Палеоэкология: учебное пособие

Континентальные плиты могут сходиться и расходиться, причем на их стыках могут возникать «нагромождения», подобно тому, как обломки льда при подвижках и столкновениях ледовых полей образуют торосы. Так возникли горные хребты Урала и Гималаев. Плиты могут также раскалываться, образуя глубокие разломы – рифты. Рифтообразование вызвано усиленной тектонической и вулканической деятельностью.

Периодически сближаясь, континентальные плиты образуют единый суперконтинент Пангею («вся Земля»), Под ним накапливается тепло от радиоактивного распада в глубине Земли, так как гранитная континентальная плита вдвое хуже проводит тепло, чем базальтовая океаническая. Вследствие усиления конвекции, континентальная плита вздымается (как пена на закипающем молоке), швы между плитами расходятся (продолжая аналогию, как лопается пенная шапка на вскипевшем молоке) и единый суперконтинент раскалывается снова на отдельные плиты. По линиям будущих разломов предварительно усиливается вулканическая деятельность. После раскола и разделения континентов тепло уходит в океанические бассейны, так как базальтовая кора океанического дна легче отдает тепло, чем гранитная, а теплоемкость воды вообще очень велика. Морское дно, старея, опускается, и континенты снова сдвигаются. Этот цикл дрейфа континентов называется суперконтинентальным циклом, или циклом Уилсона. Необходимо отметить, что Тихий океан оставался океаном на всех этапах суперконтинентального цикла, а в период схождения всех континентов в единую Пангею являлся единым водным пространством Земли – Панталассой («все море»). Атлантический же и Индийский океаны периодически появлялись и исчезали в зависимости от положения и конфигурации континентальных плит в периоды их раздельного существования.

Весь цикл носит регулярный характер и длится от 400 до 600 млн лет. Из них около 40 млн лет проходит от начала рифтообразования до раскола суперконтинента, еще примерно 160 млн лет идет расхождение плит, около 160 млн лет – их сближение и около 100 млн лет существует Пангея до начала рифтообразования.

Сильные горообразовательные процессы, связанные со сдвигом плит, происходили 2600, 2100, 1700, 1100, 650 и 250 млн лет назад, а примерно через 100 млн лет после каждого такого периода происходил процесс рифтообразования и раскола единого континента. Значит, за этот период произошло 4 полных цикла (500, 400, 600, 450 млн лет), и сейчас происходит 5-й цикл.

Как же влияет различная конфигурация плит в процессе суперконтинентального цикла на изменения климата Земли? Если принять количество воды на Земле за постоянную величину, то уровень океанов зависит от глубины дна и от массы континентов. При собирании всех плит в единый суперконтинент дно океана углубляется, уровень его падает, а площадь уменьшается. При расползании континентальных плит дно поднимается, уровень океана тоже поднимается, а площадь его увеличивается.

При существовании единого суперконтинента, в силу низкого уровня океана, усиливается сток и перенос в океан различных минеральных веществ, в частности силикатов кальция, попадающих в сток в результате эрозии. В воде ионы кальция соединяются с растворенным в ней углекислым газом (образующим в воде карбонатные ионы) и вхвойношироколистадают в осадок в виде углекислого кальция СаСОз (извести). При этом содержание углекислого газа, растворенного в воде, падает, и вода растворяет дополнительно часть углекислого газа, содержащегося в атмосфере.

Углекислый газ является так называемым парниковым газом – он пропускает к поверхности Земли видимый солнечный свет, но задерживает отраженные от поверхности Земли более длинные инфракрасные (тепловые) лучи. Это явление называется парниковым эффектом и приводит к тому, что на Земле средняя температура положительная. При уменьшении количества углекислого газа в воздухе происходит снижение парникового эффекта, наступает похолодание, образование полярных «шапок» льда и снега, из-за чего уровень океана падает еще сильнее. Но при этом наступает также и известная сухость климата (влага из воздуха «вымораживается» на полюсах), снижается количество осадков, что, в свою очередь, уменьшает сток, следовательно, уменьшается поступление в океан кальция и происходит уменьшение «откачки» углекислого газа из атмосферы.

Но наиболее заметное увеличение поступления углекислого газа в атмосферу происходит при рифтовых разломах и расколах суперконтинента за счет усиления вулканической деятельности. При уменьшении глубины океана вследствие расхождения континентов увеличивается площадь прибрежных мелководий, которые более продуктивны и, следовательно, более интенсивно дышат, чем глубокие воды, и за счет их увеличивается поступление углекислого газа сначала в воду, а потом и в атмосферу.