Kriticheskie_urovni_1 (А.В. Жирмунский, В.И. Кузьмин - Критические уровни в развитии природных систем), страница 21

В фанерозое выделяют следующие основные периоды смены флор и фаун (Резанов, 1980). В конце пермского периода (230— 250 млн лет) отмечено вымирание значительных групп организмов — исчезло около 24 отрядов фауны, н в дальнейшем на протяжении 10 млн лет имело место значительное ее обеднение. Еше более значительное изменение флоры и фауны отмечено в конце мезозойской эры, когда вымерлп не только многие морские группы, но и господствующая группа наземных четвероногих— динозавры. Это произошло в позднем мелу, примерно 80 — 65 млн лет назад. рассмотрим количественные данные, характеризующие развитпеорганического мира.

Имеющиеся материалы ограничены. К ням относятся сведения о динамике числа семейств, отрядов и классов морских шельфовых беспозвоночных (1 а!епВпе, 1973). Кривая изменения числа семейств почти аналогична кривым изменения числа классов и отрядов, но несколько более детальна. Сравнение ее с кривыми трансгрессий и содержания органического углерода в породах (рис. 33) позволяет говорить о их общсм сходстве. Видны общий максимум, охватывающий весь палеозой с небольшим понижением в конце силура и начале девона; разкий минимум, приходящийся на конец перми и триас; наконец, новый максимум, отвечающий юре, мелу и палеогену.

При этом кривая содержания органического углерода, которая, казалось бы, должна быть больше связана с кривой, отражающей развитие органического мира, за. нимает промежуточное положение между снижающейся во времени кривой трансгрессий и растущей кривой числа семейств, а по положению частных минимумов и максимумов она больше напоминает кривую трансгрессий.

Последнее можно объяснить тем, что органическое вещество в континентальных осадках, количество которых возрастает в эпохи регрессий, накапливается и сохраняется хуже, чем в морских осадках. Приуроченность появления новых форм организмов к рубежам геологической истории в докембрии, а также синхронное изменение числа семейств и уровня океана свидетельствуют об общем совпадении рубежей в развитии как живой, так и неживой природы. Палеомагнитные рубежи. Палеомагнитные рубежи заимствованы нз работы «Магнитостратиграфпческая шкала фанерозоя.„» (1976).

В большинстве случаев они также близки к рубежам, выделяемым по геологическим данным (рис. 34, 9). Для основных рубежей совпадение достаточно хорошее, но средние по значению палеомагнитные рубежи в большинстве случаев не совпадают с геологическими. Эпохи частой смены полярности также плохо совпадают с геологическими событиями и к тому же растянуты во времени. В целом степень корреляции палеомагнитных рубежей как с геологическими, так и с расчетными рубежами инже, чем геологических с расчетными. Сопоставление геологических, палеонтологических и расчетных рубежей. Как было показано выше, элементарное звено развития, вывсденное расчетным путем, ограничено двумя основными рубежамн, имеющими наибольшую силу проявления. Оно включает 1 промежуточный рубеж, обладающий несколько меньшей силой, 5 второстепенных по силе проявления и, наконец, границу периода перестройки темпа развития при переходе от предыдущего звена к последующему.

На этой границе перестроек не происходит, и ее поэтому нельзя считать рубежом, сопоставимым по своей природе с остальными рассматриваемыми рубежами. Последовательность всех этих рубежей показана на рис. 34,4. Для определения в геохронологической шкале основного рубежа и остальных указанных в табл. 8 рубежей необходимо знание длительности любого равномерного цикла Т», По нему могут определяться как положения предыдущих и последующих границ по уравнению (3.59), так и длительности равномерных циклов различных порядков по зависимости (3.60). Можно рассмотреть два подхода к определению величины Тгп 1) взять за исходное положение некоторого хорошо изученного геологического рубежа и по нему по зависимости (3.59) определить Т,; 2) принять в качестве исходной величины длительность некоторого хорошо изученного равномерного цикла Т», определяющего критические рубежи исследуемого порядка.

Если в соответствии с первым подходом в качестве исходного критического рубежа принять границу докембрия (570 †6 млн лет), то из уравнения (3.59) получим длитепьность цикла Т, = 1»/3.16 = 570/3.16 = 18! (млн лет). Если в качестве исходной границы принять конец герцинского цикла тектонического развития, приходящегося, как считают многие исследователи, на середину триаса, то Т» = (210/3.16) е = 180.6 (млн лет). В соответствии со вторым подходом в качестве исходной длительности одного из циклов Т» можно принять длительность крупных циклов трансгрессии (Наливкин, 1975), которая равна 180 — 200 млн лет.

Таким образом, оценки, полученные согласно разным подходам, дают близкие величины. 7 А. в жирит«с«и«, В. и. ктзьмн« 97 Лля получения оценок положения в геохронологической шкале критических рубежей примем длительность равномерного цикла за Т„=180 (млн лет). Пользуясь формулой (3.59), определим положение основного ру- бежа, соответствующего этому циклу, как Г» = 3.16 180 = 569 (млн лет). Положения предыдуших и последующих основных неравномер- ных критических рубежей, определенные по зависимости (3.48), задает последовательность: 28, 77, 209, 569, 1548 и 4210 млн лет.

Данной последовательности основных неравномерных критических рубежей в соответствии с соотношением (3.60) отвечает последова- тельность равномерных циклов Ты 9, 24, 66, 180, 490 и 1330 млн лет. Тогда равномерные рубежи й-го порядка внутри каждого не- равномерного диапазона определяются зависимостью 1» — Т» = 2.16Т», в соответствии с которой последовательные значения промежуточных рубежей равны 53, 143, 379, 1958 и 2878 млн лет. Сопоставление основных неравномерных критических рубежей и равномерных й-го порядка с главнейшими и главными этапами развития Земли приведено на рис. 34. Итак, мы аналитически определили элементарное звено в цепи геологического развития, в пределах которого происходит синхронизация основных равномерных рубежей я-го и (А — 1)-го порядка и неравномерно чередующихся рубежей.

Определили и положение в этом звене времени завершения этапа перестройки, относящегося еще к предыдущему звену. Схема строения звена дана в табл, 6. Мы также определили относительную силу проявления различных рубежей в пределах элементарного звена. Подобные типичные звенья, повторяясь, составляют целую цепь, отвечающую всему процессу развития рассматриваемой системы. Каждое последующее звено в цепи короче предыдущего в е раз. Наконец, мы привязали границы одного из таких звеньев к геохронологической шкале. При этом основные критические рубежи неравномерной последовательности совместились с главнейшими и главными этапами развития Земли. Таким образом, система элементарных расчетных звеньев совмещена по рубежу 570 млн лет, по нижней границе фанерозоя.

При этом длительность основного равномерного цикла развития равна 180 млн лет (длительность галактического года). Длительность элементарных звеньев сокращается во времени. В докембрии выделяется 2 таких звена. Точность определения расчетных рубежей зависит от точности определения исходного рубежа, по которому производится привязка к системе геологических рубежей, или от правильности оценки длительности основного равномерного цикла геологической истории. Точность расчетной системы рубежей можно проверить по степени совпадения расчетных рубежей с геологическими в течение всей геологической истории, т. е. промежутка времени в 4— 5 млрд лет.

Как будет показано ниже, такое совпадение имеется н, следовательно, можно полагать, что исходная цифра для привязки — рубеж на 570 млн лет и длительность цикла в 180 млн лет выбраны правильно, а построение расчетной системы рубежей соответствует природным процессам. Точность оценки времени проявления геологических рубежей иа ранних этапах развития Земли невысока. Она определяется величиной растянутости геологических процессов, происходящих на р)бежах, нечеткостью критериев их оценки, смещением во времени одних и тех же стадий развития в различных регионах земного шара, а также большой абсолютной погрешностью в определении абсолютного времени. На поздних этапах развития величина погрешности резко снижается.

По-видимому, ошибка для всех этапов будет не менее 5 ',о. Точность определения палеонтологических рубежей, которые также ие мгновенны, зависит от скорости смены фаун и одновременности этой смены во всех регионах земного шара. В докембрии эти скорости были невысоки. Так, например, длительность существования одновозрастных сообществ известковых водорослей была значительно больше, чем в мезозое и кайнозое. Сопоставление докембрийских рубежей приведено в табл. 11. В графе 2 даны расчетные рубежи, причем рубеж в 570 млн лет явлгется тем, к которому привязана расчетная система рубежей. В графе 3 показано положение рубежей геологической истории, выделенных на основании последующих граф, а также по некоторым дополнительным данным. Эта графа служит исходной для сравнен~ я с расчетными рубежамп.