Алексей Розанов - Что произошло 600 миллионов лет назад

• Название: Что произошло 600 миллионов лет назад
• Автор: Алексей Розанов
• Издательство: Наука
• Жанр: География
• Год: 1986

В истории развития органического мира Земли было несколько важнейших событий, таких, как возникновение жизни, появление эвкариот, затем многоклеточных организмов. 600 миллионов лет назад многоклеточные животные впервые получают возможность строить скелет, и о тех пор органический мир Земли приобретает все более сходные с современностью черты. Об условиях, в которых произошло это важное событие, и гипотезах о причинах появления скелета у животных идет речь в предлагаемой читателю книге.

---

Рис. 32. (Окончание) Одно из лучших обнажений пород верхнего докембрия и кембрии Сибири (р. Алдан)

В молодых породах, да и не только в молодых, но даже в породах с возрастом 200—300 млн лет, существуют многочисленные свидетельства жизни на суше, которые можно почерпнуть из анализа органических остатков даже в морских отложениях. Ну, например, споры и пыльца высших растений разносятся ветрами иногда на тысячи километров и попадают соответственно в морские осадки. Именно на этом эффекте основан один из принципов сопоставления морских и континентальных отложений, разработанный акад. В. В. Меннером.

Однако в кембрии наземных высших растений, которые были бы производителями спор и пыльцы, еще не было. Но, может быть, можно использовать какие-нибудь другие признаки? Например, в отложениях позднего палеозоя встречаются скопления углей, которые являются продуктом переработки огромных растительных масс, скапливающихся в отложениях озер, речных дельт или лагун. Однако в кембрии никаких следов угленакопления пока тоже нет.

Следовательно, обильной и высокоорганизованной растительности, вероятно, на суше не было. Но все же что-то там было? Вряд ли суша была безжизненной. Трудно предположить, что на суше не было водоемов озерного типа и рек. Наиболее вероятным предположением надо считать наличие в это время на суше растений такого типа, как водоросли, лишайники, примитивные мхи, а также грибы.

Были предприняты разные попытки обнаружения среди кембрийских пород отложений пресноводных водоемов, расположенных на суше. Например, исследовались некоторые геохимические особенности пород, (соотношения различных элементов), по которым современные осадки, морские и пресноводные, могут быть хорошо различимы. Однако эти исследования пока однозначного результата не дали, поскольку геохимические особенности осадков того времени затушевываются дальнейшими переработками, связанными с тектонической активностью, внедрением интрузий и, наконец, просто влиянием подземных вод. Не трудно представить себе, что если бы мы смогли достоверно установить, например, наличие пресноводных карбонатов кембрия, то микроскопическое исследование этих пород дало бы возможность нам представить характер органического мира пресноводных водоемов этого времени. Но, увы, пока мы этим похвастаться не можем.

Курьезность ситуации с породами кембрия в том, что для того, чтобы понять, какой органический мир был в пресноводных водоемах того времени, нам необходимо сначала любыми методами найти пресноводные породы.

В то же время при исследованиях мезозойских или кайнозойских отложений чаще всего мы устанавливаем пресноводность этих отложений по характеру тех остатков животных и растений, которые мы в них находим.

Глава IV. Что мы знаем о географии и климатах

Теперь нам необходимо заняться выяснением обстановки, в которой происходили изменения фауны и флоры в конце венда и раннем кембрии. Обстановки в широком смысле, т. е. глобальной географии суши и водных масс того времени, климата и соответственно распространения типов осадков и вулканических очагов. Для воссоздания более или менее полноценной картины необходимо проанализировать целый ряд разнообразных данных, таких, как палеомагнитные, палеотемпературные данные по распределению показателей конкретных климатических обстановок: рифогенных сооружений, эвапоритов и т. п.

ПАЛЕОМАГНИТНЫЕ ДАННЫЕ

Палеомагнитные наблюдения являются пока единственным методом более или менее точного построения географической сетки, на которой только и возможны серьезные палеогеографические реконструкции. Палеомагнитный метод сравнительно молод. Долгое время многие методические аспекты метода были крайне запутанными. Однако последнее время, благодаря усилиям ученых разных стран, картина довольно резко изменилась, и сегодня большинство палеомагнитных материалов могут считаться вполне корректными. В основе метода лежит исследование первичной намагниченности пород, возникавшей в момент накопления осадка. В дальнейшем порода неоднократно еще намагничивалась, но первичная намагниченность во многих случаях остается и может быть выявлена. Все последующие перемагничивания, в том числе и современная намагниченность, могут быть сняты с помощью разных методов («чисток»).

Первичная намагниченность имеет огромное значение, так как дает нам возможность установить палеошироты точек, где взяты образцы для анализа, и положение полюсов в каждый конкретный момент времени, отвечающий времени образования пласта породы, откуда взят образец. Поскольку сегодня достаточно очевидно, что магнитное поле Земли менялось, то именно эти изменения магнитного поля, зафиксированные в последовательной серии пород, представляют наибольший интерес. Менялась сама позиция полюсов, и их постепенное перемещение может быть определено. На приводимых схемах (рис. 33) показано движение полюса и Сибирского блока за 70—100 млн. лет от верхнего докембрия до ордовика. Как видим, перемещения эти значительны, и, если данные верны, они могут быть оценены в цифрах 110—160 км за 1 млн. лет.

Очень важным элементом в исследованиях по палеомагнетизму является установление так называемой прямой и обратной намагниченности, которая возникает в результате того, что во времени положение северного и южного полюсов менялось (инверсия магнитного ноля). Периоды прямой и обратной намагниченности меняются достаточно часто. Во всяком случае, в кембрии в течение одного века (яруса) за 7—10 млн. лет можно наблюдать от 10 до 20 инверсий.

Рис. 33. Позиция Сибирской платформы от раннего кембрия до позднего ордовика (из работы Д. Киршвинка и А. Розанова)

Таким образом, продолжительность каждой зоны прямой и обратной намагниченности в начале кембрия от 500 тыс. до 1 млн. лет. Сам процесс инверсии, как полагают, происходит значительно быстрее в течение тысяч или десятков тысяч лет.

Таким образом, как мы видим, с помощью палеомагнитных данных можно сделать очень много. Может быть достигнута очень высокая степень детальности сопоставления разрезов осадочных отложений, во всяком случае несколько более детальная, чем биостратиграфическим методом (т. е. по анализу вертикального распределения фауны и флоры), и несоизмеримо более детальная (на 1—2 порядка), чем с помощью определения «абсолютного» возраста пород. Последним методом для пород верхнего докембрия и кембрия только в силу лабораторной ошибки может быть произведено определение возраста с точностью ±10—15 млн. лет, т. е. с точностью до половины отдела. Продолжительность биостратиграфической зоны в кембрии составляет приблизительно 1,5—2 млн. лет. Таким образом, точность биостратиграфического (палеонтологического) метода на порядок выше, чем метода «абсолютного возраста». Правда, сопоставление разрезов только по одним палеомагнитным данным принципиально невозможно, поскольку они сами по себе не несут временной информации. Хотя бы один из уровней в каждом разрезе обязательно должен быть привязан к палеонтологическим, т. е. хронологическим, данным. Только после этого, анализируя картину распределения прямой и обратной намагниченности, может быть произведено детальное сопоставление разрезов.

Очень серьезным осложнением корреляционных возможностей палеомагнитного метода является существование многочисленных перерывов. Даже в самых монотонных разрезах их нельзя исключить. По представлениям акад. Д. В. Наливкина, до 90% времени, как правило, не зафиксировано в породе и падает на перерывы. Вероятно, это преувеличение, но, что перерывов в осадконакоплении очень много,— это ясно. Продолжительность их в большинстве случаев очень невелика, но этого может оказаться вполне достаточно для потери одной или нескольких зон прямой или обратной намагниченности, и тогда картина распределения зон даже в близкорасположенных разрезах становится трудносопоставимой.

Но оставим корреляционные проблемы палеомагнитного метода и вернемся к возможностям определения географического положения точек отбора образцов и миграции полюсов. Огромный фактический материал последних десятилетий по разным странам и континентам с несомненностью показал прежде всего, что они не могут быть уложены в рамки фиксированного положения современных материков, и, таким образом, было получено подтверждение их перемещения относительно друг друга во времени.

Однако история перемещения каждого из материков, а точнее, отдельных плит, своя, а суммарная картина палеогеографии может быть получена очень сложным путем. На сегодня уже существуют многочисленные реконструкции, основанные на различных подходах, но все они пока входили в противоречие прежде всего с данными по палеонтологии.

Совершенствование методики обработки образцов в лабораториях, значительное увеличение чувствительности приборов позволяет теперь получать надежные результаты по породам, которые еще несколько лет тому назад казались безнадежными для определения в них первичной намагниченности. Теперь это стало возможно и по красным известнякам и даже по сероцветным известнякам и доломитам.