Цикличность геологического развития

1. Признаки цикличности слоистых толщ

2. Порядки цикличности

3. Циклы Вильсона, Бертрана, Штилле

4. Канон фаз тектонической активности Штилле

В природе существует многопорядковая повторяемость событий, начиная с короткопериодичных (сутки) до весьма длительных, продолжительностью сотни миллионов лет (галактический год, формирование – разрушение суперконтинентов). В тектонике анализируют повторяемость событий с периодичностью более 2 млн. лет. При циклическом анализе чехлов молодых платформ И.А. Одесский выявил периодичность 8-13, 17-22, 29-35, 36-39, 51-57 и 61-66 млн. лет. Она соответствует подразделениям стратиграфической шкалы от яруса до системы. А.А. Пронин установил, что несогласия и перерывы в стратисфере группируются в определенные интервалы геологического времени (тектонические эпохи). Эпохи тектонической активности длительностью 15-20 млн. лет разделены эпохами покоя такой же или несколько большей продолжительности. Для слоистых толщ (стратонов) разработан метод анализа цикличности трудами московского литолога Н.Б. Вассоевича, томского И.А. Вылцана и др. К числу главных критериев выделения циклитов относят литологию, гранулометрический состав, текстуру, структуру, окраску, мощность, вид контакта с выше- и нижележащими слоями. Элементарный циклит (циклотема) состоит из последовательности слоев, отличающихся по названным критериям. Идентичные слои не должны включаться в циклотему. Непрерывная последовательность отложений со сменой снизу вверх терригенных слоев уменьшающейся крупности (гравелит-песчаник-алевролит), смешанных (мергельных) и карбонатных образует прогрессивный циклит, а обратная последовательность (известняк-аргиллит-алевролит-песчаник) – регрессивный. В колонках цикличности стратонов прогрессивный циклит изображают треугольником, который внизу имеет одну из сторон и заканчивается вершиной. Высота треугольника определяется мощностью циклита в масштабе построений. Регрессивный циклит изображают треугольником, начинающимся вершиной и заканчивающей одной из сторон. Два и более (обычно до 4-5-ти) треугольника образуют цикл второго порядка (ритмогамму, по И.А. Вылцану), две и более ритмограммы – цикл третьего порядка (ритмосерию) и так далее до поверхности регионального перерыва, часто с несогласным налеганием более молодого стратона.

Ярко выраженная ритмичность свойственна паралической угленосной, флишевой, карбонатно-терригенной и некоторым другим формациям.

В соответствии с методами палеотектонического анализа отечественные (Л.Б. Рухин, А.Б. Ронов) и зарубежные (П.Р. Вейл) исследователи проводили фациально-циклический анализ эратем фанерозоя и сопоставляли суперциклы с фазами и циклами складчатости. По П.Р. Вейлу, начало «орогенического периода» знаменуется регрессией, а середина – трансгрессией моря.

Статистический анализ радиологических дат проявлений магматизма, проведенный М.М. Рубинштейном для фанерозоя и Ю.Д. Пушкаревым для докембрия, показал наличие сгущений датировок, свидетельствующих об эпохах тектонической активности.

Эпохи (по Г. Штилле – фазы) группируются в эры (тектонические циклы). При составлении тектонической карты Мира была выявлена невозможность глобального выделения калидонского, герцинского и альпийского циклов. Но эпохи, начинающие и заканчивающие циклы, являются повсеместно проявленными, хотя и с разной интенсивностью.

В 70-е годы ХХ в. канадский ученый Вильсон (Уилсон), с позиций плитотектонического учения, выделил геодинамический цикл. Он начинается с распада ранее возникшего суперконтинента (Пангеи) и заканчивается возникновением нового суперконтинента. Продолжительность цикла Вильсона разные исследователи оценивают в 1, 2 млрд. – 650 млн. лет (последняя цифра – по В.Е. Хаину). Это наиболее длиннопериодичная тектоническая цикличность. Распад последней Пангеи с середины мезозоя и в кайнозое.

Выделенные французом М. Бертраном тектонические эры – каледонская, герцинская (варисская) и альпийская отражают следующий уровень периодичности. Первопричину цикличности этого уровня одни тектонисты связывают с влиянием космоса – протеканием галактического года, длительность которого с течением времени уменьшается – от 220-240 млн. лет в нижнем палеозое до 170-180 млн. лет в кайнозое. Другие исследователи полагают, что причиной возникновения такой периодичности является отрыв суперплюма от выступа внешнего ядра Земли и его «всплывание» сквозь мантию в направлении земной коры. По предложению В.Е. Хаина этот уровень цикличности именуют циклами Бертрана.

Следующий, более кратковременный уровень цикличности был обоснован немецким тектонистом Г. Штилле, сформулировавшим в 1924 г. свой канон (закон), включивший 19 фаз складчатости. Позднее, реагируя на критические высказывания американских и европейских тектонистов, Г. Штилле дополнил этот канон. Но критика его не утихала. Более того, некоторые исследователи отрицают ценность данного конструкта. Надо заметить, что идея периодичности важных геологических событий проводилась катастрофистами (Д. Орбиньи выделил 32 катастрофы с кембрия по четвертичный период) и контракционистами (Э. Де Бомон).

В настоящее время тектонисты выделяют тектонические эры (циклы) для докембрия, без деления на фазы, и для фанерозоя с использованием канона Штилле (табл.1).

Табл. 1.

Тектонические эры и фазы по канону Г.Штилле

Тектонические эры и фазы фанерозоя	Тектонические эры докембрия
Альпийская (< 60 млн. лет) Валахская N2-E Ронская N2 Аттическая N1-N2 Штирийская N1 Савская 3-N1 Пиренейская 2- 3 Ларамийская 1- 2	Байкальская (V-Є1, 0, 7-0, 55 млрд. лет)   Дальсланская (делийская) (R3-V, 0, 8 млрд. лет)   Гренвилльская (R2-R3, 1, 1 млрд. лет)   Готская (R1-R2, 1, 4 млрд. лет)   Позднекарельская (PR13 – R1, 1, 9 млрд. лет)
Мезозойская (тихоокеанская) (220-100 млн. лет) Субгерцинская K2 Австрийская K1-K2 Новокиммерийская J3-K1 Древнекиммерийская T3-J1
Герцинская (варисская) (370-240 млн. лет) Пфальцская P2-T1 Заальская P1-P2 Астурийская C2-C3 Судетская C1 Бретонская D3-C1 Акадская D1-D2
Каледонская (550-400 млн. лет) Эрийская S2-D1 Арденнская S2 Таконская O3-S1 Салаирская Є2-Є3 Х)

________________________________________

^Х) В Алтае-Саянской области выделяют в ранге эры

На основе выделения тектонических эр (циклов Бертрана) выделяют структурные этажи, а фаз – подэтажи, или ярусы. Таким образом, цикличность имеет значение при составлении тектонических карт. Кроме того, она объясняет периодичность формирования толщ сходного состава, вулканизма, трансгрессий и регрессий моря. Причины периодичности геологического развития многообразны и далеко не всегда надежно расшифровываются.

Наиболее крупная периодичность может быть объяснена космическими факторами – движениями Солнечной системы вокруг центра нашей Галактики. Проходя разные области космоса, планеты и в их числе Земля испытывают переменные энергетические, гравитационные и другие воздействия, что может влиять на изменения радиуса планеты, интенсивность поступления космического вещества, долгопериодические изменения климата. По мнению Н.Л. Добрецова, важным фактором периодичности эндогенных процессов могли быть взаимодействия ядра и мантии Земли. Они влияли на изменение частоты инверсий магнитного поля. Циклы Бертрана могут быть следствием перестроек конвекции в астеносфере и общемантийной. Отрыв от поверхности ядра суперплюма и его всплывание должен вызвать цикличность, сопоставимую по продолжительности с галактической.

Климатические изменения, отразившиеся в цикличности стратонов, связаны с изменениями позиций Земли на гелиоцентрической орбите (циклы Миланковича длительностью 20, 40 и 100 тыс. лет). В целом, периодичность природных процессов, выраженная цикличностью стратосферы, неравномерностью магматизма, метаморфизма и рудогенеза имеет несколько порядков и требует конкретного рассмотрения для интервала геологического времени и структурного элемента земной коры.