Зачем нужна геология - Дуг МакДугалл

Залежи угля в карбоне обладают интересной особенностью: они обычно встречаются в виде чередующихся слоев угля и морских осадочных пород. В силу экономической важности эти залежи изучали очень подробно, и причины такого чередования хорошо известны — это результат колебаний уровня моря. Когда уровень был низким, прибрежные болота процветали; когда он повышался, то болота затоплялись, а органические остатки погребались под океаническими отложениями. Но почему уровень моря колебался? Почти наверняка это происходило из-за циклов оледенения, похожих на те, что вызывали изменения уровня моря во время плейстоценового ледникового периода. По мере того как буйная растительность карбона забирала двуокись углерода из атмосферы, парниковый эффект ослабевал, и температура падала. Гондвана по-прежнему находилась в районе Южного полюса, и на ней начал образовываться постоянный лед. Повышение альбедо способствовало дальнейшему похолоданию, а астрономические циклы Миланковича, описанные в главе 8, вызывали поочередное наступление и отступление льдов, что и привело в результате к колебаниям уровня моря, сформировавшим слоистые залежи угля.

Каменноугольный ледниковый период был как минимум таким же масштабным и определенно более длительным (он продолжался и в пермском периоде), чем ледниковый период в конце ордовика. Ледниковые отложения каменноугольно-пермских событий обнаруживаются в Южной Африке, Австралии, Южной Америке и Индии. Альфред Вегенер использовал их при разработке теории дрейфа континентов. Однако несмотря на продолжительность и географические масштабы, на каменноугольно-пермский ледниковый период не приходится ни одно массовое вымирание — возможно, потому, что он начинался постепенно, а первоначальное понижение уровня моря оказалось не таким катастрофическим (для среды обитания), как то, что случилось в конце ордовика.

Однако в конце пермского периода произошло крупнейшее из большой пятерки вымираний, в результате которого погибла большая часть жизни на Земле. Как описывалось в главе 10, имеющиеся факты в целом свидетельствуют, что вымирания происходили поэтапно в ответ на относительно постепенные изменения окружающей среды, за которыми последовали одно или несколько кратковременных катастрофических событий, вероятно, связанных с излияниями Сибирских траппов.

Ко времени пермско-триасового вымирания суперконтинент Пангея уже полностью сформировался. Пангея была сильно вытянута: на юге современные материки южного полушария входили в Гондвану, а на севере располагались современные Европа, Северная Америка и большая часть Азии (рисунок 33). Фактически можно было пройти по суше от полюса до полюса. Однако после вымирания осталось мало животных, которые могли бродить по этой обширной территории, и точно так же мало животных оставалось в едином океане, окружавшем Пангею. Кризис оказался настолько серьезным, что восстановление биологического разнообразия до прежнего уровня потребовало много времени — оно шло гораздо медленнее, чем при других крупных вымираниях фанерозоя. Одно из свидетельств его серьезности — так называемые таксоны Лазаря, названные так по имени воскрешенного библейского персонажа[65]. Существуют виды животных, которые полностью исчезли из палеонтологической летописи на пермско-триасовой границе, но затем появились снова после огромного перерыва. Наиболее вероятное объяснение таково: такие виды едва смогли выжить при вымирании, сохранившись только в отдельных местах и в малом количестве; потребовалось много времени, чтобы они снова стали настолько многочисленными, чтобы мы смогли найти их окаменелые остатки.

Рисунок 33. Положение континентов в начале кембрийского периода (внизу), рядом с пермско-триасовой границей (в середине) и на мел-палеогеновой границе (вверху). На самой ранней из карт Лаврентия включает большую часть современной Северной Америки; Балтика — Скандинавию, Восточную Европу и части западной России, а Гондвана — нынешние материки южного полушария (Африку, Австралию, Антарктиду и Южную Америку) и Индийский субконтинент. К моменту окончания мелового периода форма материков уже вполне узнаваема. (По материалам карт Рона Блейки, университет Северной Аризоны; смотрите http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/).

Пермско-триасовое вымирание погубило множество земноводных и пресмыкающихся, которые произошли от первых четвероногих. Но спустя примерно 20 миллионов лет после этого вымирания, то есть около 230 миллионов лет назад, появились динозавры. Такой возраст имеет одна палеонтологическая находка, найденная в Южной Африке: маленькое плотоядное создание примерно метровой длины с массой около 9 килограммов, которое выглядит как динозавр или его непосредственный предшественник. Примерно в то же самое время шел переход от рептилий к «рептилиям, похожим на млекопитающих», а затем к истинным млекопитающим. Палеонтологи спорят, какие именно признаки определяют настоящих млекопитающих, и когда именно появились такие признаки, однако к концу триасового периода (между 210 и 205 миллионами лет назад) развились мелкие животные, которые были либо млекопитающими, либо их непосредственными предками. Одно из таких созданий в прекрасно сохранившемся виде нашли в 1991 году в породах китайской провинции Юньнань: возраст этих пород — 195 миллионов лет. Существо относилось к ныне вымершей ветви млекопитающих и было совсем крошечным: животное весило всего пару граммов (для сравнения: это примерно масса самой маленькой из современных летучих мышей). Такие мелкие звери не могли конкурировать с динозаврами, которые быстро породили множество разновидностей и стали доминирующими позвоночными на 150 с лишним миллионов лет. Но когда на мел-палеогеновой границе динозавры вымерли, млекопитающие быстро эволюционировали, стали крупнее и освоили новые места обитания.

Вскоре после пермско-триасового вымирания Пангея стала распадаться на части. В течение следующих 225 миллионов лет и вплоть до настоящего времени континенты откалывались, дрейфовали, иногда сталкивались, поднимая горные хребты — в частности, Гималаи и Альпы. Распад начался с появления в коре Пангеи разломов, вероятно, вызванных поднятием горячего материала мантии, который вспучил вышележащую литосферу, растягивая ее, пока она не треснула. Один из разломов разделил Африку, Северную Америку, Южную Америку и в конечном итоге превратился в нынешний Атлантический океан. Первоначально эти разломы походили на современный Восточно-Африканский рифт — почти прямые рифтовые долины с крутыми стенами, где шла активная вулканическая деятельность. Однако постепенно разломы расширились и соединились с окружающим океаном. Долины заполнила морская вода. Однако процесс отличался бессистемностью: разломы были достаточно узкими, и излившаяся лава или поднятие береговой линии могли закрыть соединение с океаном; когда такое происходило, морская вода полностью испарялась, оставляя после себя только залежи соли. Затем океан снова наступал, и все повторялось. Записи об этих событиях хранятся в толстых подводных соляных отложениях вдоль побережий Африки и Южной Америки, а также в Мексиканском заливе: все они образовались на начальном этапе распада Пангеи.

Раскол северных частей Пангеи происходил гораздо позже: например, Гренландия и Европа разделились всего около 60 миллионов лет назад, образовав Норвежское море. В южном полушарии также начала распадаться Гондвана. Антарктида осталась у Южного полюса — это место она занимала больше 200 миллионов лет. Однако около 130 миллионов лет назад Индия отошла от Мадагаскара, устремилась