4.2. Проблема расцвета жизни на рубеже докембрия и фанерозоя

1-е признаки жизни выявлены в породах с возрастом 3,8 млрд л. назад, т.е. в AR₁.

В породах AR₂–AR₃ обнаружены строматолиты. Это бактериальные маты, созданные одноклеточными цианобактериями. Они обитали в мелководных морских и озерных водоёмах в бескислородной среде. При своей жизнедеятельности они выделяли свободный кислород.

2,5 млрд л. назад (РR₁) атмосфера становится активно окислительной.

1,7 млрд л. назад (конец РR₁) кислородом насыщается гидросфера.

1,4 млрд л. назад (RF₁/RF₂) появляются органогенные? сферолиты.

0,9 – 0,8 млрд л. назад (RF₃) широко распространяются акритархи - одноклеточные микрофоссилии.

Вывод. В течение 4 млрд л. существования Земли жизнь оставалась крайне примитивной.

Около 600 млн л. назад последовал большой взрыв органической жизни.

Начало взрыва – вендский период (V), доказательства:

• в Австралии обнаружена эдикарская фауна,

• в России, на южном берегу Белого моря, на р. Оленёк в Сибири обнаружена вендская фауна.

В венде (V, 600 – 535 млн л. назад) описано появление представителей 3-х типов животных:

-кишечнополостные,

-черви,

-членистоногие.

Объяснение?

Геологические.

2 гл события предшествовали всплеску фауны в V.

1. Байкальский орогенез (от Тимана до Китая, конец RF₃ – V, 680 – 480 млн л. назад) привел к разрастанию континентов и возникновению участков возвышенной суши.

2. Варангерское покровное оледенение.

К V климат стал тёплым, однородным.

В р-те раскола позднепротерозойской Пангеи возникли протяженные шельфовые пр-ва. Континенты оказались в низких теплых широтах.

Биолого-экологические:

3. Большая генетическая пластичность ранних организмов.

4. Существование многих незанятых экологических ниш.

Однако главная причина расцвета эдикарской фауны не выявлена, тем более, что к концу V значительная часть эдикарской фауны вымерла.

В кембрии – новая вспышка. Кембрийскому расцвету предшествовал переходный период длительностью 15 –25 млн л.

Причины вспышки?

1. Продолжение рапада Пангеи с образованием наряду с Тихим Палеоатлантического (Япетуса) и Палеосредиземноморского.

Появились континентальные склоны, стал возможен апвеллинг. В результате к поверхности стали подниматься воды, насыщенные питательными веществами. Док-во: залежи фосфоритов на границе V/Є (Казахстан, Монг, Китай).

2. Изменение среднего состава вод мир океана (увеличение содержания фосфора, изменение изотопного состава C, S, Sr).

3. Увеличение количества хищников.

Сочава А.В. (1992) связывает вспышку с изменением содержания кислорода в воде.

Богатая фауна была обнаружена в Китае (рис. 25). Находка свидетельствует о постепенном переходе эдикарской фауны к кембрийской.

3. Проблемы великих вымираний и обновлений органического мира

Прерывистость в развитии органического мира выявлена давно. Она является основой палеонтологического метода в стратиграфии.

Наиболее крупные перерывы:

1. конец O,

2. поздний D (fr/fm),

3. граница P/T,

4. конец T,

5. граница K/Pg,

6. конец эоцена (Pg₂),

7. граница плейстоцена – голоцена (Q_p/Q_h).

Особый интерес ученых привлекла граница мела и палеогена: в это время исчезли

-динозавры,

-морские рептилии,

-аммониты,

-белемниты,

-многие двустворки,

-некоторые мшанки и др.

Гипотезы причин вымираний.

1. Импактная гипотеза.

Для объяснения вымираний калифорнийскими учеными физиком и геофизиком Альваресами была предложена импактная гипотеза:

Доказательства.

1. Поводом для выдвижения гипотезы послужило обнаружение в Сев. Италии повышенного количества иридия (Ir) в тонком пограничном слое между мелом и палеогеном.

Позднее Ir аномалии были обнаружены более чем в 100 пунктах на разных континентах, в океанических скважинах.

2. Кроме иридиевой в пограничных породах обнаружены

аномалии изотопного состава стронция, углерода, кислорода, содержаний Pt, Os, Co, Ni, Cr, Au. Они характерны для углистых хондритов.

3. В 60 аномалиях обнаружены микросферулы санидина (высокотемпературный ортоклаз K[AlSi₃O₈]) и др. м-лов, в 28 – «шоковый» кварц, характерный для импактных образований, а также примеси сажи – свидетельство лесных пожаров.

4. На п-ове Юкатан в Мексике нашли предполагаемый кратер диаметром 180 км, глубиной 15 км.

Позже аналогичный возраст был установлен у Карского кратера диаметром 140 км.

Обоснование:

- аномалии Ir, Pt, Os, Co, Ni, Cr, Au, характерных для углистых хондритов,

-аномалии изотопного состава Sr, C, O,

-микросферулы санидина (гр полевых шпатов) и др. м-лов,

-«шоковый» кварц,

-сажа.

Причины аномалий:

• падение крупного (диаметром более 10 км) астероида или кометы,

• изменение температуры в сторону её резкого повышения или понижения,

• наступление темноты,

• образование в атмосфере HNO₃,

• сильные цунами,

• испарение океанической воды (в случае падения в океан).

Вывод: по-видимому, Земля на границе мела и палеогена испытала воздействие роя метеоритов или крупного болида.

Критика: Хэллем Э. Признаки угасания вымерших организмов устанавливаются уже в мелу до пограничного возраста.

2. Биологическая гипотеза (внутренняя). Хэллем Э.:.

Ответ: это мог быть кометный дождь, растянувшийся во времени. Доказательством является широкое распространение тектитов в меловых отложениях.

3 гипотеза. Существует альтернативная метеоритно-вулканическая гипотеза. Падение метеорита вызвало излияние магмы.

3-я гипотеза.

Другие связывают вымирание организмов с излияниями деканских траппов, которые происходили как раз на границе мела и палеогена 65 млн л. назад.

Ещё обнаружен карский кратер диаметром 140 км.

3. Метеоритно-вулканическая гипотеза. Падение метеорита вызвало излияние магмы.

4. Магматическая гипотеза: излияния деканских траппов, которые происходили на границе мела и палеогена 65 млн л. назад.

5-я гипотеза – уменьшение уровня мирового океана в конце К и крупная трансгрессия в начале палеогена.

В.Е. Хаин: «импактная гипотеза в сочетании с вулканической выглядит предпочтительней».

09.12-08Б.41.	Роль импакта Чиксулуб в массовом вымирании на границе мела и палеогена. The role of The Chicxulub impact in the KT mass extinction.	Keller Gerta, Adatte Thierry, Berner Zsolt.	Ber. Geol. Bundesanst.	2009, 78. p. 23
	Анализ геологического разреза показывает, что импакт Чиксулуб и массовое вымирание на границе мела и палеогена – отдельные и не связанные события. Ни один вид не вымер в р-те импакта. Возможно причиной вымираний был деканский вулканизм , главная фаза которого была очень короткой и окончилась вблизи границы мела и палеогена.

А.С. Алексеев проанализировал размещение эпох вымираний.

А.С. Алексеев также поддерживает метеоритную и вулканич гипотезы.

Граница Р/Т (250 млн. л.) – вымирание амфибий и рептилий. Иридиевые аномалии не обнаружены.

Геологические явления:

1) излияние сибирских траппов объемом около 1,5 млн км³;

2) понижение уровня моря (регрессия),

3) резкое увеличение СО₂ в атмосфере (благодаря извержениям),

4) сильная триасовая трансгрессия.

Признаки космического события - падение кометы или астероида в океан:

1) обнаружение в породах Р/Т в Кордильерах зерен кварца со следами ударного воздействия,

2. обнаружение фулеренов, содержащих благородные газы с изотопными соотношениями, характерными для углистых хондритов (в Китае, Японии и Венгрии),

3. в Южном Китае – обнаружение Ni аномалий в зернах Fe-Si-Ni состава. И др.

Поздний ордовик. – причина – регрессия, связанная с материиковым оледенением.

Фран/фамен – находки сферул в Бельгии, сходство их с тектитами. Кратер сильян в Швеции с возрастом 368 млн л.

Поздний триас – находки в норийском ярусе 5 импактных кратеров.

Триас/юра – находки шокового кварца в Италии.

Юра/мел – импактная стр-ра в юж. Африке диаметром 340 км.

Возраст определен по цирконам.

Общий вывод по вымираниям:

Внешние причины.

Внутренние причины.

Лек. 9-2011