Суперконтинентальный цикл

Карта Пангеи с очертаниями современного континента

Цикла суперконтинента является квазипериодической агрегацией и разгон Земля «ы континентальной коры . Существуют разные мнения относительно того, увеличивается ли количество континентальной коры, уменьшается или остается примерно неизменным, но все согласны с тем, что земная кора постоянно реконфигурируется. Считается, что один полный цикл суперконтинента занимает от 300 до 500 миллионов лет. Столкновение континентов создает все меньше и больше континентов, в то время как рифтинг создает все меньшие континенты.

Описание [ править ]

Упрощенное представление цикла суперконтинента до наших дней

Самый новый суперконтинент , Пангея , образовался около 300 миллионов лет назад (0,3 млрд лет). Есть два разных взгляда на историю более ранних суперконтинентов. Первый предлагает серию суперконтинентов: Ваалбара ( ок. 3,6–2,8 миллиарда лет назад); Ур ( около 3 миллиардов лет назад); Кенорланд ( ок. 2,7–2,1 миллиарда лет назад); Колумбия ( ок. 1,8–1,5 миллиарда лет назад); Родиния ( ок. 1,25–750 миллионов лет назад); и Паннотия ( ок.600 миллионов лет назад), при рассеянии которых образовались фрагменты, которые в конечном итоге столкнулись с образованием Пангеи. ^[1]^[2]

Вторая точка зрения (Protopangea-Paleopangea), основанная как на палеомагнитных, так и на геологических данных, состоит в том, что суперконтинентальные циклы не происходили раньше примерно 0,6 млрд лет назад (в эдиакарский период). Вместо этого континентальная кора представляла собой единый суперконтинент примерно с 2,7 млрд лет (гигааннум, или «миллиард лет назад») до первого распада, примерно 0,6 млрд лет. Эта реконструкция ^[3] основана на наблюдении, что если бы только небольшие периферийные модификации были внесены в первичную реконструкцию, данные показывают, что палеомагнитные полюса сходились к квазистатическим положениям в течение длительных интервалов между 2,7–2,2, 1,5–1,25 и 0,75–0,6 млрд лет ^[4].В промежуточные периоды полюса, похоже, соответствовали единой очевидной полярной траектории блуждания . Таким образом, палеомагнитные данные адекватно объясняются существованием единственного суперконтинента Protopangea – Paleopangea с длительной квазиинтеграцией. Продолжительность существования этого суперконтинента можно объяснить действием тектоники крышки (сравнимой с тектоникой, действующей на Марсе и Венере) в докембрийские времена, в отличие от тектоники плит, наблюдаемой на современной Земле. ^[3]

Типы минералов, обнаруженные внутри древних алмазов, позволяют предположить, что цикл образования и распада суперконтинентов начался примерно 3,0 миллиарда лет назад (3,0 млрд лет). Если до 3,2 миллиарда лет назад образовывались только алмазы перидотитового состава (обычно встречающиеся в мантии Земли), то после 3,0 миллиарда лет назад преобладающими стали эклогитовые алмазы (породы из поверхностной коры Земли). Считается, что это изменение произошло в результате субдукции и столкновения континентов, в результате которых эклогит попал в субконтинентальные алмазообразующие флюиды. ^[5]

Цикл суперконтинента и цикл Вильсона породили суперконтиненты Родиния и Пангея.

Предполагаемый цикл суперконтинента перекрывается циклом Вильсона, названным в честь пионера тектоники плит Джона Тузо Вильсона , который описывает периодическое открытие и закрытие океанических бассейнов из одного рифта плит. Возраст самого старого материала морского дна, обнаруженного сегодня, составляет всего 170 миллионов лет, в то время как самый старый материал континентальной коры, обнаруженный сегодня, датируется 4 миллиардами лет, что показывает относительную краткость региональных циклов Вильсона по сравнению с планетным импульсом, наблюдаемым в расположении континентов.

Воздействие на уровень моря [ править ]

В этом разделе не процитировать любые источники . Пожалуйста, помогите улучшить этот раздел , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален . ( Июнь 2014 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Известно, что уровень моря обычно низкий, когда континенты вместе, и высокий, когда они разделены. Например, уровень моря был низким во время формирования Пангеи ( пермский период ) и Паннотии (поздний неопротерозой ) и быстро поднялся до максимальных значений в ордовикское и меловое время, когда континенты были рассредоточены. Это связано с тем, что возраст океанической литосферы в значительной степени определяет глубину океанических бассейнов и, следовательно, глобальный уровень моря. Океаническая литосфера формируется на срединно-океанических хребтах и движется наружу, кондуктивно охлаждаясь и сжимаясь., что уменьшает толщину и увеличивает плотность океанической литосферы и опускает морское дно в сторону от срединно-океанических хребтов. Для океанической литосферы, возраст которой составляет менее 75 миллионов лет, работает простая охлаждающая полупространственная модель проводящего охлаждения, в которой глубина океанических бассейнов d в областях, в которых нет близлежащей субдукции, является функцией возраста океаническая литосфера t . В целом,

d(t)={\frac {2}{\sqrt {\pi }}}a_{\rm {eff}}T_{1}{\sqrt {\kappa t}}+d_{\rm {r}}

где κ - коэффициент температуропроводности мантийной литосферы ( c. 8 × 10 ^-7 м ² / с ), _эфф является эффективным коэффициентом теплового расширения для горных пород ( с. 5,7 × 10 ⁻⁵ ° C ⁻¹ ), T ₁ - температура восходящей магмы по сравнению с температурой на верхней границе ( около 1220 ° C для Атлантического и Индийского океанов, около 1120 ° C для восточной части Тихого океана). и д _г является глубина хребта ниже поверхности океана. ^[6] После добавления приблизительных цифр для морского дна уравнение принимает следующий вид:

для восточной части Тихого океана:

d(t)=350{\sqrt {t}}+2500

и для Атлантического и Индийского океанов:

d(t)=390{\sqrt {t}}+2500

где d измеряется в метрах, а t - в миллионах лет, так что только что образовавшаяся кора на срединно-океанических хребтах лежит на глубине около 2500 м, а морское дно возрастом 50 миллионов лет находится на глубине около 5000 м. ^[7]

По мере того, как средний уровень морского дна уменьшается, объем океанических бассейнов увеличивается, и если другие факторы, которые могут контролировать уровень моря, остаются постоянными, уровень моря падает. Верно и обратное: более молодая океаническая литосфера приводит к более мелким океанам и более высокому уровню моря, если другие факторы остаются неизменными.

Площадь поверхности океанов может измениться при расколе континентов (растяжение континентов уменьшает площадь океана и поднимает уровень моря) или в результате столкновения континентов (сжатие континентов увеличивает площадь океана и понижает уровень моря). Повышение уровня моря приведет к затоплению континентов, в то время как понижение уровня моря обнажит континентальные шельфы.

Поскольку континентальный шельф имеет очень низкий уклон, небольшое повышение уровня моря приведет к значительному изменению процента затопленных континентов.

Если мировой океан в среднем молодой, морское дно будет относительно мелким, а уровень моря будет высоким: больше континентов будет затоплено. Если мировой океан в среднем старый, морское дно будет относительно глубоким, а уровень моря будет низким: обнажится больше континентов.

Таким образом, существует относительно простая связь между суперконтинентальным циклом и средним возрастом морского дна.

Суперконтинент = очень старое морское дно = низкий уровень моря
Рассеянные континенты = большое количество молодого морского дна = высокий уровень моря

Также будет климатический эффект суперконтинентального цикла, который еще больше усилит это:

Суперконтинент = преобладающий континентальный климат = вероятно континентальное оледенение = еще более низкий уровень моря
Рассеянные континенты = преобладающий морской климат = континентальное оледенение маловероятно = уровень моря не понижается этим механизмом

Отношение к глобальной тектонике [ править ]

Существует прогрессия тектонических режимов, сопровождающих цикл суперконтинента:

Во время распада суперконтинента преобладают рифтовые среды. За этим следует пассивная окраина, в то время как продолжается распространение морского дна и разрастание океанов. Это, в свою очередь, сопровождается развитием конфликтных сред, которые со временем становятся все более важными. Первые столкновения происходят между континентами и островными дугами, но в конечном итоге приводят к столкновениям между континентами. Так было во время палеозойского суперконтинентального цикла; это наблюдается для мезозоя - кайнозоя цикл суперконтинента, все еще продолжается.

Отношение к климату [ править ]

Этот раздел требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. ( Август 2012 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Существует два типа глобального земного климата: ледник и теплица. Для Icehouse характерны частые континентальные оледенения и суровые пустыни. Для теплицы характерен теплый климат. Оба отражают цикл суперконтинента. Теперь это короткая тепличная фаза в мире ледников. ^[8]

Климат ледника
- Континенты движутся вместе
- Низкий уровень моря из-за отсутствия добычи на морском дне
- Климат более прохладный, засушливый
- Связанный с арагонитовыми морями
- Формирование суперконтинентов
Климат теплицы
- Континенты разошлись
- Уровень моря высокий
- Высокий уровень распространения морского дна
- Относительно большое количество CO ₂ в зонах океанических рифтингов.
- Климат теплый и влажный
- Связанный с кальцитовыми морями

Периоды ледникового климата: большая часть неопротерозоя , позднего палеозоя , позднего кайнозоя .

Периоды тепличного климата: ранний палеозой , мезозой – ранний кайнозой .

Отношение к эволюции [ править ]

Главный механизм эволюции - естественный отбор среди разнообразных популяций. Поскольку генетический дрейф чаще происходит в небольших популяциях, разнообразие является наблюдаемым следствием изоляции. Меньшая изоляция и, следовательно, меньшая диверсификация происходит, когда все континенты объединяются, образуя один континент и один океан с одним побережьем. В период от позднего неопротерозоя до раннего палеозоя, когда произошло огромное распространение разнообразных многоклеточных животных , изоляция морской среды стала результатом распада Паннотии.

Расположение континентов и океанов с севера на юг ведет к гораздо большему разнообразию и изоляции, чем расположение с востока на запад. Расположение с севера на юг дает различные климатические зоны вдоль коммуникационных маршрутов на север и юг, которые отделены водой или сушей от других континентальных или океанических зон с аналогичным климатом. Формирование аналогичных участков континентов и океанических бассейнов, ориентированных с востока на запад, приведет к гораздо меньшей изоляции, диверсификации и более медленной эволюции, поскольку каждый континент или океан находится в меньшем количестве климатических зон. На протяжении кайнозоя изоляция была максимальной за счет расположения с севера на юг.

Разнообразие, измеряемое количеством семей, очень хорошо следует суперконтинентальному циклу. ^[9]

Дальнейшее чтение [ править ]

Гурнис, М. (1988). «Крупномасштабная мантийная конвекция, агрегация и рассеяние суперконтинентов». Природа . 332 (6166): 695–699. Bibcode : 1988Natur.332..695G . DOI : 10.1038 / 332695a0 .
Murphy, J. B .; Нэнс, Р. Д. (1992). «Суперконтиненты и происхождение горных поясов». Scientific American . 266 (4): 84–91. Bibcode : 1992SciAm.266c..84M . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0492-84 .
Nance, R.D .; Worsley, T. R .; Муди, Дж. Б. (1988). «Суперконтинентальный цикл». Scientific American . 259 (1): 72–79. Bibcode : 1988SciAm.259a..72N . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0788-72 .

См. Также [ править ]

Пангея
Тектоника плит
История Земли

Ссылки [ править ]

^ Чжао, Гочунь; Кавуд, Питер А .; Уайльд, Саймон А .; Солнце, М. (2002). «Обзор глобальных орогенов 2,1–1,8 млрд лет: последствия для суперконтинента до Родинии». Обзоры наук о Земле . 59 (1–4): 125–162. Bibcode : 2002ESRv ... 59..125Z . DOI : 10.1016 / S0012-8252 (02) 00073-9 .
^ Чжао, Гочунь; Вс, М .; Уайльд, Саймон А .; Ли, С. З. (2004). «Палео-мезопротерозойский суперконтинент: сборка, рост и распад» . Обзоры наук о Земле . 67 (1–2): 91–123. Bibcode : 2004ESRv ... 67 ... 91z . DOI : 10.1016 / j.earscirev.2004.02.003 .
^ а б Пайпер, Дж. Д. А. (2013). «Планетарный взгляд на эволюцию Земли: тектоника крышки до тектоники плит». Тектонофизика . 589 : 44–56. Bibcode : 2013Tectp.589 ... 44P . DOI : 10.1016 / j.tecto.2012.12.042 .
^ Пайпер, Дж. Д. А. (2013). «Континентальная скорость в геологическом времени: связь с магматизмом, аккрецией земной коры и эпизодами глобального похолодания» . Границы геонаук . 4 : 7–36. DOI : 10.1016 / j.gsf.2012.05.008 .
^ Ширей, С. Б .; Ричардсон, С. Х. (2011). «Начало цикла Вильсона в 3 млрд лет, обнаруженное алмазами субконтинентальной мантии». Наука . 333 (6041): 434–436. Bibcode : 2011Sci ... 333..434S . DOI : 10.1126 / science.1206275 . PMID 21778395 .
^ Э. Э., Дэвис; Листер, К. Р. Б. (1974). "Основы топографии гребня хребта". Письма о Земле и планетологии . 21 (4): 405–413. Bibcode : 1974E & PSL..21..405D . DOI : 10.1016 / 0012-821X (74) 90180-0 .
^ Парсонс, Барри; Склейтер, Джон Г. (1977). «Анализ изменения батиметрии дна океана и теплового потока с возрастом». Журнал геофизических исследований . 82 (B5): 802–827. Bibcode : 1977JGR .... 82..802P . DOI : 10,1029 / jb082i005p00803 .
Перейти ↑ Read, J. Fred (2001). «Запись древних климатов может быть картой к богатству» . Наука от Технологического института Вирджинии . Проверено 4 мая 2011 .
↑ Бентон, Майкл Дж. (23 сентября 2005 г.). Летопись окаменелостей: качество . Энциклопедия наук о жизни . John Wiley & Sons, Ltd. doi : 10.1038 / npg.els.0004144 . ISBN 978-0470016176.

Внешние ссылки [ править ]

СМИ, связанные с суперконтинентами, на Викискладе?

Реконструкции по проекту "Палеокарта"
Реконструкции плит и видео из проекта УТИГ 'ПЛАСТИНЫ'
Цикл тектонических пород

[Zhao1-1] Чжао, Гочунь; Кавуд, Питер А .; Уайльд, Саймон А .; Солнце, М. (2002). «Обзор глобальных орогенов 2,1–1,8 млрд лет: последствия для суперконтинента до Родинии». Обзоры наук о Земле . 59 (1–4): 125–162. Bibcode : 2002ESRv ... 59..125Z . DOI : 10.1016 / S0012-8252 (02) 00073-9 .

[Zhao2-2] Чжао, Гочунь; Вс, М .; Уайльд, Саймон А .; Ли, С. З. (2004). «Палео-мезопротерозойский суперконтинент: сборка, рост и распад» . Обзоры наук о Земле . 67 (1–2): 91–123. Bibcode : 2004ESRv ... 67 ... 91z . DOI : 10.1016 / j.earscirev.2004.02.003 .

[piper-3] а б Пайпер, Дж. Д. А. (2013). «Планетарный взгляд на эволюцию Земли: тектоника крышки до тектоники плит». Тектонофизика . 589 : 44–56. Bibcode : 2013Tectp.589 ... 44P . DOI : 10.1016 / j.tecto.2012.12.042 .

[piper2-4] Пайпер, Дж. Д. А. (2013). «Континентальная скорость в геологическом времени: связь с магматизмом, аккрецией земной коры и эпизодами глобального похолодания» . Границы геонаук . 4 : 7–36. DOI : 10.1016 / j.gsf.2012.05.008 .

[5] Ширей, С. Б .; Ричардсон, С. Х. (2011). «Начало цикла Вильсона в 3 млрд лет, обнаруженное алмазами субконтинентальной мантии». Наука . 333 (6041): 434–436. Bibcode : 2011Sci ... 333..434S . DOI : 10.1126 / science.1206275 . PMID 21778395 .

[fundamentals-6] Э. Э., Дэвис; Листер, К. Р. Б. (1974). "Основы топографии гребня хребта". Письма о Земле и планетологии . 21 (4): 405–413. Bibcode : 1974E & PSL..21..405D . DOI : 10.1016 / 0012-821X (74) 90180-0 .

[analysis-7] Парсонс, Барри; Склейтер, Джон Г. (1977). «Анализ изменения батиметрии дна океана и теплового потока с возрастом». Журнал геофизических исследований . 82 (B5): 802–827. Bibcode : 1977JGR .... 82..802P . DOI : 10,1029 / jb082i005p00803 .

[Read,_PhD-8] Перейти ↑ Read, J. Fred (2001). «Запись древних климатов может быть картой к богатству» . Наука от Технологического института Вирджинии . Проверено 4 мая 2011 .

[9] Бентон, Майкл Дж. (23 сентября 2005 г.). Летопись окаменелостей: качество . Энциклопедия наук о жизни . John Wiley & Sons, Ltd. doi : 10.1038 / npg.els.0004144 . ISBN 978-0470016176.

[1]