Хирнантское (Гирнантское) оледенение, также известное как Андско-Сахарское оледенение, Ранний палеозойский ледниковый период — оледенение, которое произошло в палеозойском периоде примерно с 460 млн лет до 420 млн лет назад, в течение позднеордовикского и силурийского периода. Ранее считалось, что основное оледенение этого периода ограничивается лишь хирнантским оледенением, но теперь оно признано более длительным и постепенным событием, которое началось ещё в дарривилевском и, возможно, даже во флоанском периоде. Свидетельства этого оледенения можно увидеть в таких местах, как Аравия, Северная Африка, Южная Африка, Бразилия, Перу, Боливия, Чили, Аргентина и Вайоминг. Ещё одно доказательство, полученное из изотопных данных, заключается в том, что в позднем ордовике температура тропического океана была примерно на 5 °C ниже, чем сегодня; Это было бы основным фактором, способствовавшим процессу оледенения.

Позднеордовикское оледенение считается основной причиной массового вымирания в позднем ордовикском периоде, и это единственный ледниковый эпизод, который, по-видимому, совпал с крупным массовым вымиранием почти 61 % морской флоры и фауны. По оценкам, пиковый объём ледяного покрова колеблется от 50 до 250 миллионов кубических километров, а его продолжительность — от 35 миллионов до менее чем 1 миллиона лет. Считается, что ледниковый период, достигший своего пика в период Хирнантиана, был значительно более экстремальным, чем последний ледниковый максимум, произошедший в конце плейстоцена. Оледенение в Северном полушарии было минимальным, потому что большая часть суши находилась в Южном полушарии.

Хронология

Догирнантовские оледенения Самые ранние свидетельства возможного оледенения получены из флоанских колебаний изотопов кислорода конодонта-апатита, которые демонстрируют периодичность, характерную для циклов Миланковича, и интерпретируются как отражение циклического роста и убывания полярных ледяных шапок. Предполагаемое оледенение в среднем дарривиане соответствует положительному изотопу углерода. Изменения уровня моря, вероятно, отражающие гляциоэвстазию, известны на этой геологической стадии, около 467 млн лет. Тем не менее, не существует известных среднеордовикских ледниковых отложений, которые могли бы предоставить прямые геологические доказательства оледенения. Изотопные данные из Сандбия указывают на три возможных оледенения: раннее Сандбское оледенение, среднее Сандбское оледенение, позднее Сандбийское оледенение. Несмотря на то, что биостратиграфическое датирование ледниковых отложений в Гондване было проблематичным, есть данные, свидетельствующие о наличии оледенения на сандбийском ярусе (примерно 451—461 млн лет назад). Распределение граптолитов в течение временного интервала, очерченного граптолитовой биозоной Nemacanthus gracilis, указывает на широтную протяжённость субтропиков и тропиков, аналогичную сегодняшней, о чём свидетельствует крутой фаунистический градиент, нехарактерный для жарких периодов, что позволяет предположить, что Земля находилась в состоянии мягкого ледника к началу песчаного периода, около 460 млн лет. Многие возможные короткие оледенения произошли во время Катиана: три очень коротких оледенения во время раннего Катиана, Раквереское оледенение во время позднего раннего Катиана, среднее Катийское оледенение, раннее Ашгилловское оледенение в начале позднего Катиана и последнее Катианское оледенение, за которым последовало быстрое потепление в граптолитовой биозоне Paraorthograptus pacificus непосредственно перед самим оледенением Хирнантия. Свидетельства серьёзных изменений в образовании придонных вод, которые обычно указывают на резкое изменение глобального климата, известны из Катиана, как и колебания конодонта-апатита δ18O из Кентукки и Квебека, которые, вероятно, отражают гляциоэвстатические изменения уровня моря.Тем не менее, существование ледников во время Катиана остаётся спорным. Katian брахиопод и значения морской воды δ¹⁸O из арки Цинциннати указывают на температуру океана, характерную для глобального парникового состояния.

Гирнантское оледенение

На границе Катиана и Гирнанта внезапное похолодание вызвало быстрое расширение ледников, что привело к одному из самых сильных оледенений фанерозоя, экстремальному похолоданию, которое, как принято считать, совпало с первым импульсом массового вымирания позднего ордовика. Сдвиг δ18O происходит в начале Хирнантиана; Величина этого сдвига (+2-4 ‰) была необычайной. Его направление подразумевает ледниковое похолодание и, возможно, увеличение объёма льда. Наблюдаемые сдвиги в изотопном индикаторе δ¹⁸O потребовали бы падения уровня моря на 100 метров и снижения температуры тропического океана на 10 °C во время этого ледникового эпизода. Седитологические данные показывают, что позднеордовикские ледниковые щиты покрывали ледником бассейн Аль-Куфра. Ледяные щиты также, вероятно, сформировали непрерывный ледяной покров над Северной Африкой и Аравийским полуостровом. Во всех районах Северной Африки, где залегают раннесилурийские сланцы, позднеордовикские гляциогенные отложения залегают под ними, вероятно, из-за аноксии, происходящей в этих бассейнах.

В конце гирнантианского периода произошло резкое отступление ледников, совпавшее со вторым импульсом массового вымирания позднего ордовика,после чего Земля вернулась в гораздо более тёплый климат во время рудданского периода.Потепление в позднем периоде Гирнанта было отмечено таким же стремительным сдвигом в δ¹⁸O в сторону более отрицательных значений. δ13значений С также резко падают в начале силурийского периода.

Силурийское оледенение Вслед за относительно тёплым рудданским периодом, ледниковые события произошли в течение раннего и позднего аэронского периодов. Дальнейшее оледенение произошло от позднего телихского до среднего шейнвудского периода. С раннего до позднего гомерианского периода Земля находилась в ещё одной ледниковой фазе. Последнее крупное оледенение произошло во время Ладфордского периода и было связано с событием Лау.

В этот период оледенение известно из Аравии, Сахары, Западной Африки, южной Амазонки и Анд, а центр оледенения, как известно, мигрировал из Сахары в ордовикском периоде (450—440 млн лет) в Южную Америку в силурийском периоде (440—420 млн лет). Согласно Эйлсу и Янгу, «крупный ледниковый эпизод около 440 млн лет назад зафиксирован в позднеордовикских слоях (преимущественно ашгиллинских) в Западной Африке (формация Тамаджерт в Сахаре), в Марокко (бассейн Тиндуф) и в западно-центральной части Саудовской Аравии, во всех областях полярных широт того времени. С позднего ордовикского периода до раннего силура центр оледенения переместился из Северной Африки на юго-запад Южной Америки». Континентальные ледники развивались в Африке и восточной Бразилии, в то время как альпийские ледники формировались в Андах. В западной части Южной Америки (Перу, Боливия и северная Аргентина) были обнаружены гляцио-морские диамиктиты, переслаивающиеся с турбидитами, сланцами, грязевыми потоками и селевыми потоками, датируемые ранним силурийским периодом (Лландонвери), с расширением на юг в северную Аргентину и западный Парагвай и, вероятно, с северным расширением в Перу, Эквадор и Колумбию.

Крупнейшему ледниковому периоду, Андско-Сахарскому, предшествовали Криогенные ледниковые периоды (720—630 млн лет, Стертское и Маринойское оледенения), часто называемые Земля-снежок, а затем Ледниковый период Кару (350—260 млн лет).

Доказательства

Литогическое Последовательность стратиграфической архитектуры Доломита Бигхорн (который представляет собой конец ордовикского периода) согласуется с постепенным накоплением ледникового покрова. Последовательности доломитов Бигхорна демонстрируют систематические изменения в составляющих их циклах, и изменения в этих циклах интерпретируются как переход от жаркого климата к холодному.

Возможные причины

Истощение CO2 Одним из факторов, препятствовавших оледенению в начале палеозоя, были концентрации CO2 в атмосфере, которые в то время были где-то между 8 и 20 доиндустриальными уровнями. Тем не менее, солнечное излучение было значительно ниже в позднем ордовике; 450 миллионов лет назад солнечное излучение Земли составляло около 1312,00 Вт м-2 по сравнению с 1360,89 Вт м-2 в наши дни. Кроме того, считается, что концентрация CO2 значительно снизилась в ирнантианском периоде, что могло вызвать широкомасштабное оледенение во время общей тенденции к похолоданию. Методы удаления CO2 в это время не были хорошо известны, и до сих пор горячо обсуждаются, поскольку было предложено излучение наземных растений, улучшенное захоронение океанического органического углерода, и сокращение вулканической дегазации углекислого газа. Оледенение могло начаться при высоком уровне CO2 , но это сильно зависело от конфигурации континента.

Силикатное выветривание Долгосрочное силикатное выветривание является основным механизмом, с помощью которого CO2 удаляется из атмосферы, превращая его в бикарбонат, который хранится в морских отложениях. Это часто связывают с Таконикским орогенезом, событием горообразования на восточном побережье Лаврентии (современная Северная Америка). Другая гипотеза заключается в том, что гипотетическая крупная магматическая провинция в Катиане привела к базальтовым наводнениям, вызванным высокой континентальной вулканической активностью в этот период. В краткосрочной перспективе это привело бы к выбросу большого количества CO2 в атмосферу, что может объяснить импульс потепления в Катиане. Однако в долгосрочной перспективе базальтовые залвия оставили бы после себя равнины базальтовых пород, заменив обнажения гранитных пород. Базальтовые породы выветриваются значительно быстрее, чем гранитные породы, которые быстро удаляют CO2 из атмосферы с гораздо большей скоростью, чем до вулканической активности. Уровень CO2 также мог снизиться из-за ускоренного силикатного выветривания, вызванного расширением наземных несосудистых растений. Сосудистые растения появились только через 15 млн лет после оледенения.

Захоронение органического углерода Изотопные данные указывают на глобальный положительный сдвиг Гирнанта в δ13C почти в то же время, что и положительный сдвиг в морском карбонате δ¹⁸O. сдвиг известен как изотопная углеродная экскурсия Хирнанта. Положительный сдвиг в δ13C подразумевает изменение углеродного цикла, ведущее к большему захоронению органического углерода, некоторые исследователи придерживаются противоречивой интерпретации этого изменения δ13C как вызванное усилением выветривания карбонатных платформ, обнажённых падением уровня моря. Это усиленное захоронение органического углерода привело к снижению уровня CO2 в атмосфере и обратному парниковому эффекту, что позволило ускорить оледенение.

Гамма-всплеск Гамма-всплеск был предложен некоторыми исследователями в качестве причины резкого оледенения в начале хирнантианского периода. Эффекты десятисекундного гамма-всплеска, происходящего в пределах двух килопарсек от Земли, дали бы ему флюенс в 100 килоджоулей на квадратный метр. Это привело бы к тому, что большое количество азотной кислоты выпало на поверхность Земли после гамма-всплеска, вызвав цветение фотосинтезаторов с ограниченным содержанием нитратов, которые могли бы изолировать большое количество углекислого газа из атмосферы. Кроме того, гамма-всплеск мог бы инициировать значительное истощение озона, ещё одного мощного парникового газа, в результате его реакции с оксидом азота, образовавшимся в результате диссоциации двухатомного азота в гамма-всплеске и последующей реакции атомов азота с кислородом.

Столкновение с астероидом

Ордовикский метеоритный процесс Распад родительского тела L-хондрита вызвал на Землю дождь из внеземного материала, получивший название ордовикского метеорита. Это событие увеличило стратосферную пыль на 3 или 4 порядка и, возможно, вызвало ледниковый период, отражая солнечный свет обратно в космос.

Ударная структура дениликина