Аннотация:
Земле около 4,5 миллиардов лет, но во многих частях мира существует загадочный разрыв во времени в горных породах: между некоторыми древними породами и более молодыми осадочными породами над ними отсутствуют геологические записи на сотни миллионов лет или даже более миллиарда лет.
Ученые называют это явление «Великим несогласием». Недавно исследовательская группа из Университета Вуллонгонга в Австралии предложила новое объяснение: медленно текущий мантийный материал глубоко под землей, возможно, способствовал крупномасштабному поднятию древних континентов, вызывая обнажение и эрозию горных пород в течение длительного времени; затем континенты постепенно затонули, а океаны и отложения покрыли эти размытые поверхности, сохранив таким образом эту геологическую неоднородность и по сей день.
Великое несогласие — одна из самых известных неразгаданных загадок геологии. Обычно слои горных пород накапливаются с течением времени, причем более молодые отложения покрывают более старые породы, создавая непрерывную запись, прослеживающую историю Земли. Однако там, где происходит Великое несогласие, осадочные породы, образовавшиеся в раннем кембрии около 540 миллионов лет назад, часто непосредственно покрывают древние кристаллические породы возрастом более 1 миллиарда лет.
Такой огромный временной разрыв между слоями горных пород означает, что породы, образовавшиеся в течение длительного промежуточного периода, исчезли или никогда не сохранялись локально.
Большой Каньон — одно из самых известных мест, где можно наблюдать это явление. На стенах каньона песчаник Тапеатс, образовавшийся около 540 миллионов лет назад, непосредственно покрывает древние породы фундамента, такие как сланец Вишну, возраст которых намного превышает 1 миллиард лет. Между ними существует геологический разрыв во времени в сотни миллионов лет.
Подобные явления наблюдаются не только в Северной Америке; соответствующие геологические границы также можно найти в Европе, Австралии, Африке и Азии. Однако недостающие промежутки времени в разных областях различаются: возраст некоторых составляет около 200 миллионов лет, а других — более 1 миллиарда лет.
В прошлом ученые предлагали множество объяснений, включая глобальную эрозию, древнюю ледниковую деятельность и изменения в тектонике плит. В частности, когда-то считалось, что глобальные ледниковые явления, произошедшие в позднем неопротерозое, вызвали крупномасштабную эрозию горных пород. Но эти теории не могут полностью объяснить, почему Великое несогласие может сформироваться на далеких континентах, а также почему эрозионные границы в некоторых областях могут сохраняться в течение такого длительного времени.
На этот раз исследовательская группа обратила внимание на движение мантии в глубине Земли.
Мантия расположена под земной корой и состоит из высокотемпературных твердых пород. Хотя мантийный материал не течет так быстро, как жидкость, он способен к медленным конвективным движениям во временных масштабах от миллионов до сотен миллионов лет. Эти глубокие движения могут изменить высоту поверхности Земли, в результате чего большие континентальные территории постепенно поднимаются или опускаются.
Руководитель исследований Сантош Дхунгана, докторант Университета Вуллонгонга, и его научный руководитель, доцент Николас Фламент, использовали компьютерные модели для моделирования взаимосвязи между мантийной конвекцией и вертикальным движением континентов на протяжении сотен миллионов лет.
Модели показывают, что в неопротерозойский период, примерно от 1 до 540 миллионов лет назад, поток горячего материала внутри мантии, возможно, подтолкнул древние континентальные ядра Лаврентии, Балтики и Северного Китая к постепенному поднятию.
Лаврентия является предшественником ядра древнего континента Северной Америки, а Балтийский континент образует важную геологическую основу для сегодняшнего Северного региона. Исследователи обнаружили, что в этих районах произошел длительный процесс поднятия поверхности, постепенно обнажающий древние породы, которые изначально были погребены под землей.
Поскольку горные породы подвергаются воздействию в течение более длительных периодов времени, выветривание, речные размывы и другие эрозионные процессы могут постоянно удалять верхние слои горных пород и отложений. После сотен миллионов лет эрозии большое количество скальных образований, которые могли бы записать историю Земли, были полностью удалены, оставив лишь поверхность древней кристаллической породы.
Но этого недостаточно, чтобы объяснить, почему исчезли камни. Еще один загадочный вопрос о Великом несогласии заключается в том, почему эродированная поверхность сохранялась с течением времени, а не продолжала полностью разрушаться.
Главное, по мнению исследователей, – это последующее затопление континента.
С наступлением фанерозоя, геологического периода около 540 миллионов лет назад, характер движения мантии изменился, и ранее поднятое континентальное ядро постепенно опустилось. По мере снижения уровня поверхности морская вода начинает заново покрывать эти давно разрушенные районы, и накапливаются новые отложения, отделяющие более старые породы от более молодых геологических летописей.
Другими словами, предыдущее поднятие континентов привело к удалению большого количества горных пород, в то время как последующее опускание континентов помогло сохранить геологическую границу, созданную в результате эрозии. Два глубинных земных процесса, которые длились сотни миллионов лет, работали вместе, чтобы создать Великое несогласие, наблюдаемое сегодня.
Исследователи обнаружили, что области поднятия и опускания, предсказанные компьютерной моделью, полностью соответствуют фактическому распределению крупных поверхностей несогласия в областях с очевидным распространением, включая Северную Америку, Северную Европу и Северный Китай. Это географическое соответствие обеспечивает важное подтверждение участия движения мантии в формировании Великого несогласия.
Николя Фламан сказал, что длительное поднятие, за которым последовало длительное опускание, создало идеальные условия для удаления большого количества горных пород и сохранения эродированной поверхности. Хотя многие прошлые объяснения не полностью учитывали реальные движения в недрах Земли в течение длительных геологических временных масштабов, это исследование пытается связать динамику мантии с геологическими данными на поверхности.
Исследование также имеет более широкие геологические последствия. Это показывает, что на горные образования, видимые на поверхности Земли, не только влияют внешние силы, такие как осадки, реки, ледники и океаны, но они также могут контролироваться долговременными движениями мантии на тысячи километров в глубину. Медленные изменения в недрах Земли могут оставить четко различимые геологические следы сотни миллионов лет спустя в результате таких процессов, как поднятие континентов, эрозия и седиментация.
Исследовательская работа называется «Глубинное происхождение Великого несогласия» и написана в соавторстве с Сантошем Дхунганой и Николасом Фламентом. Оно было опубликовано в журнале Nature 4 ноября 2026 года. Исследование финансировалось Австралийским исследовательским советом.
Конечно, данное исследование не означает, что Великое несогласие формируется в результате одного и того же процесса во всех регионах. Разные континенты имеют разную геологическую эволюционную историю, и недостающие временные промежутки также различаются. Модель динамики мантии, предложенная исследовательской группой, в основном объясняет механизм формирования и сохранения большого несогласия в нескольких важных областях.
Самый интересный аспект этого открытия заключается в том, что, казалось бы, утерянные главы истории Земли, возможно, были утеряны не случайно. Само их исчезновение лишь фиксирует масштабные изменения, произошедшие в недрах Земли. Изучая эти недостающие слои горных пород, ученые смогут дополнительно реконструировать движения глубоко внутри Земли сотни миллионов лет назад, а также то, как древние континенты поднимались, падали и меняли свою форму с течением времени.
Комментарии