1. «Геохимические революции» в истории земли

В истории Земли можно установить несколько геохимических революций, каждая из которых резко отражалась на характере осаждения СаС03. Таким образом, можно использовать СаС03 в качестве палеоклиматического индикатора. Эти революции обусловлены метаболической эволюцией и поэтому явл. одновременно и результатом, и возможной причиной развития организмов.

Революция 1

Синтез аминокислот (опыт Мюллера) привел к эволюции, выразившейся в переходе от первичной атмосферы, состоявшей из NH3, СН4, Н20 и, воз­можно, H2S, к атмосфере, богатой Н20 = N, которая постепенно обогащалась СО2. Свободный водород первичной атмосферы, возможно, выносился из гравитационного поля Земли; метан и аммиак в отсутствии водорода ста­новились неустойчивыми и, возможно, также диссоциировали с образованием СО2 и N — газов, весьма важных в современной атмосфере. В результате активной вулканической деятельности в атмосферу дополнительно вносился СО2. Первичная атмосфера должна была определять резко выраженную вос­становительную среду. Жизнь должна была быть исключительно анаэробной. Поэтому «добиологический океан», возможно, составлял всего лишь 5—10% современного Мирового океана. Соответственно атмосфер­ное давление пара было крайне низким и потому неблагоприят­ным для субаэральной эрозии. Время революции (3,8 ± 0,3) -109 лет.

Революция 2

По мере обогащения атмосферы СО 2 для одноклеточных хлорофилловых растений становился возможным фотосинтез сахаров из воды и С02. Постепенно образовывался свободный кислород, значительное количество которого вступало в реакции окисления. Кроме того, отсутствовал верхний атмосферный экран, который мог бы препятствовать проникновению ультрафиолетового излучения. Сле­довательно, озон (03) мог находиться на поверхности Земли в свободном состоянии, способствуя быстрой эрозии. Быстрое развитие осадконакопления грауваккового типа характерно для этой фазы истории Земли.

В известняках, накопившихся в это время, как правило, были строма­толиты. В течение рассматриваемой фазы, вероятно, только фотосинтезирующие водоросли могли поглощать достаточное количество С02, тем самым способствуя осаждению СаС03. Предполагается, что сложные многоклеточные организмы (морские черви и др.), дышащие кислородом, были уже широко развиты, но их остатки не сохранились в ископаемом состоянии. В морях середины докембрия значение рН было крайне низким (примерно 4—5). Лишь в резуль­тате систематического поглощепия СО 2 водорослями и его накопления в виде СаС03 значение рН возросло до 7 к началу кембрия. Время революции (2,9 ± 0,2)-109 лет.

Революция 3

Постоянное поглощение С02 как при образовании известняков, так и в процессе гранитизации осадков в позднем докембрии привело к возра­станию рН до величины 7. Поскольку более развитые многоклеточные организмы могут изменять значение рН своей жидкости в больших пределах, появилась возможность формиро­вания твердых раковин. у мягкотелых организмов позднего докембрия в связи с ухудшением условий выделения избытка кальция из системы кровообращения в местах соприкосновения мантии с морской водой началось отложение СаС03.. Время революции (6 ± 0,3)• 108 лет.

Революция 4

Почти на всем протяжении палеозоя наблюдалась постепенная эволю­ция организмов, сопровождаемая поглощением С02 в результате образова­ния органогенных карбонатов или же химического осаждения. Резкое возрастание поглощения С02 из атмосферы началось в карбоне. Континентальная растительность начала развиваться в силуре (Австралия) и девоне (повсеместно), однако в незначительном масштабе. Расцвет континенталь­ной флоры в карбоне обусловил сокращение С02 в атмосфере. В Южном полушарии пермь явилась эпохой грандиозного угленакопления. Предпо­лагается, что рН морей медленно возрастало от 7 до 8. Это не отразилось заметно на многих морских организмах, но тем не менее к концу перми некоторые организмы исчезли.

Время революции (2,5 ± 0,5)-108 лет.

Революция 5

Это было время необычайно широкого распространения выделяющих известь пелагических организмов (водорослей, фораминифер). В результате жизнедеятельности этих организмов в меловом периоде образовалась формация белого мела. парциальное давление С02 было низким, а поверхностные воды океанов были пересыщены СаС03. Концентрация ионов Са2+ и температура были высокими, привнос Са2+— значительным. источником Са2+ является выветривание кристаллических пород континентов латеритного и подзольного типа.

Время революции (1,2 ± 0,2)-108 лет.