Суперконтинентальный цикл

Упрощённая карта Пангеи

Суперконтинентальный цикл — теория в геологии, которая описывает периодическое соединение и разъединение континентов. Мнения учёных расходятся в отношении изменения объёма континентальной земной коры, но наука в настоящий момент считает, что земная кора постоянно переконфигурируется. Один суперконтинентальный цикл занимает от 300 до 500 миллионов лет.

Циклы в теории

Коллизия континентов приводит к укрупнению континентов, в то время как рифтинг порождает новые (и меньшие) континенты. Последний суперконтинент, Пангея, образовался 300 миллионов лет тому назад. Предыдущий суперконтинент, Паннотия, образовался 600 миллионов лет тому назад, его раздробление породило фрагменты, которые вновь соединились с образованием Пангеи. До этого образование суперконтинентов происходило через нерегулярные промежутки времени. Например, суперконтинент, предшествовавший Паннотии, Родиния, существовал с 1,1 миллиарда лет тому назад до 750 миллионов лет тому назад, лишь на 150 миллионов лет предшествуя Паннотии. До этого суперконтинент Колумбия существовал с 1,8 до 1,5 миллиарда лет тому назад^[1][2]. До этого теория предполагает существование ещё трёх суперконтинентов: Кенорланда с 2,7 до 2,1 миллиарда лет тому назад, Ура 3 миллиарда лет тому назад и Ваальбары от 3,6 до 2,8 миллиарда лет тому назад.

Методы исследования

Для исследований применяется анализ примесей минералов в древних алмазах. Результаты анализа показывают, что цикл формирования и дробления суперконтинентов начался примерно 3 миллиарда лет тому назад. Алмазы возрастом более 3,2 миллиарда лет содержат только хризолитовые добавки (хризолит встречается в мантии Земли, а в боле поздних алмазах чаще встречаются эклогиты, что считается признаком попадания эклогита в алмазообразующие жидкости в процессе коллизии континентов^[3].

Связь с циклом Уилсона

Гипотетический суперконтинетальный цикл является дополнением цикла Уилсона, который описывает периодическое образование и схлопывание океанов. Старейшему известному океанскому дну всего лишь 170 миллионов лет, в то время как старейшему участку континентальной земной коры — более 4 миллиардов лет, так что свидетельства континентальных циклов имеют куда более длительную историю.

Связь с уровнем моря

Известно, что уровень моря низок в те времена, когда континенты собираются вместе и повышается по мере их раздвижения. Например, уровень моря был низок во время образования Пангеи (Пермский период) и Паннотии Неопротерозой, и достигал максимумов во время Ордовика и Мелового периода, когда континенты расходились. Это объясняется тем, что возраст литосферы под океанами играет важную роль в определении глубины океанов: океанское дно образуется в районах срединно-океанических хребтов. В процессе движения коры от хребтов происходит её охлаждение и усадка, которые приводят к утоньшению коры и увеличению её плотности, что в свою очередь ведёт к понижению океанского дна вдали от срединно-океанических хребтов^[4].

С понижением уровня дна увеличивается объём океанских бассейнов и понижается уровень океанов. Напротив, молодая земная кора под океанами приводит к более мелким океанам и более высокому уровню моря, который в свою очередь приводит к затоплению большей части материков.

Эти связи «суперконтинент > старое дно океана > низкий уровень моря» и «многочисленные континенты > молодое дно океана > высокий уровень моря» усиливаются климатическими факторами:

• Суперконтинент имеет континентальный климат, что повышает вероятность оледенения, которое дополнительно понижает уровень моря.
• Многочисленные континенты имеют более морской климат и уровень моря дополнительно не понижается.

Связь с глобальной тектоникой

Суперконтинетальный цикл сопровождается изменениями в тектонике. Во время раздробления суперконтинента преобладает рифтинг; эта фаза сменяется фазой спокойного роста океанов; сменяющаяся в свою очередь фазой коллизии континентов, которая начинается со столкновения материков и цепочек островов и завершается столковениями самих материков. По этому сценарию проходили события в палеозойском суперконтинетальном цикле и происходят сейчас, в цикле Мезозоя — Кайнозоя.

Примечания

1. ↑ Zhao, Guochun; Cawood, Peter A.; Wilde, Simon A.; Sun, M. (2002). «Review of global 2.1–1.8 Ga orogens: implications for a pre-Rodinia supercontinent». Earth-Science Reviews 59 (1-4): 125–162. DOI:10.1016/S0012-8252(02)00073-9. Bibcode: 2002ESRv...59..125Z. Проверено 2007-01-07.
2. ↑ Zhao, Guochun; Sun, M.; Wilde, Simon A.; Li, S.Z. (2004). «A Paleo-Mesoproterozoic supercontinent: assembly, growth and breakup». Earth-Science Reviews 67 (1-2): 91–123. DOI:10.1016/j.earscirev.2004.02.003. Проверено 2007-01-08.
3. ↑ Steven B. Shirey,Stephen H. Richardson Start of the Wilson Cycle at 3 Ga Shown by Diamonds from Subcontinental Mantle // Science. — 2011. — Т. 333. — № 6041. — С. 434-436. — DOI:10.1126/science.1206275
4. ↑ Parsons, Barry; Sclater, John G.. «An analysis of the variation of ocean floor bathymetry and heat flow with age». Journal of Geophysical Research (American Geophysical Union) 82 (B5): 802–827. Bibcode: 1977JGR....82..802P.

Литература

• (1988) «Large-scale mantle convection and the aggregation and dispersal of supercontinents». Nature 332 (6166): 695–699. DOI:10.1038/332695a0. Bibcode: 1988Natur.332..695G.
• (1992) «Supercontinents and the origin of mountain belts». Scientific American 266 (4): 84–91.
• (1988) «The supercontinent cycle». Scientific American 259 (1): 72–79.

Ссылки

• Reconstructions from «Paleomap Project»
• Plate reconstruction movies from UTIG 'PLATES' project
• A Tectonic Rock Cycle