ДЛИННОПЕРИОДНЫЕ ЦИКЛИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Известны циклические изменения геомагнитного поля порядка десятков и сотен миллионов лет. Судя по их длительности, эти наведенные колебания отражают процессы в мантии, влияющие на состояние жидкого ядра. а) Из выделенных “периодов", подавляющее большинство представляет собой краткие "всплески", по продолжительности близкие одному-двум полным колебаниям и лишь изредка – от трех до пяти колебаний данного периода; б) колебания различных характеристик с близкими периодами большей частью не синхронны. Можно говорить о предпочтительных интервалах "периодов" независимо от времени их проявления – 20-30, 40-45, 60-70, 80-100, 130-140, 160-180, 250-260, 300-320, 500-600 млн. лет; в фанерозое наиболее четко группируются колебания всех характеристик поля c периодом »100 млн. лет; в) нередко периоды колебаний плавно меняются во времени. Большей частью со временем период уменьшается, отражая общее ускорение процесса; г) во всех временных рядах видна граница фанерозоя и рифея. Устойчивость полученных результатов подтверждается их сходством при проведении вейвлет-анализа с разными окнами сглаживания. В неогее существовали два главных режима генерации поля: 1) устойчивое состояние почти без инверсий с минимальными вариациями палеонапряженности, охватывающее десятки млн. лет, такие интервалы расположены через ~100 млн. лет в фанерозое и через 160-200 млн. лет во всем неогее, 2) неустойчивое состояние частых инверсий, близкое хаотическому, с максимальными вариациями палеонапряженности.

Можно говорить о трех уровнях связей между процессами в ядре и низах мантии и у поверхности Земли. Первый уровень – весь неогей. Это существенные изменения всех характеристик геомагнитного поля в рифее и венде-фанерозое, в то же время резкое различие в степени расчлененности хроностратиграфической шкалы, отражающее мощный подъем в развитии разнообразных форм жизни, начиная с венда-кембрия, это нарушение цикличности в поведении скорости движения плит и завершающий этап существования и раскол Родинии. Поведение геомагнитного поля в рифее и венде-фанерозое имеет разную фрактальность.

Второй уровень – масштаб геологических эр – отставание начала геологических эр от начала роста частоты геомагнитных инверсий. Отставание составляет 35-60 млн. лет, что соответствует скорости передачи энергии от границы ядро-мантия к поверхности Земли 4-10 см/год Намечается приуроченность минимальной скорости движения плит к интервалам устойчивой полярности поля. При этом интервалы длительной устойчивой полярности геомагнитного поля, обычно предшествующие началу геологических эр, имеют цикличность, близкую продолжительности эр – 160-200 млн. лет (за исключением двух аномалий между 1150 и 1100 и между 700 и 630 млн. лет назад) и близкую галактическому году. Неравномерное приливное замедление вращения Земли коррелирует с крупными интервалами одной геомагнитной полярности. Такая закономерность подтверждается фрактальной размерностью частоты инверсий в неогее около 0,9.

Третий уровень – масштаб геологических периодов – это двоякая связь процессов на поверхности и у ядра Земли: 1) синхронность темпов изменения органического мира, скоростей движения континентальных плит и других геологических событий с частотой инверсий и относительной вариации палеонапряженности. 2) отставание экстремумов скорости движения плит (преимущественно на 30-60 млн. лет) от экстремумов частоты инверсий на время. Интервалы явного преобладания «синхронного» и «несинхронного» интервалов чередуются.

Приведенные данные можно объяснить действием двух типов механизмов – внешний, синхронный и внутренний, с которым связано отставание процессов на поверхности Земли от процессов у ядра. Между этими процессами нет прямой причинно-следственной связи, скорее это результат действия на все процессы некоего общего механизма. К синхронным можно отнести такие процессы как изменения положения оси вращения из-за дрейфа континентов, эволюция системы Луна-Земля, Земли в составе Солнечной системы и в общей эволюции Галактики. Режимы замедления-ускорения вращения Земли должны приводить к смене геомагнитной полярности и предпочтению одной из полярностей. С другой стороны, отставание процессов на поверхности Земли от процессов на границе ядра и мантии проще всего представить как результат передачи энергии от границы ядра и мантии (слой D") к поверхности Земли (плюмы, конвекция в мантии и т.п.). Величина отставания соответствует скорости передачи энергии от ядра к поверхности Земли 5-10см/год, что согласуется со скоростями дрейфа основных плит.

Pechersky, 1998