История Земли

Теплому климату свойственны эвапориты, красноцветы, морские известняки (прежде всего биогермы, т. е. остатки кораллов и других известьвыделяющих рифообразующих организмов, по-видимому, и ранее бывших в основном теплолюбивыми), а также ряд организмов, представляющихся теплолюбивыми, - крупные рептилии, крупные насекомые, крупные породообразующие фораминиферы, брюхоногие моллюски ципреи, из растений - пальмы и др. Наиболее важными свидетелями холодного климата являются тиллиты, т. е. неслоистые и несортированные конгломераты - смеси валунов с глинами или мергелями, рассматриваемые как остатки древних ледниковых морен и отличающиеся от несортированных конгломератов неледникового (например, оползневого) происхождения наличием отполированного и исштрихованного скального ложа и такими геоморфологическими признаками, как плоскодонные долины с крутыми стенками, цирки и «бараньи лбы».

Кроме перечисленных качественных индикаторов палеоклиматов теперь применяется также и количественный метод - оценка палеотемператур вод в древних бассейнах по отношению изотопов кислорода O18/O16 в карбонатах раковин существовавших в тех водах животных (см. книгу Р. Боуэна [561). Как установил Г. Юри, равновесие между содержанием изотопов кислорода в карбонатах и в воде, описываемое, например, соотношением

CO163 + 3H2O18 ↔ CO183 + 3H2O16

зависит от температуры воды: карбонаты слегка обогащены тяжелым изотопом кислорода О18 по сравнению с водой, и это обогащение растет с понижением температуры. Если в воде отношение O18/O16 равно 1/500, то в карбонатах оно оказывается равным 1.022/500 при температуре 25° С и 1.026/500 - при 0° С.

Обычно измеряется величина δ =( (R - R0)·1000)/R0, где R - отношение СO16O18/СO16 в исследуемом образце, a R0 - в некотором эталонном карбонате; но δ с помощью простой эмпирической формулы вычисляется температура воды.

В качестве примера на рис. 67 приводятся значения δ, полученные М. Кейтом и Дж. Вебером (1964 г.) для образцов североамериканских пресноводных известняков (преимущественно из района Великих озер, на восточной части границы между США и Канадой) с возрастами от девона до четвертичного периода. График показывает, что в девоне значения δ были низкими (а температуры воды - высокими), затем они росли до максимума в перми (минимум температуры), затем падали до минимума в мелу (максимум температуры), после чего опять росли до максимума в четвертичном периоде. Согласно рис. 54, в девоне восточная часть Северной Америки находилась в умеренных широтах южного полушария, затем она перемещалась на север, в перми пересекала экватор, в мелу достигла крайнего северного положения, а после этого сместилась чуть южнее. Исходя из этих палеоширот, можно было бы ожидать прямо противоположного хода кривой на рис. 67. Это усиливает вытекающие из рис. 67 выводы о наиболее теплом климате Земли в девоне и особенно в мелу и о наиболее холодном климате в плейстоцене и особенно в перми.

Рис. 67. Отношение δ 018 изотопов кислорода в североамериканских пресноводных известняках фанерозойского возраста по М. Кейту и Дж. Веберу (1964 г.).

Самыми выдающимися из климатических событий в истории Земли были, конечно, ледниковые периоды, характеризовавшиеся появлением континентальных ледниковых щитов (в настоящее время такие щиты покрывают Антарктиду и Гренландию), от которых остаются обширные площади тиллитов. Как уже отмечалось, геологами обнаружены многочисленные тиллиты как фанерозойского, так и докембрийского возраста. Самыми древними из них являются, по-видимому, нижнепротерозойские, наиболее яркими представителями которых служат тиллиты в свите Гоуганда нижней части серии Кобальт Гуронской надсерии на юго-востоке Канадского щита. Тиллиты Гоуганда имеют возраст свыше 2 млрд. лет, - по-видимому, между 2.0-2.1 и 2.2-2.3 млрд. лет. Свита Гоуганда имеет мощность 650-1300 м и содержит тиллиты, переслоенные с окаменевшими глинами - аргиллитами и аркозовыми песчаниками (гранитного состава); конгломераты в тиллитах лишены какой-либо сортировки, содержат валуны специфических форм - утюгообразные и «дропстоны», сопровождаются ленточными глинистыми сланцами с изолированными валунами и в ряде случаев лежат на исштрихован-ном ложе, так что их ледниковое происхождение практически не вызывает сомнений. Ниже серии Кобальт в Гуронской надсерии есть еще слои конгломератов, имеющих облик тиллитов, - это свита Брюс серии Квирк-Лейк и еще ниже - свита Рамсей-Лейк серии Хуг-Лейк. Вся эта многослойная структура свидетельствует, возможно, о перемежаемости ледниковых периодов того времени.