19. Причины глобального изменения климата

Зима 2008 года преподнесла жителям восточного Китая не очень приятный сюрприз в виде обильных снегопадов. Нормальное функционирование хозяйства было парализовано. В эту зиму снег выпал даже в отдельных районах государства Израиль. В то же время, уже нет сомнений, что скорость таяния ледников Гренландии, морских льдов Арктики и Антарктического ледового щита увеличивается. Какие силы влияют на изменение климата в масштабах планеты? В упрощённом варианте рассмотрения проблемы источники энергии, определяющие температурные контрасты земной поверхности, можно охарактеризовать как внутренние и внешние. Внутренние – определяют способность планеты генерировать тепло, которое передаётся космической материи, а часть его тратится на нагрев нижних слоёв атмосферы. В общем балансе этот тепловой поток, участвующий в формировании погодных условий, составляет всего «одну миллионную от среднего количества солнечной энергии, приходящей к верхней границе атмосферы» [Океан сам по себе…, 1984]. Получается, что планета в целом не может фигурировать как разогревающаяся система, поскольку и суммарный импульс, и начальное количество радиоактивных элементов, содержащихся в веществе, неуклонно уменьшаются. Правда, некоторые исследователи считают, что планета разогревается в силу того, что поступление тепла несколько превышает его общепланетный расход [Магницкий, 1965].

Давно установлено наличие слоя «равенства температур», глубже подошвы которого влияние солнечной энергии (внешнего источника) на разогрев вещества практически не коррелируется с многолетними изменениями притока тепла. Мощность такого слоя не превышает 200 м [Фролов, 1971]. Значит, в «климатической проблеме» следует учитывать существование некого важного этапа в динамической эволюции планеты. В этот период сформированная литосфера в основном разделила внешние и внутренние массы, испытывающие в итоге воздействие внешнего (Солнца) и внутренних (мантии и ядра) источников тепловой энергии. Но такая дифференциация не абсолютна. Действительно, вулканизм Антарктиды не привёл к полному исчезновению покровного оледенения, а массы воды с повышенной температурой значительно влияют на климат северной части Атлантики и Баренцева моря. В то же время, подводный вулканизм в восточной части Северного Ледовитого океана не может не нагревать водные массы, оказывая влияние на климат целого региона. В любом случае, изучение влияния энергии Солнца на земные климатические изменения – задача первоочередная. При этом следует учитывать связи в обмене тепловой энергией между внешними и внутренними массами в единой системе.

На юге Алданского щита геологами закартирована мощная толща, нижняя часть которой представлена кристаллическими сланцами и оливин-пироксен-гранатовыми эклогитоподобными породами. Ничего необычного в этом нет. Подобные образования встречаются в других районах Земли, и для них характерны очень высокие скорости продольных сейсмических волн (6,36-7,20 км/с) и плотности (3,05-3,51 г/см³) [Павловский, 1977]. Нет уверенных доказательств, что данные породы являются результатом преобразования исходного вещества на глубинах с давлениями 10-12 кбар и температурами 700-800 °С. Можно предположить, что образования эклогитовой и гранулитовой фаций метаморфизма представляют кору планеты, сформированную на начальных этапах её эволюции. Тектонические структуры первичной оболочки в виде хаотического скопления «кольцевых, овальных, петельчатых, амёбовидных синформ» свидетельствуют о былом активном движении вещества на больших площадях. Возраст изученных пород достигает 4,58 млрд. лет и очень удивительно, что эти структуры «обладают исключительной устойчивостью и консерватизмом» [Павловский, 1977]. Они сохранились до наших дней и хорошо видны из космоса.

Как увязать отмеченный консерватизм – инертность экзогенных процессов с полученным внушительным абсолютным возрастом пород? Почему многочисленные изменения климата за миллиарды лет не замаскировали все детали строения коры? Очень трудно объяснить возможное длительное воздымание огромного блока земной коры с постоянной денудацией толщ до самых древних образований. Наиболее вероятным ответом может быть вывод об отсутствии таких длительных изменений.

Обстановка первой (лунной) и второй (нуклеарной) стадий развития Земли реконструируется исключительно в виде интенсивного вулканизма с излияниями лав основного и ультраосновного состава. Считается, что нуклеарная стадия длилась с 4,0 до 2,6-2,8 млрд. лет, и только в её конце появляются гранито-гнейсовые массивы. В виде куполов различных размеров они являются главными составными элементами земной протокоры. Существующие описания пород докембрия не отличаются полнотой в отношении условий их формирования. Исследователи единодушны лишь в одном. Архейский этап с его протовеществом, параллелизуемый примерно с лунной и нуклеарной стадиями земной эволюции, представляет собой пангеосинклинальную (по Ю.А. Косыгину) стадию развития планеты. Породы подвергались метаморфизму и ультраметаморфизму вплоть до полного переплавления. Вместе с тем, как отмечает тот же автор, «уже появляются неметаморфизованные толщи и первичные признаки структурного расчленения континентов». Терригенные отложения пангеосинклинального этапа (в Австралии, Южной Африке): алевролиты, филлиты, граувакки, туфы, джеспилиты, песчаники, конгломераты – характеризуются как геосинклинальные. По ним трудно судить о палеогеографии той эпохи. Можно лишь утверждать, что существовал относительно расчленённый рельеф поверхности коры, подвергавшейся денудации на фоне вулканизма.

Таким образом, в архее была сформирована гипергенная оболочка планеты, мощность которой сейчас достигает 65 км [Косыгин, 1988]. Исследователи не дают указаний на влияние внешних воздействий, на роль экзогенных факторов в этот период. Отмечается лишь наличие пород, претерпевших весьма слабый метаморфизм (в условиях фации «зелёных сланцев»), наличие эффузивов и осадочных пород. По-видимому, главная роль внешних воздействий начала проявляться в протогеосинклинальную и протоплатформенную стадии. Классические геохронологические привязки отодвигают это время примерно на 2,5-3,0 млрд. лет назад. «Специфика протогеосинклиналей, их отличие от геосинклиналей неогея заключались в простой их форме, в отсутствии ясно выраженных внутригеосинклинальных поднятий, в фациальной устойчивости осадочных накоплений на значительных площадях. Для протогеосинклиналей характерна также относительная простота впервые возникших в истории Земли крупных линейных складок, выдержанных по простиранию на большом протяжении. Тип протогеосинклинальных складчатых линейных структур указывает на возникновение новой динамической обстановки в земной коре, на первое появление полей тангенциального сжатия» [Павловский, 1977]. Палеогеографическая обстановка этого этапа также неясна. Изначально нормальные осадочные образования или могли отсутствовать, или были денудированы с последующей переработкой в ходе метаморфических и вулканических процессов.

Более конкретны сведения данного плана по результатам изучения протерозойских толщ пород, мощность которых измеряется километрами (иногда десятками километров). Слагая чехол протоплатформ, такие толщи обломочных, вулканогенных и карбонатных пород отлагались в пологих бассейнах, прогибавшихся конседиментационно. Этот комплекс пород по стилю тектоники (как считает Ч.Б. Борукаев) уже приближается к фанерозою. Но важно то, что отмечено появление ледниковых отложений. В материале верхней оболочки зафиксировано изменение поступления солнечной энергии. Примерно 2,0-2,5 млрд. лет назад произошёл перелом в тектонической жизни планеты. Закончился этап функционирования системы, формирование внешней оболочки которой определялось преимущественно степенью разогретости и скоростью остывания всего вещества. Закончился этап с минимальным воздействием на поверхностные оболочки внешнего источника энергии. Правда, скорость остывания «молодой и горячей» планеты также могла быть функцией изменяющегося расстояния до звезды.

Достоверных сведений о динамике системы из материалов геологического изучения вещества докембрия извлечь нельзя. Информация о длительности этого этапа, основанная на радиологических датировках, требует уточнения, поскольку накопление элемента-индикатора зависит и от времени, и от мощности источника (количества распадающихся ядер атомов). Но уже в нижнем протерозое образуются комплексы пород древнейшего осадочно-вулканогенного чехла, отлагаются песчаники, глинистые породы, а главное (подчеркнём это ещё раз) – появляются ледниковые отложения. Это означает, что произошло закономерное деление системы, функционирующей в поле тяготения центрального тела, изменилась её динамика. «Отгородившись» от горячих недр протоплатформенным чехлом, Земля предоставила свою поверхность воздействию солнечной энергии. Сформировался приёмник излучения, и информация об интенсивности такого излучения частично стала сохраняться в виде тех же ледниковых отложений. Естественно, возникает желание реконструировать палеодинамику планеты по распределению геологического вещества, служащего показателем взаимодействия материальной субстанции.

Динамическая эволюция планеты как закономерное усложнение её структуры, а точнее – процесс расходования начального импульса требует дополнительного рассмотрения проблемы инверсии ОМП Земли. Действительно, если магнитное поле есть тороидальное вращение вещества и излучения, то где источник того нового импульса, заставляющего материю начать движение в другую сторону? Более глобальный импульс перераспределяется – делится на региональные. Обратный процесс невозможен. Если считать общее магнитное поле результатом тороидального вращения материальной субстанции составляющих пентагон-додекаэдрической структуры, то оно должно быть многодипольным, что противоречит фактам. Смена же со временем восходящих движений на нисходящие (в одной и той же области) при перемещении-взаимодействии ядерных и мантийных тороидов по латерали, не просто возможна, но и вполне закономерна. Это и есть инверсии локального магнитного поля. Поэтому приходится допустить, что с момента образования (выброса) тороида «праземли» инверсии ОМП не происходило. Все материалы, связывающие намагниченность горных пород по направлению общего магнитного поля или против, вероятно, следует интерпретировать как сумму влияния и ОМП, и местного магнитного поля – поля любого из мантийных тороидов, и уже сформированных намагниченных пород. Чаще всего мы изучаем достаточно древние породы, и в связи с этим следует учитывать, что в прошлом на формирующиеся породы воздействовало магнитное поле значительно большей напряжённости. Существуют отдельные региональные аномалии, значительно превышающие по напряжённости общее поле.

Приведённая информация показывает возможность более корректной расшифровки палеодинамики системы, обладающей постоянным по направлению вихревым полем, взаимодействующим с магнитным полем центрального тела – Солнца.