Природа Глобальных Трансгрессий

Source http://www.evolbiol.ru/sorohtin11.pdf


Помимо осредненных характеристик тектонической активности существуют и периодические ее
колебания. Такие колебания интенсивности конвективного массообмена в мантии и скоростей движения литосферных плит в реальных условиях должны происходить благодаря нестационарности химико-плотностной конвекции и перестройкам ее структур или за счет влияния процессов коллизии континентов и деструкции литосферных плит на скорость их взаимного перемещения. Например, по данным возрастной идентификации линейных магнитных аномалий на океаническом дне получается, что средняя скорость движения тихоокеанской плиты в позднем мелу почти в полтора раза превышала современную, тогда как в поздней юре и раннем мелу она была близкой к современной.

Восстановить колебания тектонической активности Земли помогают следы трансгрессий и регрессий моря на континенты. В работах Г. Менарда (1966), В. Питмана, Дж. Хейса (1973), О.Г. Сорохтина (1976) и Д. Таркота (1979) показывается, что глобальные трансгрессии моря на континенты и их регрессии могут вызываться пульсациями тектонической активности Земли. При этом, помимо медленных изменений положения уровня Мирового океана с периодами порядка сотен миллионов лет выделялись и более короткие эвстатические колебания его уровня, связанные с аккумуляцией или таянием значительных объемов воды в ледниках, образующихся во время установления на Земле ледниковых периодов.

Остановимся на тектонической стороне этого вопроса, оставив ледниковые эвстатические колебания в стороне. Г. Менард в 1964 г. высказал идею, что значительные колебания уровня Мирового океана могут происходить за счет изменений объема срединно-океанических хребтов. В частности, он показал, что образование современных хребтов могло привести к повышению уровня океана более чем на 300 м.

Как следует из тектоники литосферных плит, толщина литосферы определяется глубиной охлаждения и кристаллизации мантийного вещества и зависит от времени экспозиции горячего вещества мантии на поверхности Земли. В связи с тем, что в рифтовых зонах происходит постепенное раздвижение океанических литосферных плит и непрерывное наращивание их краев за счет охлаждения и кристаллизации поднимающегося астеносферного вещества, мощность литосферы под срединно-океаническими хребтами закономерно увеличивается по мере удаления от их гребней. Но кристаллизация силикатов сопровождается возрастанием плотности, поэтому с увеличением мощности океанической литосферы уровень ее поверхности понижается по закону корня квадратного от возраста литосферы. Следовательно, чем быстрее происходит раздвижение океанического дна в рифтовых зонах, т.е. чем выше тектоническая активность Земли, тем положе становятся срединно-океанические хребты, соответственно уменьшаются объемы океанических впадин и тем бoльшие объемы воды вытесняются из океанических областей на континенты. Отсюда амплитуда эвстатических колебаний уровня океана, связанных с тектоническими причинами, полностью определяется средней скоростью движения океанических литосферных плит. Возможен и обратный подход: если известны эти эвстатические колебания, то по ним можно определить и колебания тектонической активности Земли. Амплитуду же эвстатических колебаний уровня океана практически для всего фанерозоя можно восстановить по площадям распространения морских отложений на континентах и по анализу сейсмостратиграфических разрезов осадочных толщ на континентальных окраинах океана. Построенные таким путем кривые эвстатических колебаний уровня океана необходимо обрабатывать, имея в виду, что колебания происходят по четырем главным причинам:

- благодаря дегазации мантии масса воды в океанах постепенно увеличивается и за 4 млрд лет уровень океана в среднем поднялся на 4,5 км
- благодаря эволюционным изменениям тектонической активности Земли происходят медленные изменения тектонической активности с характерными периодами колебания уровня океана порядка миллиарда лет (кроме архея, когда период колебаний снижался до 100 Му), но их амплитуда значительна и достигает ±1–2 км.
- колебания тектонической активности Земли в связи с периодическими перестройками структуры химико-плотностной конвекции в мантии и соответствующие колебания уровня океана происходят с характерными периодами около 100 Му и амплитудами 200–400 м.
- наиболее быстрые изменения уровня океана за несколько тысяч лет происходят из-за возникновения и таяния покровных ледников на материках, расположенных в приполярных областях Земли и периоды гляциоэвстатических колебаний океанической поверхности обычно имеют порядок 100 тыс. лет, а их амплитуда достигает 100–150 м.



Анализ эвстатический колебаний уровня океана показывает, что отдельные пульсации тектонической активности Земли могут достигать 15–20%. В фанерозое наблюдалось три максимума таких пульсаций: главный из них проявился в ордовике и силуре в эпоху каледонской орогении около 500–400 Ма, когда началось формирование вегенеровской Пангеи. Второй, менее значительный максимум приходится на каменноугольный период – время герцинской орогении и продолжения формирования Пангеи. Эти активные орогенические эпохи в триас-юрское время сменились относительно спокойным и коротким периодом стабильного существования суперконтинента Пангея. Последний, позднемеловой всплеск тектонической активности Земли был связан с распадом Пангеи и закрытием палеоокеана Тетис, на месте которого возник грандиозный Альпийско-Гималайский горный пояс.

Глобальные трансгрессии и регрессии морских бассейнов на континенты могут приводить к существенным перестройкам структуры биотических сообществ. Например, хорошо известна массовая и быстрая гибель многих видов кораллов на океанических островах в начале позднего мела. Но именно в этот период была последняя глобальная трансгрессия, обусловленная увеличением средней скорости нарастания океанической литосферы, которая привела к “перекачиванию” карбонатов из океанов в мелководные, небывало обширные континентальные моря и к отложениям на их дне меловых осадков. Поэтому причиной гибели кораллов и многих видов моллюсков (например, рудист) в середине мелового периода явилось обеднение вод открытого океана карбонатом кальция.