Чтение онлайн

Континентальная кора разрасталась еще значительнее, когда Колумбия время от времени подвергалась раскалыванию на более мелкие материки и острова. Около 1,6 млрд лет назад – начало мезопротерозоя – отделение и дрейф Ура на запад от Лаврентии, а остатков Колумбии – на восток привело к образованию большого межкратонного моря и массированному отложению осадочных пород толщиной более 20 км. Это гигантский рифт, называемый супергруппа Белт-Персел, который охватывает почти все западное побережье Канады и северо-запад США. Таким образом, когда суперконтиненты раскалывались и деформировались, из старых континентальных пород возникали новые.

Раскалывание Колумбии на два расходящихся материка сопровождалось и другими последствиями. Лаврентия, Ур и остальные континенты по-прежнему группировались вокруг экватора, т. е. в районе полюсов континентов не было, а это означает, что там еще не сформировался плотный ледяной покров, следовательно, уровень воды в океанах был все еще достаточно высок. Новое западное побережье Лаврентии было изрезано мелководными морями; по-видимому, суша составляла менее четверти земной поверхности. На некоторое время (может быть, чуть больше 200 млн лет) территория суши значительно сократилась, и одновременно шло накопление осадочных пород на мелководье по всей планете – накапливались отложения, которые ныне являются важным источником информации. Отсутствие льда означало отсутствие ледников. Период с 1,6 до 1,4 млрд лет назад не отмечен никакими характерными признаками ледников – скоплений окатанных льдом булыжников и валунов, песка и гальки, которые обнаруживаются в большинстве других геологических эпох. Так что скучный мезопротерозой тоже стал свидетелем многих перемен, даже если с геологической точки зрения эти перемены были, что называется, в порядке вещей.

Скучный миллиард стал свидетелем формирования не одного, а двух суперконтинентов. Обломки Колумбии расходились в разные стороны примерно в течение 200 млн лет, но после этого наступает предел – и из обломков начинает неизбежно формироваться новый континент. Около 1,2 млрд лет назад Ур, Лаврентия и другие мезопротерозойские континенты начали соединяться, образуя новый материк, называемый Родиния (от русского слова «родина»). Данные горных пород на окраинах Европы, Азии и Северной Америки сохраняют свидетельства об интенсивном горообразовании по всему миру между 1,2 и 1,0 млрд лет назад: каждый раз при столкновении и деформации кратонов появлялся новый горный хребет.

Точная география Родинии все еще является предметом научных дискуссий, но геологические и палеомагнитные данные вкупе с расположением кратонов в наши дни накладывают существенные ограничивающие условия. Согласно большинству теорий, суперконтинент целиком располагался в области экватора, и центр его составляла Лаврентия (ныне большая часть территории Северной Америки), а крупные части других материков примыкали к нему с севера, юга, востока и запада. Некоторые полагают, что Балтика и фрагменты того, что ныне составляет Бразилию и Западную Африку, располагались на юго-востоке, в то время как части Южной Америки примыкали с юга, а фрагменты Африки – с юго-востока, хотя при таком раскладе остается неясным расположение Австралии, Антарктиды, Сибири и Китая.

Линда Ках методично раскладывает свои доводы по полочкам, но чувствуется, что она явно неравнодушна к избранному ею геологическому времени. Несмотря на скудные геологические данные ближе к концу этого периода, за огромный временной промежуток от 1,85 млрд до 850 млн лет назад произошли значительные изменения вследствие танцев кратонов. За этот скучный миллиард лет образовались два суперконтинента, причем столкновение кратонов при этом сопровождалось формированием дюжины горных хребтов. В промежутке между образованием этих суперконтинентов в результате распада Колумбии были заложены основы крупнейших на Земле осадочных месторождений. Большая часть земной суши уходила под воду, а затем снова высыхала. Скорость формирования осадочных пород значительно менялась. Ледники появлялись и исчезали. Довольно много событий для такого «скучного» времени. Но есть и другая сторона вопроса.

Вне зависимости от точной геометрии планеты, все согласны, что суперконтинент Родиния должен был омываться еще более обширным суперокеаном, водным пространством, именуемым Мировия (от русского слова «мировой»). Геохимики, изучающие прошлое нашей планеты, пришли к выводу, что если мезопротерозойскую эпоху считать скучной, то виной тому является Мировия.

Великое кислородное событие – весьма динамичный период в истории Земли от 2,4 до 1,8 млрд лет назад – было прежде всего эпохой перемен в химическом составе атмосферы. За это время состав атмосферы изменился, главным образом за счет увеличения количества кислорода: от нуля до 1–2 %. Это гигантское изменение для приповерхностной среды, но для океанов оно является незначительным событием.

Причина кроется в сравнительных объемах. Масса океана в 250 раз больше массы атмосферы. Любое мелкое изменение в химическом составе атмосферы, даже 1 %-ный прирост кислорода, лишь через длительный период времени сказывается на океанах – для этого требуется около миллиарда лет.

В стремлении понять природу океана геохимики обращаются к составляющим его химическим элементам и их изотопам. До 2,4 млрд лет назад океанская вода была насыщена раствором железа, и устойчивость этого состава была обусловлена отсутствием в ней оксидантов, которые заставили бы окислы железа выпадать в осадок, а также малым количеством серы (ее наличие привело бы к образованию пирита и других сульфидов). После изменений в составе атмосферы (Великого кислородного события) часть растворенного в воде железа на мелководье превратилась в окислы железа, причем либо непосредственно вступая в реакцию с кислородом, либо взаимодействуя с окисленными веществами на суше. Атмосферный кислород также привел к окислению и эрозии минералов, содержащих серу, которые, попадая в океанскую воду, в свою очередь, поглощали железо.

Эти химические изменения послужили толчком к образованию множества месторождений железистых кварцитов – плотных осадочных пород на дне океанов, в которых сочетались разноцветные слои железистых минералов, ныне составляющих большую часть железорудных месторождений на планете. Образование таких формаций происходило постепенно, а железа в составе океанской воды было много, и этот процесс занял следующие 600 млн лет. К началу скучного миллиарда океанские воды все еще оставались бескислородными, но уже потеряли значительную часть растворенного железа.

Передвинемся вперед на миллиард лет: водоросли продолжали производить кислород, который начал постепенно распространяться по океанам; 600 млн лет назад вода в океанах по всему земному шару уже была сверху донизу насыщена кислородом. То, что происходило между этими датами, – загадка «скучного» миллиарда – носит название промежуточного океана.

В 1998 г. геолог Дональд Кэнфилд из Университета Южной Дании предположил, что не кислород, а именно сера играла решающую роль в промежуточном океане. (С тех пор многие ученые именуют серонасыщенный мезопротерозойский океан не иначе как Океан Кенфилда.) Его наводящая на размышления статья под названием «Новая модель химического состава протерозойского океана» была опубликована в журнале Nature 3 декабря 1998 г. (после целого года задержки, вызванной сопротивлением рецензентов) и почти сразу перевернула представления многих из нас о древних состояниях Мирового океана.

Его основная мысль проста. Великое кислородное событие породило достаточное количество кислорода, чтобы повлиять на распространение многих элементов, «чувствительных к окислительно-восстановительным процессам», включая железо, но этого количества было недостаточно, чтобы окислить океан. С другой стороны, растущая эрозия и окисление почвы наполнили океан сульфатами. Вследствие этого промежуточный океан оказался насыщенным серой, испытывая в то же время нехватку кислорода и железа, и в таком состоянии просуществовал на протяжении миллиарда лет.

Ископаемая летопись возродила гипотезу о постоянном медленном изменении промежуточного океана. Некоторые породы, сформировавшиеся между вторым и первым миллиардами лет назад, содержат микроскопические окаменелости непревзойденного качества. Ганфлинтское месторождение кремнистого сланца в Северной Америке возрастом 1,9 млрд лет, Гаоюжуаньская формация на севере Китая (1,4–1,5 млрд лет) и Авзянская формация на Урале в России (1,2 млрд лет) содержат микроскопические ископаемые остатки микроорганизмов, настолько ясные и отчетливые, некоторые даже в процессе деления, что они выглядят точь-в-точь как современные живые экземпляры. Однако такая замечательная сохранность окаменелостей свидетельствует лишь о стабильности условий, а не о принципиально ином характере этого периода в истории Земли.