3. Основные палеогеографические

ФАКТОРЫ

Гипотезы о причинах изменений природных условий в прошлом разделяются на две группы – астрономо-физическую и геолого-географическую.

Астрономо-физические (космические) палеогеографические факторы. Среди космических палеогеографических факторов (причин) основным является солнечная радиация (количество и качество солнечной радиации), которую получала Земля. При этом в одних высказываниях фигурирует, что поток солнечных лучей был постоянен, но изменялось положение Земли по отношению к Солнцу. В других основное значение придается изменениям самой излучающей способности Солнца, как переменной звезды.

На изменение элементов земной орбиты в прошлом указал английский астроном Кролл в 1875 г. Принципы этого явления были математически обоснованы М. Миланковичем. Изменение солнечной радиации по планете связывали с изменением положения Земли в Солнечной системе.

1. Изменялся наклон земной оси по отношению к современному (23°24'). Более отвесное положение земной оси (<23°24') выравнивало годичное распределение солнечной радиации по широте – исчезали зимние и летние контрасты, а более пологое положение (>23°24'), наоборот, усиливало контрасты. Продолжительность таких периодов была 40 тыс. лет для плейстоцена.

На изменение наклона земной оси указывают и палеомагнитные исследования. Движение географического полюса происходило по сложной траектории от экваториальной зоны Центральной Америки до современного его положения. Полученные данные на разных материках повторяют схему движения полюсов, но фиксируют их в разных точках Земли, что говорит о движении материков.

Геологи утверждают, что экватор в докембрии был наклонен по отношению к современному под углом  70°, а в палеозое – 45°.

2. Изменялась фигура земной орбиты. Более круглая орбита приближала Землю к Солнцу, а эллиптическая – удаляла, что сокращало или увеличивало потерю солнечной радиации за счет расстояний. Периодичность таких явлений равна 92 тыс. лет.

3. Изменение времени наступления осеннего и весеннего равноденствия, т. е. перехода Солнца через экватор, осуществляется с периодом в 21 тыс. лет.

Излучающей способности Солнца и влиянию ее на палеогеографические процессы Земли посвящены несколько гипотез. Гипотеза Эпика утверждает, что солнечная активность в результате превращения водорода в гелий временами ослабевала и потом восстанавливалась до современного уровня, что приводило к чередованию гумидных и аридных условий. Гипотеза Симсона связана с ростом активности солнечной радиации по сравнению с современной. При этом увеличивается испарение, количество облаков и осадков. Снижается температура воздуха и образуются ледники. Гипотеза Предтеченского говорит об ослаблении межзонального обмена воздушных масс в периоды активности Солнца. Гипотеза советских ученых основывается на том, что существуют долгопериодические изменения всех групп природных процессов (общая структура и рельеф материков, вулканизм и плутонизм, климат, седиментация, типы ландшафтов, эволюция флоры и фауны). По этой гипотезе выделены два типа развития природы – геократический и талассократический.

Геократический тип характеризуется широким развитием суши, резко выраженным аридным климатом, общим ослаблением осадкообразования, усилением гранитообразования, кризисом флоры, почти полным прекращением угленакопления и бокситообразования.

Талассократический тип отличают большие трансгрессии моря, гумидный климат с плотной облачностью, увеличение объемов терригенного осадконакопления, пышное развитие растительности (полихронные флоры), интенсивное накопление растительного углерода и углей.

Переходный тип связан с бурным вулканизмом, динамичной структурой ландшафтов, контрастным климатом, четкой географической зональностью, усложнением процессов осадконакопления.

В связи с этими палеогеографическими особенностями предполагается, что Солнечная система, совершая свой путь вокруг центра Галактики, проходила пространства, различно насыщенные космической материей. Так, прохождение Солнечной системы сквозь поглощающие галактические туманности могло вызывать периодические ослабления солнечной радиации, что сказывалось на климате, экзогенных процессах и условиях развития органического мира. В другом случае Солнечная система могла проходить через насыщенную космической материей туманность Галактики, которая могла явиться дополнительным фактором гравитационного воздействия, по-разному возбуждавшего земную кору, в одних случаях вызывая всплывания сиалических блоков и гранитный плутонизм (геократические фазы), в других – частичное погружение сиаля и внедрения в земную кору основного материала (талассократические фазы). Так, например, кульминационные эпохи орогенеза Г. Ф. Лунгерсгаузен и Г. П. Тамразян связывали с моментом пересечения Солнечной системой плоскости Галактики, при котором развивается максимальная скорость движения, вызываемая наибольшим сгущением масс в зоне галактического экватора. Такое одновременное и одинаково направленное воздействие меняющейся космической среды на верхние оболочки планеты (литосферу, атмосферу и гидросферу) и определило совпадение долгопериодических изменений всех основных групп экзогенных и эндогенных процессов.

Геолого-географические (планетарные) палеогеографические факторы. Тектонические и орографические факторы влияли на соотношение суши и океана, что приводило к изменению палеогеографических процессов. Если площади океана превышали площади суши, наблюдалось развитие на больших площадях однородных ландшафтов. Климат Земли становился равномерным, и циркуляционные процессы ослабевали. Это происходило в связи с тем, что большой объем воды аккумулировал тепло и долго его удерживал. Наличие больших площадей суши делает процессы более контрастными, сложнее становится зональность, климат делается более континентальным с отчетливыми межзональными контрастами и большим температурным градиентом «экватор – полюс»; усиливается атмосферная циркуляция.

Палеогеографическое значение имело географическое местоположение суши. Если площадь суши больше в высоких широтах, природа будет более контрастна, а климат более континентальным, чем в случае, когда площадь суши больше в низких широтах. Внутренние части континетов получают больше тепла и света, но меньше влаги, поэтому здесь формируются зоны степей, полупустынь и пустынь и зональность сдвигается к северу. По мере увеличения суши развивается антициклональная циркуляция атмосферы, а с ней и выхолаживание суши.

Большое значение имел гипсометрический уровень суши. Чем выше среднее значение уровня суши, тем ниже температура воздуха, меньше атмосферное давление, больше испарение. С понижением среднего уровня климат становился более теплым и влажным. Значительна также роль горных барьеров, которые влияют на формирование палеоландшафтов.

Вулканические факторы. Извержение вулканов влияет на газовый состав атмосферы и на литологические особенности отложений – пеплы, лавы, брекчии. Пылевые частицы в атмосфере являются ядрами конденсации и способствуют увеличению облачности. Частицы могут отражать солнечные лучи и снижать уровень радиации на 10 – 20%, что понижает температуру воздуха на 0,5–0,7°C. Вулканическая деятельность влияет на содержание СО₂, которое колебалось от 0,3% в раннем карбоне до 0,03% в настоящее время, что составляло разницу в температуре воздуха от «парникового эффекта» в 20°.

Океанические факторы. Л. Б. Рухин, автор монографии «Основы общей палеогеографии», отметил, что тектоника дна океана влияла на динамику вод океана. Неоднократно происходила изоляция полярных бассейнов из-за тектонических поднятий гряды Томсона, которая протянулась по дну Атлантического океана от Шотландии, через Исландию до Гренландии. В период поднятий гряды Гольфстрим не попадал в Северный Ледовитый океан, происходило охлаждение вод и оледенение океана, а за ним и материковое оледенение Евразии и Северной Америки.

Вторая особенность океанических вод – глубинная циркуляция вод, которая происходит из-за различий в их плотности. В периоды похолоданий более тяжелые холодные воды северных широт устремляются к экватору и охлаждают водную массу в районе экватора. В периоды потеплений испарение вод с океана на экваторе увеличивает соленость и плотность вод в океане. Воды экватора устремляются на север, повышая температуру океанических вод.

Соленость вод океанов является важным палеогеографическим фактором, т. к. она влияет на испарение с поверхности океанов и содержание водяных паров в атмосфере. Невысокая соленость вод древних океанов способствовала высокой влажности атмосферы. С увеличением солености в океанах увеличивалось давление водяных паров и ослаблялось испарение; понижалось содержание паров в атмосфере и увеличивалась континентальность климата.

Палеогеографический фактор состава атмосферы. Лучистая энергия Солнца на Земле превращается в тепловую, т. е. Земной шар перерабатывает волны коротких длин в длинноволновые.

Современная атмосфера пропускает 48 % солнечных лучей и задерживает 93 % длинноволнового излучения.

Водяной пар является самым хорошим регулятором соотношения коротковолнового и длинноволнового излучения, т. к. хорошо пропускает солнечную радиацию и идеально задерживает тепловое излучение. Особое значение имеют облака. В истории Земли континентальные и океанические условия сменяли друг друга, увеличивая и уменьшая испарение.

Но для образования облаков нужны ядра конденсации в виде вулканической пыли, дыма, кристалликов льда и др. В геологической истории происходило уменьшение облачности и увеличение солнечности климата.

Абсолютно непроницаемым для теплового излучения Земли является СО₂ , которого в современной атмосфере всего 0,03 % объема ее. Если бы СО₂ не было бы совсем, то среднегодовая температура воздуха Земли была бы ниже на 21°С и составляла бы –7°С. Изначально в атмосфере было 98 % СО₂, но постепенно СО₂ был связан карбонатами, а 1,5 % растворено в водах океана. Сейчас существует равновесие СО₂ в океанах и атмосфере. Ежегодно в одну и другую сторону проходит 200 млрд т СО₂. Увеличение тока СО₂ с атмосферы в океан выхолаживает Землю, образуются ледники и лед в океане. Увеличение объема океанических льдов увеличивает концентрацию СО₂ в водах, т. к. во льдах содержание СО₂ небольшое. Лишний СО₂ из океанических вод постепенно перемещается в атмосферу и поднимает температуру воздуха, исчезают льды, увеличивается объем вод океана, где уже наблюдается недостаток насыщения СО₂.

Поступление СО₂ в атмосферу связано также с извержениями вулканов, с дыханием живых организмов, минерализацией растительных и животных остатков, сжиганием органики.

Озон (О+О₂=О₃) (атом + молекула) также удерживает длинноволновое излучение и повышает температуру воздуха.

Палеоландшафтные факторы влияют на характер осадконакопления и захоронение палогеографической информации.

Антропогенные факторы преобразуют природу и создают основу для возникновения экологических проблем.