Monte Flemingas
2021 m. balandžio 1 d.
Šis straipsnis pirmiausia buvo išspausdintas kaip knygos „Design and Catastrophe: 51 Scientists Explore Evidence in Nature“ („Sumanymas ir katastrofa: 51 mokslininkas tiria įrodymus gamtoje“) skyrius.
Mane ne kartą stebino, kaip smarkiai procesai, suformavę daugelį geologinių formacijų, skiriasi nuo tų, kurie šiandien keičia Žemės paviršių.
Geras pavyzdys yra Pisko formacija. Tai neogeno nuosėdų sluoksniai Peru pakrantėje, kuriuose daug vulkaninių pelenų ir titnagdumblių (diatomėjų). Formacija garsėja itin gausiomis ir puikiai išsilaikiusiomis jūros gyvūnų fosilijomis. Ji aiškiai susidarė jūroje prie kranto, tačiau jos nuosėdos kaupėsi visai kitaip nei šiandieninėse pakrantėse. Be to, daug skirtingų įrodymų rodo, kad jos susikaupė itin greitai.
Tyrinėdamas Pisko formaciją ir kitas įvairių geologinių laikotarpių formacijas, priėjau prie kelių principų. Jie galėtų padėti iš naujo aiškinti geologinių sluoksnių seką taip, kad šis aiškinimas derėtų su katastrofizmu.
Atsižvelkime į didelį procesų mastą. Tirdami senovines nuosėdas, turėtume manyti, kad jos susidarė per įvykį, apėmusį didelę teritoriją. Puikus šio principo pavyzdys yra Arto Chadwicko darbas su paleosrovėmis, t. y. senovinių vandens srovių kryptimis.[1] Tirdamas Pisko formaciją, šį principą taikiau dviem būdais. Pirma, pastebėjau, kad ji labai panaši į Monterėjaus formaciją Kalifornijos pakrantėje. Abi susidarė tuo pačiu laikotarpiu, kuris atitinka mioceno epochą. Vadinasi, tie patys procesai vienu metu veikė abi pakrantes. Antra, atpažinau atskirus nuosėdų kaupimosi įvykius, per kuriuos susikaupdavo net metrų storio sluoksniai, o ne tik milimetrų ar centimetrų.
Įvykių mastas buvo svarbus, nes pagal radiometrinį datavimą Pisko formacija kaupėsi maždaug 13 milijonų metų. Jos nuosėdų storis yra 640 m. Padalijus šį storį iš tariamų 13 milijonų metų, gaunamas kaupimosi greitis: 49 mm per tūkstantį metų.[2] Jei šis lėtas greitis teisingas, natūralu ieškoti įvykių, per kuriuos susikaupdavo milimetro ar dar plonesni sluoksniai. Tačiau mano duomenys aiškiai rodė, kad per atskirus įvykius susikaupdavo metrų storio sluoksniai. Jei būčiau buvęs tikras dėl 49 mm per tūkstantį metų greičio, galbūt būčiau nepastebėjęs aiškių duomenų, rodančių, kad nuosėdos kaupėsi daug greičiau.
Nedarykime prielaidos, kad vyko erozija ar kaupėsi nuosėdos, jei nematome to požymių. Arielis Rothas tyrė paranedarnas. Tai ribos tarp lygiagrečių uolienų sluoksnių, kurios rodo nuosėdų kaupimosi pertrauką, nors aiškių erozijos požymių nematyti. Rothas jas vadina „plokščiais tarpais“.[3] Jis parodė, kad šis reiškinys geologinių sluoksnių sekoje paplitęs nepaprastai plačiai, ir į plotį, ir į gylį. Šiandieninėse aplinkose, kur kaupiasi nuosėdos, procesai, sukuriantys didelius plokščius paviršius, yra labai reti. Paprastai erozija sukuria reljefą, tai yra nelygumus. Todėl turėtų labai stebinti, kad geologinių sluoksnių sekoje gausu lygių ribų, žyminčių nuosėdų kaupimosi pertraukas. Tariamai šie paviršiai milijonus metų buvo atviri gamtos jėgoms. Tačiau daugeliu atvejų juose nėra nė menkiausio reljefo ženklo.
Kiti tyrėjai pastebėjo, kad pertraukų problema nuosekliai didėja, kuo senesnes uolienas tiriame. Pavyzdžiui, Sadleris rašo: „Kuo ilgesnį laikotarpį apima matavimas, tuo ilgesnės pertraukos paprastai įtraukiamos apskaičiuojant [sedimentacijos] greitį.“[4]
Šis principas galioja ir mažu mastu. Pisko formacija vėl yra geras pavyzdys, nes joje daug įrodymų, kad nuosėdos kaupėsi greitai. Vienoje tyrimų vietoje radau įrodymų, kad kelių metrų storio nuosėdų sluoksnis susikaupė greičiau, nei spėjo suirti banginio minkštieji audiniai. Be to, daug tyrimų parodė, kad Pisko formacijos fosilijos buvo užpiltos labai greitai.[5] Trylika milijonų metų turėtų kaip nors palikti pėdsaką, tačiau Pisko formacijoje jo tiesiog nematome.
Atidžiai vertinkime duomenis, kurie paneigia ilgus laikotarpius. Geras pavyzdys yra pakrančių erozijos greitis. Remkimės net atsargiais pakrančių erozijos matavimais. Vis tiek per tariamą bent keturių milijardų metų istoriją vandenynas būtų nuardęs žemynus daug kartų. Panašiai rodo ir upių baseinų erozijos greitis. Galime išmatuoti, kiek nuosėdų upės ir upeliai nuneša į vandenyną, ir pagal tai apskaičiuoti, kaip greitai ardomas žemynas. Net ir be pakrančių erozijos upės būtų daug kartų nunešusios žemynus į vandenyną, grūdelį po grūdelio. Galima prieštarauti, kad žemynai atsinaujina iš apačios. Tačiau tai neišsprendžia problemos, kurią sukuria ilgų laikotarpių prielaida, nes žemynuose iki šiol išlikę nemažai senų nuosėdų.
Apskritai atidžiai vertinkime anomalijas. Jei jos tikros ir nuolat kartojasi, jos gali rodyti kelią į geresnį modelį. Kuo daugiau sužinome apie Žemės geologinę istoriją, tuo aiškiau matome, kad praeitis labai skyrėsi nuo dabarties.
Šiandien žemynuose nuosėdos paprastai kaupiasi palyginti nedideliu mastu. Praeityje kaupimosi procesai dažnai apimdavo ištisus žemynus.
Šiandien vietinės katastrofos gali palikti Žemės reljefe nedidelius pėdsakus. Praeityje nepaprasto masto įvykiai sukrėtė didžiules Žemės rutulio dalis.
Šiandien nuosėdos paprastai kaupiasi lėtai, o jose besirausiantys organizmai ir kiti procesai jas greitai išmaišo. Praeityje milžiniški nuosėdų kiekiai susikaupė itin greitai. Senovinėse nuosėdose retai matome visišką bioturbaciją, kai gyvi organizmai visiškai išmaišo nuosėdų sluoksnius.
Paprastai kuo senesnės nuosėdos, tuo mažiau šiandieniniai analogai, t. y. panašios šių dienų aplinkos ir procesai, gali visiškai paaiškinti, kaip jos susikaupė.[6] Daugelį facijų ir nuosėdinių struktūrų atpažįstame ir šiandien besikaupiančiose nuosėdose. Facijos – tai nuosėdos ar uolienos, kurių būdingi požymiai padeda suprasti, kokiomis sąlygomis jos susidarė. Tačiau daug mezozojaus ir paleozojaus nuosėdų dengia tokius milžiniškus plotus ir rodo tokias audringas kaupimosi sąlygas, kad sąvokas, sukurtas remiantis šiandieniniais analogais, turėtume taikyti itin atsargiai.
Vis dėlto turėtume laikytis gamtos dėsnių pastovumo prielaidos. Tai reiškia, kad gamtos dėsniai, lemiantys nuosėdų kaupimąsi ir nuosėdinių uolienų formavimąsi, nepasikeitė. Remdamiesi šia prielaida, turime priemonių atkurti, kaip vyko didžiausia iki šiol Žemės katastrofa ir daugybė vėlesnių, mažesnių katastrofų.
Šaltiniai
[1] L Brand, M Wang, A Chadwick. Global database of paleocurrent trends through the Phanerozoic and Precambrian. Scientific Data 2015; 2:150025.
[2] L Brand, M Urbina, C Carvajal, T Devries. Stratigraphy of the Miocene/Pliocene Pisco Formation in the Pisco Basin, Peru. Geological Society of America 2003 annual meeting, Seattle, Abstracts with Programs 2003; 35(6):160.
[3] AA Roth. „Flat gaps” in sedimentary rock layers challenge long geologic ages. Journal of Creation 2009; 23(2):76–81.
[4] P Sadler. The influence of hiatuses on sediment accumulation rates. GeoResearch Forum 1999; 5: p. 15.
[5] L Brand, R Esperante, A Chadwick, O Poma Porras, M Alomia. Fossil whale preservation implies high diatom accumulation rate in the Miocene–Pliocene Pisco Formation of Peru. Geology 2004; 32(2):165–168.
[6] G Nichols. Challenging orthodoxy: is the present the key to the past? The Sedimentary Record 2017; 15(3):4–9.
Apie autorių
Monte Flemingas yra podoktorantūros mokslinis bendradarbis Lomos Lindos universitete. Ten jis taip pat įgijo Žemės mokslų daktaro laipsnį. Vienas jo straipsnių yra „The role of wind in sediment removal from potholes in semiarid environments“ („Vėjo vaidmuo išpučiant nuosėdas iš įdubų pusiau sausose vietovėse“), išspausdintas žurnale „Geomorphology“. Jis vykdė šiuos tyrimų projektus:
tyrė Peru Pisko formacijos nuosėdas, kad suprastų, kaip buvo užpilti banginiai;
tyrė didelių uolų įdubų geomorfologiją Rock Window Mesa plokščiakalnyje, Arizonoje;
Minesotos universitete dirbo taikomosios sedimentologijos srityje.
Šiuo metu jis Lomos Lindos universitete atlieka eksperimentus hidrauliniame latake, tai yra kanale, kuriame tekančiu vandeniu tiriama, kaip nusėda nuosėdos.
(Red. pastaba: biografija pateikta tokia, kokia buvo straipsnio paskelbimo metu, 2021 m.)
Originalas: https://www.grisda.org/principles-for-interpreting-the-sedimentological-record