Высказано также предположение, что наибольшие контрастные интервалы климата фанерозоя называются «ледяными» и «парниковыми» циклами [Fischer, 1981]4 или «холодными и теплыми климатическими режимами» [Frakes et al., 1994]. В частности, появились новые гипотезы о причинах и масштабах оледенений: гипотеза неопротерозойского тотального оледенения Земли (Земля-снежок [Kirschvink, 1992; Hoffman, Schrag, 2002; Evans, Raub, 2011]), гипотеза большой наклон оси вращения Земли [Williams, 2008], гипотеза изменения положения оси вращения Земли [Kirschvink et al., 1997] и ряд других (их обзор и критический анализ см. в [Eyles , Янущак, 2004; Чумаков, 2004b; Fairchild, Kennedy, 2007; Eyles, 2008]).
Проблема архейских оледенений
Диамиктиты Йоханнесбургской и Турфонтейнской подгрупп моложе упомянутых из коронных лав на 2914 млн лет и старше 2909 млн лет (самые молодые обломочные цирконы из Турфонтейнской подгруппы). Детальные геохимические исследования мелкозернистых пород одваленской свиты подтверждают вывод о том, что они образовались в холодном климате [Young et al., 1998].
Гуронская гляциоэра
В Имандра-Варзугинском зеленокаменном поясе Кольского полуострова с сариолийскими отложениями коррелируют тонкоритмичнослоистые сланцы и известняки полисаркинской свиты, содержащие коренные породы и сланцы [Мележик и др., 2013]. Это в совокупности со слабой степенью выветривания и сортировки базальных конгломератов позволяет предположить ледниковую обстановку (Мележик и др., 2013).
Африканская гляциоэра
Ледниковые периоды африканской гляциоэры
Нижняя часть формации Серра-Асуль содержит диамиктиты, содержащие многочисленные ограненные, исчерченные и полированные валуны (Фигейредо и др., 2011). В хребте Малый Каратау аналогом байконурской свиты является базальная пачка диамиктитов и конгломератов кыршибактинской свиты (Тиллит Актас [Меерт и др., 2011]).
Структура
Судя по имеющимся глобальным палеогеографическим реконструкциям [Scotese, 2000; Ли и др., 2008; и др.], оледенение в конце венда (поздний эдиакар) не ограничивалось Северным полушарием (Казахстан, Тарим, Северный Китай), но включало и Южное полушарие, где в это время располагалась Северная Африка с Европейской обрамляющие его микроконтиненты, а также Южная Африка со следами оледенения в верхней части группы Нама. Близкое по возрасту позднесинское оледенение позже было названо оледенением Луочуань по названию формации Луочуань [Chen et al., 1981].
В формации Фику, по-видимому, можно выделить несколько ледниковых эпизодов [Leather et al., 2002; Рье и др., 2007].
Гондванская гляциоэра
Ледниковые периоды гондванской гляциоэры
Четыре ледниковых эпизода выявлены в ледниковых разрезах хирнанта на юго-востоке Турции [Monod et al., 2003] и три в Аравии [Vaslet, 1990]. Одновременно с ледниковым максимумом произошло охлаждение океанических вод и умеренно холодолюбивая хирнантская фауна распространилась в низкие широты [Brenchlay et al., 1994]. Как уже упоминалось, пять ледниковых эпизодов выявлены в наиболее полных разрезах Северной и Западной Африки, например в бассейне Мурзака (Ливия) [Moreau et al., 2004].
Эти события интерпретируются как гляциоэвстатические и геохимические отражения двух основных фаз хирнантского оледенения [Brenchlay et al., 1994;. В Поздней Катании под влиянием похолодания тропических вод и сокращения шельфов вымерли только тропические формы (Финнеган и др., 2012). На юго-востоке Боливии ледниковые отложения встречаются в нижней части формации Итака, для которой характерны комплексы миоспор верхнего фамена (Струниан [Streel et al., 2013]).
По радиоизотопным и биостратиграфическим данным в восточной Австралии в серпуховско-московском интервале выделены четыре ледниковых эпизода (С-1, С-2, С-3 и С-4), длительность каждого от 1 до 5 млн лет назад [Fielding, Франк и др., 2008]. Судя по разрезам восточной Австралии, своего максимального развития он впервые достиг в асселе и в первой половине сакмарья (ледниковый горизонт П-1 [Fielding, Frank et al., 2008]). Ледниковый эпизод Р-4, охватывающий верхнюю часть вардского яруса и капитанский ярус (средняя часть татарского яруса), представлен также дистальными ледниковыми фациями и осадочными сланцами в бассейнах Джелили, Боуэн и Сидней [Fielding, Frank и др., 2008].
Биосферные события
Обобщенные модельные оценки содержания CO2 и O2 в атмосфере позволяют предположить, что в девонско-пермском интервале глобальная температура снизилась почти на 3 °C [Came et al., 2007], а температура поверхности тропических вод снизилась почти на 5 °C [Montanez et al. . ., 2007]. В меньшем масштабе позднепалеозойские ледниковые периоды отражаются на обобщенных изотопных кривых δ13Срб и δ18О [Frank et al., 2008] в виде положительных аномалий δ13С (от 2 до 6‰ VPDB) и δ48 до (от –48 ) 0‰ ВПДБ) . Изотопные исследования углерода в пермских ледниковых отложениях восточной Австралии показали, что в начале каждой ледниковой эпохи значения δ13Crb и δ13Corg сначала уменьшались на 1-3‰ PDB, затем в средней части эпохи возрастали на такую же величину. сумма и в конце она снова упала.
Более детальные изотопные исследования осадков одного из самых длительных раннепермских ледниковых периодов Австралии (Р-2) показали, что величина δ13Сорг колеблется в них с несколько меньшей амплитудой, но значительно более высокой частотой — 400-500 тыс. Стагнация выразилась в гораздо меньших масштабах (около 10–20%) как вымирания, так и появления новых родов морских беспозвоночных.
Проблема
Еще более противоречивыми фактам и просто фантастическими являются обсуждаемые ниже результаты компьютерных моделей о существовании огромного ледникового покрова большой мощности в средней-верхней юре Северо-Восточной Азии [Donnadieu et al., 2011] или выводы об оледенении. в средних и высоких широтах Евразии в начале апта по данным изотопного анализа 18О в гидротермальных цирконах [Янг, 2013]. Выводы об умеренном или умеренно холодном климате согласуются с локальным присутствием в нижнемеловых отложениях Южной Австралии единичной находки тонкого тиллита (Alley, Frakes, 2003), по-видимому, горного происхождения, дропстоунов и глендонитов (Frakes et al. , 1994). Детальное изучение позднеальбского ископаемого леса у подножия Антарктического полуострова показало, что он имел среднюю плотность и состоял в основном из круглогодичных зеленых широколиственных хвойных пород (подокарповых и араукариевых) и был сопоставим с современными влажными лесами умеренного пояса Южного острова. . из Новой Зеландии [Falcon-Lang et al., 2001].
Температуру поверхностных вод исследовали методом TEX86, а температуру воды ниже термоклина – путем определения δ18О ростр белемнитов [Jenkyns et al., 2011]. Данные геохимии и палеотемпературы юрских и меловых вод района Фолклендского плато (т. 511); на уровне моря (метод TEX86) и воде ниже термоклина (белемниты, метод δ18О) (по [Jenkyns et al., 2011] с изменениями). Однако на основе гипотезы «похолоданий» рядом авторов была создана палеоклиматическая реконструкция пограничного интервала между средней и верхней юрой Северного полушария, которая показывает огромный ледниковый щит, лишь немногим уступающий по размерам Антарктиде. Доннадье и др. др., 2011].
Падение уровня моря и увеличение δ18O в альбе, а также наличие рассеянных пород в мелу интерпретируются как свидетельство сильного похолодания, вызванного разносом льдов [Jeans et al., 1991]. В то же время расчеты показывают, что если бы ледниковый щит ограничивался центральным горным плато Антарктиды, это не могло бы привести к падению уровня моря более чем на несколько метров [Markwick et al., 2000]. Особенно это ясно при сравнении температур мезозойских океанских вод с температурами, характерными для переходного периода перед кайнозойскими оледенениями [Zachos et al., 2001].
Антарктическая гляциоэра
Стратиграфическое значение оледенений
Структура и некоторые особенности гляциоэр
Во внеледниковых областях палеозоя и позднего кайнозоя для корреляций часто используются косвенные признаки оледенений, такие как гляциоэвстазия, изотопные аномалии и биотические последствия [Давыдов и др., 2012; Эрос и др., 2012; и так далее.]. Во-вторых, докембрийские и фанерозойские оледенения были связаны с аномалиями δ13Ccrb противоположного знака (отрицательными в докембрии и положительными в фанерозое; рис. 20). Есть предположения, что эти различия связаны с геодинамической эволюцией Земли, геохимической эволюцией биосферы и биоты [Frakes et al., 1994; Кроуэлл, 1999; Добрецов, Чумаков, 2000].
Региональное и межрегиональное стратиграфическое значение
Масштабы оледенений
Проблема тотальных оледенений Земли
Между тем, «твердый снежный ком» означает практически полное нарушение круговорота влаги на Земле и, следовательно, прекращение питания. Сторонники «твердого снежного кома» объясняют сложное строение перечисленных разрезов тем, что сохранившиеся ледниковые отложения представляют собой лишь отложения последнего отступающего неустойчивого и колеблющегося ледника. По их мнению, более ранние, более древние ледниковые отложения были полностью размыты ледниками «твердого снежного кома».
Поэтому нет оснований говорить о полном и повсеместном разрушении эрозией отложений ранних стадий оледенений в случае оледенений Марино и Стерта, а также о непрерывности оледенений «твердого снежного кома». Не только прокариоты (бактерии и цианобионты), но и гораздо более сложные и чувствительные к низким температурам эукариоты и некоторые многоклеточные организмы пережили оба «твердых снежных кома Земли». Ссылаясь на аналогичные факты, сторонники «Земли-снежка» полагают, что подножие льда, ледниковые трещины и полыньи наряду с гидротермальными жерлами могли служить убежищами для организмов во время тотальных оледенений [Hoffman, Schrag, 2002].
Отсюда следует, что во время позднего докембрия ледниковые периоды океан либо не был полностью покрыт толстым льдом, как того требует гипотеза «твердого снежного кома», либо лед был достаточно тонким и неоднократно замерзал, что противоречило существованию сплошного льда. Все приведенные выше модели предполагают, что даже без «твердой снежной почвы» горные ледники могли формироваться в низких широтах на больших высотах и опускаться до уровня открытого океана. Было обнаружено, что вопреки концепции «Земли-снежка» концентрация континентов в низких широтах мало влияет на изменения температуры Земли и появление морского льда в высоких широтах.
Гляциоэры и психросфера
Помимо гипотезы тотального оледенения и «слякотной Земли» было выдвинуто несколько альтернативных гипотез, объясняющих наличие ледниковых отложений в низких неопротерозойских широтах (обзор см.: [Чумаков, 2008]), но все они имеют либо слабое фактическое, либо даже фантастическое обоснование.
Возможные причины оледенений
В период своих максимумов они охватывали большие территории, четыре-пять современных континентов одновременно, иногда до широты 40–30°. В последние годы, с одной стороны, существенно уточнились данные о возрасте и масштабах оледенений в фанерозое и позднем докембрии, а с другой стороны, полуколичественные и количественные оценки интенсивности тектонической деятельности на Земле в Получен фанерозой [Хаин, Сеславинский, 1994; Добрецов, Чумаков, 2000; Чумаков, 2005]. В тех случаях, когда процессы, снижавшие содержание парниковых газов в атмосфере, совпадали с интенсивной субдукцией и связанным с ней известково-щелочным эксплозивным вулканизмом, с одной стороны, происходило дополнительное захоронение углерода в мантии, а с другой - проявлялся эксплозивный вулканизм. само по себе, что снижает прозрачность атмосферы [Добрецов, Чумаков, 2000; Чумаков, 2005].
Роль оледенений в биосфере
С гуронским ледниковым периодом началось широкое распространение цианофитов и произошла первичная оксигенация океана и атмосферы [Мележик и др., 2013]. Колебания видового разнообразия бентосных фораминифер в ледниковом регионе также хорошо коррелируют с каменноугольными и пермскими ледниковыми событиями [Давыдов и др., 2012]. В период антарктической гляциоэры основными биотическими событиями было появление в олигоцене первых представителей подотряда Hominidae, в плиоцене — семейства гоминид, в начале четвертичной системы — рода Homo и первых. орудия и, наконец, в конце плейстоцена, около 200 тыс. лет назад, вида Homo sapiens [Gradstein et al., 2012].
Например, темпы вымирания позвоночных сейчас возросли более чем в 100 раз по сравнению с фоновыми вымираниями в прошлом, например [Ceballos et al., 2015].
Заключение
Литература
The Ayn Formation of the Mirbat Group, Dhofar, Oman // The Geological Record of Neoproterozoic Glaciations / Eds E. Arnaud, G.P. Glacially influenced sedimentation in the late Proterozoic of the Paraguay Belt (Mato Grosso, Brazil) // Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol. The Squantum Member of the Boston Basin, Massachusetts, USA // The Geological Record of Neoproterozoic Glaciations / Eds E.Arnaud, G.P.
Neoproterozoic glacial deposits in the Kimberly region and northwestern Northern Territory, Australia // The Geological Record of Neoproterozoic Glaciations / Eds E. Arnaud, G.P. Stratigraphic signature of the Late Palaeozoic glaciation in the Parmeener Supergroup of Tasmania, SE Australia, and interregional comparisons // Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol. Gander Bay tillites from the Davivsville Group (Ordovician), northeastern Newfoundland // Earth's Pre-Pleistocene Glacial Record / Eds M.J.
Archaic tilloids of the Tikshozero Group in the eastern part of the Baltic Shield, USSR // Pre-Pleistocene Glacial Records from the Earth / Eds MJ Early Proterozoic Lammos tilloids from the Kola Peninsula, USSR // Pre-Pleistocene Glacial Records from the earth / Eds MJ Early Proterozoic Sarioli tiloids in the eastern part of the Baltic Shield, USSR // Earth's Pre-Pleistocene Glacial Records / Eds M.J.
A new age constraint on the onset of the Neoproterozoic glaciations in the Yangtze Platform, South China. Lithology, sedimentology and genesis of the Zheng muguan Formation of Ningxia, China // Earth's Glacial Record / Eds M.Deynoux, J.M.G.
Чумаков Николай Михайлович
Оледенения Земли
История, стратиграфическое значение и роль в биосфере
