Вы здесь
5.2 Причина колебаний ледяного покрова и причина климатического оптимума — вулканизм. Хэпгуд, «Путь полюса» Гляциология Климат Сдвиг полюсов 

5.2 Причина колебаний ледяного покрова и причина климатического оптимума — вулканизм. Хэпгуд, «Путь полюса»

Что можно сказать о чередующихся фазах отступления и восстановления ледяного покрова? Конечно, можно предположить, что эти передвижения были вызваны тем, что ледяная шапка медленно перемещалась в более низкие широты вслед за смещением земной коры. Но как ещё можно объяснить эти перемещения? — До настоящего времени никаких таких объяснений не было дано.

В свою очередь, мы можем предположить, что следствием любого смещения земной коры, из-за возникающих внутри её деформаций, будет увеличение вулканической активности. В прошлом были времена, когда вулканическая активность была необычайной.(https://archive.org/details/physicsofair00hump/page/n9/mode/2up)
В качестве примера можно привести то, что на небольшой территории площадью всего в 300 квадратных миль в Скандинавии, в третичные времена, могло быть до 70 вулканов, действующих примерно в одно время. Бергквист, который приводит эти данные, замечает: «.. вулканическая активность такого масштаба, когда извержение происходит примерно по 70 каналам, и сконцентрированная в относительно коротком периоде, должна была быть грандиозным зрелищем».

Поскольку Земля представляет собой сплюснутую сферу, весьма вероятно, что движение ее внешней оболочки, или оболочек, по ее внутренней поверхности вызовет интенсивные напряжения различного рода. При любом таком движении одни части поверхности будут двигаться к экватору, а другие — к полюсам. Любой сектор, движущийся к экватору, должен быть растянут, чтобы пройти над экваториальной выпуклостью; любой сектор, движущийся к полюсам, должен подвергнуться сжатию из-за уменьшения поверхности. Растяжение земной коры, как я уже об этом говорил в первой главе, может создать трещины, большие трещины и даже разломы, в то время как сжатие земной коры в областях, сдвинутых к полюсу, может обусловить необычайную вулканическую активность.

Теперь одна сторона этой вулканической активности должна привлечь наше внимание. Большинство вулканов производят пыль, иногда в огромных количествах, которая быстро распространяется в атмосфере. Воздействие вулканической пыли на климат было предметом интенсивных исследований. Мы должны остановиться на минуту, чтобы подвести итоги этих исследований.

Фундаментальная работа о связи вулканической пыли с климатом — это «Физика воздуха» Хамфриса. Хамфрис показывает, что вулканическая пыль может оказывать заметное влияние на понижение температуры. Он обращает внимание на одну особенность: эффект выражается в том, что частицы пыли перехватывают солнечный свет и отражают его обратно в космос эффективнее, нежели предотвращают потери тепла Земли излучением в космическое пространство. Здесь важен размер и форма частиц пыли в сравнении с длинами волн излучения. Частицы определённой величины будут оказывать большое отражающее и рассеивающее воздействие на солнечный свет, но не будут так действовать по отношению к излучению земного тепла (длина волн которого отлична от длины видимого излучения). Хамфрис приходит к выводу, что необходимо определить средний размер отдельных частиц «плавающей» вулканической пыли и сравнить их с длинами волн соответствующего излучения. Он выполняет эту работу и приходит к удовлетворительным результатам. После математической обработки различных факторов Хамфрис приходит к выводу: «..облако вулканической пыли, все частицы которого имеют заданный размер, примерно в тридцать раз эффективнее закрывает солнечную радиацию, чем удерживает земную». Он также указывает: «..Общее количество пыли достаточное для того, чтобы снизить интенсивность солнечного излучения на 20%, поразительно мало — всего лишь 174-я часть кубического километра, или 727-я часть кубической мили…»

Таким образом излучение Солнца уменьшается на 20% по всей поверхности Земли. Требуется всего несколько дней, чтобы вулканическая пыль, выброшенная в верхние слои атмосферы, распространилась по всему миру. Количество пыли, образовавшейся в результате извержения вулкана Катмай на Аляске в 1912 году было достаточно, чтобы вызвать небольшое понижение температуры всей земной поверхности в течение двух-трех лет. Для воздействия на большие расстояния необходима непрерывная серия взрывов, так как вулканическая пыль оседает из атмосферы приблизительно в течении трех лет. Хамфрис приводит множество свидетельств, связывающих колебания среднегодовой глобальной температуры на протяжении XIX века с конкретными извержениями вулканов. Он устанавливает тот факт, что извержения, безусловно, оказали важное влияние на температуру.

Если это верно для нашего времени, то каких результатов следует ожидать от активизации очень большого числа вулканов во время смещения земной коры? Мало того, что температура упадет, и, возможно, очень резко, но и продолжающиеся вулканические извержения будут держать ее на низком уровне. В то же время чередование периодов массовых «вспышек» с периодами затишья привело бы к резким колебаниям климата между крайностями холода и тепла.

Здесь мы имеем объяснение пяти или шести главных сдвигов Висконсинского ледяного щита (по-видимому, было еще много мелких). Они вполне могли возникнуть в результате длительного продолжения мощных вулканических вспышек, которые объясняются смещением земной коры.

Однако нам нет необходимости делать предположения, не имея доказательств, что в конце ледникового периода имела место необычная вулканическая активность. Напротив, существует довольно значительное количество свидетельств чрезмерного вулканизма во время спада висконсинской ледяной шапки. Они приходят с разных концов Земли. Северная Америка особенно ими богата. Из радиоуглеродного датирования мы узнаём, что в течение последней части Ледникового периода в наших северо-западных штатах вулканы были активными. Одним из самых больших извержений было извержение вулкана Ньюберри в Южном Орегоне менее 9000 лет назад. О другой поздней ледниковой или ранней постледниковой вулканической активности в Орегоне сообщил Хансен. Дальше на юг та же история: в Аризоне, Нью-Мексико и Южной Калифорнии есть очень свежие на вид вулканические образования. Поток лавы в долине реки Сан-Хосе в штате Нью-Мексико настолько свеж, что он поддерживает индийские легенды о “реке огня” в этой местности.

Вулканическая активность в Южной Америке около 9000 лет назад была датирована радиоуглеродом. Хантингтон сообщал о «лавовых потоках ледникового периода, переслаивающихся с пьемонтским гравием» в Центральной Азии. Эбба Хульт де Гир цитирует Франца Фирбаса следующим образом: «вулканическая активность, которыя произвела морской вулканический пепел Лаахера, имеет возраст около 11 000 лет или немногим больше».  Хиббен предположил, что вымирание животных на Аляске в конце ледникового периода, возможно, было вызвано сильнейшими извержениями вулканов, о которых имеются многочисленные свидетельства. Мы вернемся к его рассказу позже.

Вулканическая пыль — не единственный продукт вулканов. Они также производят огромное количество углекислого газа. Тазиев, например, подсчитал, что во время одного извержения, которое он наблюдал в Африке, вулкан испустил вместе с примерно семьюдесятью восемью миллионами тонн лавы двадцать миллиардов кубических ярдов газа, не все из которых, конечно, были углекислым газом. Углекислый газ, испускаемый вулканами, оказывает важное влияние на глобальную температуру, но совершенно иное, отличное от воздействия вулканической пыли. Будучи полупрозрачным газом, он не препятствует проникновению солнечного света и излучаемого им тепла в атмосферу. Но она непрозрачна для излучения тепла земли в космическое пространство. Небольшое количество газа будет эффективно действовать, чтобы предотвратить потерю тепла с поверхности Земли. Значительное увеличение этого небольшого процента будет иметь тенденцию к повышению средней температуры земной поверхности.

Углекислый газ отличается от вулканической пыли еще и тем, что, будучи газом, он не оседает в атмосфере. Он будет оставаться до тех пор, пока с течением времени не будет поглощен растительностью или химическими процессами на поверхности горных пород, подверженных воздействию непогоды. Поэтому, по сравнению с вулканической пылью, углекислый газ является фактором дальнего действия, и его действие противоположно действию пыли.

При любом смещении земной коры следует ожидать, что массивные вспышки вулканизма будут увеличивать поступление углекислого газа в атмосферу. Его доля в атмосфере, должна принимать значения, в итоге, многим выше нормы. Поэтому можно ожидать следующей вероятности: всякий раз, когда вулканическая активность снижалась достаточно для того, чтобы положить начало потеплению климата, высокая доля углекислого газа в воздухе, возможно, действовала на усиление восходящего температурного градиента. Это увеличило бы амплитуду колебаний климата и ускорило бы многие геологические процессы.

Недавние исследования газов, содержащихся в айсбергах, свидетельствуют о том, что к концу ледникового периода доля углекислого газа в воздухе действительно была выше, чем сейчас. Шоландер и Канвишер, пишущие в Science (https://science.sciencemag.org/content/123/3186/104), сообщили, что воздух, замерзший в этих айсбергах, предположительно датируемых ледниковым периодом, показал более низкое содержание кислорода, чем воздух в настоящее время, и теоретизировали: «Возможно, этот лед образовался еще во времена плейстоцена, когда холодный климат мог ограничить активность фотосинтеза зеленых растений на больших участках земли, что привело к небольшому снижению содержания кислорода в воздухе».

Весомость большого количества доказательств, представленных в этой книге, противоречит этому конкретному предположению; напротив, мы должны предположить, что поверхность земли в целом была тогда не холоднее, чем сейчас, и что тогда, точно так же, как и сейчас, многие растения поглощали углекислый газ и выделяли кислород. Но этот же факт — меньшая доля кислорода — может быть объяснен предположением о большей доле углекислого газа.

Другое соображение, которое значительно усиливает эту линию мышления о двуокиси углерода, состоит в том, что предположение о кумулятивном увеличении доли этого газа в воздухе во время движения земной коры и ослабления ледяного покрова помогает объяснить не только необычайно быстрое окончательное таяние льда, но и последующее гипситермальное таяние.

Гипситермия — самый важный климатический эпизод со времени окончания ледникового периода; факт ее возникновения хорошо засвидетельствован, но он необъясним. Ученые знали, что это 4000-летнее потепление климата могло быть вызвано увеличением содержания углекислого газа в воздухе, но не могли оного утверждать, поскольку до сих пор не было найдено объяснения такого увеличения. Никакая другая возможная причина теплой фазы (например, увеличение количества лучистого тепла солнца) не была подтверждена материальными доказательствами. По-видимому, предположение о смещении земной коры дает первую возможность решения этой проблемы.

Возвращаясь на минуту к вопросу о чередующихся фазах отступления и восстановления ледяного покрова, можно задаться вопросом, почему вулканизм проявлялся массивами извержений, разделенных более спокойными периодами? Почему он не был непрерывным во всем движении литосферы? У меня есть предположение, которое я должен сделать, зная, что его утверждение будет зависеть от усилий в будущем других исследователей. Доказательства, которые будут подробно представлены ниже, по-видимому, указывают на необычный вывод: внешние оболочки, однажды начав движение, быстро набирают ход и достигают потрясающего темпа, завершая основную часть своего перемещения в течение одного или двух тысячелетий. По причине сплюснутой формы Земли, как уже упоминалось, появляются миллионы напряжений и давлений, которые, в силу сопротивления кристаллической основы литосферы, должны были бы вырабатываться и накапливаться в течение сравнительно длительного периода. Таким образом, можно было бы ожидать, что периодически части кристаллической оболочки будут поддаваться давлению в местах разрыва, и в результате могут образовываться целые семейства вулканов. Можно ожидать не отдельных извержений, а длительных эпизодов вулканической активности, и пыль от них могла инициировать ледниковые реадвансы.

В следующей таблице приведены радиоуглеродные даты извержений вулканов в позднеледниковое время, в течение которого литосфера предположительно находилась в движении.

Таблица 10
Вулканизм в Ледниковый период

Из такого краткого списка, как вышеприведенный, конечно, невозможно прийти к какому-либо заключению относительно величин мирового вулканизма в течение ледникового периода; возможно, для этого потребуется 5000 радиоуглеродных дат. Тем не менее есть свидетельства о значительном вулканизме в районах, которые сейчас сравнительно спокойны. Создается впечатление, что Япония тогда была гораздо более активной вулканически, чем сейчас. Нельзя также не понимать, что в любопытном перерыве в этом вулканизме, длившемся около 10 000 лет, — перерыве, имевшем место сразу после предыдущего предполагаемого сдвига полюса от моря близ Северной Норвегии к Гудзонову заливу, — был какой-то смысл. Этот сдвиг, по-видимому, не вызвал вулканизма в Японии (если только нас не обманывает отсутствие доказательств). Может быть потому, что при этом конкретном сдвиге Япония переместилась на немногим более низкие широты? Она должна была двигаться к экватору, но не слишком далеко, возможно, около 10°.

Возможно, важно, что Северная Америка, континент, который гипотетически был перемещен к экватору в последнем смещении, вулканически спокоен, в то время как Южная Америка, которая затем переместилась к Южному полюсу, сейсмически активна. Опять же, Индия и Ост-Индия, которые двигались к Северному полюсу, сейсмически активны, в то время как Европа, которая теоретически двигалась на юг, теперь спокойна.

Чтобы продвинуть эту идею еще дальше, замечу, что Африка, которая претерпела очень мало изменений в последнем перемещении, относительно свободна от землетрясений и вулканов.

В заключение главы я хотел бы подчеркнуть актуальность и важность поднятого вопроса о высокой турбулентности в конце ледникового периода: увеличения скорости осаждения и указания на сильные колебания климата во время многочисленных продвижений и отступлений ледяных щитов. Предположение, выдвинутое в этой книге, не является альтернативой какой-либо существующей теории. Некоторым может быть трудно поверить, что до сих пор не было выдвинуто никакой теории, объясняющей эти факты. Однако, насколько мне известно, никто даже и не рискнул сделать какие-либо предположения. По-видимому, вулканизм, вероятно и неизбежно связанный со смещением литосферы в конце ледникового периода, является первой попыткой возможного объяснения.

Как я уже отмечал, геологи долгое время были привержены предположению современной геологии, что основные геологические процессы всегда протекали с одинаковой скоростью, с той скоростью, с которой они протекают сегодня. Здесь же мы видим, что в конце ледникового периода ситуация действительно была исключительной. Какой-то фактор нарушал привычный ход геологических процессов. Дрейф континентов, будучи столь неспешным, едва ли мог привести к этому. А вот смещение литосферы с его значительной скоростью могло бы быть таким виновником. Этот вопрос будет рассмотрен более подробно в главе IX.

Похожие записи

Оставить комментарий