К ВОПРОСУ ПОСТРОЕНИЯ СТРАТИГРАФИЧЕСКОЙ ШКАЛЫ

К ВОПРОСУ ПОСТРОЕНИЯ СТРАТИГРАФИЧЕСКОЙ ШКАЛЫ КВАРТЕРА
ЧАСТОТА ПАДЕНИЙ НА ЗЕМЛЮ КРУПНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛ
Баренбаум А.А.
Институт проблем нефти и газа РАН, г. Москва azary@mail.ru
TO THE QUESTION CONSTRUCTING THE STRATIGRAPHIC SCALE OF QUARTER
FREQUENCY OF FALLING LARGE COSMIC BODIES TO THE EARTH
Barenbaum A.A.
Oil and Gas Research Institute RAS. Moscow
Известно, что падения на Землю крупных межпланетных космических тел (астероидов и комет)
являются для нашей планеты серьезной природной катастрофой вне зависимости от того, приходится ли удар
на водную поверхность океана или твердую поверхность суши [1 - 3]. Во всех случаях такое падение приводит
к испарению и выбросу в стратосферу огромных количеств газа и пыли, что влечет за собой массовую гибель
живых организмов, резкие климатические изменения, а также целый ряд других важных последствий [4]. При
современной геологической изученности Земли указанные события не остаются не замеченными и обычно
находят отражение в качестве тех или иных границ современной стратиграфической шкалы.
Если упавшее космическое тело достаточно велико, то момент этого события обычно фиксируют как
границу ярусов (веков) стратиграфической (геохронологической) шкалы [5, 6]. При этом границам веков шкалы
фанерозоя отвечают моменты падений на Землю одиночных космических тел диаметром > 3.5 км и энергией
10221023 Дж. Последствия таких падений, как правило, ощущаются на всем земном шаре. Эти падения носят
во времени случайный характер и в среднем повторяются раз в 2.9 млн. лет [5]. В фанерозое произошло около
200 таких событий, из которых в стратиграфической шкале в качестве границ ярусов (веков) нашли отражение
лишь 95. Остальные события получили отражение как границы более мелких подразделений шкалы – зон.
Зональное подразделение шкалы может иметь не только общее, но также региональное, и даже местное
значение [7]. В соответствии с выводами [5], границы стратиграфических зон вызваны падениями астероидов
меньшего размера, которые происходят гораздо чаще, но оказывают на природные процессы нашей планеты
более локальное воздействие. Большинство таких событий в геохронологической шкале фанерозоя отсутствует.
Следует, однако, отметить, что зональная стратиграфия в последние годы активно развивается [8].
Теоретический анализ показывает [4, 5], что построить единую для земного шара шкалу геологического
времени более детальную, чем на уровне веков, нельзя. Поскольку продолжительность квартера сопоставима со
средней длительностью веков, то четвертичные шкалы, опирающиеся на стратотипические разрезы, скажем,
Европы, Азии, Африки, Америки или Австралии, могут различаться положением во времени зональных границ,
начиная с уровня веков и ниже. Тем не менее, принцип построения разных зональных версий шкалы квартера и
номенклатура ее стратиграфических (геохронологических) рубежей должны оставаться неизменными.
Для обоснования данного вывода привлечена формула, связывающая средний период между падениями
на Землю в фанерозое межпланетных космических тел с их диаметрами [4, 5]: Т = 0.12D3/D, где период Т
выражен в млн. лет, а диаметр падающих тел D – в км. Эта зависимость в виде графика приведена на рис. 1.
Средний период падения тел, годы
3
10
2
4
10
5
10
1
6
10
7
10
8
10
9
10
1
0.1
10
Диаметр падающих космических тел, км
Рис. 1. Частота падений на Землю крупных космических тел в зависимости от диаметра.
На участке 1 график построен с шагом D = 1 км, а на участке 2 – с шагом D = 100 м.
Согласно данным (рис. 1) падения на Землю космических тел диаметром 3.50.5 км, способных вызывать
геологические последствия планетарного масштаба ранга границы отдела, случаются раз в 6.5 млн. лет. Этот
рубеж показан на рис. 1 нижней горизонтальной пунктирной линией. Верхняя пунктирная линия отвечает телам
с D = 12 км, моменты падений которых можно соотнести с границами подотделов и ярусов.
Принимая во внимание, что падения тел даже размером 100200 м имеют для Земли весьма серьезные
последствия, эти события с высокой вероятностью могут стать рубежами еще более мелких зональных уровней
стратиграфической шкалы. Падения таких тел (см. рис. 1) происходят с частотой раз в несколько тысяч лет.
Зафиксируют их или нет – это другой вопрос. Многое здесь решает выбор опорных стратотипических разрезов
и их геологическая изученность.
Сказанное прокомментируем на примере стратиграфической шкалы четвертичной системы, принятой в
России, и последней версией этой шкалы, предложенной Международной комиссией по стратиграфии (табл. 1).
Российская шкала более детальна, чем Международная, хотя границы ее подразделений определены с меньшей
точностью. Шкалы идентичны только до уровней систем и отделов (эпох) и начинают заметно различаться при
переходе к более мелким номенклатурным подразделениям.
Таблица 1. Сопоставление номенклатурных подразделений четвертичной системы, принятых
Межведомственным стратиграфическим комитетом России [9], и подразделений этой системы,
рекомендованных Международной комиссией по стратиграфии (ICS) [10]
Схема МСК России (1995)
Ступень
Возраст
млн. лет
System
Period
Holocene
Age,
Ma
0.0117
Upper
0.01
0.13
0.781
Calabrian
0.8
0.128
Quarternary
Нижний Верхний Нижний Средний Верхний
Неоплейстоцен
Четвертая
Третья
Вторая
Первая
Stage
Age
1.808
Gelasian
2.8
Neogene
1.6
Верхний
Плиоцен
Неоген
Эоплейстоцен
Плейстоцен
Четвертичный
Голоцен
Epoch
Series
Ionian
Подотдел Звено
Pleistocene
Отдел
Pliocene
Система
Internal Stratigraphic Chart (2009)
2.588
Обсудим возможную связь между стратиграфическими подразделениями квартера различных уровней с
падениями на Землю межпланетных космических согласно зависимости (рис. 1).
В квартере определены две границы уровня отделов: Ple-Hol и Pli-Ple. Граница плейстоцена и голоцена
(Ple-Hol) полностью объясняется падением 11.7 тыс. лет назад на Землю очень крупного космического тела
диаметром более 3.5 км. Как и авторы работы [11], мы полагаем, что этим телом явилась гигантская комета,
распавшаяся на ряд крупных фрагментов, часть которых упала на территорию Северной Америки. Результатом
их падения, как свидетельствуют факты, стало образование кратера диаметром 240 км на дне Гудзонова залива,
а также появление системы Великих Канадских озер [11].
Граница между плиоценом и плейстоценом (Pli-Ple) совмещена в обеих шкалах с границей неогена и
квартера, относящейся к рангу систем (периодов). Нами показано [4, 12], что границы систем в стратиграфии
определяют, пользуясь иными критериям. Поэтому несовпадение возрастов границ плиоцена в обеих шкалах
может быть следствием не только неточностей измерения возраста в более поздней Российской шкале, но и
быть обусловлено привязкой границ в этих шкалах к падениям на Землю разных тел, причем меньшего размера.
Как для подотделов, звеньев и веков, события на обеих границах плиоцена можно связать с падениями на
Землю тел диаметром 1 км. По данным рис. 1, тела такого размера в среднем выпадали на нашу планету в
фанерозое каждые 0.7–1 млн. лет.
2
Тела меньших размеров, разумеется, падали чаще. В частности, события ранга ступеней, повторяющиеся
через десятки тысяч лет, могут быть вызваны падениями на нашу планету тел диаметром 200500 м. Поиски
геологических свидетельств таких событий в настоящее время активно ведутся.
Причиной событий, отвечающих более мелким подразделениям шкалы, имеющим статус горизонтов [7]
– они в табл. 1 не показаны – вполне могут быть случающиеся примерно раз в тысячу лет падения 100 м тел.
Наглядным примером чему может служить падение в 1908 году Тунгусского космического тела. Скорее всего,
это была комета близкого диаметра, взорвавшаяся в воздухе [3]. Каменные или железные астероиды такого же
размера достигают земной поверхности. В случае падения на сушу, как показывают расчеты, образуется кратер
диаметром 1 км. При его образовании окружающая зона поражения может занимать площадь многие тыс. км2.
При падении такого астероида в океан возникает волна цунами с амплитудой в эпицентре порядка километра.
С целью выявления подобных событий в недалеком прошлом сегодня применяют различные методы. В
частности, пользуются данными дендрохронологии и информацией, получаемой при бурении скважин в льдах
Гренландии. В результате этими независимыми методами установлены совпадающие по времени аномалии,
приведенные в табл. 2 (частное сообщение В.К. Гусякова, 2010).
Таблица 2. Сопоставление глобальных дендрохронологических аномалий и аномалий (кислотные слои)
в колонках бурения Гренландских ледников для последних 4000 лет
Глобальные дендрохронологические аномалии
(г. до н.э.)
BC 3195
BC 2354-2345
BC 1628
AD 1248
BC 1159
AD 536-540
BC 207
BC 44
Аномалии колонок бурения Гренландских ледников
(кислотные слои)
3150 ± 90
2690 ± 80
1390 ± 50
1250 ± 30
1120 ± 50
550 ± 30
260 ± 30
50 ± 30
Основной вывод настоящей работы сводится к тому, что падения космических тел (комет и астероидов)
– это обычное для нашей планеты природное явление, без учета которого содержательная интерпретация
геологических событий квартера будет существенно не полна, если вообще принципиально возможна.
Литература
Alvarez L.W., Alvarez W., Asaro F., Michel H.V. Extraterrestrial cause for the Cretaceous-tertiary extinction //
Science. 1980. V.208. №4448. P.1095-1108.
2. Крживский Л. Теория удара астероида о земной океан и связанные с этим явления // 27 МГК.
Сравнительная планетология. Т.19. М. 1984. С.96-104
3. Катастрофические воздействия космических тел // Ред. В.В. Адушкин и В.И. Немчинов. М.: ИКЦ
Академкнига. 2005. 310 с.
4. Баренбаум А.А. Галактоцентрическая парадигма в геологии и астрономии. М.: ЛИБРОКОМ. 2010. 544 с.
5. Баренбаум А.А. Природа геохронологической цикличности // Математические методы анализа
цикличности в геологии. М.: Изд-во РАЕН, 1994. Вып.6. С.197-233.
6. Афанасьев С.Л., Фельдман В.И. Астроблемы и начала геологических веков // Астрономический вестник.
1996. Т.30. №1. С.33-36.
7. Стратиграфический кодекс. СПб: МСК. 1992. 120 с.
8. Гладенков Ю.Б. Биосферная стратиграфия (проблемы стратиграфии начала века). - М.: ГЕОС. 2004. 120 с.
9. Алексеев А.С., Борисов Б.А., Величко А.А. и др. Об обобщающей стратиграфической шкале
четвертичной системы // Стратиграфия. Геол. корреляция. 1997. Т.5. №5. С.105-108.
10. Ogg J.G., Gradstein F.M., Smith A.G. et al. International Stratigraphic Chart. ISC. 2009.
11. Фэйстоун З., Уэст А., Уэрвик-Смит С. Цикл космических катастроф. Катаклизмы в истории
цивилизации. М.: Вече. 2008. 480 с
12. Баренбаум А.А., Гладенков Ю.Б., Ясаманов Н.А. Геохронологические шкалы и астрономическое время
(современное состояние проблемы) // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2002. Т.10. №2. С.3-14.
1.
3