Frozen in time: concepts of 'global glaciation' from 1837 to 1998

Geoscience Canada, Dec, 2004 by Nicholas Eyles

INTRODUCTION

A completely ice-bound Earth, where life is arrested by extreme cold, is not a story out of science fiction but has been proposed to explain Neoproterozoic paleobiology and climates. The Snowball Earth hypothesis is the subject of considerable media interest on a par with global warming. The basic premise was originally outlined in 1837 by Louis Agassiz in his famous Discours de Neuchatel, in which he set out the case for die Eiszeit, a geologically recent Great Ice Age that had smothered the tropics and wiped out all life. A divine creator then introduced new species. Following widespread dismissal of Agassiz's controversial claim to have discovered glacial deposits in the Amazon in 1866, the idea fell out of favour. The concept of ancient 'globally-engulfing glaciations' was given new life in the early 1930s by T. Gevers as the geology of the continents was mapped and the intercontinental distribution of Permo-Carboniferous and Precambrian glacial tillites became evident. To 'permanentists' such as the Toronto glacialist A.P. Coleman, who rejected Wegener's drifting continents explanation for widespread Permo-Carboniferous glacial deposits, the presence of tillites in the steamy heat of the tropics necessitated equatorial ice sheets when 'a world found itself in the grip of the fiercest ... of the ice ages'. Similarly, in reference to the late Precambrian record, D. Mawson referred to the 'world-wide nature of the Earth's greatest glaciation' in 1949. After a brief intermission, when the glacial origin and climatic significance of many deposits was questioned, the ideal of low-latitude glaciation was resurrected in 1964 as the 'great infra-cambrian glaciation' of W.B. Harland. In the early 1970s, L.J.G. Schermerhorn countered by showing that many alleged 'tillites' were the result of submarine mass flow in tectonically active basins. Notwithstanding these findings, fears of 'nuclear winter' arising from nuclear conflagration reawakened interest in an ice-bound Earth in the late 1980s. This culminated in P. Hoffman's and J.L. Kirschvink's Neoproterozoic Snowball Earth model of severe, ten million-year-long global refrigerations when temperatures plummeted to -50[degrees]C, the world's oceans froze and all planetary biological activity was arrested only to be revived during short, brutal interglacials. These so-called 'freeze-fry' episodes are thought to have been a precursor to the Cambrian 'explosion'.

In this paper I expand on the historical development of the idea over the past 160 years and show that the current 'Snowball' version is based on several premises of 'permanentist' thinking that arose in opposition to Wegener in the 1920s and that have survived the advent of plate tectonics and sedimentology largely intact.

INTRODUCTION

Une Terre complement enserree dans la glace, off la vie a ete suspendue par le froid, ce n'est pas une idee de science fiction, mais une idde qui a deja ete proposee pour expliquer la paleobiologie et les climats du Neoproterozoique. L'hypothese d'une Terre boule de neige fait l'objet d'autant d'attention des medias que l'idee d'un rechauffement de la planete. La premisse de base en a ete decrite en 1837 par Louis Agassiz dans son fameux Discours de Neuchatel, document off il plaidait pour die Eiszeit (temps de glace), un grand age glaciaire gdologiquement recent qui aurait envahi les tropiques et elimine toute vie. Un createur divin aurait depuis cree de nouvelles especes. Puis, avec le rejet generalise de la pretention d'Agassiz d'avoir decouvert des depots glaciaires en Amazonie en 1866, l'idde a ete oubliee. Au debut des annees 1930, T. Gevers a redonne vie au concept d'anciennes glaciations planetaires a la faveur de la cartographie gdologique des continents, alors qu'a ete mis en dvidence l'existence de tillites glaciaires permo-carboniferes et prdcambriennes. Du point de vue des fixistes comme le glacielliste de Toronto A. P. Coleman, lequel rejetait l'idde de derive des continents de Wegener pour expliquer la distribution permo-carbonifere des depots glaciaires, l'existence de tillites dans les zones tropicales chaudes et humides impliquaient obligatoirement l'existence de lentilles glaciaires equatoriales, alors (traduction) ... que le monde s'est trouve aux prises avec de terribles ages glaciaires. De meme, se referant a des depots de la fin du Precambrien, D. Mawson en 1949, evoquait (traduction) la nature globale de l'etendue de la plus grande glaciation de la Terre. Ensuite, apres un bref intermede, alors que l'origine et la nature glaciaire de nombreux depots etait remise en question, l'idee de glaciation a de basses latitudes a ete ressuscitee en 1964 par W. B. Harland (traduction) la grande glaciation infracambrienne. Au debut des annees 1970, L. J. G. Schermeerhorn a contreattaque en montrant que nombre de ces presumees tillites n'etaient que la resultante de coulees sedimentaires sousmarines dans des bassins techniquement actifs. Malgre ces decouvertes, vers la fin des annees 1980, la peur d'un hiver nucleaire resultant d'une conflagration nucleaire a vu renaitre l'interet pour l'idee d'une Terre englacee. Ce dernier episode a connu son apogee avec le modele de P. Hoffman et de J. L. Kirschivink d'une Terre boule de neige au Neoproteozoique, soit un periode frigorifique de dix millions d'anndes, la temperature chutant a -50[degrees]C, les oceans etant geles et ou toute activite biologique etait stoppee, sauf pour quelques periodes interglaciaires brutales de courtes dures. Ces episodes d'alternance chaud-froid auraient ete a l'origine de l'explosion Cambrienne. Dans le present article j'explique l'dvolution historique de cette idee au cours des derniers 160 ans, et je demontre que l'actuel concept de boule de neige repose sur plusieurs premisses de la mouvance fixiste qui s'est fait jour en opposition a Wegener dans les annees 1920, laquelle a survecue sans etre vraiment affectee par les developpements de la tectonique des plaques et de la sedimentologie.