Влияние биотической эволюции на геологическую.

Автор Alexeyy, ноября 03, 2022, 21:10:51

« назад - далее »

Alexeyy

В продолженние из темы "Америка мозг?!" (https://paleoforum.ru/index.php/topic,12615.15.html)

Цитата: Da4nik от ноября 03, 2022, 20:20:05Но вот состояние внутренностей планеты от наличия или отсутствия на ней Биосферы если и зависит как то, то как минимум на несколько порядков меньше.
Расчёты показали, что если бы на Земле никогда не было бы жизни, то площадь континентов была бы в 4 раза меньше нынешнего. Ниже - подробнее.

  В 2015 г. немецкими геофизиками была построена модель планетарной эволюции, с учётом эффекта «смазки», которую даёт вода, проникая вглубь Земли за счёт эрозии, которую создаёт жизнь (Lenta.ru 2015, Reed R. 2015). Жизнь на Земле, благодаря эрозии, не только способствует разрушению континентов, но, благодаря созданию соответствующих трещин, «поставляет» воду вглубь Земли и если на глубине 100-120 км. Её окажется недостаточно, то континенты станут, в целом, уменьшаться за счёт замедления процесса образования новых континентов при прежних темпах разрушения старых (там же). Т.к. без «смазки» геологические процессы, приводящие к увеличению поверхности суши, идут труднее (там же). И, как утверждается в упомянутых заметках, написанных на основе доклада учёных на конференции, модель показала, если бы жизни на Земле вообще бы никогда не было бы, то континенты занимали бы площадь более, чем в 4 раза меньше нынешнего. Учёные выступили с соответствующим докладом на ежегодной конференции Европейской ассоциации наук о земле, проходившей в Вене (там же).
   Потом авторами доклада (в том числе) на эту тему была опубликована статья (Höning D., Spohn T. 2016). Эффект смазки состоит том, что проникающая в мантию вода насыщает её (гидратация), что уменьшает как вязкость мантии, так и температуру плавления её пород, что и способствует более быстрому образованию (поэтому, более больших) континентов (там же). По расчету, основным источником проникновение воды является субдукция – «подныривание» одной плиты земной коры под другую, движущихся в противоположные стороны: вода переходит в мантию при расплавлении «поднырнувшей» плиты (там же). Если бы никогда не было бы гидратации мантии за счёт поступления воды из осадочных отложений, то площадь континентов составила бы 10% поверхности Земли против нынешних 40%, а если упомянутая гидратация прекратилась бы сейчас, то площадь континентов (за счёт эрозии), через какое-то время, сократилась бы до 30% (там же). И, таким образом, если главную роль в формировании осадочных отложений играет биосфера, то это и означает, что её наличие увеличило площадь континентов в 4 раза.

Лента 2015. Деятельность живых организмов назвали причиной роста континентов, http://lenta.ru/news/2015/04/20/lifecontinents .

Reed R. 2015. If Earth never had life, continents would be smaller Science News, http://news.sciencemag.org/earth/2015/04/if-earth-never-had-life-continents-would-be-smaller .

Höning D., Spohn T. 2016. Continental Growth and Mantle Hydration as Intertwined Feed-back Cycles in Earth's Thermal Evolution. Planetary Interiors, Vol. 255, June, Pages 27-49 https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0031920116300103 , https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031920116300103 , http://dx.doi.org/10.1016/j.pepi.2016.03.010 .

Шаройко Лилия

#1
Так намного интереснее.
Здорово.
Думаю биосфера может влиять и на температурный режим всей планеты, за счет атмосферы, не знаю насколько сильно.
Например альбедо в плоскости снежного покрова выше, это уже общепланетарное состояние теплового обмена. Парниковые эффекты зависят от вымираний и распространения видов, еще до человека эти процессы были масштабными.

В одной из тем уже это разбирали, но примерно, без деталей.

василий андреевич

Цитата: Шаройко Лилия от ноября 04, 2022, 00:30:28за счет атмосферы,
А почему именно атмосферы? Климат, да, это атмосфера, в которой производится работа по концентрации энергии в экваториальных областях, перенос этих концентратов в полярные широты и разгрузка. От интенсивности разгрузки будет зависеть снежный покров, работающий, как положительная обратная связь - чем больше снега, тем выше альбедо, тем все холоднее и холоднее...

  Солнце - это великий разрушитель, переводящий структуру пород в тепловой хаос, а биота - великий созидатель, концентрирующий энергию от Солнца в структуру осадочных пород. И на метаморфизм осадочных пород в недрах можно посмотреть, как на процесс возвращения тепла из тех структур, которые биота насытила своей работой.
  Получаем не просто тепловой поток из недр, но и обратный процесс насыщения недр "солнечной инсоляцией", через работу по структуризации осадков. Это столь масштабный процесс круговорота тепла-работы, что его инерцию начинает лихорадить только раз в сотни миллионов лет в геократические эпохи, собственно эпохи интенсификации вулкано-тектонической деятельности, маркируемые эпохами великих вымираний.

Alexeyy

Сравнил динамику массы органического углерода, содержащегося в литосфере (в миллион миллионов тонн) с биотическими циклами, которые обнаружил:

Вам недоступны вложения в этом разделе.

Абсцисс – календарные млн. л. в логарифмической шкале.  Т.е. если взять по модулю, то получатся млн. л. до н.э. Тёмные полосы – это 2-е половины этих биотических циклов. Выглядят как постояннопериодические. Но это – из-за логарифмической шкалы. На самом деле они стремительно сокращаются. От цикла к циклу, примерно, в 3,5 раза.
Первым половинам (светлые вертикальные полосы) этих циклов, в тенденции, свойственны биотические революции (массовое распространение относительно новых биотических форм; хотя, впервые, они появляются задолго до этого). А вторым половинам (тёмные полосы) – кризисные явления.

Da4nik

Насчёт сокращения площади материков на безжизненной планете очень спорно. Тектоника на Земле по одним оценкам уже 3.5 млрд. лет идёт, по другим 1.5-2 млрд. Но более-менее развитые наземные биосистемы-разрушители (эффективные осадкопроизводители) появляются только около 1.2 млрд. лет назад. Получается, что без заметного участия жизни, тектоника вполне себе исправно работала всё это время.
Я бы в этом исследовании обратил внимание на выявленный факт более эффективной работы тектоники при наличии водной среды на планете. А это, применительно к Биосфере, можно трактовать следующим образом. Жизнь на планетах стабилизирует их атмосферу, не позволяя им уходить в венерианский сценарий с отсутствием воды на поверхности и соответственно плохой смазкой для работы тектоники. В моём понимании такая цепочка вырисовывается: Появится жизнь – сохранится вода – будет работа тектоники – будет эволюция Биосферы.

Alexeyy

Цитата: Da4nik от ноября 05, 2022, 16:17:04Насчёт сокращения площади материков на безжизненной планете очень спорно. Тектоника на Земле по одним оценкам уже 3.5 млрд. лет идёт, по другим 1.5-2 млрд. Но более-менее развитые наземные биосистемы-разрушители (эффективные осадкопроизводители) появляются только около 1.2 млрд. лет назад. Получается, что без заметного участия жизни, тектоника вполне себе исправно работала всё это время.
Допустим. Вы это всё к чему? Какое это имеет отношение к обсуждаемым работам?

Da4nik

Довольно спорный вывод авторов о том, что эрозия вызванная живыми организмами увеличивает площадь материков. Можно ведь ещё более жесткие рамки принять – первые доказанные гифы грибов на суше это около 600млн.лет назад. А тектоника до этого времени уже как минимум почти 1млрд.лет работала на полную катушку. Думаю, не наличие жизни, а наличие жидкой воды на поверхности планеты стабилизирует работу тектоники. Если на какой либо планете сохранится вода (рамки расстояния от солнца соблюдены), но так и не появится жизнь, то тектоника этой планеты будет работать практически так же эффективно как и на Земле.
Но справедливости ради, я всё же сильно сомневаюсь, что без биологической жизни эта гипотетическая планета сможет долго удерживать условия для сохранения жидкой воды на своей поверхности.

Alexeyy

Цитата: Da4nik от ноября 06, 2022, 18:33:19Довольно спорный вывод авторов о том, что эрозия вызванная живыми организмами увеличивает площадь материков. Можно ведь ещё более жесткие рамки принять – первые доказанные гифы грибов на суше это около 600млн.лет назад. А тектоника до этого времени уже как минимум почти 1млрд.лет работала на полную катушку.
А Вы полагаете, что из статей следует, что без наличия жизни на Земле - тектоника плит не работала бы?

василий андреевич

Цитата: Da4nik от ноября 06, 2022, 18:33:19А тектоника до этого времени уже как минимум почти 1млрд.лет работала на полную катушку.
Правильно говорить, не "тектоника работает", а тектонические неоднородности - это результат работы суммы эндогенных и экзогенных сил. Сила - это градиент (дифференциал) энергии по направлению, например, геотермичиеские и геобарические градиенты.
  Тривиально, что эндогенные градиенты-факторы определяют интенсивность тектонических движений. Нетривиально, что экзогенные факторы, типа жизнедеятельности, соразмеримы по активности с эндогенными.
  Факт: на разных глубинах (глубже под материком, почти у поверхности под океаном) наличествует (по геофизическим данным) относительно тонкий слой астеносферы. Именно в нем зарождаются факторы тектоники. Попробуйте сделать предположение о причинности такого слоя.
  То, что в последние десятилетия рекламируется плюмовая теория, до поры лучше игнорировать, может после Вашего предположения станет понятно, почему игнорировать.

Alexeyy

Первый рисунок отражает некоторые геологические циклы на Земле, а второй – на марсе. По абсцисс – практически миллиарды лет назад с минусов в логарифмической шкале (если точнее – календарные млрд.л.н.: начало отсчёта времени помещено в начало нашей эры).
Тёмные полосы – это идеальная аппроксимация вторых половин некой разновидности биотических циклов на Земле. В реальности они, конечно, «дрожат», а не так одинаково идут. Впрочем, они не одинаковы: выглядят так одинокого исключительно из-за логарифмического масштаба абсцисс. Но они сокращаются от цикла к циклу в одно и то же количество раз. Как и циклы, которые рассматривал выше, только теперь коэффициент сокращения равен ок. 1,51, а выше он был равен кубу от этой величины. Биота и объясняет ускоренность этих циклов.
«Прикол» в том, что, как на Земле и на Марсе соответствующие тектонические циклы идут, как видно, синхронно. Естественно, не потому, что землетрясения и вулканы Земле давали «эхо» сквозь космическое пространство на Марс или наоборот.
Я думаю, что потому, что на Земле и на Марсе где-то, примерно, до времён кембрия развивалась, грубо, схожим образом в неких своих ключевых чертах. Тем самым, порождая и синхронные тектонические циклы.
А в кембрии на Земле, возникли, почти, все ныне существующие типы и классы. Во всяком случае, мягкотелые многоклеточные были более, чем распространены и полно известных скелетных (с внешнем скелетом). Есть даже подозрение на следы тетрапод в конце кембрия.
Поэтому, думаю, что на Марсе, как минимум, должна была сохраниться мягкотелая многоклеточная жизнь. Где-то в подземных водоёмах. Тектоническая активность ведь до сих пор на Марсе, оказывается, есть – как рассказывается в той же статье, откуда взял данные по интенсивности марсианского вулканизма.
Думаю, Маар ещё ох как приподнимет сюрпризов в плане обнаружения жизни, про наличие которой раньше никто и подумать не мог.


Теперь подробнее о рисунках.
Первый рисунок (отношении содержания изотопов стронция 87Sr/86Sr в морских карбонатах). Соотношение содержания 87Sr / 86Sr морской воды зависит от вклада мантийного и континентального стронция (Shields G. A., Veizer J. 2002). Чем меньше это значение – тем больше мантийный вклад (Фор Н. 1989: стр. 230).
Прямых данных по этому отношения в морской воде нет, но есть данные для морских карбонатов (Veizer J.). Оно отличается от значения в морской воде и для того, чтобы получить максимальное значение этого отношения в морской воде нужно взять минимальное, в данный момент, значение, встречающееся в карбонатах (Shields G. A., Veizer J. 2002). Но логично предположить, что в некотором, хотя бы грубом, приближении колебания в динамике отношения для морских карбонатов будут идти в такт с колебаниями этого отношения в морской воде. Поэтому, логично ожидать, что колебания этой величины в морских карбонатах будут неким образом отражать и колебания тектонической активности Земли. Не будем конкретизировать как. Просто неким образом.
 А второй рисунок – это интенсивность в млн. км.2, возможно, за млн. л. (что-то толком не понял из статьи). Точки: оцифровка из (Стрекопытов В. 2022 со ссылкой на  Broquet A., Andrews-Hanna J. C. 2022).

Shields G. A., Veizer J. 2002. Precambrian marine carbonate isotope database: Version 1.1. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 3(6), 1, https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2001GC000266 , https://www.academia.edu/download/51363763/Precambrian_marine_carbonate_isotope_dat20170115-16634-qpymkt.pdf .
Фор Н. 1989. Основы изотопной геологии. Москва: Мир, https://in.b-ok.as/book/2831844/7db396 , https://www.twirpx.com/file/85320/ .
Стрекопытов В. 2022. Под марсианской равниной Элизий существует гигантский мантийный плюм. 08.12.2022, https://elementy.ru/novosti_nauki/434045/Pod_marsianskoy_ravninoy_Eliziy_sushchestvuet_gigantskiy_mantiynyy_plyum .
Broquet A., Andrews-Hanna J. C. 2022. Geophysical evidence for an active mantle plume underneath Elysium Planitia on Mars. Nat Astron. Published: 05 December,  https://doi.org/10.1038/s41550-022-01836-3 .

Alexeyy

В продолжение "Причины Великих Вымираний" m.ru/index.php/topic,381.810.html

Цитата: Arturius от июня 29, 2023, 10:28:39
Цитата: василий андреевич от июня 29, 2023, 09:37:05Приверженцы импактного катастрофизма, как фактора великих вымираний, будут искать и обязательно найдут подходящий по времени астероид. При этом все прочие подобные астероиды, не подходящие по времени, будут "стираться", как не имеющие значения. Лично для меня подобного аргумента вполне достаточно, что бы импакт ставить на роль статиста.
А были ли «неподходящие по времени» астероиды подобных размеров?

Цитата: Alexeyy от июня 29, 2023, 12:22:25https://ru.wikipedia.org/wiki/Список_ударных_кратеров_Земли

Цитата: Arturius от июня 29, 2023, 14:08:21А как насчёт массовых излияний магмы?

Цитата: Alexeyy от июня 29, 2023, 14:38:00Есть корреляция с (сокрщющимися) биотическими циклами: думю, что биота справоцировал извержения (через климат, осадконкопление и др. мехнизмы). Есть тема "Влияние биотической эволюции на геологическую": https://paleoforum.ru/index.php/topic,12622.0.html .

Цитата: Arturius от июня 29, 2023, 15:59:37
Цитата: Alexeyy от июня 29, 2023, 14:38:00Есть корреляция
Я имел в виду, были ли «неподходящие по времени» огромные излияния магмы (включая траппы).


Вам недоступны вложения в этом разделе.


Ордината - площадь (млн. кв. км.) больших магматических провинций. Абсцисс - календарные млн. л.н. (в логарифмической шкале) Т.е. если взять по модулю, то, практически, получатся млн.л. назад. Тёмные полосы - 2-е половины (идеальных) биотических циклов (которые обнаружил). Обращаю внимание, что т.к. шкала  логарифмическая, то циклы выглядят как постояннопериодические. Но они - не постояннопериодические, а сокращаются от цикла к циклу, примерно, в 1.51 раза.

Видно, что некоторые кульминации магматизма совсем не приходятся на пики вымираний. Например, пик ок. 130 млн.л., когда какого-то великого вымирания - не было. Но корреляция, в целом - есть.

василий андреевич

  Добавлю к сведениям Алексея, на которые надо ориентироваться, более художественный образ планеты, потому что многие "хужожественность" воспринимают лучше цифирей.
  Если нашу планету масштабировать до шара метрового размера, то многие представляют ее как кокос с твердой корой и вязко-жидкой сердцевиной. Но все ровно наоборот. Земная кора в таком масштабе будет подобна студню, который расползется между зачерпывающими его пальцами. Астеностеносфера окажется пленкой жиже воды в стакане, а глубже будут переслаивания наподобие густого крахмала, который является твердым при одиночном сильном ударе на него, но становящимся зыбким и мягким при высокочастотных воздействиях.
  Еще глубже, вплоть до того, где прогнозируется жидкое ядро - это чрезвычайно "твердый расплав".
  Интересно, что землетрясения рождаются даже при наполнении котлованов под водохранилища водой, причем увеличивающаяся нагрузка держится до поры, а потом скачкообразно снимается.
  Потому только кажется, что наша планета нечувствительна к биотической деятельности, дескать масштабы не сравнимы. Но биотическая деятельность, например, по концентрации того же известняка из растворенной формы, приводит к тем прогибаниям шельфового ложа, которые отражаются воздыманиями в регионах континентального сноса.

Alexeyy

Цитата: василий андреевич от июня 29, 2023, 20:34:03Интересно, что землетрясения рождаются даже при наполнении котлованов под водохранилища водой, причем увеличивающаяся нагрузка держится до поры, а потом скачкообразно снимается.
  Потому только кажется, что наша планета нечувствительна к биотической деятельности, дескать масштабы не сравнимы. Но биотическая деятельность, например, по концентрации того же известняка из растворенной формы, приводит к тем прогибаниям шельфового ложа, которые отражаются воздыманиями в регионах континентального сноса.
По-моему, очень верно сказано! По-моему, почему-то мало кто из геологов подобное понимает (хотя казалось бы, чего уж тут понимать ...).

Alexeyy

  Кстати, вот, по-моему, ещё один механизм глобльного влияния биоты на тектонику намечается.
 Как показали расчеты, железистые кварциты, которые попадают в мантию благодаря субдукции (в этом месте) на 80% увеличивают передачу тепла из нижней мантии в верх-нюю т.к. имеют более высокую теплопроводность (Марфин А. 2023 со ссылкой на Keller D. S. et al. 2023). Что, в свою очередь, может увеличивать интенсивность мантийных плю-мов (там же) и способствовать более интенсивному извержению. Последнее, получатся, зависит от интенсивности субдукции. Которая, в силу вышерассмотренного механизм (подтверждённого расчётом) о формировании континентов биосферой, должна сильно за-висеть от биоты. И, таким образом, за счёт этого механизма биота, в принципе, тоже мо-жет сильно «управлять» интенсивностью извержений и другими тектоническими процес-сами.

   Марфин А. 2023. Связь между железистыми кварцитами и большими изверженными провинциями. Июнь, https://www.trv-science.ru/2023/06/svyaz-mezhdu-zhelezistymi-kvarcitami-i-bolshimi-izverzhennymi-provinciyami/ .
  Keller D. S., Tassara S., Robbins L. J., Lee C.-T. Ague J. J., Dasgupta R. 2023. Links between large igneous province volcanism and subducted iron formations. Nature Geoscience volume 16, pages 527–533, http://doi.org/10.1038/s41561-023-01188-1 .

василий андреевич

  Я для анализа выбираю модельку по-проще.
  Все осадочные бассейны-гиганты в той или иной мере контролируются биотой. Я лучше знаю угольные бассейны, потому ответственно могу отметить следующий, казалось бы не относящийся к "делу" факт: 1)осадочный бассейн пересекается конседиментационным валом; 2)после "отмирания" древнего бассейна (палеозойского) и перерыва возобновляется прогибание с формированием молодого (мезозойского) бассейна.
  Далее, осадочную толщу, зачастую, сравнивают с одеялом и флюидоупором, а это означает разгрузку теплового потока из глубин не под осадочный бассейн, а ближе к периферии. Получаем как бы "легкое" вращение двух валиков навстречу друг другу, как это въявь происходит в ячейках Бенара.
  Но главное, биотическое осадконакопление связано с захоронением рассеянного и концентрированного углеводорода, накопившего избыточную энергию от Солнечного излучения. А главная фаза избавления от этой энергии в тепло происходит приблизительно на глубинах около 10 километров.
  Следствие тепловой разгрузки - это отмирание всего бассейна осадконакопления, зачастую начинается явление плавления-текучести глинистых минералов и связанный с этим основной магматизм, символичный эпохе растяжения земной коры, когда по разломам магма выдавливается к поверхности, в исключительных ситуациях образуя трапповую формацию.
  После растяжение следует эпоха обратного сжатия и складкообразования с выдавливанием штоков с магмой кислого (оксид кремния) состава.

  Таким образом, корреляция тектоно-вулканизма и биотической деятельности обретает черты уже не корреляции, а причинности. Длительная (десятки миллионов лет) утилизация беспорядочного тепла в работу по структуризации осадков и короткая (миллионы лет) деструктуризация с высвобождением тепла уже в недрах - это залог того, что с усложнением биотических связей на поверхности, допустим, по линейному закону, эволюционная разрядка захороненных связей будет происходить по квадратичному (или гиперболическому) закону.
  Еще характерный факт: палеозойский и мезозойский биотические кризисы (вымирания) - это и минимумы углерода (углей и пр.) в отложениях. Я ничего не говорю о кайнозойских кризисах просто потому, что эта эпоха не была моей специализацией, как геолога-угольщика. Но, думаю, сокращение этапов между глобальными кризисами от кембрия к нашим дням можно выявить.