Суперконтиненттік цикл - Supercontinent cycle

Картасы Пангея заманауи континенттік сұлбалары бар

The суперконтиненттік цикл болып табылады квазиоритикалық біріктіру және таралу Жер Келіңіздер континентальды қабық. Континентальды жер қыртысының ұлғаюы, азаюы немесе өзгеріссіз қалуы туралы әр түрлі пікірлер бар, бірақ жер қыртысы үнемі жаңарып отырады деген пікірге келді. Біреуі аяқталды суперконтинент цикл 300-ден 500 миллион жылға дейін созылады дейді. Континентальды соқтығысу аз және үлкен континенттер жасайды рифтинг барған сайын кіші құрлықтарды құрайды.

Сипаттама

Суперконтиненттік циклдың қазіргі заманға қарапайым көрінісі

Ең соңғы суперконтинент, Пангея, шамамен 300 миллион жыл бұрын пайда болды (0,3 Га). Бұрынғы суперконтиненттер тарихына екі түрлі көзқарас бар. Біріншісі суперконтиненттер сериясын ұсынады: Валбара (c. 3.6 - с. 2,8 миллиард жыл бұрын); Ур (c. 3 миллиард жыл бұрын); Кенорланд (c. 2,7 - 2,1 миллиард жыл бұрын); Колумбия (c. 1,8 - 1,5 миллиард жыл бұрын); Родиния (c. 1,25 миллиардтан 750 миллион жыл бұрын); және Паннотия (c. 600 миллион жыл бұрын), олардың таралуы нәтижесінде Пангеяны қалыптастыру үшін соқтығысқан фрагменттер пайда болды.^[1]^[2]

Екінші көзқарас (Protopangea-Paleopangea), екеуіне де негізделген палеомагниттік және геологиялық дәлелдемелер суперконтиненттік циклдар шамамен 0,6-ға дейін болмағанГа (кезінде Эдиакаран Кезең). Оның орнына континентальды қабық шамамен 2,7 Га-дан (Gigaannum, немесе «миллиард жыл бұрын») бірінші суперконтиненттен тұрады, ол 0,6 Га жуық жерде бірінші рет ыдырады.^[3] егер алғашқы қайта құруға тек кішігірім перифериялық модификация жасалса, деректер палеомагниттік полюстердің квазистатикалық позицияларға шамамен 2,7–2,2, 1,5–1,25 және 0,75–0,6 Га аралығындағы уақыт аралығында жинақталғанын байқауға негізделген.^[4] Аралық кезеңдерде полюстер біртұтасқа сәйкес келеді айқын полярлық жол. Осылайша, палеомагниттік мәліметтер ұзақ уақытқа созылған квази-тұтастығымен бірыңғай Протопангея-Палеопангеа суперконтинентінің болуымен түсіндіріледі. Бұл суперконтиненттің ұзаққа созылғандығын оның жұмысымен түсіндіруге болады қақпақ тектоникасы (Марста және Венерада жұмыс істейтін тектоникамен салыстыруға болады) кезінде Кембрий қарағанда, рет пластиналық тектоника қазіргі Жерде көрінеді.^[3]

Түрлері ішіндегі минералдар ежелгі гауһар тастар супер континентальды түзілу және ыдырау циклы шамамен 3,0 млрд жыл бұрын басталған деп болжайды (3,0 Ga). 3,2 миллиард жыл бұрын тек алмаспен перидотит композициялар пайда болды (көбінесе Жер мантиясында кездеседі), ал 3,0 миллиард жыл бұрын эклогитті гауһар тастар (жердің беткі қабатынан шыққан жыныстар) кең таралды. Бұл өзгеріс субдукция мен континенттік соқтығысу кезінде пайда болды деп есептеледі эклогит алмаз түзетін сұйықтықтарға.^[5]

Суперконтиненттік цикл және Уилсон циклі суперконтиненттер шығарды Родиния және Пангея

Болжам бойынша суперконтиненттік циклды Уилсон Цикл атындағы пластиналық тектоника ізашар Джон Тузо Уилсон, мерзімді ашылуын және жабылуын сипаттайтын мұхит бассейндері жалғыз тақтайшалы жыртықтан. Бүгінгі табылған теңіз еденінің ең ежелгі материалы тек 170 миллион жылдықты құрайды, ал қазіргі кездегі ең көне континентальды жер қыртысының материалы 4 миллиард жылды құрайды, бұл материктердің орналасуында көрінетін планетарлық импульспен салыстырғанда аймақтық Уилсон циклдарының салыстырмалы қысқалығын көрсетеді.

Теңіз деңгейіне әсері

Бұл белгілі теңіз деңгейі континенттер бірге болған кезде әдетте төмен, ал олар бөлек болғанда биік болады. Мысалы, Пангея пайда болған кезде теңіз деңгейі төмен болды (Пермь ) және Паннотия (соңғы) Неопротерозой ) кезінде максимумға дейін тез көтерілді Ордовик және Бор континенттердің бытырап кеткен кездері. Бұл жасы мұхиттық литосфера мұхит бассейндерінің тереңдігін, демек жаһандық теңіз деңгейін бақылауды қамтамасыз етеді. Мұхиттық литосфера қалыптасады орта мұхит жоталары және сыртқа жылжиды, өткізгіш салқындату және кішірейту мұхиттық литосфераның қалыңдығын төмендетіп, тығыздығын арттырады және теңіз қабатын мұхиттың орта жоталарынан алшақтатады. Жасы 75 миллионға жетпеген мұхиттық литосфера үшін қарапайым салқындату жартылай бос орын мұхит бассейндерінің тереңдігі жүргізілетін салқындату жұмыстарының моделі г. жақын жерде жоқ жерлерде субдукция мұхиттық литосфера дәуірінің функциясы болып табылады т. Жалпы алғанда,

{ displaystyle d (t) = { frac {2} { sqrt { pi}}} a _ { rm {eff}} T_ {1} { sqrt { kappa t}} + d _ { rm { р}}}

қайда κ болып табылады жылу диффузиясы мантия литосферасының (c. 8×10⁻⁷ м²/с), а_эфф тиімді болып табылады термиялық кеңею коэффициенті тас үшін (c. 5.7×10⁻⁵ ° C⁻¹), Т₁ жоғарғы шекарадағы температурамен салыстырғанда магманың көтерілу температурасы (c. Атлантикалық және Үнді мұхиттары үшін 1220 ° C, c. Тынық мұхиты шығысы үшін 1120 ° C) және г._р - мұхит бетінен төмен жотаның тереңдігі.^[6] Теңіз түбіне шамамен сандарды қосқаннан кейін теңдеу келесідей болады:

Тынық мұхитының шығысы үшін:

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

және Атлантикалық және Үнді мұхиттары үшін:

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

қайда г. метрде және т миллиондаған жылдардан тұрады, сондықтан мұхиттың ортаңғы жоталарында жаңадан пайда болған жер қыртысы шамамен 2500 м тереңдікте, ал 50 миллион жылдық теңіз қабаты шамамен 5000 м тереңдікте жатыр.^[7]

Теңіз түбінің орташа деңгейі төмендеген сайын мұхит бассейндерінің көлемі ұлғаяды, ал егер теңіз деңгейін басқара алатын басқа факторлар тұрақты болып тұрса, теңіз деңгейі төмендейді. Керісінше шындық: жас мұхиттық литосфера мұхиттардың таяздығына және теңіз деңгейінің жоғарылауына әкеледі, егер басқа факторлар тұрақты болса.

Мұхиттардың беткі ауданы материктер болған кезде өзгеруі мүмкін жік (континенттерді созу мұхит көлемін азайтады және теңіз деңгейін көтереді) немесе нәтижесінде континенттік соқтығысу (континенттерді қысу мұхит көлемін ұлғайтады және теңіз деңгейін төмендетеді). Теңіз деңгейінің жоғарылауы континенттерді су басады, ал теңіз деңгейінің төмендеуі континентальды сөрелерді ашады.

Себебі континенттік қайраң көлбеуі өте төмен, теңіз деңгейінің аздап көтерілуі су басқан континенттер пайызының үлкен өзгеруіне әкеледі.

Егер орта есеппен әлемдік мұхит жас болса, онда теңіз қабаты салыстырмалы түрде таяз болады, ал теңіз деңгейі жоғары болады: континенттердің көп бөлігі су астында қалады. Егер дүниежүзілік мұхит орташа ескі болса, теңіз қабаты салыстырмалы түрде терең болады, ал теңіз деңгейі төмен болады: континенттердің көп бөлігі ашық болады.

Осылайша суперконтиненттік цикл мен теңіз қабатының орташа жасы арасында салыстырмалы түрде қарапайым байланыс бар.

Суперконтинент = әлдеқайда көне теңіз қабаты = теңіз деңгейі төмен
Дисперсті континенттер = әлдеқайда жас теңіз қабаты = жоғары теңіз деңгейі

Суперконтиненттік циклдің климаттық әсері болады, ол мұны одан әрі күшейтеді:

Суперконтинент = континентальды климат басым = континентальды мұз басу ықтимал = теңіз деңгейінің әлі де төмен болуы
Дисперсті континенттер = теңіз климаты басым = континенттік мұздану екіталай = теңіз деңгейі бұл механизммен төмендетілмейді

Әлемдік тектоникамен байланысы

Суперконтиненттік циклмен бірге жүретін тектоникалық режимдердің прогрессиясы бар:

Суперконтиненттің ыдырауы кезінде рифтік орта басым болады. Мұнан кейін пассивті қоршаған орта пайда болады, ал теңіз түбінің таралуы жалғасады және мұхиттар өседі. Бұл өз кезегінде уақыт өткен сайын маңызды бола түсетін коллизиялық ортаны дамытады. Алғашқы қақтығыстар континенттер мен арал доғалары арасында болады, бірақ сайып келгенде континент-континенттің соқтығысуына әкеледі. Бұл палеозойлық суперконтиненттік цикл кезіндегі жағдай; ол үшін байқалады Мезозой –Кайнозой суперконтиненттік цикл, әлі жалғасуда.

Климатқа байланысты

Әлемдік климаттың екі түрі бар: мұздық және жылыжай. Мұз үйі жиі континенттік мұздықтармен және қатты шөл орталарымен сипатталады. Жылыжай жылы климатпен сипатталады. Екеуі де суперконтиненттік циклды көрсетеді. Бұл қазір мұзжай әлемінің қысқа парниктік фазасы.^[8]

Мұз үйінің климаты
- Құрлықтар бірге қозғалады
- Теңіз қабаты өндірілмегендіктен теңіз деңгейі төмен
- Климаты салқын, құрғақ
- Байланысты арагонит теңіздері
- Қалыптасуы суперконтиненттер
Жылыжай климаты
- Материктер шашыранды
- Теңіз деңгейі жоғары
- Жоғары деңгей теңіз түбін тарату
- Салыстырмалы түрде көп мөлшерде СО₂ мұхиттық рифт аймақтарындағы өндіріс
- Климаты жылы және ылғалды
- Байланысты кальцит теңіздері

Мұзды үйдің климаттық кезеңдері: көп бөлігі Неопротерозой, кеш Палеозой, кеш Кайнозой.

Жылыжай климатының кезеңдері: Ерте Палеозой, Мезозой - ертеде Кайнозой.

Эволюциямен байланыс

Эволюцияның негізгі механизмі - әр түрлі популяциялар арасында табиғи сұрыптау. Қалай генетикалық дрейф шағын популяцияларда жиі кездеседі, әртүрлілік оқшауланудың байқалатын салдары болып табылады. Оқшауланудың аз болуы, демек әртараптанудың аз болуы материктердің барлығы бірігіп, бір материкті де, бір жағалауы бар бір мұхитты да тудырғанда пайда болады. Соңғы неопротерозойдан ерте палеозой дәуіріне дейін, әр алуан түрдегі көбею метазоа пайда болды, теңіз орталарын оқшаулау Паннотияның ыдырауынан туындады.

Материктер мен мұхиттардың солтүстік-оңтүстік орналасуы шығыс-батыс орналасуларына қарағанда әртүрлілік пен оқшаулануға әкеледі. Солтүстіктен оңтүстікке қарай орналасуы климаттық жағынан солтүстікке және оңтүстікке қатынас жолдарының бойында әртүрлі климаттық басқа континентальды немесе мұхиттық аймақтардан су немесе құрлықпен бөлінетін аймақтарды береді. Шығыс пен батысқа бағытталған континенттер мен мұхит бассейндерінің ұқсас учаскелерінің пайда болуы оқшаулануға, әртараптануға және эволюцияның баяулауына әкеледі, өйткені әр континент немесе мұхит климаттық белдеулерде аз. Арқылы Кайнозой, оңтүстіктен оңтүстікке қарай оқшаулау күшейтілді.

Отбасылар санымен өлшенетін әртүрлілік суперконтиненттік циклды жақсы қадағалайды.^[9]

Әрі қарай оқу

Гурнис, М. (1988). «Үлкен массивті мантия конвекциясы және суперконтиненттердің агрегациясы мен дисперсиясы». Табиғат. 332 (6166): 695–699. Бибкод:1988 ж.33..695G. дои:10.1038 / 332695a0.
Мерфи, Дж.Б .; Nance, R. D. (1992). «Суперконтиненттер және тау белдеуінің пайда болуы». Ғылыми американдық. 266 (4): 84–91. Бибкод:1992SciAm.266c..84M. дои:10.1038 / Scientificamerican0492-84.
Нанс, Р.Д .; Уорсли, Т.Р .; Moody, J. B. (1988). «Суперконтиненттік цикл». Ғылыми американдық. 259 (1): 72–79. Бибкод:1988SciAm.259a..72N. дои:10.1038 / Scientificamerican0788-72.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

^ Чжао, Гочун; Кавуд, Питер А .; Уайлд, Саймон А .; Sun, M. (2002). «Ғаламдық 2.1-1.8 Га орогендеріне шолу: Родинияға дейінгі суперконтиненттің салдары». Жер туралы ғылыми шолулар. 59 (1–4): 125–162. Бибкод:2002ESRv ... 59..125Z. дои:10.1016 / S0012-8252 (02) 00073-9.
^ Чжао, Гочун; Күн, М .; Уайлд, Саймон А .; Ли, С.З. (2004). «Палео-мезопротерозойлық суперконтинент: құрастыру, өсу және ыдырау». Жер туралы ғылыми шолулар. 67 (1–2): 91–123. Бибкод:2004ESRv ... 67 ... 91Z. дои:10.1016 / j.earscirev.2004.02.003.
^ ^а ^б Piper, J. D. A. (2013). «Жер эволюциясының планетарлық перспективасы: Плата тектоникасына дейінгі қақпақ тектоникасы». Тектонофизика. 589: 44–56. Бибкод:2013 ж. 589 ... 44P. дои:10.1016 / j.tecto.2012.12.042.
^ Piper, J. D. A. (2013). «Геологиялық уақыт бойынша континентальды жылдамдық: магматизмге, жер қыртысының аккрециясына және ғаламдық салқындату эпизодтарына сілтеме». Геология ғылымдарының шекаралары. 4: 7–36. дои:10.1016 / j.gsf.2012.05.008.
^ Шири, С.Б .; Richardson, S. H. (2011). «Субконтинентальды мантиядағы гауһарлар көрсеткен 3 Га-дағы Уилсон циклының басталуы». Ғылым. 333 (6041): 434–436. Бибкод:2011Sci ... 333..434S. дои:10.1126 / ғылым.1206275. PMID 21778395.
^ Э., Дэвис; Листер, C. R. B. (1974). «Ridge Crest топографиясының негіздері». Жер және планетарлық ғылыми хаттар. 21 (4): 405–413. Бибкод:1974E & PSL..21..405D. дои:10.1016 / 0012-821X (74) 90180-0.CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме)
^ Парсонс, Барри; Склатер, Джон Г. (1977). «Мұхит түбіндегі батиметрия мен жылу ағынының жасқа байланысты өзгеруін талдау». Геофизикалық зерттеулер журналы. 82 (B5): 802–827. Бибкод:1977JGR .... 82..802P. дои:10.1029 / jb082i005p00803.
^ Оқыңыз, Дж. Фред (2001). «Ежелгі климат туралы мәліметтер байлықтың картасы бола алады». Virginia Tech компаниясының ғылымы. Алынған 2011-05-04.
^ Бентон, Майкл Дж. (23 қыркүйек 2005). Қазба жазбалары: сапа. Өмір туралы ғылым энциклопедиясы. John Wiley & Sons, Ltd. дои:10.1038 / npg.els.0004144. ISBN 978-0470016176.

Сыртқы сілтемелер

Қатысты медиа Суперконтиненттер Wikimedia Commons сайтында

[Zhao1-1] Чжао, Гочун; Кавуд, Питер А .; Уайлд, Саймон А .; Sun, M. (2002). «Ғаламдық 2.1-1.8 Га орогендеріне шолу: Родинияға дейінгі суперконтиненттің салдары». Жер туралы ғылыми шолулар. 59 (1–4): 125–162. Бибкод:2002ESRv ... 59..125Z. дои:10.1016 / S0012-8252 (02) 00073-9.

[Zhao2-2] Чжао, Гочун; Күн, М .; Уайлд, Саймон А .; Ли, С.З. (2004). «Палео-мезопротерозойлық суперконтинент: құрастыру, өсу және ыдырау». Жер туралы ғылыми шолулар. 67 (1–2): 91–123. Бибкод:2004ESRv ... 67 ... 91Z. дои:10.1016 / j.earscirev.2004.02.003.

[piper-3] а ^б Piper, J. D. A. (2013). «Жер эволюциясының планетарлық перспективасы: Плата тектоникасына дейінгі қақпақ тектоникасы». Тектонофизика. 589: 44–56. Бибкод:2013 ж. 589 ... 44P. дои:10.1016 / j.tecto.2012.12.042.

[piper2-4] Piper, J. D. A. (2013). «Геологиялық уақыт бойынша континентальды жылдамдық: магматизмге, жер қыртысының аккрециясына және ғаламдық салқындату эпизодтарына сілтеме». Геология ғылымдарының шекаралары. 4: 7–36. дои:10.1016 / j.gsf.2012.05.008.

[5] Шири, С.Б .; Richardson, S. H. (2011). «Субконтинентальды мантиядағы гауһарлар көрсеткен 3 Га-дағы Уилсон циклының басталуы». Ғылым. 333 (6041): 434–436. Бибкод:2011Sci ... 333..434S. дои:10.1126 / ғылым.1206275. PMID 21778395.

[fundamentals-6] Э., Дэвис; Листер, C. R. B. (1974). «Ridge Crest топографиясының негіздері». Жер және планетарлық ғылыми хаттар. 21 (4): 405–413. Бибкод:1974E & PSL..21..405D. дои:10.1016 / 0012-821X (74) 90180-0.CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме)

[analysis-7] Парсонс, Барри; Склатер, Джон Г. (1977). «Мұхит түбіндегі батиметрия мен жылу ағынының жасқа байланысты өзгеруін талдау». Геофизикалық зерттеулер журналы. 82 (B5): 802–827. Бибкод:1977JGR .... 82..802P. дои:10.1029 / jb082i005p00803.

[Read,_PhD-8] Оқыңыз, Дж. Фред (2001). «Ежелгі климат туралы мәліметтер байлықтың картасы бола алады». Virginia Tech компаниясының ғылымы. Алынған 2011-05-04.

[9] Бентон, Майкл Дж. (23 қыркүйек 2005). Қазба жазбалары: сапа. Өмір туралы ғылым энциклопедиясы. John Wiley & Sons, Ltd. дои:10.1038 / npg.els.0004144. ISBN 978-0470016176.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]