Один из главных принципов геологических исследований — принцип актуализма, сформулированный Джеймсом Хаттоном еще в 1795 году, — говорит, что процессы на Земле сегодня и в глубоком прошлом происходили одинаково. По большому счету это действительно так. Например, горы растут по границам тектонических плит, по ним вниз сбегают реки, разрушая свои берега, материал с континентов таким образом поступает в океаны. Всё это происходит сегодня, происходило и в прошлом. Легко найти и другие примеры. Вулканы извергались на суше и под водой раньше и продолжают это делать сегодня. Тем не менее, для современных геологов не секрет, что скорости таких процессов совершенно не обязательно оставались постоянными в ходе всей геологической истории. Еще одно доказательство этому нашла группа исследователей из Института геонаук Польской академии наук [1], проанализировав изотопный состав стронция в белемнитах, в простонародье называемых «чёртовыми пальцами» за форму их раковины (рис. 1), — палеонтологических останках моллюсков, живших в мезозойскую эру. Суть исследования [1] заключается в следующем: в раковины моллюсков из морской воды вместе с кальцием попадает стронций. Измеряя изотопный состав стронция в этих моллюсках, можно напрямую сказать, каков был изотопный состав стронция в морской воде во время их жизни.
Стронций поступает в океаны из трех основных резервуаров: (1) с континентов, которые характеризуются разнообразными, но в целом высокими значениями 87Sr/86Sr, (2) из подводных вулканов, преимущественно срединно-океанических хребтов с низкими значениями 87Sr/86Sr,(3) из предшествующих морских карбонатов, у которых изотопный состав стронция также варьирующий, но находящийся между высокими континентальными и низкими вулканическими значениями (рис. 2). Из данных по изотопному составу стронция в воде современных океанов известно, что он везде одинаков, независимо от географического положения. Происходит это благодаря очень быстрому перемешиванию морской воды и гомогенизации, в частности, изотопного состава стронция по всему миру. Принцип актуализма в данном случае вполне применим к изучению палеоокеанов.
Многолетние исследования позволили восстановить кривую изотопного состава стронция для палеоокеанов, показав отчетливые максимумы и минимумы, связанные с изменением поступления стронция в морскую воду с континентов в периоды максимальных оледенений и с океанического дна из-за повышенной вулканической активности (рис. 3). Несмотря на то, что достоверность общих вариаций этой кривой высока, точность и детальность кривой достаточно сильно отличается для разных временных промежутков времени. В частности момент снижения значений 87Sr/86Sr в середине мезозойской эры (в средней юре) оставался слабо изученным. Рассматриваемая работа была посвящена как раз белемнитам, отобранным из среднеюрских отложений Польши и Германии, где такие отложения хорошо представлены.
В итоге, вариации изотопов стронция в морской воде этого времени было установлено с очень высокой точностью. Резкое падение значений 87Sr/86Sr ниже 0,7069, по-видимому, связано с аномально высокой скоростью раздвижения океанического дна, что вызвало аномально высокую вулканическую активность. По крайней мере, об этом говорят нам «чёртовы пальцы».
Алексей Иванов
- Wierzbowski H., Anczkiewicz R., Ba-zarnik J., Pawlak J. Strontium isotope variations in Middle Jurassic (Late Ba-jocian — Callovian) seawater: Implications for Earth’s tectonic activity and marine environments. Chemical Geology, in press http://dx.doi.org/10.1016/j.chem-geo.2012.10.019
- DePaolo D.J. Correlating rocks with strontium isotopes. Geotimes, 1987, Dec., p. 16-18.
- Armstrong R.L. Glacial erosion and the variable isotopic composition of strontium in sea water. Nature Physical Sciences, 1971, v. 230, p. 132-133.
Переслал ссылку Хуберту Вежбовскому
ему понравилось ))
Спасибо. Приятно когда автору нравится, как его работу «обпопуляризовали».