Галактические циклы в истории геосферы и биосферы

Гаршин И.К.Новороссийск, 2013

igor@garshin.ru

Космические причины ключевых геологических событий

Давно замечено, что периодические процессы и ключевые события истории Земли часто имеют космические причины. Миланкович [2] связал изменения климата в межледниковьях последнего миллиона лет с колебаниями оси и орбиты Земли.

Другие ученые обнаружили связь различных геологических мегациклов с периодом обращения Солнечной системы [1, 14] вокруг центра Галактики (галактическим годом), предложив этому свои объяснения [5].

В настоящей работе предпринято циклостратиграфическое исследование геохронологической шкалы и геологических циклов для выявления возможных взаимосвязей и их причин. Главным результатом работы стала шкала геологического времени, основанная на циклах Уилсона и Бертрана, синхронизированных с галактическими годами.

Кратность геологических периодов

Для упрощения было принято, что галактический год (далее – галацикл) равен примерно 200 млн. лет. Большинство эонов, эр и докембрийских периодов оказались кратны этой величине: – мезозой – 185 млн. лет (около 1 галацикла);– палеозой с эдиакарием – 385 млн. лет (около 2 галациклов);– неопротерозой без эдиакария – 365 млн. лет (почти 2 галацикла);– мезопротерозой – 600 млн. лет (3 галацикла);– палеопротерозой – 900 млн. лет (4–5 галациклов);– неоархей – 300 млн. лет (2–3 галацикла);– мезоархей – 400 млн. лет (2 галацикла);– палеоархей – 400 млн. лет (2 галацикла);– эоархей – 400 млн. лет (2 галацикла);– катархей - 600 млн. лет (3 галацикла).

Геологическая история ряда планет также согласуется с галактическими годами.

Геохронология планет земной группыЗемля Луна Меркурий Марс

Гал.годаЭоны Эры Нач. Пер. Нач. Эры Нач. Эпохи Нач.

Фанерозой с эдиакарием (635) 635

Коперни-ковский(1100)

1100 Койперская(1000) 1000

Амазо-ний-ская

(2900-3300)

3000

24,23, 21,22

Проте-розой(1958)

Неопроте-розой без эдиакария

1000 19, 20

Мезопро-терозой 1600

Эратосфе-новский(2100)

3200 Мансурская(~2000)

3000-3500

16,17,18

Палеопро-терозой 2500 12,13,

14,15

Архей(1500)

Неоархей 2800 10, 11

Мезоархей 3200 8, 9

Палео-архей 3600

Имбрийский (650):Позднеимбр. / Архимед.(3800)

Раннеимбр./ Апенни-нская

(3850)

3200 Поздняя калорская

(~800)3800

Геспе-рий-ская(200-600)

3700 6, 7

Эоархей3800 Ноачи-

анская(400)

410053850

4000 Нектарский/Пто-лемеевский (70) 3920 Калорская (60)

Толстовская(40)3900-4000 4

Геохронология планет (продолжение)Земля Луна Меркурий Марс Гал.

годаЭоны Эры

Нач. Пер. Нач. Эры Нач. Эпохи Нач.

Катархей (600) 4600

Донектарскийпарховский(613):

Эра 9 гр. басс. (4172-3920).Криптийск.(4533-4172)

4533

Дотолстовская(500-600)

4500Доноа-

чианская(400-00)

4500 1, 2, 3

Кратность геологических процессов Кроме того, были проанализированы следующие геологические процессы и события:• распад и образование материков (геодинамический цикл

Уилсона);• смены эпох горообразования (цикл Бертрана);• наступление и окончание ледниковых эпох;• колебания уровня Мирового океана;• расцвет и вымирание биологических видов;• падение очень крупных метеоритов;• ритмы осадконакопления, нефтеобразования и другие. Выяснилось, что все эти ритмы кратны галактическому году.

Тектоника древних континентов (суперконтинентальный цикл Уилсона)

Разные авторы [10, 15, 16, 17] предлагают различный состав сверхматериков , но у всех, в среднем, длительность суперконтинентального цикла – около 800 млн. лет. Причём, в полуцикле (примерно через 400 млн. лет) образуются непродолжительные сверхматерики:

№В.Е. Хаин,

Н.А.Божко

О.Г.Сорохтин,

С.А. Ушаков

В.Е. Хаин,

Н.А.ЯсамановН.А.

БожкоСовременная

концепцияГабду-ллин

Авторскаяконцепция

1  Пангея 230±10 Пангея

435–220 230 Пангея 360–200 250 Пангея

300–2002       625 Паннотия 600 625 Мезогея 700

3 Пангея-2 1000 Мезогея 1000±70 Палеогея 1080–865 1020 Родиния

1050–750 1000 Палеогея 1100–900

4      1415   *1375 Эогея

15005 Пангея-1 1650 Мегагея 1800±100 Мегагея

1725–1510 1800 Колумбия 1800–1500 1750 Мегагея

1900–17006     Протогея 2370-2155 2215   *2125 Протогея 2300

7Пангея-0 2500 Моногея 2600±100   2610 Кенорленд

2800–2100 2500 Моногея 2700–2600

8     Прогея 3015–2800 3005 Ур 3000   Прогея 31009

   Археогея 3660–3445 *3400 Ваальбара

3600–2800  Археогея

3500–330010

      *3795     Дейтерогея 390011

      *4190    Матригея

4300

Тектономагматические эпохи (циклы Бертрана)

В истории Земли выделяются около 20 тектономагматических эпох [7],:• альпийская: 50–0 млн. лет – через 210 млн. лет после начала герцинской;• киммерийская: 90–50 млн. лет;• герцинская: 260–90 млн. лет – через 390 млн. лет после начала кадомской;• каледонская: 410–260 млн. лет;• салаирская: 520–410 млн. лет;• кадомская : 650—520 млн. лет – через 210 млн. лет от начала делийской;• делийская: 860–650 млн. лет – через 230 млн. лет от начала гренвильской;• байкальская: 930–860 млн. лет;• гренвильская: 1090–930 млн. лет – через 400 млн. лет от нач. лаксфордской;• эльсонская: 1,21–1,09 млрд. лет;• готская: 1360–1210 млн. лет;• лаксфордская: 1,49–1,36 млрд. лет – через 180 млн. лет после начала

гуронской;• гуронская: 1,67–1,49 млрд. лет – через 160 млн. лет начала гудзонской;• гудзонская: 1,83–1,67 млрд. л. – через 400 млн. лет от начала карельской

Тектономагматические эпохи (продолжение)

• балтийская: 1,98–1,83 млрд. лет;• карельская: 2,23–1,98 млрд. лет – через 270 млн. лет после начала

альгонкской;• альгонкская: 2,5–2,23 млрд. лет – через 200 млн. лет после начала

беломорской;• беломорская: 2,7–2,5 млрд. лет – через 350 млн. лет после начала кольской;• кольская: 3,05–2,7 млрд. лет – через 450 млн. лет после начала белозёрской;• белозерская: 3,5–3,05 млрд. лет. Всего за 3,45 млрд. лет произошло 19 циклов тектогенеза (кроме альпийского - он только начался) – в среднем, 1 за 182 млн. лет. Краткий киммерийский тектогенез является, вероятно, продолжением герцинского – в сумме 210 млн. лет. Длительность 2 самых древних эпох (кольская – 350, белозёрская – 450 млн. лет) составляет около 2 галактических лет. Возможно, каждая из них, на самом деле, состояла из 2 эпох. Итак, периодичность тектогенеза примерно равна галактическому году или кратна ему

Древние оледенения на ЗемлеЗа последний 1 млрд. лет на Земле было 6 пиков похолоданий и 5 межледниковий [3, 11. 13, 17]. Т.е., в среднем, оледенения повторялись каждые 200 млн. лет.

Криоэры и термоэры (продолжение)Ледниковые эпохи группируются в ледниковые эры (гляциоэры, или криоэры), между которыми наступают тёплые эпохи – термоэры:• Лавразийская – началась 30 млн. лет назад.• Термоэра - около 200 млн. лет. • Гондванская с ордовикским - около 200 млн. лет. • Термоэра - около 200 млн. лет. • Африканская – чуть больше 400 млн. лет. • Интервал 1,7 млрд. лет (криоэры неизвестны).• Канадская – 2 по 200 млн. лет. Т.о., гляциоэры имеют длительность 200–400 млн. лета термоэры – 150–250 млн. лет – каждая около 200 млн. лет (или кратна этому).

Трансгрессии и регрессии Мирового океанаКак правило [4], в термоэры уровень моря повышается, в криоэры – понижается:Видно, что за 800 млн. лет было 4 трансгрессии – в среднем, раз в 200 млн. лет.

Биологические катастрофы (фанерозой)За последние 500 млн. лет произошло 6 крупных биокатастроф [6,9,10,18]

Заметим, что меловая биокатастрофа произошла через 196 млн. лет после пермской. Пермская – через 186 млн. лет после ордовикской. Ордовикская – примерно через 200 млн. лет после вендской (если она пришлась на середину варангского оледенения).

Биологические катастрофы (докембрий)Из докембрийских известны не менее 4 значительных биокризисов в протерозое [12]:Они появляютсякак спады строматолитов – цианобактериальных матов.

От вендской катастрофы до 3-го спада строматолитов –приблизительно 200 млн. лет. Между спадами строматолитов – 700–900 млн. лет.Вывод: средний интервал между кризисами биоценоза – около 200 млн. лет (или кратен этому).

Падения сверхбольших метеоритовИз анализа времени образования 24 крупнейших метеоритных кратеров [6, 14] видно, что Земля испытывает не только эпизодические столкновения с крупными болидами, но и их "серийные нападения" (0,78; 34–37; 65–70; 251; 470; 1900–2000; 2400–2500; 3240 млн. лет назад). Результатами таких массированных атак являются, как правило: 1) биотические кризисы (30, 65, 210, 251, 364, 450, 2400

млн. лет назад); 2) резкие похолодания (34, 460, 2500) 3) или тектонические события (49, 251, 1980, 3240 млн.

лет назад).

События на границах галациклов

Распределив все проанализированные циклы и события по геологическим эрам, обнаружилось, что на границах галациклов происходили катастрофные события в истории Земли: обширные оледенения (30% совпадений по известным данным) и/или падение крупных болидов (минимум 40% совпадений). Болиды могли быть внесолнечныого происхождения, а их удары нередко носили серийный характер.

Причиной этих событий могло служить периодическое гравитационное либо радиационное воздействие структур или объектов Галактики.

Данные катаклизмы обычно приводили к биотическим кризисам, когда погибало 40-95% всех видов.

Новая геохронологическая шкала

После определения геологической галацикличности была составлена геохронологическая шкала, соответствующая галактическим годам. Каждый галацикл представлен эрой продолжительностью около 200 млн. лет, и обычно характеризуется своей эпохой складчатости. Четыре эры объединяются в эон длительностью примерно 800 млн. лет, которому соответствует эпоха образования и распада сверхматерика (суперконтинентальный цикл Уилсона). Таким образом, история Земли была разделена на 6 эонов и 24 эры. Каждая эра делится на 4 периода, являющиеся тектоническими фазами. Получилась настоящая "периодическая система" геологического времени:

• Эпоха сверхматерика Пангеи – фанерозой:– 24-й галактический год (прохладный) – кайнозой– 23-й галактический год (тёплый) – мезозой– 22-й галактический год (прохладный) – верхний палеозой (силур –

пермь)– 21-й гал. год (тёплый) – нижний палеозой (эдиакарий – ордовик)

• Эпоха сверхматерика Родинии – верхний протерозой (17–20 галактические года: эктазий, стений, тоний, криогений)

• Эпоха сверхматерика Колумбии – нижний протерозой (13–16 галактические года: риасий, орозирий, статерий, калимий)

• Эпоха сверхматерика Кенорленда – верхний архей (9–12 галактические года: поздний мезоархей, ранний неоархей, поздний неоархей, сидерий)

• Эпоха сверхматерика Ваальбары – нижний архей (5–8 галактические года: поздний эоархей, ранний палеоархей, поздний палеоархей, ранний мезоархей)

• Доплатформенная эпоха – катархей (1-й – 4-й галактические года).

В итоге геохронологическая шкала обретает твёрдую физическую основу и чёткую ритмичность.

Заключение

1. Кульминация сборки мономатерика происходит в середине эона на границе его 2-й и 3-й эр. Долговременные суперконтиненты формируются каждые 800 млн. лет, а в середине этого интервала могут образовываться временные сверхматерики.

2. Глобальная трансгрессия асинхронна формированию единых континентальных масс.

3. Чётные эры обычно являются криоэрами (причем, каждая 4-я – как правило, еще более холодная), нечетные – термоэрами.

4. В середине каждой эры происходит расцвет биоты (даже в гляциоэрах) и максимум нефтенакопления, а на границах эр – биокризисы и минимум нефтенакопления.

5. “Катастрофная” маркировка эр, возможно, обуславливается временным разрушением обратной связи в биосферном механизме регулировки климата.

Литература1. Астрономия: век XXI. / Ред.–сост. Сурдин В.Г. – Фрязино: "Век 2", 2008. – 2–е изд.,

испр. и доп. – 608 с.2. Герасимов И.П., Марков К.К. Четвертичная геология. ГУПИ Наркомпроса РСФСР,

Москва, 1939. – 362 с. 3. Джон Б.,и др.. Зимы нашей планеты: Земля подо льдом. / М.: Мир. Ред. лит. по

геол., 1982. - 336 с..4. Епифанов В.А. Геологические циклы и геохронологическая шкала в системе

галактических пульсаций Земли. // Новые идеи в науках о Земле: Мат-лы VIII Межд. конф. – Москва, 2007. – Т.1. – С. 120–123.

5. Епифанов В.А. Вклад Томской геологической школы в идею пульсационного развития Земли. Известия Томского политехнического университета. 2009. Т. 314. №1. С. 101–104

6. Ипатов С.И. Миграция небесных тел в Солнечной системе. М.: Физматлит, 2010. 7. Ковалёв С.Г. Основы исторической геологии. Уфа: 2010. – 64 с. 8. Корень Т.Н. Междунар. стратигр. шкала докембрия и фанерозоя… СПб.: ВСЕГЕИ,

2009. – 40 с. 9. Михайлова И.А., Бондаренко О.Б. Палеонтология. М.: Издательство МГУ, 2006. 10.Свиточ А.А., Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Палеогеография. М.: Академия, 2004.

Литература (продолжение)1. Свиточ А.А. Ледниковые пустыни в истории Земли. // Природа. 2008. № 3. С. 47–52. 2. Семихатов М.А., Раабен М.Е. Динамика глобального разнообразия строматолитов

протерозоя // Стратигр. Геол.корр. С.Евраз., Кит., Инд.. 1994, т.2, #6. С.10. Афр., Австр., С.Амер. 1996, т.4, #1. С.26.

3. Серебрянный Л.Р. Древнее оледенение и жизнь. – М.: Наука, 1980. – 128 с. 4. Солнечная система. Редактор и составитель В.Сурдин. М.: Физматлит, 2009. – 400 с. 5. Старостин В.И., Игнатов П.А. Геология полезных ископаемых. М.: Акад. проект, "Мир",

2006. – 512 с. 6. Ушаков С.А., Ясаманов Н.А. Дрейф материков и климаты Земли. М.:Мысль, 1984.– 206 с. 7. Хаин В.Е., Халилов Э.Н. Цикличность геодин. процессов: её возм. природа. М.: Науч. мир,

2009. – 520 с.8. Черепанов Г.О., Иванов А.О. Палеозоология позвоночных. М.: Академия, 2007. – 352 с. 9. Michael H. Carr & James W. Head. Geologic history of Mars. Earth and Planetary Science

Letters 294 (2010)..10.Paul D…. Guest. Stratigraphy and geologic history of Mercury. Lunar and Planetary Institute.,

Houston. 2001. 11.Don E. Wilhelms. The geologic history of the Moon. U.S. Government Printing Office,

Washington: 1987.

Спасибо за внимание!

Полная версия работы: http://www.garshin.ru/evolution/biology/paleontology/galactic-periods.htm