Послание «чёртовых пальцев»

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

1. 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
2. DePaolo D.J. Correlating rocks with strontium isotopes. Geotimes, 1987, Dec., p. 16-18.
3. Armstrong R.L. Glacial erosion and the variable isotopic composition of stron­tium in sea water. Nature Physical Scienc­es, 1971, v. 230, p. 132-133.