Подо льдом Антарктиды нашли следы древних гор масштаба Гималаев

Геологи Бэй Чэнь и Иэн Кэмпбелл из Австралийского национального университета восстановили историю древних гор по цирконам — чрезвычайно устойчивым минералам, способным сохранять информацию о возрасте и условиях формирования пород в течение сотен миллионов и даже миллиардов лет. Исследователи использовали 1712 новых анализов цирконов из осадков, вынесенных ледниками Антарктиды в океан, и сопоставили их с ранее полученными данными.

Более 99,5% поверхности Антарктиды покрыто льдом, поэтому непосредственно исследовать большую часть её коренных пород невозможно. Ледники, однако, разрушают породы под ледяным щитом и переносят их частицы к побережью. Содержащиеся в этих осадках цирконы позволяют получить сведения о геологическом строении скрытых областей континента.

Особенно сильный возрастной пик исследователи обнаружили между 650 и 450 миллионами лет назад. На этот интервал приходится около 40% датированных антарктических цирконов. Именно в это время происходило объединение материковых блоков в суперконтинент Гондвана. Столкновения территорий, соответствующих современной Антарктиде, Индии, Австралии и югу Африки, сопровождались интенсивным горообразованием.

Химический состав части цирконов соответствует породам, формировавшимся и перерабатывавшимся глубоко в коре во время мощных столкновений континентов. На этом основании авторы предполагают, что в районе современной Антарктиды существовали горные системы гималайского типа. Сами древние вершины давно уничтожены эрозией, однако их глубинные части и продукты разрушения могут сохраняться под современным ледяным щитом.

Следы этого разрушения обнаруживаются далеко за пределами Антарктиды. Цирконы из юго-восточной Австралии имеют сходные возрастные и изотопные характеристики, что указывает на общий источник. Исследователи предполагают, что осадки переносились от древних антарктических гор через закрывавшийся океанический бассейн и сформировали огромную подводную систему отложений.

Только сохранившаяся в юго-восточной Австралии часть этой системы по объёму сопоставима с современным Бенгальским подводным конусом выноса — крупнейшим современным скоплением речных осадков такого типа. При этом доля цирконов возрастом 650–450 миллионов лет в антарктических образцах примерно в 4,5 раза выше, чем в австралийских. Авторы допускают, что основная часть древней системы осадков под Антарктидой могла быть ещё крупнее и относиться к крупнейшим подобным образованиям в геологической истории Земли.

Разрушение столь больших горных систем могло заметно изменить химический состав океанов. Выветривание пород высвобождает фосфор, железо и другие элементы, необходимые морским фотосинтезирующим организмам. Увеличение поступления этих веществ могло повысить первичную продуктивность океана и образование кислорода.

Одновременно огромные потоки осадков способствовали быстрому захоронению органического углерода и пирита. При таком захоронении меньше кислорода расходуется на их последующее окисление, что создаёт условия для накопления кислорода в окружающей среде. Авторы связывают этот механизм с ранее предложенной гипотезой о влиянии так называемых супергоров на кислородный режим Земли и развитие сложной жизни.

Период существования и интенсивного разрушения гор Гондваны частично совпадает с крупными изменениями биосферы позднего неопротерозоя и раннего палеозоя. Около 539 миллионов лет назад началась кембрийская диверсификация животных, когда в геологической летописи быстро появилось множество сложных организмов и основных планов строения животных.

Исследование не устанавливает, что именно антарктические горы вызвали кембрийскую диверсификацию. Связь основана на совпадении геологического времени и предполагаемом механизме поступления питательных веществ, захоронения углерода и изменения кислородного режима. Оценки времени и масштаба древнего повышения содержания кислорода также остаются неопределёнными, а признаки изменений окислительных условий известны уже примерно 800 миллионов лет назад.

Дальнейшее исследование пород и осадочных толщ под ледяным щитом Антарктиды может показать, насколько велик был древний горный пояс и действительно ли под континентом сохранились его глубинные корни и гигантская система отложений.

Исследование опубликовано в журнале Earth and Planetary Science Letters.

Источник