Почему невозможно существование океана в протерозое?

Длительное время в науке существуют представления (впрочем, не имеющие должного обоснования) о большой древности глубоководного океана, близкого по размерам современному, который якобы существует с начала протерозоя — 2,6 • 109 лет [26; 30; 40; 41]. Более того, утверждается, что Земля будет вырабатывать воду еще почти 2 млрд лет, и все это время океан будет существовать [41]. В свете полученных данных о содержании воды в мантии Земли и ее балансе в ходе эволюции оценим реальность этих предположений. Допустим, что океан глубиной 4 км и площадью, несколько меньше, чем современная (300 • 106 км2), действительно существует с протерозоя, т. е. 2,6 • 109 лет.

Во-первых, неясен источник образования такого океана. С конца ка-тархея (4 ? 109 лет) и в течение всего протерозоя уровень вулканизма составлял всего 0,13 км3/год, т. е. Земля была практически безводной. Но предположим, что вследствие каких-то не известных нам причин он все же существовал. Произведем расчеты объема и массы праокеана:

300 • 106 км2 • 4 км = 1,2 • 109 км3, (V.1)

или по массе 1,2 • 1024 г.

Оценим фотолитические потери такого океана за 2,6 • 109 лет (средняя константа фотолиза для данного спектрального класса Солнца — 2,0 • 107 г/км2-год):

300 • 106 км2 • 2,6 • 109 лет • 2,0 • 107 г/км2 • год = 1,6 • 1025 г. (V.2)

Таким образом, за столь длительное время существования глубоководного океана только на фотолиз диссипировало бы 1,6 • 1025 г воды, т. е. больше, чем Земля произвела за всю свою историю (1,25 • 1025 г) (см. табл. 8, с. 86). При этом, как было показано выше, выход на поверхность воды составил 30% (2,78 • 1024 г). Из всего этого следует, что Земля не обладала и не будет обладать в дальнейшем ресурсами для производства и удержания в течение миллиардов лет огромного глубоководного океана. Образно говоря, Земле «не по карману» производить и постоянно иметь такую массу свободной воды на поверхности. Поэтому идея «вечного» океана явно несостоятельна и от нее следует решительно отказаться.

Однако почему-то не принимаются во внимание данные докембрийской геологии о существовании длительной паузы в вулканизме с конца катархея (4,0 • 109 лет) до венда (0,6 • 109 лет) [19; 50; 51; 56], когда за

  • 3,4 ? 109 лет на земную поверхность было вынесено всего 4,5 • 108 км3 вулканического материала, или по массе:
  • 4,5 • 108 км3 • 2,7г/см3 • 1015см3 = 1,3 • 1024 г. (V.3)

Отсюда ежегодные поступления вулканического материала составят:

1,3 • 1024г/3,4 • 109 лет = 3,8 • 10|4г/год. (V.4)

Соответственно 10% от этой массы приходится на воду, т. е.

3,8 • 1013 г/год, а ее масса за 3,4 • 109 лет составит 1,3 • 1023 г, или 1,3 • 108 км3 — по объему.

Определим глубину праокеана, полагая его площадь (S0K) равной средней площади земной поверхности в протерозое — 5,2 • 108 км2 (см. гл. VI):

VH,0/S3eM = 1,3 • 108 км3/5,2 • 108 км2 = 0,25 км. (V.5)

Таким образом, глубина этого гипотетического праокеана будет не более 250 м! Теперь рассчитаем фотолитические потери с площади этого океана, равной половине площади Земли (2,6- 108 км2), полагая константу фотолиза (Fn) для спектрального класса Солнца в интервале времени (4,0—0,6) • 109 лет равной 1,6 • 107 г/год:

F = Fn • Sok = 1,6 • Ю7 г/км2 • год • 2,6 • 108 км2 = 4,2 • 1015 г/год. (V.6)

Время существования такого океана будет:

t = MHi0 /F = 1,3 • 1023 г/4,2 • 1015 г/год = 3,1 • 107 лет. (V.7)

Следовательно, такой мелководный «всемирный океан» даже в условиях более холодного, чем в настоящее время, Солнца просуществует всего 30 млн лет!

Океан меньшей площадью, например занимающий 1/5 часть поверхности Земли в протерозое (S0K = 1 • 108 км2), просуществует несколько дольше:

F = 1 • 108 км2 • 1,6 • 107 г/км2 • год = 1,6 • 1015 г/год, (V.8)

t = 1,3 • 1023 г/1,6 • 1015 г/год = 8,1 • 107 лет. (V.9)

Как видим, и такой океан, в три раза меньшей площади, чем современный, но имеющий глубину уже 1,3 км

Н= 1,3 • 108 км3/108 км2 = 1,3 км, (V.10)

просуществует не миллиарды лет (как это утверждается в многочисленных научных трудах, в которых говорится, что океан близких к современным размерам существует на Земле чуть ли не с начала протерозоя — 2,6- 109 лет), а только около 100 млн лет! В связи с этим интересно определить размеры морского бассейна, который при найденном объеме воды (1,3 • 108 км3), образованной за 3,4 • 109 лет позднего архея и протерозоя, просуществовал бы 4 млрд лет, т. е. до наших дней. Несложный расчет показывает, что площадь такого бассейна будет равна 2,5 • 106 км2; при этом его глубина составит:

H=VH2o/SOK= 1,3 • 108км3/2,5 • 106км2 = 52км. (V.11)

Нетрудно понять, что таких глубоких впадин на Земле никогда не было. Современная максимальная глубина погружения земной коры в районе глубоководных желобов островных дуг не превышает 11 км, а в пределах узких и глубоких компенсированных прогибов в районах континентальной суши — не более 10 км (например, Днепровско-Донецкий авлакоген). Рельеф же земной поверхности в протерозое, равно как и в ар-хее, имел значительно меньшую амплитуду расчлененности и в конце фа-нерозоя представлял собой слабо всхолмленные обширные равнины, чередующиеся с пологими низинами, местами осложненными вулканическими образованиями.

Из приведенного следует, что на громадных пространствах Земли в протерозое почти не было воды. Скорее всего, были сотни мелких озер, болот, речек, распределявшихся более или менее равномерно по поверхности планеты; они периодически высыхали или покрывались льдом, так как Солнце было значительнее холоднее современного, а пары воды и вулканические газы, обеспечивающие парниковый эффект, практически отсутствовали. Этим можно объяснить отмечаемую И. А. Резановым [56] длительную задержку в развитии биосферы на Земле после катархея.

Из приведенных данных следует, что идея «вечного океана», который якобы существовал уже в начале протерозоя, оказывается явно несостоятельной. Не было на Земле такого океана, так как тогда еще не сложились необходимые условия, способные запустить сложный механизм процесса океанизации.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >