят причину только в вертикальном перемещении блоков суши, вызывавшемся периодическим разогревом и охлаждением верхней мантии. Тут остается совершенно непонятным, как возникают сами тепловые метаморфозы. Не говоря уж о том, что абсурдно предполагать, будто все материки могли разом, словно по команде, опускаться или подниматься. Между тем глобальность трансгрессий и регрессий доказана.

Среди мобилистов наиболее признана идея известного американского исследователя Тихого океана Генри Менарда из Скриппсовского института в Калифорнии. Суть ее в следующем. Изменяется сам объем океанских впадин. Образование протяженных срединных хребтов на дне океана должно вытеснять огромные массы воды и приводить к повышению его уровня. Временная смена режима строительства подводных гор способна действовать в противоположном направлении.

Подсчет объема поступившего из подводных рифтов материала за последние 160 млн. лет подтвердил реальность идеи Менарда. С конца юры и в течение почти всего мелового времени (J40—80 млн. лет назад) уровень океана должен был все время повышаться, а затем, начиная с верхнего мела, падать. Так следовало из расчетов. Так было и по сведениям полевых геологов. Может, случайное совпадение?

Олег Георгиевич Сорохтин из Института океанологии АН СССР (мы с ним уже встречались) решил углубить идею Менарда, отправившись с ней в более ранние палеозойские времена. Но здесь дно современного океана уже неважный помощник — пород древнее юрских там нет (не случайно идею Менарда проверяли на сравнительно молодом материале). Как быть?

Сорохтин сделал чисто теоретические расчеты для всех последних 600 млн. лет, включая более близкие к нам мезозой и кайнозой. Он резонно рассудил, что если его, скажем, мезозойские результаты не придут в противоречие с геологическими реальностями, то, значит, можно будет считать близкими к истине и выкладки по палеозою.

А исходил он еще вот из чего, Трансгрессии должны наступать тогда, когда увеличивается скорость спрединга (раскрытия океанскрто дна). Дело в том, что в это время образуется хребты с пологими склонами (подтверждается рельефом современного Восточно-Тихоокеанского поднятия, где скорость спрединга от 5 до 18 см в год). Такие хребты — это более тонкие плиты, расходящиеся в обе стороны от рифта. А чем тоньше Плиты, тем они легче и не так глубоко тонут, остывая По пути к океанским окраинам. Но более высокое положение дна это, в сущности, и есть подъем всей чаши океана, а значит, и уровня воды.

Когда же дно раздвигается медленнее, склоны срединных хребтов круче (так- выглядит дно в Атлантике, где спрединг нетороплив — от 2 до 4 см в год). Отяжелевшие плиты, расходясь, ниже погружаются в разогретую пластичную верхнюю мантию. Общий объем океанских впадин растет, а уровень воды в них, понятно, падает. Моря отступают с материков. Начинается регрессия.

Это, конечно, была чистая теория. Однако лишь до тех пор, пока Сорохтин не сопоставил ее с реальностями современного океанского дна. Кое-какие отклонения обнаружились, но не настолько существенные, чтобы усомниться в справедливости самой идеи пульсирующего раскрытия рифтов.

Выходит, все дело в скорости спрединга? Но от нее же зависит и степень дегазации мантии, то есть сколь велик будет прямой приток углекислого газа в атмосферу. Кроме того, чем быстрее раскрываются рифты, тем активнее становится также поддвиг плит, и там, в зонах субдукции, больше перерабатывается морских пород, в которых законсервирована колоссальная масса углекислоты. Она частично возвращается в атмосферу.

Получается, что колебания уровня океана и колебания состава атмосферы должны происходить почти синхронно.

По-видимому, так порой и бывало. В девоне, триасе, мелу. И только. В другие же времена синхронность или лишь угадывается, или ее нет совсем. Почему? Ну конечно, все дело в потребителях углекислого газа. Смотрите.

Ордовик и силур — в общем-то, развитие трансгрессии, хотя и осложненное непродолжительным отступлением океана. Но кембрийское «поветрие» обзаводиться скелетами уже распространилось настолько широко, что начинает «выедать» (вместе с кальцием) углекислый газ из океана и косвенно из атмосферы. Концентрация его там падает. А с ней и средняя температура на поверхности планеты. Чему, надо думать, также способствовала кратковременная регрессия. К тому же и суша тогда объединилась в два крупных континента, а Южный полюс пришелся на один из них. В результате — памятное оледенение.

Кстати, здесь, пожалуй, можно поискать ответ на вопрос о причинах выхода растений на сушу. Но поискать, разумеется, не на путях «колонизации» или захвата свободных экологических ниш. Совсем в другой стороне.

Регрессия — это не только конец затоплению больших материковых пространств. Для планетарной биоты это потеря самых благоприятных для жизни мест — теплого шельфового мелководья. Отчего одни терпят полное крушение, другим выпадает несладкая доля «беженцев» — вынужденное переселение становится буквально всеобщим.

Но существуют в это же безвременье и третьи — те, что остались в водоемах, отделенных от океана и занявших прибрежные низменности. Здесь организмы пребывают как будто в прежних условиях. И вместе с тем к прежнему возврата нет. Водоемы, медленно пересыхая, оставляют после себя заболоченные пространства или обнажившееся, хотя и богатое еще влажным илом, дно. То есть среду, в которой вполне можно существовать, не имея пока корней для добычи питания из земли, используя главным образом привычный водорослевый механизм фотосинтеза.

Назад уже дороги нет. Но и давление новой среды не убийственно, хотя оно постоянно на протяжении долгого периода. А главное, этот прессинг имеет четкое направление в «сухопутность». Иными словами, обстановка не катастрофичная, времени для отбора полезных в новых условиях генетических «новинок» предостаточно. Можно, так сказать, спокойно эволюционировать—превращаться в истинного наземного жителя.

Но почему в таком случае это произошло именно в силуре? Океан не раз отступал и раньше, предоставляя своим жителям ту же возможность.

Океан-то отступал, да его население было иным. Многоклеточные водоросли по-настоящему расселились в нем лишь к позднему докембрию. Поэтому вр время той регрессии, что произошла в венде, они еще, надо думать, не располагали необходимыми для столь серьезной акции внутренними ресурсами, если хотите, запасом прочности. Хотя не исключено, что «пробы пера» были! и тогда. Возможно, ограниченные какой-то небольшой I местностью или просто неудачные...

Однако вернемся к тому, кем и как расходовался углекислый газ. К девону (400 млн. лет назад) его потребление теми морскими жителями, что обзавелись скелетами, по-видимому, стабилизировалось. И потому его концентрация в атмосфере достигла своего пика. Чему помогла, конечно, и трансгрессия океана, поднявшаяся до наивысшего в палеозое уровня. Два важнейших события наложились одно на другое, усилив действие каждого. Девон стал самым теплым периодом. Вспомните, средняя температура тогда поднималась до

28°С.

Ясно, что биосфера не замедлила отреагировать на столь благоприятную обстановку. В морях очень широко распространились тепловые кораллы. А на суше к концу периода бурно начала расселяться наземная растительность, которая еще не так давно лишь сиротски жалась к побережьям.

Это расселение, особо развившееся в начале следующего геологического периода — карбона, съело большую часть запасов углекислого газа. Пополнение же их резко сократилось, так как пришло время регрессии. Зеркало океанов уменьшилось, как и накопление энергии.

К тому же наиболее крупные материки объединились в огромнейшую Пангею с ее резко континентальным климатом и «квартирующим» Южным полюсом. Наступило то великое пермокарбоновое оледенение, когда ледники опускались до 45° палеошироты. Здесь уже наложились отрицательные факторы, тоже усилив действие друг друга.

Отступление океана снова обнажило дно мелких морей, погубив огромную часть их обитателей. Большая ледовая шапка вытеснила с обширных пространств наземную растительность. А где она осталась, ее угнетала продолжительная засуха. Спрос на углекислый газ явно упал. Его содержание в воздухе к середине Перми подскочило.

Но ненадолго. Потепление сократило площадь ледников и внесло оживление в биосферу. Накопленный избыток углекислоты быстро ушел, а прибыль еще была слабой — регрессия продолжалась.

Только к юре она сменилась на новое медленное наступление океана. Опять увеличилось пополнение углекислого газа, хотя особенно резкого скачка его концентрации не произошло. Быстро рос потребитель — новоселы множества новых мелких морей, густеющая наземная растительность. Да и изъятие сушей морских корбонатных отложений стало очень крупным. Оно росло о появлением каждого нового архипелага островов, с каждым столкновением микрокойтинентов и материков.

В последующее меловое время трангрессия становилась все больше, она достигла максимума. Этот щедрый поставщик быстро восполнял убыток углекислого газа в атмосфере и океане. И вот следствие — новая долгая" полоса очень теплого и влажного климата. «Безморозного», как о таком же сказал палеонтолог Мейен.

Но в конце мелового времени уровень океана опять стал опускаться. Пошло на убыль содержание углекислоты в воздухе. Да и общая площадь континентов, как вы помните, увеличилась—приблизилась к современной. Понизилась температура. В биосфере это время настоящей катастрофы. Вымерли не только динозавры, но и масса подводных жителей — аммониты, белемниты, целые семейства двустворчатых моллюсков...

С той поры и поныне отступление океана продолжается. Как и убыль углекислого газа. Потребителей-то не стало меньше. Продолжается похолодание. Как долго оно продлится? По-видимому, до следующей трансгрессии, которая начнется в соответствии с установившейся земной цикличностью примерно через 60 млн. лет. Так, по крайней мере, следует из расчетов Сорохтина.

Серьезно ли это? На чем основывается такая уверенность? И что определяет саму цикличность?

Конечно, сейчас мы займемся и этим, самым главным. Но прежде давайте отметим: взаимодействие двух процессов — колебаний уровня океана, прибыли и убыли углекислого газа — в принципе соответствует реальному ходу смены земных климатов. Конечно, здесь это представлено лишь схематично. Но согласитесь, то, что не обнаруживается явных противоречий, уже немало.

Теперь о цикличности. Ее начало в глубинных недрах планеты. И связано опять же с расслоением вещества Земли по плотности и с ростом ее ядра. Вспомните: оно двойное — твердое (в центре) окружено жидким (расплавленным), на поверхности которого и происходит наращивание его массы. Вот как развивает этот «сюжет» Сорохтин, полагаясь на свой привычный физико-математический инструмент. С помощью одних уравнений он уже рассчитал процесс образования ядра, другие вывел дополнительно.

Из первых следовало, что для выделения в сердцевину Земли необходимого количества железа вся мантия много раз должна была Пройти через нижнюю зону разгрузки. Удалось вычислить, сколько времени занимал каждый такой полный оборот, то есть каждый цикл конвективных течений,— приблизительно 150—200 млн. лет.

Сорохтин пришел к выводу, что режим перемещений мантийного вещества непостоянен. Причины? Тут дело в особенностях самой циркуляции. Отдав жидкому ядру часть окислов железа (только часть — это важно), мантийное вещество становится легче и постепенно всплывает. Когда этот мощный восходящий поток достигает коры, он растекается в стороны, приводя в движение литосферные плиты и отдавая на их строительство, а также гидросфере и атмосфере немало легкоподвижных элементов и соединений. Отяжелевшая от таких потерь и охладившаяся верхняя мантия формирует нисходящий поток, опускающийся к поверхности ядра. Так повторялось не раз.

Со временем между восходящим и нисходящим потоками в мантии создаются как бы застойные зоны. Там сохраняется вещество, прошедшее менее интенсивную разгрузку и, следовательно, более плотное. Поэтому в таких зонах через какое-то время возникают свои нисходящие течения, порой не совпадающие с направлениями прежних. Происходит дробление потоков. При этом интенсивность каждого в отдельности снижается.

Понятно, что если замедляются мантийные течения, то убывает скорость спрединга. Начинается регрессия океана, слабее становится дегазация земных недр.

Однако разгрузка окислов железа на поверхности жидкого ядра продолжается. Направление мантийных потоков постепенно стабилизируется, и скорость их начинает расти. Снова убыстряется раскрытие океанского дна. Наступает трансгрессия. Ускоряется также поддвиг плит. Атмосфера больше получает углекислого газа.

Со временем все повторится: придут в движение вновь образовавшиеся застойные зоны, замедлится циркуляция мантийного вещества...

В соответствии с «расписанием» чередующихся циклов в современной мантии пониженная скорость течений. О том же, по мнению Сорохтина, говорят данные геофизики и геологии. И конечно, сама нынешняя регрессия. Теоретическая длительность циклов конвективных ячеек в мантии подтвердилась периодичностью реальных смен крупнейших трансгрессий и регрессий. Вот на чем базируется прогноз продолжительности современного отступления океана.

Как видите, поиски причин длительности колебаний климата на нашей планете, вызывавших крупные перемены в составе земного населения, привели нас туда же—в ее глубинные недра. Там, на поверхности растущего расплавленного ядра, начало тех колебаний, а значит, и тех перемен.

Впрочем, здесь есть одно немаловажное обстоятельство, которое никак нельзя оставить в стороне. У климата на Земле бывали и другие, не столь контрастные (по температуре) перемены. И чередовались они гораздо чаще: от одного геологического периода к другому и даже внутри них. Скажем, в ранней юре средняя температура на Земле была 2ГС, а в поздней поднялась до 28°С. Но в раннем мелу опять упала. В течение мелового периода вообще отмечено два климатических максимума и два минимума. А непродолжительное оледенение позднего ордовика? Все это тоже, конечно, оставило свой отпечаток на развитии земной жизни.

Какие же тут работали силы? Известны ли они науке? Может, причина все же во взрывах сверхновых звезд, после которых мощный поток космических лучей обрушивался на земные организмы, перекраивая в очередной раз их наследственность? Что ж, и об этом говорят некоторые ученые. Однако стоит вспомнить и о других, хотя и менее скромных событиях. К их познанию привело детальное изучение дна океана.

Там нашлись следы относительно непродолжительных ускорений и замедлений спрединга. Они не были редкостью в течение последних 150 млн. лет. Некоторые из них совпадают по времени со скоротечными небольшими трансгрессиями и регрессиями.

Конец, мела и начало палеогена (63—76 млн. лет назад). Тогда значительно ускорилось раскрытие океанского дна. На фоне общей все углубляющейся регрессии непродолжительный «всплеск» затопил немалые пространства суши. В результате после небольшого похолодания снова потеплело. Средняя температура в Скандинавии и Сибири стала близкой к субтропической — не ниже 16°С. Северная граница тропического климата продвинулась в Западную Европу, в центральные ббласти европейской части СССР, на Дальний Восток, достигла даже Аляски. На острове Элсмир, в арктической части Северной Америки, благоденствовали черепахи, крокодилы, а у его побережья — теплолюбивые рыбы. Там же, за Полярным кругом, расселилась субтропическая растительность.

Но вот 38 млн. лет назад средняя скорость спрединга падает вдвое. Что за тем следует? Опускается уровень океана. Он даже ниже современного. Сильнее контрасты зимы и лета. По планете гуляют стылые ветры олигоце-новой эпохи. Похолодание углубляется.

Достаточно было примерно 10 млн. лет назад, в середине миоцена, опять ускориться спредингу (в 1,5 раза), как средняя годовая температура на Земле поднялась на 5°С. Трансгрессия была быстротечной. Раскрытие дна океана вскоре снова замедлилось, уровень моря упал на 150 м. Похолодание углубилось. И обитатели планеты пережили очередные драмы и обновления.

Для последних 135 млн. лет такая пульсация скорости спрединга установлена вполне достоверно. Но разве из этого не следует, что похожий режим всегда был свойствен подвижности океанского дна? Что противоречит такому выводу? Он, кстати, мог бы объяснить, отчего в позднем ордовике на фоне общей колоссальной трансгрессии, длившейся примерно 200 млн. лет, стала возможной кратковременная регрессия, причастная к возникновению памятного оледенения и не менее причастная к выходу растений на сушу.

Согласно расчетам у таких сравнительно непродолжительных ускорений и замедлений спрединга тоже вроде бы есть свбя периодичность. Между максимумами проходит примерно 30—40 млн. лет. Что же их определяет?

Есть две версии. Обе появились в Институте океанологии АН СССР,

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: архитектура реферат, диплом вуза.





Предыдущая страница реферата | 18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28 | Следующая страница реферата