В конце протерозоя Землю затронуло обширное оледенение. Предполагается, что оно оказало значительное влияние на преобразование ландшафтов и ускорило эволюцию живых организмов. Несмотря на это, многие аспекты этого явления остаются не до конца понятными. В рамках нового исследования европейские ученые провели датировку комплекса горных пород в Шотландии и Ирландии, который содержит наиболее полное представление об этом периоде.
В глубокой древности на нашей планете последовательно произошли два значительных оледенения: стертское и мариноанское. Наиболее интенсивным было первое из них (717–658 миллионов лет назад), когда ледники покрывали даже экваториальные области. В геологии этот период известен как криогений, а характеризующий его гипотезу — «Земля-снежок».
Существуют разные точки зрения относительно криогения: одни полагают, что планета была полностью покрыта льдом, включая океаны, реки и неподвижные ледники. Другие же считают, что оледенения были ограничены определенными территориями, а поверхность подвергалась интенсивной эрозии, что привело к значительным изменениям рельефа континентов.
Уже в 1970-х годах исследователи высказали предположение, что комплекс горных пород Порт Аскейг, обнажения которого наблюдаются на острове Айлей и в других районах Шотландии, сформировался в период стертского оледенения. Этот комплекс представлял собой один из наиболее всесторонних стратиграфических разрезов того времени. Обнаруженные признаки наступления и отступления ледников, а также значительная толщина формации (1,1 километра), противоречат гипотезе о продолжитом и стабильном ледниковом покрове.
Для прояснения вопроса ученые из Великобритании, представляющие Университетский колледж Лондона, изучили датировки обломочных цирконов, происходящих из формации Порт Аскейг. Эта формация наиболее распространена на Шотландском архипелаге, а также на севере и юге графства Донегол в Ирландии. Она занимает стратиграфически срединное положение в более крупной серии пород дальред. Под ней находится формация Гар Эйлех.
Из песчаников формаций Порт Аскейг и Гар Эйлех ученые извлекли 11 образцов, содержащих более 2000 обломочных цирконов. С помощью уран-свинцового метода был определен их возраст. Результаты исследования представлены в статье опубликована в Journal of the Geological Society.
Возраст минералов в восьми образцах совпадает со временем стертского оледенения. Для остальных образцов он значительно древнее, достигая архейского периода. Авторы считают, что это свидетельствует о разрушении ледником древнего континента Лаврентия. Следовательно, обледенение было неполным и имело признаки подвижности. Распределение цирконов различного возраста вверх по формации Порт Аскейг также указывает на значительные изменения ландшафта.
Особый интерес представляет одно из обнажений на шотландских островах Гарвелл, где зафиксирована последовательность изменений от теплого тропического климата, существовавшего до криогения, до периода оледенения. Подобных изменений не наблюдается в других породах схожей возрастной принадлежности, например, в Северной Америке или Намибии.
Элиас Руген, первый автор исследования, подчеркнул, что им впервые удалось получить достоверные сведения о возрасте этих пород в Шотландии и Ирландии, что подтверждает их важность в мировом масштабе.
«Порода Гарвелла отличается своей уникальностью. Она состоит из 70 метров древних карбонатов, расположенных под стертскими слоями и сформированных в тропических водах. В этих породах запечатлены свидетельства теплой морской среды, где активно развивалась цианобактериальная жизнь, которая впоследствии сменилась более холодными условиями. «Период умеренного климата на Земле, продолжавшийся миллиард лет, подошёл к концу», — добавил Руген.
Определив точный возраст горных пород, ученые получили возможность установить начало криогения. Возможно, это станет новым опорным разрезом, который, как и «золотой гвоздь», указывает на нижнюю границу геологического яруса.