Мантия Земли стерла из летописи планеты сотни миллионов лет

Геологи давно бьются над загадкой «Великого несогласия» — гигантского пробела в геологической летописи, где древние породы возрастом более миллиарда лет лежат прямо под молодыми осадочными слоями. Сотни миллионов лет истории планеты словно исчезли. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, дает неожиданный ответ: следы уничтожил не только ледник, но и медленное движение вещества в глубинах Земли.

Представьте себе книгу истории, в которой вырваны несколько глав. Именно такую «книгу» читают геологи, изучая скальные породы в Большом каньоне в США и во многих других местах планеты. Древний кристаллический фундамент, которому около двух миллиардов лет, перекрыт слоями осадочных пород, сформировавшихся «всего» 540 миллионов лет назад. Огромный временной промежуток — от 200 миллионов до миллиарда лет — просто исчез из геологической летописи. Это явление, впервые описанное еще в 1870-х годах, получило название Великого несогласия (Great Unconformity).


Долгое время главным подозреваемым считалось глобальное оледенение эпохи «Земли-снежка», случившееся примерно 720–635 миллионов лет назад. Ледники, способные соскребать породу с огромной скоростью, теоретически могли уничтожить древние слои. Но эта гипотеза не объясняла главного: почему столь масштабная эрозия затронула одни континенты и почти не оставила следов на других?

Ответ, похоже, скрыт не на поверхности, а на глубине почти трех тысяч километров. Группа исследователей под руководством Сантоша Дхунганы и Николя Фламана из Университета Вуллонгонга (Австралия) построила серию компьютерных моделей мантийной конвекции — медленного перемешивания горячих и холодных масс в мантии Земли — и проследила, как это движение влияло на высоту поверхности континентов за последний миллиард лет.

Оказалось, что в неопротерозое, примерно от одного миллиарда до 540 миллионов лет назад, глубинные потоки приподняли обширные участки древних континентальных блоков — Лаврентии (будущей Северной Америки), Балтики (север Европы) и Северного Китая. Этот подъем, названный динамической топографией, не был связан с горами или разломами; континенты всплывали над восходящими потоками мантии, словно гигантские плоты.


Поднятые на сотни метров, эти регионы становились идеальной мишенью для эрозии. И здесь в дело вступал второй фактор — ледники. Подъем континентов совпал по времени с эпохой «Земли-снежка». Ледяные щиты, сползающие по приподнятой поверхности, действовали как гигантский скребок, уничтожая рыхлые осадочные породы и обнажая древний кристаллический фундамент. Именно сочетание глубинного подъема и ледниковой эрозии сделало свое дело.

Но одного разрушения было недостаточно, чтобы Великое несогласие сохранилось до наших дней. Ученые обнаружили, что после 540 миллионов лет назад, в фанерозое, те же самые мантийные течения изменили направление, и континенты начали медленно погружаться. Морские отложения постепенно накрыли вылизанные ледником поверхности, «запечатав» их и защитив от дальнейшего разрушения. Этот цикл — длительный подъем, эрозия, а затем погружение и захоронение — и есть идеальный сценарий формирования Великого несогласия.

Особый интерес представляет связь этого процесса с кембрийским взрывом — внезапным появлением огромного разнообразия многоклеточных форм жизни около 540 миллионов лет назад. Согласно одной из гипотез, формирование Великого несогласия и последовавшее за ним затопление континентов могли создать уникальные геохимические условия в океанах, которые и спровоцировали эволюционный «взрыв». Новое исследование добавляет в эту картину важный штрих: тектоническая активность в глубинах Земли напрямую влияла на среду обитания первых животных.


Разумеется, модель не претендует на абсолютную истину. Авторы отмечают, что точность реконструкций древних плит и мантийных потоков остается ограниченной, особенно для столь отдаленных эпох. Тем не менее, совпадение предсказанных зон подъема и погружения с реальным распространением Великого несогласия на Лаврентии, Балтике и Северном Китае — сильный аргумент в пользу мантийной гипотезы.

Похоже, что «вырванные страницы» из каменной летописи планеты — это не просто случайность или следствие одного катастрофического оледенения. Это результат медленного, но неотвратимого дыхания самой Земли, ее глубинных сил, которые поднимают и опускают целые континенты, переписывая историю поверхности.