Геологийн өгөгдөлд үндэслэсэн эртний цаг уурын шинж чанарууд
Дэлхийн уур амьсгал хэзээ ч жинхэнэ утгаараа "хөдөлгөөнгүй" байгаагүй. Хүн төрөлхтөн үүсэхээс өмнө гараг дэлхий хэт халуун, урт мөстлөгийн үе, хур тунадасны хэлбэлзэл, агаар мандлын найрлага дахь өөрчлөлт, тэр ч байтугай далайн түвшний хэлбэлзлийн үеийг туулсан. Эртний цаг үеийн термометрийн бүртгэл байхгүй тул эрдэмтэд өнгөрсөн үеийн уур амьсгал ямар байсныг сэргээн босгохын тулд геологийн өгөгдөлд тулгуурладаг. Энэхүү өгөгдөл нь тодорхой орчны нөхцөлд үүссэн чулуулаг, олдвор, эрдэс бодис, химийн найрлага дахь ул мөр хэлбэрээр хадгалагддаг. Тэндээс бид эртний уур амьсгалын онцлог шинж чанарыг ойлгож чадна - Дэлхий нэгэн цагт "хүлэмж" байсан эсэх, тивүүдийг хэр их мөс бүрхсэн, сая сая жилийн турш уур амьсгалын мөчлөг хэрхэн явагдсан зэргийг.
1. Геологийн өгөгдөл нь өнгөрсөн цаг уурын "архив" юм
Тунамал чулуулаг, мөсөн цөм (залуу үеийнхний хувьд), ашигт малтмалын химийн бүртгэлүүд нь архив шиг үйлчилдэг. Үндсэн зарчим нь энгийн: цаг уурын нөхцөл байдал нь геологийн үйл явцад нөлөөлдөг, тухайлбал цаг уурын өөрчлөлт, элэгдэл, тунадасны төрөл, тэнд амьдарч байсан организмууд. Хэрэв бид тодорхой төрлийн тунадас эсвэл химийн хэв маягийг олвол температур, хур тунадас, далайн давсжилт, тэр ч байтугай нүүрстөрөгчийн давхар ислийн түвшин зэрэг нөхцөл байдлыг тайлбарлаж чадна.
Эртний цаг уурын сэргээн босголтууд нь бат бөх үр дүнг баталгаажуулахын тулд олон үзүүлэлтийг (прокси) нэгтгэдэг. Учир нь ганц үзүүлэлтэд уур амьсгалаас бусад хүчин зүйлс нөлөөлж болно. Жишээлбэл, цөлийн элсний ордууд нь хуурай уур амьсгалыг илтгэдэг боловч тайлбарыг баталгаажуулахын тулд тэдгээрийг чулуужсан олдвор, эрдэс бодис, изотопуудтай харьцуулах шаардлагатай хэвээр байна.
2. Тунадасны үзүүлэлтүүд: тунадасны орчны ул мөр
Эртний цаг уурын талаарх хамгийн тодорхой мэдээллийн эх сурвалжуудын нэг нь тунамал чулуулгийн төрөл ба бүтэцээс үүдэлтэй.
– Ууршилт (гипс, галит): Далайн ус эсвэл нуурын ус их хэмжээгээр ууршиж, давс тунадасжих үед үүсдэг. Энэ нь халуун, хуурай уур амьсгалтай, усны баланс сөрөг байгааг илтгэнэ (ууршилт нь нийлүүлэлтээс давсан).
– Нүүрс: Органик бодисоор баялаг намаг газарт ургамлын хуримтлалаас үүсдэг бөгөөд ихэвчлэн биомассын үйлдвэрлэл өндөр, задрал хязгаарлагдмал чийглэг нөхцөлд байдаг. Тодорхой хугацааны интервалд нүүрсний элбэг дэлбэг байдал нь өргөн уудам намаглаг орчин, харьцангуй чийглэг уур амьсгалтай үеийг илтгэнэ.
– Эолийн хурдас (элсэн манхан): Ердийн хөндлөн давхаргын бүтэц болон сайн ангилагдсан элсний ширхэгүүд нь салхины тунадасжилтыг илтгэдэг бөгөөд энэ нь ерөнхийдөө цөл, хуурай нөхцөлтэй холбоотой байдаг.
– Тиллит ба дусал чулуу: Тиллит нь хатуурсан мөсөн голын тунадас юм; дусал чулуу нь мөсөн тавиураас далайн ёроол руу "унасан" том чулуулаг юм. Хоёулаа мөсөн гол эсвэл далайн мөс байгааг илтгэдэг тул хүйтэн уур амьсгалыг илтгэнэ.
Эдгээр тунадасны орон зай, цаг хугацааны тархалтаас эрдэмтэд эртний цаг уурын бүсүүдийг, жишээлбэл, тодорхой өргөрөгт байрлах цөлийн бүсүүд эсвэл тивүүд дэх мөсөн голуудын тархалтыг газрын зурагт буулгаж чадна.
3. Чулуужсан олдворууд: температур ба чийгшлийн биологийн тодорхойлогч хүчин зүйлүүд
Амьд организмууд температур, давсжилт, усны хүртээмжийн хувьд тэсвэрлэх чадвартаа хязгаарлагдмал байдаг. Тиймээс чулуужсан үлдэгдэл нь цаг уурын үзүүлэлт болгон маш их хэрэгтэй байдаг.
– Ургамлын олдвор (тоос, спор, навч): Навчны хэлбэр нь цаг уурын талаарх мэдээллийг өгч чадна. Хавтгай ирмэгтэй навчнууд хүйтэн цаг агаарт илүү түгээмэл байдаг бол араатай навчнууд сэрүүн эсвэл сэрүүн цаг агаарт илүү түгээмэл байдаг. Тоосны олон янз байдал нь ургамлын төрлийг (борооны ой, саванна, тундра) мөн илэрхийлж болно.
– Фораминифер ба далайн планктон: Тодорхой зүйлийн элбэг дэлбэг байдал нь далайн гадаргын температурыг илтгэнэ. Эдгээр бичил биетний бүлгэмдэл нь усны нөхцөл байдлаас хамааран өөрчлөгддөг.
– Чулуужсан шүрэн хад: Шүрэн хад нь ерөнхийдөө бүлээн, гүехэн, тунгалаг ус шаарддаг. Эртний шүрэн хад нь халуун орны далайн шинж тэмдэг болж чаддаг бөгөөд харьцангуй тогтвортой байдаг.
Хуурай газрын болон далайн чулуужсан олдворуудыг нэгтгэснээр бид тухайн үе нь дэлхийн дулаан уур амьсгалтай байсан уу, эсвэл халуун орны экосистемд дарамт учруулсан хүйтэн үе байсан уу гэдгийг дүгнэж чадна.
4. Тогтвортой изотопууд: өнгөрсөн үеийн химийн "термометрүүд"
Палеоклиматологийн хамгийн хүчирхэг хэрэгслүүдийн нэг бол тогтвортой изотопын шинжилгээ, ялангуяа далайн карбонатууд (организмын бүрхүүл) болон мөсний шинжилгээ юм.
– Хүчилтөрөгчийн изотопууд (δ¹⁸O): Далайн карбонат дахь хүчилтөрөгчийн изотопын харьцаа нь хоёр үндсэн зүйлийг тусгаж болно: карбонатууд үүссэн усны температур болон дэлхийн мөсний эзэлхүүн. δ¹⁸O утга өндөр байх нь ихэвчлэн хүйтэн нөхцөл байдал болон/эсвэл илүү их мөстэй холбоотой байдаг (учир нь хөнгөн изотопууд мөсөнд илүү их гацдаг).
– Нүүрстөрөгчийн изотопууд (δ¹³C): Нүүрстөрөгчийн мөчлөг, биологийн бүтээмж, галт уул эсвэл метанаас нүүрстөрөгчийн ялгарал зэрэг томоохон өөрчлөлтүүдийг тайлбарлана уу. δ¹³C-ийн огцом өөрчлөлт нь уур амьсгалын томоохон өөрчлөлтийг, түүний дотор огцом дулаарлын үйл явдлыг дохиолж болно.
Давхарласан далайн тунадас дахь изотопууд нь хэдэн мянгаас сая сая жилийн турш уур амьсгалын өөрчлөлтийг харьцангуй сайн нягтралтайгаар сэргээн босгох боломжийг олгодог.
5. Ашигт малтмал ба цаг агаарын нөлөөлөл: хуурай газрын хур тунадас болон температурын үзүүлэлтүүд
Элэгшсэн ашигт малтмалын төрөл нь цаг уурын нөхцлийг илтгэж болно.
– Латерит ба боксит: Ерөнхийдөө хур тунадас ихтэй, дулаан температуртай чийглэг халуун орны уур амьсгалд эрчимтэй өгөршлийн үр дүнд үүсдэг. Энэ нь давамгайлсан химийн процессууд болон элементүүдийн хүчтэй уусалтын шинж тэмдэг юм.
– Калькрете (хөрсний карбонатын тунадас): Хагас хуурай эсвэл хуурай орчинд хөрсөнд ууршилт нь хөрсний профайлд карбонатын тунадасжилтыг дэмжих үед үүсдэг.
– Палеозол (эртний хөрс): Чулуужсан хөрсний давхарга нь ургамал, ус зайлуулах суваг, цаг уурын талаарх мэдээллийг хадгалдаг. Үндэсний бүтэц, карбонатын зангилаа, тэр ч байтугай химийн найрлага нь дундаж хур тунадасыг тооцоолоход тусалдаг.
Энэ өгөгдөл нь далайн тунадасжилтад үргэлж шууд тусгалаа олдоггүй хуурай газрын нөхцөл байдлыг бүртгэдэг тул чухал юм.
6. Далайн түвшин ба мөсөн голын тархалт: дэлхийн цаг уурын дохио
Дэлхийн уур амьсгалын өөрчлөлт нь далайн түвшний өөрчлөлттэй ихэвчлэн холбоотой байдаг. Уур амьсгал хүйтэрч, эх газрын мөс тэлэхийн хэрээр далайн ус мөс шиг "түгжигддэг" бөгөөд энэ нь далайн түвшин буурахад хүргэдэг. Үүний эсрэгээр, дулаарал эхлэхийн хэрээр мөс хайлж, далайн түвшин нэмэгддэг. Геологийн бүртгэлд эдгээр өөрчлөлтүүд дараах байдлаар харагддаг.
– Гүйлгээ (далай хуурай газар руу чиглэх) ба ухралт (далай ухрах)
– Гүнээс гүехэн тэнгис рүү (эсвэл эсрэгээр) тунамал чулуулгийн өөрчлөлт
– Далайн түвшин нам байгаагаас шалтгаалан тунадасжилт зогссоныг илтгэх тохиромжгүй байдал
Тивүүд даяар мөсөн голын тунадасны тархалт нь "мөсөн байшин" (их хэмжээний мөстэй ертөнц) болон "хүлэмжийн" (бараг мөсгүй ертөнц) үеүүдийг тодорхойлоход тусалдаг.
7. Эртний цаг уурын онцлог шинж чанарууд: тодорхойлсон гол хэв маягууд
Геологийн хосолсон өгөгдөл дээр үндэслэн эртний цаг уурын хэд хэдэн үндсэн шинж чанарыг дараах байдлаар нэгтгэн дүгнэж болно.
1. Уур амьсгал нь “хүлэмж” болон “мөсөн байшин”-ы төлөвүүдийн хооронд хэлбэлздэг.
Дэлхийн түүхийн туршид туйлын мөс багатай маш дулаан үеүүд байсан бөгөөд өргөн уудам мөсөн голтой маш хүйтэн үеүүд байсан. Эдгээр шилжилтүүд нь хавтангийн тектоник, агаар мандлын найрлага, далайн эргэлт, альбедогийн хариу үйлдэл (мөсөөр гэрлийн ойлт)-ийн хослолоос үүдэлтэй юм.
2. Уур амьсгалын өөрчлөлт геологийн хэмжээнд хурдан явагдаж болно.
Изотопын бүртгэлд хэдэн арван мянгаас хэдэн зуун мянган жилийн хугацаанд болсон хэд хэдэн огцом дулаарал эсвэл хөрөлтийн үйл явдлуудыг харуулсан бөгөөд энэ нь геологийн стандартаар маш хурдан явагдсан юм. Ийм үйл явдлууд нь ихэвчлэн нүүрстөрөгчийн мөчлөгийн тасалдал эсвэл далайн урсгалын өөрчлөлттэй холбоотой байдаг.
3. Уур амьсгалын бүсүүд тивүүдийн байрлалаас хамааран өөрчлөгддөг
Тивүүд хөдлөхийн хэрээр экваторын ойролцоо байсан газрууд өндөр өргөрөг рүү шилжиж болно. Нүүрс, ууршилт, эсвэл тиллит зэрэг нотолгоонууд нь одоо цаг уурын хувьд "тохиромжгүй" болсон газруудад байгаа нь палеогеографи болон палеоцлиматын талаарх сэжүүрийг өгдөг.
4. Хур тунадас болон улирал нь газрын гадаргын болон эх газрын далайн найрлагаас хамаарна.
Уулын нурууны өргөлт нь муссоны хэв маяг болон борооны сүүдэрт нөлөөлсөн. Палеозол болон голын тунадасны бүртгэлээс харахад эртний уур амьсгал нь зөвхөн дэлхийн температураар төдийгүй бүс нутгийн тохиргоогоор тодорхойлогддог байжээ.
8. Эртний цаг уурыг ойлгох нь яагаад чухал вэ?
Эртний цаг уурын сэргээн босголтууд нь зөвхөн өнгөрсөн үеийн түүхээс илүү зүйл юм. Геологийн өгөгдөл нь Дэлхийн систем CO₂-ийн өөрчлөлт, галт уулын томоохон идэвхжил эсвэл далайн эргэлтийн өөрчлөлтөд хэрхэн хариу үйлдэл үзүүлсэн талаарх нөхцөл байдлыг өгдөг. Өнгөрсөн үед болж өнгөрсөн механизмыг ойлгосноор бид цаг уурын мэдрэмж болон хүрээлэн буй орчны өөрчлөлтийн урт хугацааны үр дагаврыг илүү сайн үнэлэх боломжтой болно.
Хаах
Эртний цаг уурын онцлог шинж чанарыг Дэлхий даяар тархсан геологийн нотолгоогоор дамжуулан уншиж болно: хуурайшилтыг илтгэдэг цөлийн тунадас, ууршилтаас эхлээд чийг, ургамлыг бүртгэдэг нүүрс, палеозол, өнгөрсөн үеийн "термометр" болж ажилладаг тогтвортой изотопууд хүртэл. Эдгээр бүх шинж тэмдгүүд нь Дэлхийн цаг уур нь агаар мандлын найрлага, эх газрын шилжилт хөдөлгөөн, дотоод хариу урвалын өөрчлөлтөд мэдрэмтгий динамик систем гэдгийг харуулж байна. Геологийн архивыг сайтар тайлбарласнаар бид Дэлхийн цаг уурын замын талаар илүү тодорхой дүр зургийг олж авч, одоогийн болон ирээдүйн цаг уурын өөрчлөлтийг ойлгоход үнэтэй сургамж авч байна.
Хэрэв та хүсвэл би тодорхой үеүдийн жишээ (жишээ нь, Дөрөвдөгчийн мөстлөгийн үе, Цэрдийн галавын “супер хүлэмж” эсвэл “Цасан бөмбөлөгтэй дэлхий”)-ийг үе бүрт ашигласан геологийн өгөгдлийн төрлүүдтэй хамт авч үзсэн тусгай дэд хэсгийг нэмж болно.
