Всё о земной коре Континентальнаяи и океаническая земная кора, их иследования. Температуры земной коры и процессы происходящие внутри земной коры.

Мало кто сомневается в том, что процессы, происходившие в земной коре в последние 570 млн. лет, определялись тектоникой плит, так что процессы фанерозойского развития уже в значительной мере описаны нами в гл. 7-9. Однако в гл. 9 мы касались только молодых островных дуг «андского» и «альпийского» типов; здесь будут рассмотрены более ранние примеры фанерозойских дуг и шовных зон, в том числе Уральские горы на западе Сибири и герцинские горные сооружения Южной Европы. И те, и другие сформировались примерно 250-300 млн. лет назад, но наиболее изучен, вероятно, Каледонско-Аппалачский складчатый пояс фанерозоя, имеющий возраст 400-500 млн. лет; проявления этого цикла складчатости найдены в большинстве стран, окружающих северную часть Атлантического океана. (далее…)

Данные по формациям осадочных пород указывают на непрерывное повышение содержания кислорода в атмосфере, происходившее, вероятно, благодаря широкому распространению многообразных микроорганизмов, способных к фотосинтезу. Железистые кварциты, такие, как водорослевая формация Ган-Флинт провинции Онтарио, достигли наибольшего развития на окраинах архейских кратонов в интервале от 2,6 до 1,8 млрд. лет назад. Красные ожелезненные песчанники сформировались на более собширной площади, сособенно в позднем протерозое; примерами могут служить мощные толщи красноцветных песчаников северо-западной Шотландии и Балтийского щита. Конгломераты начала протерозоя, содержащие детритовые пирит и уранинит, образовались при размыве архейских зеленокаменных пород; поскольку указанные минералы сохранились, они, очевидно, не подверглись окислению. Но постепенно более распространенными становились осадочные сульфаты и карбонаты (известняки), что было обусловлено непрерывным ростом количества С02 и S02 (вулканических газов), растворенных в морской воде. Как и железистые кварциты, большинство древних известняков осаждались биохимическим путем, и эти породы содержат обильные микрофоссилии прокариотов. По всей вероятности, фотосин- тезирующие организмы были в протерозое широко распространены, поэтому кислород выделялся повсюду. Полагают, что около 1,5 млрд. лет назад содержание кислорода в атмосфере составляло примерно 1% от нынешнего уровня, что вполне достаточно для окисления осадочных материалов. В протерозое развился новый вид одноклеточных микроорганизмов, обладавших ядром наподобие современной амебы. Это эвкариоты, самое раннее появление которых с определенностью установлено в протерозойских породах Австралии, имеющих возраст 1,0 млрд. лет. (далее…)

На поверхности значительно шире распространены протерозойские породы, окружающие и покрывающие ядра древних архейских кратонов. Смена характера геологических и тектонических границ на рубеже архея и протерозоя очевидна: зеленокаменные пояса моложе 2,5 млрд. лет встречаются только изредка, вместо них в раннем протерозое развивались крупные стабильные щиты. Мощные толщи известняков и песчаников шельфового типа широким чехлом покрыли погрузившийся архейский фундамент, и размеры этих мелководных протерозойских океанов постепенно увеличивались. Другой важнейшей особенностью раннепротерозойской коры, в частности в Канаде и в Австралии, явилось возникновение линейных поясов трогового осадконакопления, аналогичного тому, которое характерно для современных «геосинклиналей» Кордильер. В этих прогибах накопились большие мощности обломочных пород толщи кварцитов и глинистых сланцев. Самая, древняя и лучше всех изученная из таких структур- описанная Хоффманом геосинклиналь Коронейшн, пересекающая северную Канаду. В этом прогибе накопилась почти 11-километровая толща осадочных пород, имеющих возраст около 2 млрд. лет, тогда как в пределах соседнего кратона мощность отложений того же возрастного интервала составила 2 км. Подобные линейные зоны мощного осадконакопления обнаружены на Африканском и Балтийском щитах, где они занимают скорее внутрикратонное, нежели окраинное положение. Африканские подвижные пояса представляют собой, возможно, зоны закрытия океанов, но существует и другой взгляд, согласно которому они являются «энсиалическими» образованиями (т.е. заложенными на гранитной коре) с весьма ограниченной горизонтальной подвижностью. (далее…)

Современная атмосфера Земли сформировалась в основном в результате вулканической дегазации внутренних областей планеты. Какой бы ни была та газовая оболочка, которая возникла вокруг Земли сразу же после ее образования, она либо была крайне разреженной, либо впоследствии полностью сменилась, так как содержание благородных газов в земной атмосфере очень сильно понижено по сравнению с их распространенностью в космосе. За исключением кислорода, все другие газы, присутствующие в большом количестве в атмосфере (N2 78%, 02 21%, Аг 0,93%, С02 0,03%, а также переменное количество Н20), содержатся и в вулканических газах. Отношение аргона к азоту в вулканических газах такое же, как в атмосфере, но воды и углекислого газа в продуктах вулканизма содержится значительно больше. Избыток выделенного вулканами водяного пара, сконденсировавшись, образовал океаны, тогда как большая часть С02 растворилась в океанах, а затем была отложена как карбонат кальция (известняки). Небольшое, но в высшей степени необходимое количество углекислого газа усваивается при фотосинтезе, посредством которого зеленые растения используют солнечную световую энергию для превращения Н20 и С02 в углеводы, выделяя при этом кислород. Большая часть содержащегося в нынешней атмосфере кислорода выделилась в результате фотосинтеза, однако на ранних стадиях истории Земли важную роль мог играть другой процесс, приводящий к высвобождению кислорода, а именно фотодиссоциация (распад молекул воды под действием ультрафиолетового излучения Солнца). Легкие молекулы водорода не могли удержаться в гравитационном поле Земли и были потеряны, а кислород остался, и небольшая часть его превратилась в озон, образующий одну из оболочек верхней атмосферы. Этот озон снижает ультрафиолетовое излучение, поглощая его, и поэтому фотодиссоциация представляет собой саморегулирующийся процесс, так как высвобождающийся кислород препятствует дальнейшей диссоциации. Несколько процентов современного атмосферного кислорода образовалось, возможно, этим путем, но остальная часть обусловлена деятельностью фотосинтезирующих организмов. (далее…)

Кора растягивалась многочисленными конвекционными потоками в мантии, формировавшими под микроконтинентом зоны субдукции; местами мощность коры уменьшалась и появлялись тыловые островодужные впадины растяжения. В этих впадинах накапливались в первую очередь изливавшиеся высокотемпературные базальт-коматиитовые лавы, а позднее — андезитодацитовые лавы, подобные лавам современных дуг. Лавы затем покрывались обломочными породами, образовавшимися за счет продуктов размыва возвышавшихся над океаном куполов, а конечная стадия эволюции заключалась в объединении микроконтинентов, в результате чего закрывались тыловые островодужные впадины и возникали характерные структуры зеленокаменных поясов. Эта модель формирования зеленокаменных поясов получила большее признание, чем другие модели, в которых зеленокаменные породы рассматриваются как остатки океанической литосферы, захваченные передовыми краями куполов, как в случае офиолитов. Одно из достоинств изложенной «пермобиль- ной» модели состоит в том, что представление о микроконтинентах (шириной, возможно, около 100 км и толщиной около 30 км), каждый из которых имел собственную зону субдукции, согласуется с данными об интенсивной мантийной конвекции и латеральной изменчивости температур. Высокоподвижные континенты должны были быстро наращивать свою мощность при энергичных столкновениях, приводивших к значительным деформациям и метаморфизму. «Пермобильная» модель, включающая представление о мощной континентальной коре, предполагает более тесное, чем, по-видимому, в настоящее время, взаимодействие между литосферой и подстилающей ее конвектирующей мантией посредством сцепления в основании литосферы. (далее…)

Если верен принцип униформизма, а именно что процессы, наблюдаемые сегодня, подобны тем, которые развивались в прошлом, то зачем возвращаться к этой теме снова? Причина состоит в том, что современные процессы в действительности отличаются от тех, которые развивались в далеком прошлом, прежде всего потому, что тогда выделялось значительно больше радиогенного тепла. Если не говорить о ранних максимумах, связанных с выделением гравитационной и приливной энергии и с разогревом при распаде короткоживущих радиоактивных изотопов, выделение тепла внутри Земли поддерживается четырьмя долгоживущими изотопами. Интенсивность глубинных и поверхностных тектонических процессов, вероятно, убывала пропорционально понижению теплогенерации, и это может объяснить, почему постулированное современное значение скорости аккреции континентальной коры, меньше того, которое необходимо, чтобы произвести всю массу континентальной коры за 4,6 млрд. лет. Хотя большинство специалистов согласны с тем, что Земля как производитель тепла постепенно деградирует, вопрос о механизме развития аккреции в течение всего геологического времени и о прежней скорости роста материков все еще далек от согласованного решения. Термин «аккреция коры» до сих пор использовался здесь для обозначения добавки, приращения нового материала к континентам на окраинах типа дуг без учета материала, перерабатываемого и удаляемого эрозией, и т.д. Следовательно, термин «аккреция коры» неравнозначен выражению «рост коры», которое подразумевает конечную величину приращения материала на материках.
Чтобы пояснить этот вывод, заметим, что появились две концепции роста континентальной коры: (далее…)