палеогеография - континенты - сотни милионов лет назад.
Кембрийский период
Ежегодно расстояние между отдельными континентами меняются: одни из них удаляются друг от друга, другие — приближаются. Эти перемещения влияют на облик Земли. Когда около 100 лет тому назад впервые заговорили о перемещениях континентов, большинство геологов отказывалосб этому верить. Но сегодня это признанный научный факт. Движутся относительно друг друга не только континенты. В движении находится и вся земная кора. Возникают новые океаны, раздвигающие континенты, и исчезают старые океаны, когда континенты сходятся. Поскольку континенты несут на себе и обитателей, все эти изменения оказали влияние на эволюцию животного мира. Единый мир. В настоящее время на Земле есть шесть континентов. Путешествие из Северной Америки в Евразию или из Африки в Австралию — это путь в несколько тысяч километров в открытом море. Но 245 миллионов лет назад, когда началась мезозойская эра, вся суша представляла собой единый суперконтинент, который мы называем Пангея, а остальная часть земного шара была покрыта огромным океаном Панталлас. Этот мир едва ли отличался большим разнообразием живых существ. Теоретически любое животное могло пересечь весь мир, если бы этому животному было по силам преодолевать на своём пути горы и реки. Движение материков началось тогда, когда сформировалась суша, что произошло за миллионы лет до существования Пангеи. Немногое известно о континентах, существовавших на протяжении этого периода, но несомненно, что они тоже перемещались и что гигантский суперконтинент формировался несколько раз. Один из этих древних гигантских массивов суши носит название Паннотия. Он существовал в вендском периоде, более 650 миллионов лет назад. Просуществовав примерно 100 миллионов лет, он разделился начасти, из которых сформировался затем суперконтинент Пангея. Объединение отдельных частей. Континенты перемещаются со скоростью всего несколько сантиметров в год, и таким образом путь, проходимый ими на протяжении жизни одного животного, ничтожно мал. Даже в течение жизни целого вида животных положение континентов почти не изменяется. Но проходят миллионы лет, и путь, проделанный континентами за это время, уже нельзя назвать ничтожно малым. Из-за этого движения суши за такой долгий период времени может происходить изоляция некоторых групп животных, но возможно также и объединение разных фаун. Южная Америка — превосходный пример того, как движение суши может влиять на эволюцию животных. Ещё примерно три миллиона лет назад это был остров, отрезанный от остального мира около ста миллионов лет. За столь длительный период изоляции здесь развилось множество уникальных животных, включая и некоторых весьма необычных сумчатых и самых крупных грызунов, когда-либо существовавших на Земле. Но когда Южная Америка соединилась с Северной, животные получили возможность перемещаться с одного континента на другой, и многие из коренных млекопитающих Южной Америки в борьбе за выживание потерпели поражение. И всё же до сих пор сохранились признаки, свидетельствующие о том времени, когда Южная Америка была островом, и найти эти признаки совсем не трудно. Сейчас ещё в Южной Америке живёт немало млекопитающих и птиц, нигде больше на Земле не встречающихся. Миграция животныхНа этой карте показано, как постепенно снижающийся уровень мирового океана позволил животным — и людям тоже — мигрировать из Азии в Северную Америку в конце последнего ледникового периода. Зелёным цветом обозначена суша в том виде, в каком она существует сегодня, а коричневым — участки морского дна, которые были сушей в ледниковом периоде. Разделившаяся компания. В глубокой древности движение материков оказало сильное влияние на характер эволюции рептилий. Когда началась эра процветания рептилий, Пангея ещё существовала. Вот почему так много семейств рептилий было найдено на огромных пространствах Земли. Но после «раскола» суперконтинента некоторые группы рептилий развивались в особых, специфических регионах мира. Один из примеров таких «локальных» рептилий — цератопсы, группа рогатых динозавров, ареал которых ограничивался Северной Америкой и Монголией; другой группой были сегнозавры — маленькое семейство, следы существования которого были обнаружены только в Азии. Карта расположения листозавровПеремещение континентов объясняет нам, почему следы некоторых доисторических животных можно в настоящее время найти в разных регионах мира. На карте слева показаны места, где были найдены окаменевшие остатки листозавров, которые обитали почти на всём пространстве суперконтинента Пангеи более 220 миллионов лет назад. После того как эти животные вымерли, бывший ареал их обитания разделился на отдельные части вследствие перемещения континентов. Мосты через моря. Перемещения континентов влияли и на климат планеты. Это влияние могло выражаться в изменениях направлений морских течений, которые переносят тёплую воду из тропиков в другие части света. Движение континентов также сказывалось на ледяном покрове Земли, потому что ледовые шапки могут сформироваться только на суше. Если бы вблизи полюсов Земли не было континентов, полярное море замёрзло бы, но толстые ледовые шапки не сформировались. Что касается животных, то для них ледяной покров Земли имеет очень важное значение. Чем больше льда в ледовых шапках, тем холоднее и суше становится климат. В то же время снижается уровень Мирового океана, так как замерзает такая большая масса воды. Если уровень моря снижается достаточно сильно, то обнажаются части морского дна, что позволяет животным мигрировать по суше на соседние материки. Это произошло во время последнего ледникового периода, когда животные из Азии достигли Северной Америки по дну Берингова моря. Листозавр относится к группе зверообразных пресмыкающихся, живших в поздней перми и раннем триасе.
Перемещение континентов и супер континент Пангея Разделение Пангеи Если хотите искупаться, то поспешите на пляж. Вы еще можете успеть. Некоторые ученые утверждают, что через 300 миллионов лет Атлантический океан совершенно исчезнет. К тому времени восточное побережье Соединенных Штатов Америки станет новым Средним Западом, удаленным от ближайшего океана на 4800 километров. Континенты, которые, казалось бы, так прочно стоят на месте, на самом деле перемещаются. Приблизительно один раз в 500 миллионов лет материки сталкиваются. Во время этой вселенской коллизии береговые линии вздымаются к небу горными хребтами. Когда это произойдет в следующий раз, все континенты сольются в один огромный материк, окруженный со всех сторон Мировым океаном. Можно будет проехать на машине из Детройта в Париж и проследовать дальше до Пекина. Правда, если к тому времени человечество не перестанет существовать, то оно несколько раз поменяет названия государств, стран и городов. В 1994 году расстояние между Северной Америкой и Евразией увеличится еще на два сантиметра. Эта картина «наездов» одних континентов на другие основана на теории тектонических плит. То, что мы называем земной корой, на самом деле мозаика плит, плавающих по поверхности раскаленных, частично расплавленных горных пород земной мантии. Как плоты по поверхности моря, скользят материки по полужидким камням мантии Земли. Континенты — Северная Америка, Южная Америка, Африка, Евразия (Европа и Азия), Австралия и Антарктида — находятся на тектонических плитах. Если плиты дрейфуют, то вместе с ними перемещаются и континенты. Насколько они подвижны? Ну, например, в 1994 году плиты Америки и Евразии разойдутся, дрейфуя, приблизительно на два сантиметра. Атлантический океан станет чуточку шире. Ученые думают, что перемещение материков — это циклический процесс, который повторяется снова и снова. Материки сходятся и вновь расходятся примерно каждые 500 миллионов лет. Можете не принимать слова ученых на веру. Просто посмотрите на глобус. Континенты выглядят, как элементы головоломки из кусочков, которые надо собрать в одну картинку. При одном взгляде на материки нетрудно представить себе эти картинки, соединенными вместе. Например, выгнутая часть северо-восточного побережья Южной Америки очень точно соответствует вогнутой береговой линии западного побережья Африки. Соедините части головоломки вместе и получите супер континент. Последний супер континент, который распался на куски 180 миллионов лет назад, ученые называют «Пангея», что по гречески означает «вся Земля». Думается, что Пангея была со всех сторон окружена гигантским, планетарным океаном, предшественником современного Тихого океана. Последний суперконтинент, названный Пангея, распался 180 миллионов лет назад. Возможно, и до Пангеи были другие супер континенты. Каждый из них существовал приблизительно по 80 миллионов лет, а затем начинал распадаться. Ученые говорят, что такие гигантские разломы материков происходили по двум причинам: действие тепла раскаленного ядра Земли и вращение нашей планеты. Часть тепла, поднимающегося из недр Земли, задерживается супер континентом. Чтобы смоделировать ситуацию, мы предлагаем вам положить любую книгу на одеяло с электрическим подогревом. Часть одеяла, находящаяся под книгой, нагревается больше, потому что книга препятствует рассеянию тепла с поверхности одеяла, прикрытой книгой. То же происходит и с супер континентом. Он неравномерно нагревается, также неравномерно расширяется и раскалывается на части. В то же время крупный континент, одним боком приподнятый над поверхностью Земли, испытывает огромные внутренние напряжения от вращения нашей планеты вокруг своей оси. Сочетание этих напряжений с тепловыми разломами раскалывает на куски громадную материковую массу, как это и произошло 180 миллионов лет назад. Однако пройдут миллионы лет, дно Атлантического океана опустится, океан уменьшится в размерах, и сантиметр за сантиметром материки снова начнут сближаться, чтобы соединиться еще на 80 миллионов лет. Источник: http://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/peremeshhenie-kontinentov-i-super-kontinent-pangeya/ .
Большую часть своего рабочего времени я занимался конструированием мира. Я стаскивал половину Европы в самую середину Атлантики; перегораживал одни морские проливы и открывал другие; разливал моря побольше Средиземного и давал им имена, а потом безжалостно иссушал. От меня требовалось начертить континенты и окружить их морями — в общем, я рисовал географические карты Земли, пригодные к использованию 500 млн. лет назад. Для этого мне понадобились трилобиты. Садясь вместе с утренними попутчиками в 18:21 на электричку обратно в Хенли-на-Темзе, я слышал от них будничный вопрос: «Что сегодня успел?» Порой я отвечал так: «Сегодня сдвинул Африку на 600 км к югу», — и они быстро утыкались в футбольное обозрение. Одной из первых книг, которая открыла мне притягательную мощь научного метода, было собрание очерков величайшего популяризатора-биолога Дж. Холдейна. Книга называлась «Возможные миры» (Possible Worlds), а одна из глав — «Сам себе кролик» — захватывала духом авантюрных экспериментов, столь типичным для великих биологов. С этой книгой мне было не страшно рассуждать о многочисленных загадках природы, а найти разгадку для одной-двух из них я считал благороднейшим делом жизни. Теперь, так уж повернулась судьба, у меня есть право рисовать собственные возможные миры: исчезнувшие, вписанные в воображаемую географию и отспоренные у десятка коллег. Я грезил рядами вулканических островов, плюющими дымом и лавой, архипелагами, населенными трилобитами и наутилоидами. Я видел, как эти существа задыхаются на разоренном морском дне, одним махом и убитые, и увековеченные. На склонах Уэльских холмов я находил отголоски подобной трагедии: здесь на расколотых твердых породах открываются прослои вулканического пепла, серого, как древесная зола, и в них впечатались тени трилобитов, окаменевшие, кажется, только затем, чтобы мы узнали об их жестокой смерти. Мысленно я наблюдал крушение вулканов и островов, стиснутых необъятными континентальными массами, такими исполинскими, что древний Кракатау показался бы обреченной виноградиной в ореховых щипцах. Это мир ордовика, ничем не напоминающий современный глобус. Там, несомненно, были моря и континенты, но совсем не те, что мы вызубрили со школьных лет. Не той формы, не так сгруппированные и расположенные. С точки зрения геологии теперешняя география сложилась совсем недавно. В центре Англии, в Херефордском соборе, висит Марра Mundi — карта мира Ричарда Голдинхэма; тусклый внутренний свет предохраняет карту от выцветания, он еще как будто нарочно приглушен, чтобы правильно передать таинственный пергаментный мир конца XIII в. Что за забавные построения на этой карте! Суши гораздо больше, чем морей и океанов, против того, что рисует сейчас привычная меркаторская проекция. В центр мира поставлен Иерусалим. Британские острова разместились где-то с краю. Но город Линкольн нарисован близко к реальности: есть улицы, которые тянутся от собора на холме к реке Уитхэм, на улицах отмечены дома. Так на обложке New Yorker тщательно прорисовывают Манхэттен, а вокруг него приблизительный остальной мир. Вот и Линкольн казался создателям Марра Mundi центром мира, а то, что отдалялось от него, виделось весьма схематично. Путешествовать было трудно, карты составлялись неточно (возможно, Ричарду не хотелось никуда выезжать, подобно некоторым ньюйоркцам, прочно засевшим в Бруклине). На первый взгляд, земли вокруг Средиземного моря кажутся бессмысленным пятном, но, присмотревшись внимательнее, понимаешь — ага, Кипр на месте, и Сицилия узнаваема. В относительно удаленные области карты поселили чудищ и гигантов: в Египет посадили сатиров, около Самарканда разместили киконов — людей с птичьими головами; в Индии объявились единороги и алерионы — птицы, которые в возрасте шестидесяти лет откладывают два яйца, а потом, когда птенцы вылупляются, сразу летят к морю топиться. Более точная картография Возрождения отправила этих мифических созданий к самым пределам мира. А кое-кому они до сих пор чудятся в глубоких озерах Анд или в дебрях Амазонии — в последних неисследованных уголках планеты. Когда я творил географию ордовика, мне тоже пришлось отказаться от собственных драконовых грез — я уплотнял и упаковывал туманные образы, извлекал частицы правды из далекой дымки. А Марра Mundi пермского времени хорошо известна — тогда все материки съехались в один суперконтинент Пангею. Пангею причисляют теперь к тем научным фактам, которые должен знать каждый образованный человек, вроде тех, что число пи нельзя вычислить с абсолютной точностью или что черная дыра пожирает материю. И если помнить о Пангее, то навязчивое тождество очертаний восточного побережья Южной Америки и запада Африки обретает смысл: оно досталось нам в наследство от расколовшегося единого континента. На месте раскола начал постепенно расширяться океан, он увеличивался по мере добавления океанической коры в районе Срединно-Атлантического хребта. Африка отползала от Южной Америки. И если раньше эта идея казалась возмутительной, то теперь она выглядит практически очевидной — конечно же, Индия оторвалась от Африки (оставив позади кусок в виде Мадагаскара) и наехала на Азию! Азия сморщилась в гигантские складки, которые мы зовем Гималаями. На спутниковых фотографиях край континентальной плиты выглядит так, будто его смяли; можно даже ощутить, как колоссальное давление выдавило наверх Эверест. Из космоса горы выглядят так, будто сделать их проще простого, все равно, что, подвинув, смять складками скатерть на столе. Так же и Альпы: вытянулись через Европу, и этот небрежный тектонический шов напоминает о другом геологическом сюжете, когда кора вспучивалась от движения африканской плиты. Африка двигалась к северу, задевая и перетасовывая по дороге более мелкие плиты Средиземноморья. Пангея раскололась, крепкая спайка континентов разошлась, то был брак, заключенный не на небесах, а как раз, наоборот, на самом фундаменте мира. Объединение Пангеи совпало с вымиранием трилобитов. Согласно рассуждениям некоторых специалистов массовое вымирание было связано со слиянием континентов, потому что новый, только выкованный суперконтинент диктовал планете такие специфические условия, к которым обычному организму было трудно приспособиться. А мы знаем, что трилобиты уже стали уязвимы. А что было до Пангеи, когда трилобиты еще правили миром? (Я знаю, что поступился научной точностью ради словесной выразительности, но иногда я себе это позволяю, особенно когда есть возможность съязвить по поводу правления динозавров.) Не меньше четверти века назад ученые поняли, что Пангея — всего лишь эпизод в истории континентов. Тектоника плит началась не с раскола Пангеи, мы же не думаем, что она закончилась извержением вулкана на Малых Антильских островах. Континенты движутся по поверхности, направляемые внутренним мотором планеты, а он заводится конвекционными токами глубинного тепла. Представьте пленку на поверхности горячего варева — это будут континентальные плиты наверху планетного вещества, кипящего в безостановочном течении, древнем, как сама Земля. До Пангеи были и другие миры, другие очертания на карте мира. Сама Пангея собралась из более древних континентов, но это был не более чем краткий эпизод объединения, а до него и после него раздробленные куски суши разделялись надолго морями и океанами. Древние континентальные массы в результате тектонической эволюции были сшиты вместе, подобно безумно скроенному лоскутному одеялу. Материал для древних материков использовался все время один и тот же, даже сегодняшние Африка, Северная Америка (Лаврентия), Сибирь или Балтийский щит представляют собой до-кембрийскую континентальную кору. Но только нарезан он был иначе, чем на сегодняшних атласах. Ведь природа не обязана была строить ордовикский мир из знакомой нам современной аппликации. Когда-то ранние материки разделялись океанами, но мало-помалу, по мере сближения материков в единую Пангею, океаны закрывались. Океаническая кора съедалась за счет субдукции — процесса, в ходе которого плита погружается вниз, поддвигаясь под соседнюю, в результате субдукционного движения получаются глубокие океанические впадины; подобный процесс происходит в сегодняшнем мире у берегов Японских островов, такой же точно механизм действовал и в палеозое. В ордовике существовали, по всей видимости, вулканические архипелаги, похожие на вулканы в Индонезии, столь вспыльчиво демонстрирующие тектоническое разрушение континентальной коры. Вокруг этих архипелагов отлагались породы с остатками трилобитов, ставших вещественным доказательством ордовикских бурных событий в море — извержений пара и раскаленных клубов вулканического пепла. Но если ордовикские океаны исчезли, схлопнулись, то откуда нам знать, что они вообще когда-то были? Если они просто стерлись без следа, то для нас сегодняшних они стали невидимы. На самом деле все древние океаны оставляют на поверхности планеты свою памятную роспись. Да, мы знаем, что разъединенные некогда материковые плиты наезжали друг на друга и поднимали ввысь горные цепи, как в свое время подплывшая к Азии Индия смяла и выдавила кверху Гималайские хребты. Древние горные массивы пересекают современные континенты подобно старым шрамам. По линиям этих старых ран можно отследить берега бывших океанов. Старые горные цепи за десятки миллионов лет стираются эрозией, они гораздо ниже сравнительно молодых Альп или Анд. Разглядывая любую физическую карту Азии, нельзя не заметить Урала, горной цепи, тянущейся от Новой Земли (там, где герой моей норвежской саги Олаф Холтедал описывал древние геологические свиты и структуры и заслужил себе славу) на юг до Каспийского моря. Уральские горы смотрятся как рубец, но это именно рубец и есть: горная цепь отмечает шов между Балтийской и Сибирской плитой. В ордовике эти две плиты находились далеко друг от друга: съехались они потом, в другие эпохи, когда океаническая кора между ними полностью погрузилась за счет субдукции в мантийные глубины. И произошло это задолго до образования единой Пангеи. О древних океанах говорят фантомы вымерших вулканов, которые были связаны с субдукцией, или они узнаются по особым, легко изменчивым лабильным минералам или же по скоплению медных руд. Такие легко просачиваются наверх из расплавленного нутра Земли, когда океан умирает. Границы очень старых континентальных плит не так легко обнаружить, особенно если они покрыты более молодыми наслоениями. И вот, чтобы отправиться далеко-далеко в прошлое, увидеть эти исчезнувшие океаны, ученым нужно сначала найти эти затертые швы и вытащить их из каменных архивов. И чем дальше прошлое, тем более неопределенными становятся наши реконструкции, и мы все больше напоминаем Ричарда Голдинхэма. Так что мои попутчики из электрички в Хенли-на-Темзе могли бы с полным правом спросить: «Африку, говорите, сдвинули на 600 км? А почему не на 900? Или на 2000?» Но у нас нет подходящего инструмента, чтобы разглядеть хорошенько ордовикский мир, мы просто пытаемся сложить головоломку, глядя на нее через подзорную трубу с другого конца, с уменьшающего, так что сотня-другая километров бесследно стирается миллионолетней амнезией. Поэтому забудем о географии, выученной и знакомой, и станем думать о возможных мирах. И для этого у нас есть неплохое подспорье. Некоторые типы пород содержат магнитные минералы. Земля «подобна огромному магниту» — писал в своем труде «О магните» (De Magnete) 1600 г. Уильям Гилберт, придворный лекарь королевы Елизаветы I Английской, и с этого труда началось изучение земного магнетизма с темных тяжелых железных руд, взятых Гилбертом за основу. Между магнитными полюсами планеты течет магнитное поле, оно похоже на силовые линии, которые складываются железными опилками, помещенными на лист бумаги между двумя магнитными палочками. Соответственно, подвешенная магнитная стрелка неизбежно развернется, указав на магнитные полюса планеты. В природе широко распространен магнетит — обычнейший земной минерал; его зерна можно встретить в песчаниках, он рассеян в породе, как кунжутные семечки в печенье. Когда изготавливается природой геологическая порода или застывает изверженная лава, магнитные минералы, если они там присутствуют, намагничиваются; при этом намагничивание обретает свойства магнитного поля, какое существует в момент застывания изверженных лав. И это намагничивание остается — получается своеобразное ископаемое магнитного поля планеты, — оно никуда не исчезает и не меняет направления, даже если плита с этими намагниченными породами повернется и отодвинется далеко от места рождения намагниченного слоя, главное, чтобы камень снова не расплавился. Несложными расчетами углов намагничивания образца определяем положение магнитных полюсов в момент рождения минерала — застывшее в минерале магнитное поле как будто указывает пальцем на древние полюса Земли, ничто не может точнее выдать их положения. Однако таким способом определяется лишь древняя широта (или, как ее называют, палеоширота), но не долгота, для долготы магнитный метод работает много хуже, поэтому совсем точное местоположение древнего континента определить не удается. Тем не менее с палеомагнитными данными на руках уже можно прекрасно начать выстраивать географию ископаемых времен: коллеги называют палеомагнитчиков «палеомагами», и в этом прозвище лишь самая чуточка ехидства. Чем дальше в прошлое, тем больше трудностей: так получается, что, углубившись в трилобитовые эпохи, большинство указаний на палеополюса становятся ненадежными, породы перемагничиваются из-за наложения последующих геологических сюжетов или магнитный сигнал искажается. В результате возникают конфликты между палеомагнитчиками и палеонтологами, и каждый защищает свой географический вариант. Временами дискуссия решается шумными перебранками. Палеомагнитчики громогласно настаивают на том, что только их наука дает твердую основу, а однажды мне довелось слышать от одного горе-магнитчика, что один наш палеополюс стоит тысячи ваших ископаемых. Подозреваю, этот ученый стал бы утверждать, что один физик стоит дюжины палеонтологов, — вот какой невежа! А ведь ископаемыми успешно пользуются именно для реконструкции исчезнувших миров, и здесь сложились давние традиции, имеющие превосходную репутацию. Все же ископаемые послужили ключевым доводом в пользу Пангеи, и было это еще до того, как физики приняли идею объединенного континента. Как получилось, что и флоры, и фауны пермского возраста на юге Африки, в Южной Америке и Индии так похожи? Только потому, что когда-то они составляли одно целое. И про трилобитов можно рассуждать точно так же и по ним картировать древние континенты. Они обживали мелководья внутренних морей ордовикской Северной Америки, они изобиловали в морях, омывающих прямые берега Гондваны (см. с. 231), они копошились в илистом грунте на морском дне будущей Швеции и Эстонии. Наши политические границы трилобитам были нипочем, их останавливали только географические барьеры, непроходимые на их, трилобитовый, лад. В тех мелководных морях на трилобитов оказывал влияние климат и окружающий ландшафт, теперь, в современности, то же самое — тропические организмы не похожи на жителей умеренных широт. Морские существа чувствительны к температуре, и большинство из них придирчиво выбирают, что и где они станут есть. Хищник нацелится на определенную жертву, выбрав ее с особенным тщанием, как ценитель вин, углядевший среди обычных бутылок «Шато Лафит». Некоторые предпочитают каменистые обиталища, другим больше по нраву песок — в него удобно закапываться, третьи выбирают липкую черную грязь. Одним словом, у морских животных есть сродство к месту, и трилобиты не исключение. Когда ордовикские континенты распределились по океанам, на каждом континентальном шельфе отдельно от других существовали и развивались своеобразные трилобиты, особенно четко они различались на разных широтах. Каждый континент получил в результате свой набор характерных обитателей, и среди этих обитателей было множество трилобитов. Нанесите на карту трилобитов — и получите карту континентов. С подсказкой по палеомагнитным данным теперь можно гораздо точнее определить широту, к условиям которой был приспособлен конкретный набор трилобитов. Ну и, конечно, на разных широтах слагаются разные типы пород и минералов. И если находится такой закономерный набор пород, то гипотеза о палеоширотах и окружающих донных ландшафтах получит неплохое подкрепление. Так, известняки осаждаются под тропическим солнцем и служат хорошим опознавательным знаком тропической зоны. Часто они накапливаются мощными слоями из затвердевших карбонатных илов, называемых арагонитом. Сегодня такие нужно еще хорошенько поискать — пожалуй, только на Багамах найдутся аналоги. Выбивать ископаемых из тропических известняков совсем непросто, это занятие кого угодно приведет в отчаяние: молоток безнадежно отскакивает от неподатливой поверхности. Набравшись немного опыта, уже находишь малейшие признаки присутствия трилобитов — там кусочек хвоста виднеется, а здесь обломочек щеки. А когда нужно отбить от скалы кусок породы с ценнейшим экземпляром, выколачиваешь камень миллиметр за миллиметром и проклинаешь природу, которая устроила трилобитовый панцирь и известняк из одного материала, кальцита. Я потерял два ногтя в такой вот схватке с известняком. Но зато в известняке трилобиты сохраняются лучше всего — если, конечно, удается их оттуда вытащить. С другой стороны древнего мира, у полюсов, известняков не было. Там накапливаются сланцы, и трилобитов из сланцев добыть сравнительно легко, но они редко оказываются столь же прекрасны, как в известняках. Таким образом, чтобы нарисовать картину трилобитового мира, у нас имеются типы осадочных пород, наборы характерных видов и есть магнитные полюса. Представьте себя участником экспедиции инопланетных геологов, посетивших Землю через 200 млн. лет после того, как усилиями человечества планета стала безжизненной, континенты оголились, примерно как в ордовике. Но континентальные плиты продолжают свои перемещения, их движущие силы человечеству неподвластны. Теперь Австралия раскололась на три больших куска, как некогда распалась Пангея. Каждый кусок отправился своим маршрутом: один, например, к Африке, другой — к Антарктиде, а третий к Азии. И как пришельцу восстановить изначальный облик материка антиподов? Сначала придется определить единообразие геологических блоков на трех кусках. Потом коллекции окаменелостей (фоссилий) покажут тесные связи между фауной всех трех кусков — найдутся кенгуру, вомбаты, опоссумы, коалы и целый ряд других сумчатых, которые будут только там и больше нигде в мире. Объединенные на одной территории, они обретут семейный дом (здесь буквально лучше сказать — подклассный дом, ведь сумчатые — это подкласс млекопитающих). И если тектонические события не затерли бы контуры материка, то можно было бы, как пазл, сложить три гипотетических фрагмента, чтобы краешки стыковались друг с другом. И с трилобитами так же: мы словно прибыли из будущего, и перед нами загадочный мир. Можно возразить, что с Австралией и сумчатыми проще, потому что они живут на суше и, следовательно, по ним легче реконструировать материк, чем по животным, плавающим в морях и океанах. Это, безусловно, так. Но в ордовике моря были не похожи на современные, они обширно разливались по материкам, занимая гораздо большие площади, чем сейчас. И те мелководные моря были настоящим эволюционным котлом, в котором изготавливались аборигенные виды (их еще называют эндемичными, распространенными только в одном месте). Если бы Австралию сейчас со всеми ее пустынями и бесконечными кустарниками покрыло море, это как раз и было бы то древнее мелководье. Я собирал трилобитов в самом сердце Австралии, так далеко от обжитого края моря, что даже динго безбоязненно подходили поглазеть на меня. И в ордовике эти места были так же отдалены от края континента, как и теперь, — моря растекались необычайно свободно по континентальным платформам. Динго рассматривали меня с любопытством, а я с не меньшим любопытством рассматривал своих трилобитов, чудесных и невиданных: мы с трилобитами были чужаками в этом мире, хотя каждый на свой манер. С моего удобного наблюдательного пункта на невысоком всхолмии мне была далеко видна вся равнина, там на славу поработала эрозия, будто претворяя слова библейского Исайи: «Всякий дол да наполнится, и всякая гора и холм да понизятся, кривизны выпрямятся и неровные пути сделаются гладкими». Я без труда представлял себе, как на этих пустынных землях плещется море, и море я наполнил жизнью, поселив там трилобитов. В тех же породах найдены и самые древние рыбы (из тех, что известны современной науке) — тоже чужаки в этом мире. Некоторые местные трилобиты разительно отличаются от своих соплеменников, как кенгуру от других млекопитающих. Теперь я попытаюсь нарисовать атлас ордовика, мою собственную Марра Mundi, возрастом 470 млн. лет (см. с. 231). Некоторые куски суши выглядят знакомо. Вот Лаврентия, ее очертания схожи с Северной Америкой и Гренландией, расположенных рядышком и в те давние ремена. Но Лаврентия лежит на боку: экватор обнимает ее вдоль, а не поперек. Необычны (с точки зрения сегодняшней географии) и ее восточные области. Там пристроился западный кусочек Британских островов. Трилобиты с северо-запада Шотландии и запада Ирландии оказались такими же, как из Ньюфаундленда и Гренландии. А известняки с острова Скай (того самого, куда бежал Красавчик принц Чарли*), осевшие под жарким древним тропическим солнцем, мало отличаются от известняков штата Нью-Йорк. С другой стороны, только западная часть Ньюфаундленда сравнима с Шотландией и Ирландией; со стороны канадского побережья на Северном полуострове, торчащем в море радостным перстом, находятся трилобиты, свидетельствующие о близости с Невадой и Оклахомой. * Карл Эдуард Стюарт (1720-1788) по прозвищу Красавчик принц Чарли, последний из династии Стюартов, после разгромной битвы при Каллодене в 1746 г. сбежал на остров Скай, переодевшись в женское платье. В XIX в. новатор-палеонтолог Элкана Биллингс нашел и назвал множество ископаемых. Его трилобиты Bathyurellus и Petigurus из семейства Bathyuridae так же обычны для ордовикских слоев Лаврентии, как кенгуру для Австралии. Если они нашлись среди ископаемых, то наверняка вы стоите на древней Лаврентии. Так вот, на Ньюфаундленде они найдены только в западной части острова, а их современники из восточной части — совершенно другие. Шов, образовавшийся на месте древнего океана (его называют океан Япетус), проходит как раз между двумя сторонами острова. В раннем ордовике восточная и западная части острова находились друг от друга так же далеко, как сейчас Бразилия и Нигерия. А трилобиты Bathyuridae распространяются далеко к северу, до самой Шотландии и Гренландии. Шпицберген, мои геологические ясли, тоже был частью Лаврентии. Трилобиты Канадской Арктики, и на острове Элсмир, и на Аляске, и в западной Канаде, и во всей западной части США до великого бассейна Юты, Невады и Айдахо, и в Техасе, Оклахоме, до запада Аппалачей и штата Нью-Йорк, где вездесущий Чарльз Дулитл Уолкотт впервые описал трилобита Bathyurus, — везде и всюду одинаковы. Трудами дюжин палеонтологов Лаврентию изобразили на карте, выверяя ее безошибочными автографами трилобитов. Когда я через много лет после поездки по Ньюфаундленду приехал в Неваду, то под ароматной сенью колорадской сосны нашел тех же трилобитов, что и в Арктике, где на меня, невоспитанного, громко ругались полярные крачки, потревоженные бесцеремонным вторжением к их гнездовью. Это замечательное сходство доказывает, что в ордовике экватор проходил скорее вдоль североамериканской плиты, чем поперек, не так, как в сегодняшней географии. (Нужно признаться, что для иллюстрации положения древних континентов это самый простой пример.) На этой карте показан ордовикский мир 485 млн. лет назад, воссозданный в том числе и по находкам трилобитов в разных частях света На другом конце климатического диапазона находится западная Гондвана. Это название означает «земля гондов» (прим.: гонды — группа народностей, живущих на территории центральной Индии), и оно сыграло знаменательную роль в понимании Пангеи. Великий геолог Эдвард Зюсс использовал его, чтобы показать соответствие геологической специфики Южной Америки, Индии и Африки (а теперь, как мы знаем, и Антарктиды). Во время пермского периода они объединялись в единый континентальный массив, а затем разошлись по частям. Но Гондвана существовала и до пермских времен: у нее было свое, планетарное «коллективное бессознательное». Спаянные воедино во время позднего докембрия плиты фундамента Гондваны лишь вдвое моложе самой Земли. Неподатливые, неизменные, упорные, они пережили десятки планетных катаклизмов, искореживших широчайшие области земной коры. В учебниках, на которых я вырос, такие древние стабильные блоки называются щитами (например, Канадский щит), и мне думается, что это вполне подходящее название, потому что щит предназначен для защиты от нападения, должен помогать сопротивляться; и действительно по смыслу получается щит, только в масштабе планеты. В ордовике западная окраина Гондваны располагалась близко к Южному полюсу, а сам Южный полюс находился где-то в районе Северной Африки. Почти все южное полушарие — половину мира — занимал гигантский континент, такой огромный, что простирался от Южного полюса до экватора роходившего через Австралию. Никакой из современных континентов не сравним с тем, ордовикским. Географию Гондваны выверяют по особому набору трилобитов, и они отличаются от Bathyuridae в Лаврентии. Третий континент известен как Балтика. На современной карте Балтика объединяет Норвегию, Швецию и прибалтийские страны — Литву, Латвию, Эстонию. К востоку Балтика простиралась до Уральских гор. Вспомним, что Урал отмечает край древнего континента, шов, который закалился в столкновении с Сибирью, когда из этой сшибки с Балтикой складывалась Азия. Но в ордовике Сибирь еще представляла собой отдельную плиту — все континентальные швы распущены, все застежки пока что расстегнуты. В 1975 г. вместе со шведским наставником по имени Торстейн Чернвик я изучал ордовикские пласты Балтики. Чернвик провел меня через серию небольших известняковых карьеров на юге Швеции, где слои залегали горизонтально и без всяких деформаций — ничто не тревожило эти породы в течение 450 млн. лет, пока не пришел туда я со своим молотком. Примечательным в этих карьерах было то, как спрессовалось в них геологическое время. В Уэльсе я привык к сотням метров темных глинистых пород, представляющих один-два миллиона лет накопления осадков. В Швеции половина всего ордовика — около 30 млн. лет — уместилась в один карьер. Целое подразделение ордовикской хронологической шкалы оказалось не толще печенья: говоря на нашем жаргоне, этот разрез оказался конденсированным (осадок накапливался очень медленно). Но все же трилобитов там было предостаточно, и они опять же отличались от тех, что я собирал на Ньюфаундленде. В породах во множестве попадались хвосты, похожие внешне на Ogygiocarella,но не родственные им; они принадлежали трилобитам Megistaspis. И ни намека на батиурид! Во время той моей поездки по Швеции Чернвику было уже не меньше 80. Он отлично говорил по-английски оборотами и идиомами из романов Пэлема Гренвила Вудхауза, поэтому его речь звучала очаровательным анахронизмом. Когда находился особенно красивый экземпляр Megistaspis,он восклицал: «Наипрелестнейше, дружище!», — а если он хотел донести до меня какую-то информацию, то говорил: «Вы позволите шепнуть вам словечко-другое?» (у Вудхауза так обычно обращались к симпатичным девицам. — прим. авт.) А в конце дня я неизменно слышал от него: «Доброй ночи, старина». Все, что я видел, свидетельствовало о том, что Балтика была отдельным континентом. При этом и сами типы пород, и трилобиты, а потом еще и палеомагнитные данные отправляли этот континент в умеренные широты, где-то между Лаврентией и Гондваной. Что же до трилобитов, они оказались совершенно бесподобными. Конечно, к ним прилагаются длиннющие списки имен и местонахождений, но запомнить их невозможно, и только гениальные психи способны держать в голове такие собрания бесполезных подробностей. Кому какое дело, на какой день недели попадало 29 февраля в високосные годы за последнюю сотню лет? Вот и перепись трилобитовых названий столь же занудная. Но, если набраться терпения и сравнить списки трилобитов из десятка местонахождений, получится материал для картирования трилобитовых комплексов. А из этого, в свою очередь, проступает карта границ древних онтинентов. Трудно вообразить более полезную информацию: сегодня какие-то списки, а завтра они преображаются в целый мир! Поэтому я решил не уклоняться от списков — назову по очереди всех трилобитов, которых можно найти только в западной Гондване, обитателей приполярных морей раннего ордовика: Neseuretus, Zeliszkella, Ormathops, Ogyginus, Colpocoryphe, Calymenella, Selenopeltis, Pradoella, Placoparia, Merlinia…Любители классических скороговорок могут тренироваться, сколько пожелают, а я могу и дальше тренировать их навыки. Каждый из этих трилобитов своеобразен, а все вместе они представляют портрет половины экосистемы. И еще они обеспечили мне научную карьеру, потому я перечисляю их особенно уважительно. Ogyginus,типичный представитель трилобитовой фауны Гондваны в ордовике. Экземпляр из Шропшира, Великобритания. Фотография в натуральную величину Англия, Уэльс и восточная часть Ньюфаундленда вместе составляли Авалонию, в чьем имени заключена толика романтизма времен короля Артура, а на самом деле оно берет начало от полуострова Авалон на Ньюфаундленде. Судя по характеру пород, восточный Ньюфаундленд и Уэльс некогда составляли единое целое в противовес западному и восточному Ньюфаундленду, которых в ордовике разделял океан Япетус. Авалонию называют микроконтинентом, у него собственный маршрут дрейфа, независимый от путей больших континентов — Гондваны и Лаврентии. Может быть, в данном случае аллюзии с историями короля Артура не так уж и неуместны: Авалония с географическим безрассудством отстаивала собственную независимость, и вся ее история — это сага о прощаниях и столкновениях. В 1980-х гг. ученые спорили о положении Авалонии по отношению к Гондване. Вместе с моим приятелем Робином Коксом, специалистом по брахиоподам, мы предположили, что в раннем ордовике Авалония была, по всей вероятности, близка к Гондване. В подтверждение я привел список гондванских трилобитов, которых нашел в Уэльсе и Шропшире: Neseuretus, Calymenella, Ormathops, Colpocoryphe, Ogyginus, Placopaha, Merlinia.С таким списком общих трилобитов где еще могла находиться Авалония? И при этом не нашлось ни одного общего вида с Балтикой — ни одного трилобита и ни одной брахиоподы, так что мы заключили, что Авалония была отделена морем от умеренных вод Балтики. В 1982 г. мы назвали его морем Торнквиста. (Торнквист — знаменитый геолог, работавший в тех местах.) Вот как запросто мы даем названия исчезнувшим морям и океанам. Позже в течение ордовика Авалония пропутешествовала через все море Торнквиста и встретилась с Балтикой, об этом мы судим по изменениям в составе трилобитовых комплексов. Признаться, я испытывал мимолетные приступы мании величия, перемещая по планете взмахом божественной руки куски суши с живущими на них миллионами людей. Но палеомагнитные данные сажали Авалонию гораздо ближе к Балтике, рядом с экватором, смещая ее на тысячи километров относительно гипотетической «трилобитовой» позиции, — и возник конфликт. Как обычно бывает в таких случаях, молниеносно разгорелся научный спор. И, конечно, нам в один голос твердили, что палеомагнитные данные стоят тысяч трилобитов. Но мы в ответ парировали, что, мол, если Балтика и Авалония находились так близко, то почему же их трилобиты так разнятся, а тем временем трилобиты из Франции, Испании, Северной Африки так похожи на авалонских? Для нас это была проверка на прочность: «соглашательская» наука против науки «принципиальной», мягкая наука против жесткой, ископаемые против техники! В конце концов, ископаемые победили! Слава Мерлинии! Так как Merlinia носила имя Мерлина, колдуна короля Артура, то судьба Авалонии решилась силами, может, и не совсем научными. Потом было доказано, что в палеомагнитные построения вкралась неточность и последняя версия палеомагнитных реконструкций вполне соответствовала трилобитовым данным. И сегодня на всех палеокартах ордовика красуется море Торнквиста. Оно преодолело ту таинственную грань, что проходит между гипотезой и принятым фактом. Трилобиты восторжествовали. Но века сменялись веками, и Авалония потихоньку пододвигалась к Балтике, а море Торнквиста съеживалось, уносимое субдукцией в глубины мантии; зато позади Авалонии на его месте открывалось новое море. В этом вся суть континентального дрейфа: что он породит, то и порушит. С восточной стороны исполинской Гондваны находилась Австралия — и что было с ней? Западная часть Квинсленда и прилегающих Северных Территорий были залиты обширным ордовикским морем. Когда мы с Джоном Шерголдом отправились в эти глухие области, о местных ископаемых почти ничего не было известно. Пейзаж в тех местах выглядел как-то особенно безжизненно. То тут, то там посреди полупустыни торчали безрассудные эвкалипты, рядом с водоводами, оживляемыми ветряками, пробавлялись несколько коров. Водоводы часто пересыхали или вода в них портилась. Мощеных дорог не было вовсе. Дороги из городка Боулия ведут в никуда: они бегут к равнинам, где отполированный ветром и песком камень притворяется дорогой, делая ее практически неразличимой. Там легко потеряться, и я большую часть путешествия вылезал и бродил по округе в поисках сломанной ветки или какого-то следа от проехавшего в прошлом сезоне вездехода. Еще приходилось помнить о парадемансии — самой ядовитой на свете змее, обитающей, как назло, именно в тех местах. Ее яда хватает, чтобы одним махом убить сотню лабораторных мышей. Понятно, что в условиях пустыни приходится становиться изощренным хищником с узкими пищевыми предпочтениями, но зачем такая возмутительная смертоносность? Змеи же не охотятся на кенгуру! Перед нами, безусловно, буквальный пример избыточной ударной мощности. Солнце жарит зверски, но вот оно милостиво скрылось за горизонтом и наступили те полчаса, когда можно присесть, открыть банку с пивом, пока на огне жарится мясо, и тогда в голову приходит мысль: какая удача, что мне, счастливейшему из ученых, довелось здесь работать. Годы студенческой нищеты и следующие за ними стесненные годы аспирантуры на подхвате у старших коллег вдруг кажутся не напрасными. «Все когда-нибудь окупается», — говорите вы себе с некоторым сомнением. А потом становится холодно. Только однажды мой энтузиазм относительно пустынь немного приутих, и вот как это произошло. В округе рассеяны бары, их совсем мало, и все они жалкие и сугубо функциональные: простая барная стойка, деревянный пол, ночлежка в задних комнатах. Работяги месяцами копят свою зарплату, намереваясь отправиться в Брисбен и пожить красиво. Но часто добираются лишь до первого бара. И там их денежки утекают: они сидят у стойки — или, скорее, стоят, — пока не пропьют все до копейки. Ясно, что через одну-две недели пьяного дурмана в них закипает агрессия: в осоловелом прищуренном взгляде плещется тяжелая алкогольная тоска. Они превращаются в скотину, жаждущую драки. Пойти туда со своим английским акцентом — это как раз то, что нужно. «Англичашки чертовы — не выношу!» — цедят они сквозь зубы, сжимая кулаки. Просто Дикий Запад, реликтовый остров посреди острова-континента. За обиды, мнимые или настоящие, там расплачиваются тумаками. Для такого труса, как я, все это представлялось кошмаром. После первой встречи с подобным пьянчугой я несколько часов тренировал примитивный среднеевропейский акцент, чтобы больше не привлекать к себе внимания. Все же им трудновато выразить настолько же однобокое отношение к уроженцу Валахии. Австралийские трилобиты ордовикских тропиков снова оказались ни на кого не похожи. Отделенные широкой полосой от побережий западной Гондваны и океаном от Лаврентии, они пошли своим эволюционным путем. У этих необычных животных весь головной щит был покрыт бугорками, и внешне они походили на известного нам девонского Phacops,но при более тщательной инспекции у них обнаруживаются родственные связи с Ogygiocarellaдоктора Ллуйда и с Asaphus(мы теперь называем ег Norasaphus).Здесь мы видим изящный пример, как в сходных условиях формируются сходные по внешним признакам трилобиты: так разные актеры наряжаются в один и тот же костюм, чтобы сыграть одну и ту же роль. Это явление носит название гомеоморфии. Живые примеры гомеоморфии мы могли наблюдать там же, где выколачивали трилобитов из мягкого песчаника: они, эти примеры, дремали, пережидая жару, в зарослях колючего спинифекса вокруг нас. Это были сумчатые мыши: они похожи на обычных мышей и внешне и по образу жизни, но все же они сумчатые, такие же, как коала и кенгуру Природа — мастерица на такие обманы. Один из таких, возрастом больше 400 млн. лет, мы с Шерголдом раскусили, сидя на ордовикских камнях в австралийском захолустье. Было бы нечестно объявлять трилобитов единственными строителями карты ордовикского мира, хотя в решении некоторых спорных вопросов они сыграли ключевую роль. Должен признать, мне немного жаль, что игры с вырезанными из картона кусочками континентов ушли в прошлое. Теперь информацию такой сложности обрабатывают компьютеры: они суммируют данные из многих источников — тут и палеомагнетизм, и трилобиты, и осадки, и все другое. Компьютер решает все трудности с масштабами и проекциями, непременно возникающие при подготовке осмысленных результатов: одно нажатие кнопки — и мир поворачивается другим боком. Компьютер представит вам меркаторскую проекцию ордовикского мира, где Гондвана чудно распласталась внизу карты (в силу того же эффекта Гренландия на многих современных картах выглядит треугольной). Можно понять, какой же была Гондвана, если посмотреть на нее в такой проекции, где полюс посажен в центр карты. Для компьютера это рутинное дело. Но какая бы задача ни решалась, всегда трудно преобразить сферу в плоскость, и еще хуже, если очертания континентов нам не знакомы. Кроме того, компьютерные реконструкции хороши только тогда, когда в них заложена качественная первичная информация; как говорится, что посеешь, то и пожнешь, и эта поговорка приложима к данному случаю не меньше, чем к сельскому хозяйству. Машины, как мы знаем, городят одну на другую прискорбные нестыковки, обрекая тем самым континенты никогда не прийти к согласию. В этой главе я описал мир, каким он был в течение нескольких десятков миллионов лет из всей 300-миллионной истории трилобитов. Я изобразил практически моментальный снимок времени, даже скорее тонкий ломтик времени, но все равно застывший момент в текучей истории изменчивого мира, в которой континенты никогда не прекращают своих медлительных блужданий по планете. Через 45 млн. лет, в силуре, совсем исчез, поглощенный субдукцией, океан Япетус, отделявший Балтику и Авалонию от Лаврентии. А вот Каледониды — древняя горная система, которая протянулась от Аппалачей до Шотландии и породила гористые фьорды Норвегии; они образовались, когда происходило это великое континентальное объединение, столь же драматичное, как и то, что через 250 млн. лет вздыбило к небу Альпы. И тогда трилобиты, жившие до той поры розно, сошлись в единый комплекс. Фауны изменялись в согласии с географией. Когда через сотни миллионов лет начал открываться Атлантический океан, т.е. Пангея стала раскалываться, линии скола прошли, хотя и весьма приблизительно, по тому самому древнему каледонскому стыку, который образовался еще в девоне. Но в результате фрагменты ранних континентов оказались далеко от своей ордовикской прописки: сейчас северная Шотландия отделена от Лаврентии Атлантическим океаном, а ведь тогда они составляли одно целое; зато две половины Ньюфаундленда, в ордовике разделенные океаном, теперь слились в единый остров. Пусть закрылся океан Япетус, но на его месте появился другой пролив — Герцинское море; оно тянулось от Центральной Европы дальше к востоку. В начале книги уже встречалось это умершее море. На одном из его берегов обитал воображаемый трилобит Гарди, а искореженные скалы и величественные граниты Корнуолла остались его последним потрепанным наследием. Планета, как неспокойный разум, все бередит старые раны. Может, через десятки миллионов лет — кто знает? — Азия снова отколется от Урала? А там, на руинах прежнего дома — кто знает? — объявятся новые животные. Чтобы описать всю «континентальную» повесть, которую пережили трилобиты, пришлось бы взяться за новую книгу. Триста миллионов лет прошло от основания кембрия до конца эпохи трилобитов. За это долгое время мир преобразился дважды. И с каждым географическим переделом мои подопечные должны были подстроиться и приноровиться к новому климату и морскому режиму, иногда все вместе, а иногда по отдельности. Нельзя сказать, что все научные споры закончились, не всегда понятно, где находился в позднем ордовике или силуре иной кусок суши. Не бывает окончательной Марра Mundi: всегда можно устроить мир по-другому. Но устраивать его следует, учитывая партнерство географии и эволюции — они неизменно танцуют в паре, щека к щеке, а трилобиты нам говорят, как менялся рисунок этого великого танца. И вот теперь-то мы можем воспроизвести мир трилобитов. Наконец нам показались те моря, которые трилобиты видели своими хрустальными глазами. Стало понятно, что вдруг узнал бы несчастный герой Гарди, пожелай трилобит передать ему частицу своей памяти в тот отчаянный момент на корнуоллской скале, мгновенная вспышка — и сброшен темный покров времен. В ордовике трилобиты населили всю планету: они благоденствовали в жарких тропиках, где кораллы строили свои рифовые бастионы; они обживали ледяные приполярные моря, где жестокие штормы и лавины беспрепятственно разрушали голые, еще лишенные растительности донные ландшафты, покрывая их толстым одеялом осадка и превращая в кладбище трилобитов, чтобы они через миллионы лет открылись под нашими молотками и рассказали свои секреты. Перед нами простирается океанская ширь — пустая и безжизненная. Тогда немногие трилобиты пускались в плавание через океанские глубины, разве что пара-другая лупоглазых видов отважно пересекала экватор, подобно современным тунцам, привыкшим к океанским просторам. К каждому древнему континенту были приписаны свои трилобиты, они миллионными стаями роились на мелководьях. Моря глубоко вдавались в континентальные равнины, и на этом продуктивном мелководье кипела жизнь, трилобиты благоразумно рассредоточились по своим экологическим специальностям — какими бы экзотическими ни были те условия, все равно эти специальности или, как их называют, экологические ниши, знакомы нам по современным морям. (В пресных водах не поселился ни один трилобит, если бы это произошло, возможно, трилобиты бы и не вымерли полностью.) Были среди них опасные гиганты размером с кастрюлю, например Isotelus,которые охотились на своих мелких соседей, а те, завидев врага, скорее прятались или сворачивались в непробиваемый шарик. Некоторые из гигантов подгребали добычу мощными конечностями, резали ее на куски и крошили об острую вилку на заднем краю гипостомы. Другие могли просто проглотить свою незадачливую добычу не жуя, целиком отправив ее в вместительный желудок под раздутой глабелью Phacops дорастал до размеров приличного краба, и, чтобы высмотреть в сумеречном освещении свой обед, он использовал острое зрение. И не было среди них примитивных заурядных илоедов, все как один ладно и точно сконструированы для охоты. Здесь и маскировка, и притворство, и защита: иные трилобиты свернутся в твердый колючий шар и становятся аппетитны, как напильник. Другие сажали на панцирь мелких животных, мшанок или гидроидов — что может быть лучше для конспирации на палеозойском дне. А были и такие, которые зарывались полностью в мягкий грунт и только глаза выставляли наружу, днем наблюдали из-под безопасного покрывала, а ночью вылезали на промысел в водорослевый сад. Обитатели зоны приливов обзаводились толстым панцирем, сновали по краю моря, определяя антеннами химические сигналы — запахи пищи или врага, глаза настороже, улавливают малейшее движение. Они видели то, что нам знать не дано: всех тех мелких созданий, не оставивших на память о себе ископаемых слепков, или водорослевых спор, канувших бесследно в вечность. До нас доходят далеко не все подробности истории. Там, где в донном осадке скапливалась органика, обитали илоеды. Эти малявки, такие, например, как кембрийская EIrathia, безостановочно перерывали осадок в поисках съедобных кусочков, вспахивая и перемешивая донный грунт; они одновременно и сборщики, и уборщики. Иногда от их ножек оставались следы — косички бороздок с черточками от щетинок, ограниченные с боков канавками, оставленными щечными шипами. Обычно оставленные на песке следы скоро размываются, утренний прилив беспощаден к памяткам прошедшего дня. Но если пропечатанный след в нужный момент присыплется тонкой мутью или песком, то мгновение застынет, каменная летопись запечатлеет улетающий миг, танец времени случайно оставит свой росчерк. Среди любителей ила были и такие, которые жили под поверхностью осадка, такие своеобразные трилобитовые кроты. В современных морях тысячи видов ведут подобный образ жизни. Эта была пехота трилобитовой армии, их люмпен-пролетариат, они трудились дни напролет в грязи на дне, чтобы добыть себе пропитание на короткую жизнь. У трилобитов этой породы гипостома крепилась к дублюре не жестко, она оставалась сравнительно подвижной — так проще было черпать малоаппетитную слякоть. Внешне они все походили друг на друга: от кембрия до карбона все как один были маленькими и компактными, со щечными шипами и небольшими глабелями, в туловище и хвосте сегментов насчитывалось совсем мало, парные ножки работали на сортировке — нужно было в наслоениях глинистой мути отделить зерна от плевел. Они все могли, всюду выстояли, они, как бравый солдат Швейк, выживали тогда, когда другие, более видные и импозантные, занимающие более высокие уровни пищевой цепи, полностью вымерли, не пережив событий на рубежах ордовика или девона. У нас имеются находки нескольких экземпляров с «покусами» на одной из сторон — значит, какие-то хищники считали их неплохим десертом. Их опыт приводит меня к выводу, что лучше счастливо ковыряться в земле и выжить, чем погибнуть в одночасье. Жили в тех морях и фильтраторы. Обычно они не дорастали до размеров илоедов, но голова у них, как правило, раздувалась и сильно выступала над туловищем, так что под головным щитом получалась поместительная камера. Мы видим — на параде трилобитов выступили вперед Cnemidopygeс шипом на голове, словно с турнирной пикой, а за ним Trinucleus,у которого впереди головы оборка с двойным ситом. Ножками он подгребает осадок к камере под головным щитом и затем профильтровывает мелкую взвесь через дырочки в своем «чепце»: все, что годится в пищу, отсортировывается и отправляется в рот. Будто из тарелки с бульоном вылавливать вермишелинки. Немного они могли, те флегматичные метельщики, — только коротко переползти на слабых ножках к другому пятну, чтобы пополнить свой тощий паек. На щечных шипах, как на полозьях, они могли отдохнуть. Многие из них были слепы, как будто их тихий мир не беспокоили хищники. Но если вдруг их испугать, они молниеносно подворачивали хвост и туловище под выпуклый головной щит, прятали нежное брюшко подальше от хищного взгляда, пока не минует опасность. Хищники, илоеды, фильтраторы могли сожительствовать, составляя единое сообщество. А теперь вообразите — постарайтесь! — покрытые водой континенты, уходящие краями все дальше и дальше в океан, и эти места населяют серии различных трилобитовых сообществ, распределенных соответственно глубинам. Глубина постепенно увеличивается, меняются условия, и на каждом участке подводного ландшафта занимаются своим делом трилобиты — охотятся, объедают падаль, роются в иле, а если осадок достаточно тонкий, то взмучивают его и фильтруют. На больших глубинах, где кислорода сравнительно мало, доминируют такие специалисты, как Tharthrus, которым выпадают крайности: то размножиться в изобилии, то погибнуть всей массой от замора. Надо дном, как живые горошинки, роятся маленькие агностиды. В том темном мире глаза становятся бесполезны. Это царство слепых, которым обоняние и осязание заменили зрение, это темный мир прикосновений и тончайших химических сигналов. Каждую древнюю платформу опоясывает, спускаясь в глубину, континентальный шельф — а как же иначе! — и разные трилобиты со своими экологическими способностями располагаются закономерно, ряд за рядом, по глубине шельфа. И тогда начинаешь понимать, почему трилобиты столь разнообразны, почему их видов так много.
По ступеням эволюции. Эволюция Земли, ландшафтной оболочки, климата и биосферы Наша планета образовалась из протопланетного газопылевого облака 4,5 млрд лет назад. В процессе своего развития Земля остывала, формировалась кора, океаны, атмосфера, изменялись конвективные режимы в мантии. Менялись очертания суши – тектоника плит приводила к образованию и распаду суперконтинентов. Установить особенности этих процессов оказалось возможным с помощью современных методов геологических исследований – анализа химического состава пород, их радиоизотопного датирования. Оказалось, что следствием непрерывного экспоненциального остывания планеты стали глобальные геологические процессы с четкой периодичностью: по крайней мере четыре известных на сегодня древних суперконтинента возникали через практически равные промежутки времени Развитие нашей планеты – от планетного зародыша, сформировавшегося из окружавшего Солнце газопылевого облака, до ее современного состояния – прошло ряд важных стадий. Основным фактором, влияющим на изменение внутреннего и внешнего облика Земли, является ее непрерывное остывание после формирования ее 99,9 % массы, а также ступенчато-прогрессивное окисление ее поверхности и приповерхностных оболочек (земной коры, гидросферы, атмосферы). Информацию об этих изменениях можно получить путем сравнения эндогенных и приповерхностных процессов и явлений, а также анализа геологических данных, включающих содержание различных элементов в коре и ядре, радиоизотопный состав пород, результаты палеомагнитных исследований. Реконструкция исторической картины происходивших с нашей планетой изменений, позволяет лучше понять ее современное состояние, оценить перспективы развития. Эти познания имеют для человечества значение, которое трудно переоценить. От Пангеи до Пангеи Современные астрофизические данные говорят о том, что формирование Земли происходило по механизму горячей аккреции. В результате нагрева от падающих планетных зародышей и распада короткоживущих изотопов молодая планета была горячей, разогретой до достаточно высоких температур. В процессе эволюции Земля остывала – уменьшался средний тепловой поток и средняя температура мантии. Современная температура на границе верхней и нижней мантий составляет 2000—2100 °С, а в конце архея — начале протерозоя (2,6—2,7 млрд. лет назад) достигала 2400 °С. Затем это тепло рассеивалось в виде излучения в окружающее космическое пространство, запас тепловой энергии в недрах уменьшался. Данные о температуре и тепловом потоке из мантии позволяют оценить интенсивность конвекции в нижней мантии. Происходившие при остывании Земли изменения теплового потока даже при практически постоянном температурном перепаде между верхней и нижней мантиями, по современным оценкам, могут приводить к существенным, на 2—3 порядка, изменениям вязкости магмы и числа Рэлея, характеризующего конвективные процессы. В архее из-за высоких значений теплового потока конвекция в нижней мантии была гораздо более интенсивной и близка к конвекции в современной астеносфере, восходящие потоки могли затрагивать и всю мантию в целом, и приводить к общемантийной конвекции, а в итоге – к «тектонике малых плит». РОЖДЕНИЕ ПЛАНЕТПланеты Солнечной системы образовались из газопылевого протопланетного диска, окружавшего Солнце. Механизм зарождения крупных объектов из газопылевого облака называется аккрецией, он изучен пока -недостаточно. В течение первых сотен тысяч лет благодаря гравитационным взаимодействиям и столкновениям частиц облака сформировались объекты размерами до 10 км. Моделирование этих процессов при помощи систем многих тел показывает, что есть определенный размер планетных зародышей (планетезималей), после превышения которого их размеры начинают быстро расти. Это происходит из-за того, что наиболее крупные объекты теряют кинетическую энергию за счет внутреннего трения во взаимном гравитационном взаимодействии, а траектории более мелких фокусируются на них. Такой механизм роста зародышей планет называется олигархическим, и этот процесс, по оценкам специалистов, длился несколько миллионов лет. После завершения фазы олигархического роста сформировалось несколько десятков объектов с массами порядка нескольких процентов от массы Земли. В дальнейшем скорость их роста уменьшалась экспоненциально и финальная стадия аккреции была достаточно медленной, ее характерное время для Земли составляло десятки миллионов лет. Эта стадия сопровождалась как вылетом зародышей за пределы Солнечной системы в результате рассеяния на крупных телах, так и серией мощных аккреционных столкновений с все более увеличивающимися в размерах объектами (Wood, 2011) Изменения в режимах конвекции, и соответственно, в тектонике плит, приводили к сборке и распаду суперконтинентов. Этот процесс имел периодический характер. Наиболее крупный цикл (600—700 млн лет) можно установить прежде всего по периодам от «Пангеи до Пангеи» и максимумам изотопных датировок геологических пород. Достоверно установлена пермская Пангея IV, «собирание» которой достигло максимума в конце девона — начале карбона, 360 млн лет назад. Распад Пангеи IV начался в триасе около 230 млн лет назад. Cуперконтинент III – Родиния – существовал в интервале 1100—920 млн лет. Предшествующий суперконтинент II, называемый Карелий (или Колумбий), существовал около 1800—1650 млн лет. Доказательство существования Суперконтинента I пока еще весьма проблематично, интервал между ярко выраженными максимумами 2680 и 1880 млн лет равен 800 млн лет. Таким образом, оценки варьируют от 690 (645) до 800 млн лет, условно можно принять интервал от Пангеи до Пангеи 700 млн лет. Конвекционные процессы в мантии Земли приводят в движение литосферные плиты. Благодаря этому с определенной периодичностью происходит сборка и распад суперконтинентов. На рисунке приведена схематическая карта последнего из суперконтинентов – Пангеи Конвекционные процессы в мантии Земли приводят в движение литосферные плиты. Благодаря этому с определенной периодичностью происходит сборка и распад суперконтинентов. На рисунке приведена схематическая карта последнего из суперконтинентов – Пангеи Данные по химическому составу пород, содержащих повышенное количество выносимых из глубины планеты элементов, доказывают, что формирование суперконтинентов проходило вследствие конвективных процессов в мантии. Кривые содержания изотопов стронция в карбонатных осадках, калиевости гранитов и аркозовых песчаников показывают возрастание их количества в интервале от 3000 до 2000—1700 млн лет и периодические колебания в дальнейшем. Главные максимумы отношений 87Sr/86Sr и К2O/Na2O, как и максимумы изотопных датировок основных пород, формирующих кору, коррелируют со временем существования суперконтинентов (Condie, 2005) Непрерывное остывание Земли приводило к перестройке режимов конвекции в мантии. Удивительно то, что приблизительно экспоненциальное падение теплового потока из недр имело следствием хорошо прослеживающуюся периодичность формирования суперконтинентов, а следовательно, изменения в конвекции при этом носили так же периодический характер. Сначала Земля была без Луны… История Земли как планеты началась 4,55—4,44 млрд лет назад. Длительность первоначального роста и выделения железного ядра решающим образом зависела от динамической вязкости мантии, которая могла изменяться во время аккреции на два-три порядка. Поэтому оценки длительности этого этапа отличаются также на два порядка – от 10 млн лет до 1 млрд лет. Уточнить временные рамки позволили измерения содержания элементов гафния и вольфрама в земных и лунных породах, из которых следует, что земное ядро формировалось практически одновременно с ростом планеты, а именно – в первые 30—50 млн лет ее существования. Истории образования Земли и ее состояния после аккреции сильно зависит от механизма формирования Луны. Согласно гипотезе мегаимпакта, Луна образовалась примерно 4,48 млрд лет назад в результате удара гипотетической планеты размером с Марс о практически уже сформировавшуюся Землю. К этому времени верхняя оболочка Земли представляла магматический океан глубиной 600—1000 км с тонкой, до 10 км, базальтовой корой, регулярно взламываемой метеоритами. В результате удара часть коры и мантии Земли и столкнувшегося с ней тела были выброшены на околоземную орбиту, и из них впоследствии сформировалась Луна. Однако, по мнению некоторых исследователей, гипотеза мегаимпакта маловероятна, так как сильный удар массивного небесного тела должен был привести к эксцентриситету орбиты Земли, на порядок превышающему современный. Согласно другой гипотезе, Луна могла образоваться за счет серии более мелких импактов тел, размером сопоставимых с ней самой. В этой модели Земля могла обладать небольшим по мощности (< 300 км) магматическим океаном. Но и в этом случае, как и в случае одного большого удара, трудно объяснить сохранение выброшенного материала на околоземной орбите и вторичную аккрецию из него Луны. Наконец, серьезные геохимические и космохимические обоснования имеет гипотеза одновременного образования Земли и Луны в виде двойной планеты. Все эти три гипотезы различаются по степени возможного возмущения состояния Земли. Мегаимпакт мог привести к наибольшим возмущениям в составе мантии, высокой степени дифференциации во внутреннем строении Земли и ее температуры. Гипотеза одновременного образования Земли и Луны наоборот, предполагает невозмущенное развитие процессов внутренней эволюции обоих небесных тел. Главным образом за счет падения комет к концу этапа аккреции была создана горячая атмосфера, состоявшая в основном из водорода и метана. В пересчете на воду ее масса могла составлять от 2 до 10 масс современной гидросферы. Но к рубежу 4,4 млрд лет ранняя атмосфера была потеряна за счет интенсивной диссипации водорода в космос, и началось ее окисление. Окисление атмосферы, поверхности Земли, а затем коры и верхней мантии продолжалось и в последующие этапы. ГАФНИЙ И ВОЛЬФРАМ – МЕТКИ ВРЕМЕНИДля определения времени формирования металлического ядра Земли исследуют содержание радиоактивного изотопа 182Hf и продукта его распада 182W в геологических породах. Оба этих элемента тугоплавки, они присутствуют в одной и той же относительной распространенности в планете перед выделением ядра. Со временем благодаря распаду гафния-182 доля вольфрама-182 возрастает относительно других устойчивых, но нерадиогенных вольфрамовых изотопов, таких как 184W. В процессе выделения железа из слагавших Землю пород растворимый в железе сидерофильный вольфрам большей частью уходит в ядро, а литофильный гафний остаётся целиком в силикатном слое. Поэтому в этом слое соотношение 182W/184W из-за радиоактивного распада гафния будет больше, чем это было в первоначальной смеси, и его количество зависит от того, сколько этого элемента еще не успело распасться на момент вымывания вольфрама из породы в ядро. Измеряя соотношение изотопов вольфрама в коре и сравнивая эти данные с содержанием их в хондритах – метеорных телах, сформировавшихся в протопланетном диске во времена, предшествующие началу образования Земли, – можно определить разницу в возрасте между хондритами и древними породами и тем самым датировать время формирования ядра (Wood, 2011) Хадей – юная Земля, океаны без жизни Интервал от конца аккреции, 4,44 млрд лет, до 3,9 млрд лет носит название Хадей, или догеологическая стадия, поскольку геологическая летопись этого периода практически не сохранилась. В это время происходило наиболее интенсивное остывание планеты, исчезновение магматического океана, существовавшего в объеме, близком к верхней мантии, и разделение мантии на верхнюю и нижнюю. Начала формироваться кора, в том числе континентального типа, образовался Мировой океан на поверхности. Свидетельством существования в это время континентальной коры и океана считаются окатанные (что свидетельствует о наличии воды в жидком состоянии) цирконы с возрастом 4,0—4,2 млрд лет, а также отдельные цирконы, датируемые временем 4,4 млрд лет, выделенные из более молодых осадочных пород. В этих цирконах в некоторых случаях были найдены микровключения алмазов, для которых микроструктура и распределения тория и ванадия сходны с импактными алмазами на Луне. Этот факт говорит об их происхождении в результате интенсивной бомбардировки крупными метеоритами поверхности Земли. В процессе эволюции планеты изменялось ее внутреннее строение. Мантия разделилась на два резервуара, различающихся режимами и характером конвекции. Оформилось ядро, в нем выделилась твердая часть; появились твердые силикатные слои – кора и антикора, а также твердый слой толщиной до 100 километров, отделяющий нижнюю мантию от жидкого ядра В процессе эволюции планеты изменялось ее внутреннее строение. Мантия разделилась на два резервуара, различающихся режимами и характером конвекции. Оформилось ядро, в нем выделилась твердая часть; появились твердые силикатные слои – кора и антикора, а также твердый слой толщиной до 100 километров, отделяющий нижнюю мантию от жидкого ядра Время существования магматического океана и его глубина, как указано выше, зависит от механизма образования Луны и интенсивности метеоритной бомбардировки и колеблется в значительных пределах, но после 4,0 млрд лет наличие магматического океана маловероятно. Тем не менее, B. C. Шкодзинский (2009) считает формирование магматического океана мощностью до 1000 км важнейшим событием в истории Земли и допускает наличие реликтов этого океана довольно длительное время (см. статью В. С. Шкодзинского в этом выпуске журнала на стр. 12). Алмазный рубеж В течение архея, 3,9—2,7 млрд лет назад, остывание мантии и ядра продолжалось, из-за чего появилось внутреннее ядро Земли и заметно, в 1,5—2 раза, усилилась напряженность магнитного поля. Отражением остывания верхних оболочек явилось массовое образование алмазов — 90 % древних алмазов, выносимых кимберлитами, появилось в интервале 3,2—2,9 млрд лет. Это связано, во-первых, с утолщением литосферы и, как следствие, возрастанием давления, создаваемого в твердых недрах весом пород — к середине архея толщина литосферы (кора плюс твердая мантия) превысила мощность 100 км. До этого времени толщина литосферы была 50 км и меньше. Примерно такую же толщину имеет современная океаническая литосфера. Во-вторых, происходило заметное окисление мантии, появились карбонатиты и растворы, обогащенные СО2. Они реагировали с метаном, выделяя углерод, из которого впоследствии формировались алмазы. Таким образом, «алмазный рубеж» является важным показателем изменения теплового режима и окисления мантии. В целом к концу архея сформировалось от 20 до 50 % объема континентальной коры. ГЛУБОКИЙ МАГМАТИЧЕСКИЙ ОКЕАН Существует две основных модели, описывающих различные сценарии формирования Земли и образования ее металлического ядра. Первая модель предполагает, что падавшие на Землю метеориты и планетезимали разрушались и гомогенно распределялись в земной коре. Железо и сопутствующие ему элементы затем выделялись из материала коры и мантии под воздействием высокого давления и температуры и опускались в ядро. Согласно другой модели, уже сформировавшиеся ядра бомбардирующих Землю планетных зародышей объединялись с ядром Земли, а их силикатная часть – с земной корой. В пользу модели гомогенной аккреции говорят данные по содержанию никеля и кобальта в земной коре – наблюдающееся их соотношение возможно только в том случае, если разделение вещества на сидерофилы (сродственные железу) и литофилы (сродственные материалу коры) происходило при достаточно больших давлениях, которые могли существовать только в уже полностью сформировавшейся Земле на глубине 700 км. Эти факты позволили сформулировать модель ранней Земли, называемую моделью «глубокого магматического океана». Глубокий слой расплавленной породы возникает в результате разогрева от столкновений, и, на самых ранних стадиях, в результате распада короткоживущих радионуклидов. Прибывающие планетезимали и планетные зародыши распадаются на составляющие части, их металлические компоненты падают через расплавленный силикат, непрерывно взаимодействуя с ним, пока не достигают глубины, на которой силикат находится в твердом состоянии. Металл накапливается на этой глубине до тех пор, пока его количество не станет достаточным, чтобы продавить твердый слой силиката. Затем металл быстро стекает в ядро огромными каплями примерно 100 км в диаметре (Wood, 2011) От «тектоники малых плит» к «тектонике плюмов» и суперконтинентам Границе архея и протерозоя, отстоящей от наших дней на 2,6—2,7 млрд лет, соответствует один из главных максимумов формирования гранитов и щелочных пород, слагающих кору. Вероятно, в это же время образовался первый суперконтинент, но для установления его контуров и даже самого факта его существования не хватает геологических и палеомагнитных данных. До этого времени режим конвекции в мантии был близок к турбулентному и преобладала «тектоника малых плит». Весь архей, по мнению некоторых исследователей, режим конвекции в мантии был двуслойным, хотя, по другим оценкам, он мог быть скорее хаотичным (высокотурбулентным), но охватывал всю мантию. В любом случае, на рубеже 2,6—2,7 млрд лет режим конвекции в мантии изменился, и это вызвало вышеописанные, а также и другие крупные последствия. Из-за смены конвективных режимов появились суперплюмы (восходящие потоки в мантии) и началась «тектоника плюмов». Этому соответствует первый максимум возрастов мантийных пород. Вероятно, режим двуслойной конвекции в верхней и нижней мантии, если он имел место до этого рубежа, сохранился, но он нарушался крупными струями восходящих суперплюмов и крупными каплями плавящейся коры из зон субдукции, которые погружались до ядра. Магматические резервуары нижней и верхней мантии, по геохимическим данным, обособились вновь к 2,0—1,8 млрд лет. В палеопротерозойский период, 2,6—1,8 млрд лет назад, сформировался основной объем континентальной коры. В конце этого этапа в интервале 1,9—1,7 млрд лет произошли крупнейшие коллизионные процессы тектонических плит, наблюдался второй по величине максимум гранитообразования. В это время произошло формирование суперконтинента, названного «Карелий» или «Колумбий». Следующие за этим 1,7—0,7 млрд лет назад характеризуются низкой внутренней активностью Земли. В это время произошла перестройка мантийных течений – режим конвекции в мантии изменился от общемантийного к двуслойному, снизилась активность плюмов. В этот же период произошло собирание и распад третьего суперконтинента – Родинии (от рус. «родить»). «Мертвая Земля» породила жизнь Специального внимания заслуживает период около 750 млн лет назад. До рубежа 1 млрд лет все извлекаемые метаморфические породы свидетельствовали о достаточно небольшом давлении, существовавшем при их формировании. Примерная глубина, на которой может наблюдаться такое давление – порядка 40—60 км. Возрастом в 750 млн лет датируются породы, для образования которых необходимо более высокое давление. Это свидетельствует об увеличении глубины их формирования, 150—200 км, или, что то же самое, о снижении температуры при той же самой глубине. Например, для глубины 100 км температура могла снизиться от 1000 до 400—600 °С. Это возможно только в том случае, если скорость субдукции (погружения коры в мантию) заметно повысилась и достигла или превысила современную максимальную скорость субдукции (около 10 см/год). Важнейшим процессом, способствовавшим появлению на Земле жизни, является субдукция, или погружение твердой земной коры обратно в мантию. При субдукции осадочный материал и водные минералы заносятся под континенты, их высота над уровнем моря растет из-за «разбухания» мантии, что создает предпосылки для формирования систем рек, делает ландшафт более неоднородным, создавая условия для формирования устойчивых экосистем. По: (Maruyama, Liou, 2005; Superplumes, 2007) Важнейшим процессом, способствовавшим появлению на Земле жизни, является субдукция, или погружение твердой земной коры обратно в мантию. При субдукции осадочный материал и водные минералы заносятся под континенты, их высота над уровнем моря растет из-за «разбухания» мантии, что создает предпосылки для формирования систем рек, делает ландшафт более неоднородным, создавая условия для формирования устойчивых экосистем. По: (Maruyama, Liou, 2005; Superplumes, 2007) Ускорение процессов субдукции привело к возможности «затаскивать» водные минералы в мантию в зонах субдукции, что привело к гидратации и разбуханию верхнемантийного клина под континентом, из-за чего произошел подъем континентов и понижение уровня моря. Вследствие повышения разности высот континентов и моря появились системы больших рек, выносимые ими породы расширили шельф, усилилось шельфовое осадконакопление, произошло усиление фотосинтеза и увеличение концентрации углеводородов. Фотосинтез привел к увеличению содержания кислорода в атмосфере, возникновению озонового слоя, защищающего поверхность от жесткого ультрафиолетового излучения, и на Земле создались условия для возникновения жизни на суше. Перечисленным событиям предшествовало снижение внутренней активности Земли. Этот интервал некоторые авторы (Ш. Маруяма и др.) называют «Мертвая Земля», его особенности объясняются перестройкой конвективных течений и плюмов в мантии. Изменение мантийных течений привело к охлаждению поверхности Земли, и в интервале 750—600 млн лет проявились частые и крупные оледенения, из них, возможно, наиболее крупное – около 640 млн лет назад. Для состояния Земли в этот период применяют определение «snowball Earth» – замерзшая Земля, похожая на снежный шар. Первые гипотезы о возможности такого состояния родились из геохимических данных и палеомагнитных определений ледниковых отложений, которые в ряде случаев оказывались вблизи палеоэкватора. Здесь еще много неясностей и противоречий, поэтому приведенный сценарий глобальных оледенений – один из возможных. Усиление субдукции в интервале 750—600 млн лет дало вспышку островодужного магматизма, сопровождавшегося масштабными извержениями вулканов, массовое, но очень изменчивое поступление СO2 в атмосферу, ее дополнительное окисление и потепление климата. Начиная с 600 млн лет и эндогенные системы, и климат, и биосфера развиваются по сценариям, сходным с современными. Таким образом, имеющее непрерывный характер остывание и окисление Земли приводило к ряду разнообразных процессов. Менялись конвективные режимы в мантии, из-за чего собирались и распадались суперконтиненты. Росла толщина литосферы и земной коры, остывала поверхность, формировались моря и, соответственно, – осадочные породы. Кристаллизовавшаяся кора погружалась в зонах субдукции в мантию, поднимая находящиеся над ней континенты. Постепенно геологический характер планеты становился все более спокойным, снижалась средняя температура поверхности, возникли условия для жизни и эволюции живых форм. Этапы ранней истории Земли – до появления организмов (Заварзин, 2010). Показано возникновение организмов из «мира РНК» или внеземное их происхождение Этапы ранней истории Земли – до появления организмов (Заварзин, 2010). Показано возникновение организмов из «мира РНК» или внеземное их происхождение Несмотря на то, что остывание Земли носило экспоненциальный характер, происходящие в ней тектонические и геологические процессы демонстрируют периодичность. Существует корреляция между химическим составом, возрастом пород, глубиной и температурой их образования, временем существования суперконтинентов, интенсивностью накопления осадков и рядом других показателей. Это указывает на то, что происходившие на планете процессы взаимосвязаны – геологические изменения поверхности являются следствием взаимодействия внутренних и внешних факторов, таких как активность конвекции в мантии, cолнечная активность и др. Это говорит о целостности происходящих на нашей планете явлений, о том, что Земля является единым организмом, живущим и развивающимся в своих различных аспектах согласованным образом. Литература Добрецов Н. Л. Основы тектоники и геодинамики / учебное пособие / Новосибирск: НГУ, 2011. Wood B. The formation and differentiation of Earth // Physics Today. December 2011. P 40—45. Монография Николая Леонтьевича Добрецова «Основы тектоники и геодинамики» задумывалась как современный учебник по тектонике и геодинамике для студентов-бакалавров по специальности «геология» к курсу лекций, который читается ее автором на геолого-геофизическом факультете НГУ. Однако по широте и глубине рассмотренных вопросов она, несомненно, полезна и интересна не только для студентов и аспирантов геологических специальностей, но и для специалистов из других областей знаний, связанных с эволюцией нашей планеты. В этой книге впервые сделана попытка показать причинно-следственные связи глубинного строения, состава, структуры и взаимодействия всех геосфер Земли как основной причины тектонических движений в земной коре и верхней мантии (тектоносфере). В работе на современном научном уровне показаны основные тектонические элементы строения дна мирового океана, островных дуг, платформ и складчатых поясов. При этом в отличие от классических учебников по тектонике и геодинамике большое внимание уделено модельным расчетам, которые позволяют понять причины формирования крупных структур Земли. В частности на основе моделирования конвекции в верхней мантии показана неизбежность формирования трансформных разломов в срединно-океанических хребтах. Модельные расчеты для зон субдукции позволяют понять причины выведения на поверхность высокобарических метаморфических комплексов, в том числе алмазоносных метаморфических пород, установленных в Кокчетавском метаморфическом комплексе в Северном Казахстане. С учетом данных по современной сейсмотомографии проведено теплофизическое моделирование плавления в зоне субдукции, что позволяет объяснять как особенности эволюции островодужного магматизма, так и характер сейсмичности этих очень тектонически активных зон Земли. В настоящее время активно развивается новая парадигма геологии – глубинная геодинамика, оценивающая природу глобальных процессов с учетом взаимодействия разноглубинных, вплоть до ядра, оболочек Земли. В различных тектонических процессах показано широкое участие плюмов, горячих полей и суперплюмов (Зоненшайн, Кузьмин, 1983; Hoffman, 1997; Flower, 2000; Кузьмин и др., 2001; Ярмолюк, Коваленко и др., 2002; Добрецов, 2003). При этом происходят сложные процессы взаимодействия глубинного мантийного магматизма с корой и литосферной мантией с формированием бимодальных вулканических ассоциаций, габбро-гранитных серий и траппов. Учебной литературы по данной проблеме практически нет, в то же время в последние годы крупным магматическим провинциям и их металлогении уделяется большое внимание в зарубежных публикациях (Abbott et al., 2002; Ernst et al., 2004). В данной монографии этому разделу глубинной геодинамики уделено большое внимание. При этом приведен не только фактический материал, но и расчеты термохимической модели плюмов различной мощности, отделяющихся от границы ядро – верхняя мантия (слой D``), и их взаимодействия с различными геосферами. В отдельном разделе приведены данные по эволюции биосферы как одной из геосфер Земли. Этот раздел представляет интерес для палеонтологов и биологов.
до Пангеи. Вопреки циркулирующим в среде наших читателей слухам, слово «Пангея» означает вовсе не марку новейшего стирального порошка. Пангея — это древний континент, который развалился на кусочки задолго до появления «Тостера». Тектонические плиты, скользящие по жидкому ядру Земли, очень медленно поплыли в разные стороны и в результате оказались в таком положении, что от Москвы до Петербурга надо трястись восемь часов в душном поезде, а до Нью-Йорка вообще лететь, потому что иначе потонешь. А ведь каких-нибудь 275 миллионов лет назад до Гудзона было рукой подать — так, переплыть широкую лужу да перевалить пару хребтов, поросших папоротниками. Выглядела Пангея так: Собственно, континенты плывут до сих пор, и от этого постоянно тут и там случаются землетрясения — особенно в районах разломов этих самых тектонических плит. Вы читаете этот текст, а на самом деле медленно плывете. И через миллион лет ваши окаменелые останки прибьет к окаменелым останкам Джорджа Буша-младшего. BBC, тем временем, сообщает, что в последнем номере геологического журнала Gondwana Research профессор Джон Роджерс (John Rogers) из Университета Северной Каролины опубликовал некую революционную работу. В работе восстанавливается облик совсем древнего континента, который существовал еще до всякой Пангеи. Роджерс и его коллеги провели глубокие (во всех смыслах слова) изыскания, и начертили соответствующую карту: Эта геологическая формация, получившее имя Коламбия, существовала около двух миллиардов лет тому назад. Собственно, называть ее надо не прапраконтинентом, а прапрапраконтиненетом, потому что впоследствии Коламбия развалилась, ее части собрались в прапраконтинент Родинию, потом снова расплылись, и только потом образовали Пангею. Такой вот геологический пазл. Не знаем, право, какие из этого можно сделать выводы. Как может наука геология помочь простому человеку? Возможно, так: там, где тектонические плиты соприкасаются, обзаводиться недвижимостью не стоит, и ездить туда стоит только на экскурсии. Для вашего удобства мы приводим соответствующую карту — выбирайте маршруты поосторожнее. До Пангеи.
От Коламбии до Пангеи Вопреки циркулирующим в среде наших читателей слухам, слово «Пангея» означает вовсе не марку новейшего стирального порошка. Пангея — это древний континент, который развалился на кусочки задолго до появления «Тостера». Тектонические плиты, скользящие по жидкому ядру Земли, очень медленно поплыли в разные стороны и в результате оказались в таком положении, что от Москвы до Петербурга надо трястись восемь часов в душном поезде, а до Нью-Йорка вообще лететь, потому что иначе потонешь. А ведь каких-нибудь 275 миллионов лет назад до Гудзона было рукой подать — так, переплыть широкую лужу да перевалить пару хребтов, поросших папоротниками. Выглядела Пангея так: Собственно, континенты плывут до сих пор, и от этого постоянно тут и там случаются землетрясения — особенно в районах разломов этих самых тектонических плит. Вы читаете этот текст, а на самом деле медленно плывете. И через миллион лет ваши окаменелые останки прибьет к окаменелым останкам Джорджа Буша-младшего. BBC, тем временем, сообщает, что в последнем номере геологического журнала Gondwana Research профессор Джон Роджерс (John Rogers) из Университета Северной Каролины опубликовал некую революционную работу. В работе восстанавливается облик совсем древнего континента, который существовал еще до всякой Пангеи. Роджерс и его коллеги провели глубокие (во всех смыслах слова) изыскания, и начертили соответствующую карту: Эта геологическая формация, получившее имя Коламбия, существовала около двух миллиардов лет тому назад. Собственно, называть ее надо не прапраконтинентом, а прапрапраконтиненетом, потому что впоследствии Коламбия развалилась, ее части собрались в прапраконтинент Родинию, потом снова расплылись, и только потом образовали Пангею. Такой вот геологический пазл. Не знаем, право, какие из этого можно сделать выводы. Как может наука геология помочь простому человеку? Возможно, так: там, где тектонические плиты соприкасаются, обзаводиться недвижимостью не стоит, и ездить туда стоит только на экскурсии. Для вашего удобства мы приводим соответствующую карту — выбирайте маршруты поосторожнее.
Река Праволга. Река Прокама.
~`в эпоху самого крупного оледенения, называемого в Восточной Европе Днепровским (150-250 тысяч лет назад), не покрывалась постоянным ледниковым покровом. Не доходя 150-200 км до русла Камы, восточная кромка ледника шла параллельно реке. Севернее широтного течения Пракамы ледник проходил по параллели Кирова - Перми. Долина Пракамы в это время представляла тундру, где бродили стада мамонтов и других холоднолюбивых животных, на которых охотился палеолитический человек.По мнению ученого-археолога, чл.-корр. АН Татарстана А. X. Халикова, регион Среднего Поволжья и Нижнего Прикамья в 492 г. до н. э. был местом сильнейшего землетрясения, отголоски которого фиксировались даже в... Средиземном море.В более позднее время этот район также "встряхивало". По большинству гидрологических признаков Кама является главной рекой, а Волга - ее основным притоком. Прежде всего долина Камы старше долины Волги, т. е. Пракама существовала, когда Волги еще не было. В первую половину четвертичного периода истоком Камы были истоки современной Вишеры. Верховья Камы несли свои воды в р. Вычегду. С правой стороны в те доисторические времена такого крупного притока, как современная Волга, Палео-Волга появилась на поверхности Земли в неогеновом периоде, на границе миоцена (начался 23 миллиона лет назад) и плиоцена (начался, сменив миоцен, где-то 5,2 миллиона лет назад). Неоген (период длился от 23 до 1,8 миллионов лет назад) как раз и делится на эпохи миоцен и плиоцен. То есть палео-Волга, прародительница великой реки, намного моложе реки палео-Дон, чей возраст насчитывает 23-20 миллионов лет. Возможно, у той Палео-Волги были предшественники, но это были, по всей видимости, несколько небольших рек.В конце миоцена началось обусловленное тектоникой поднятие востока Русской платформы (от Татарии до Урала), сопровождавшееся врезанием в коренные породы долин тогдашних рек. Кроме того, от Казани до Волгограда заложился вследствие тектонических процессов желоб. В начале плиоцена еще и основной водоприемный бассейн – Каспий – существенно сократился в своих размерах и, что самое главное, в уровне (интересно отметить, что и Средиземное море примерно в это время испытывало так называемый мессинский кризис, когда оно в результате прерывания связи с океаном через Гибралтар практически полностью высохло). Это время на границе миоцена и плиоцена – применительно к Каспийско-Черноморскому бассейну – называется понтическим или просто понтом. Вот в начале позднего понта море ушло в пределы современного Среднего и Южного Каспия. Этими факторами были заложены предпосылки образования Палео-Волги как огромной реки.Палео-Волга вследствие очень большого перепада высот между начальным участком и водоемом, в который она впадает, становится единым мощным водным потоком.Палео-Волга начиналась на Урале палео-Белой, продолжалась палео-Камой и дальше участком Волги, направление которого близко к современному. В районе города Чистополя в Татарии в ту палео-Волгу впадал приток, начинавшийся где-то от Нижнего Новгорода, хотя возможно, что он существовал и выше. К нашему времени, как нетрудно догадаться, это участок течения современной Волги – точнее, современное русло отстоит от него на 10 – 15 километров к югу. А основное течение палео-Волги лежит восточнее современных Волги и Камы на 75 – 100 километров, кроме района Жигулей, где палео-Волга проходила рядом с сегодняшней долиной. Заканчивалась Волга дельтой в районе современного Апшеронского полуострова. Сейчас там расположены огромные залежи нефти, связанные именно с этой мощной песчано-глинистой балаханской, или ее еще иногда называют продуктивной, толщей.Волга. Крупнейшая река Европейской части России. Самая крупная река Европы. Протянувшаяся от лесов и озер Валдайской возвышенности до сухих степей и полупустынь Прикаспия. В отличие от других крупных рек мира, эта впадает во внутренний водоем, не имеющий связи с Мировым океаном – в уникальное Каспийское море. Палеоволга.История реки Волга
На главную
