Периодичность осадконакопления.

Периодичность и эволюция осадочного процесса.

Лекция 13.

Вынужденное излучение. Лазеры

Лазеры (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER) – усиление света с помощью вынужденного излучения) или оптические квантовые генераторы – это современные когерентные источники излучения, обладающие целым рядом уникальных свойств. Создание лазеров явилось одним из самых замечательных достижений физики второй половины XX века, которое привело к революционным изменениям во многих областях науки и техники. Мощность излучения лазеров может изменяться в пределах от долей милливатта до 10¹²–10¹³ Вт (в импульсном режиме).

Идея использования неравновесных сред для получения оптического усиления впервые была высказана В. А. Фабрикантом в 1940 году. В 1954 году русские физики Н. Г. Басов и А. М. Прохоров и независимо от них американский ученый Ч. Таунс использовали явление индуцированного испускания для создания микроволнового генератора радиоволн с длиной волны λ = 1,27 см. За разработку нового принципа усиления и генерации радиоволн в 1964 году все трое были удостоены Нобелевской премии.

Рис. 3. Условное изображение процессов (a) поглощения, (b) спонтанного испускания и (c) индуцированного испускания кванта.

Повторяемость слоев и осадочных комплексов (пачек, толщ, формаций) в истории Земли происходит на фоне общего поступательного развития планеты и называется периодичностью осадконакопления. Периодичность имеет различные масштабы. Чередуются тонкие (сантиметры и их доли) слои и литологические комплексы (толщи в десятки метров), состоящие из целого набора пород, залегающие в определенной последовательности. Высшую форму периодичности по Л.В. Пустовалову составляют осадочные формации, достигающие мощности в сотни и тысячи метров.

Разномасштабность послужила основанием для выделения периодичности низшего и высшего периодов. Периодичность низшего порядка называют ритмичность, а высшего – цикличность, однако единства в терминах нет.

Наиболее простое проявление ритмичности – чередование слойков двух каких-либо пород (например, аргиллита и алевролита). Ритм может состоять из нескольких (трех и более) слойков и слоев с суммарной мощностью до 1м и более. Количество элементарных ритмов может быть очень большим. Ярким примером такой ритмичности является флиш, в составе которого преобладают терригенные (песчаные, алевритовые, глинистые) и карбонатные (известняки, мергели) породы суммарная мощность может достигать нескольких сотен и даже первых километров.

Среди причин, вызывающих ритмичность следует назвать сезонные, годичные и многолетние изменения климата, связанные с циклами солнечной активности: 11, 22, 35, 105, 150 лет и более. На периодичность низших порядков влияют также изменения климата, связанные с периодичностью изменения ориентировки земной плоскости ее орбиты (~40тыс. лет), а также землетрясения и оледенения.

Периодичность высших порядков во временном понимании охватывает значительные отрезки времени геологической истории – каждый элемент периодически составляет от десятков тысяч до десятков и даже сотен миллиардов лет.

Н.Б. Воссоевич предложил периодичность продолжительностью 5*10⁶ – 1*10⁶ лет именовать мезоциклами, 1*10⁶ – 6*10⁷ лет – макроциклами и 6*10⁷ – 1,5*10⁸ лет – мегациклами или серия циклов – мезоцикл, серия мезоциклов – макроцикл, серия макроциклов – мегацикл.

Элемент периодичности высшего порядка – цикл, может состоять из десятков и сотен слоев и пластов, суммарной мощностью до 1-2км или более. По представлению Л.В. Пустовалова периоды осадконакопления продолжительностью 150-200млн. лет разделяются крупнейшими тектоническими фазами – калейдонской, герцинской и альпийской. Это отражает закономерность периодичности, – чем выше порядок, тем менее она выражена. Одна из основных ее причин – эволюция осадочного процесса.

Первопричиной периодичности высшего порядка считают возмущающее влияние центральных масс Галактики на Солнечную систему. Происходящие в результате этого изменения формы орбиты, скорости движения, активности физических процессов на Солнце, влияют на параметры движения, тектоническую активность и климат Земли. Последние, в свою очередь, вызывают изменение условий седиментогенеза и состава откладывающихся осадков.