ПАЛЕООКЕАНОЛОГИЯ

 

 

Мощность и распространенность континентальной коры. Архейские породы. Зеленокаменный пояс

 

Возраст Земли составляет 4,6 млрд. лет, а возраст наиболее древних пород на 800 млн. лет меньше и равен 3.8 млрд. лет [584]. Поскольку для более древних пород вероятность быть уничтоженными эрозией или оказаться глубоко захороненными увеличивается, то, казалось бы, и не следует ожидать, их многочисленных находок в интервале времени от 4,6 до 3,8 млрд. лет назад. Однако породы, возраст которых колеблется от 3.8 до 2,5 млрд. лет (архей), встречаются в Северной и Южной Америке, Гренландии, Скандинавии. Африке. Индии, Советском Союзе. Антарктиде и Австралии, и следовало бы ожидать находки более древних пород, если они существуют.

 

Одно из возможных объяснений отсутствия этих более древних пород заключается в том, что они существуют, но их нельзя обнаружить вследствие интенсивного метаморфизма, обусловленного «тепловым событием», происшедшим 3.6 млрд. лет назад и «вновь пустившим» радиометрические часы. Некоторое подтверждение этого предположения было получено при исследовании древнейших пород в Северной Америке (граниго-гнейсы Миннесоты с возрастом 3,55 млрд. лет), которые внедрились в базальтовые лавы. Породы этого района «сходны с более молодыми породами земной коры и не представляют собой протокору» [335]. К тому же «даже древнейшие породы из Гренландии свидетельствуют о гетерогенном распределении U и РЬ в период, предшествовавший 3800 млн. лет назад» [627].

 

Второе возможное объяснение отсутствия пород с возрастом or 4,6 до 3,1 млрд. лет заключается в том. что что был временной интервал, требуемый для формирования протокоры. Шоу [765] предположил, что вслед за формированием ядра и затвердеванием мантии вся Земли была покрыта гонким (14 км) слоем континентальной коры, залегающей на базальтах. Подсчеты продолжи!ельносги отрезка времени, требуемого для образования иротокоры, ia.ru значения от 0,5 до 1,0 млрд. лет.

 

Архейские породы представлены гнейсами и уникальной серией зеленых сланцев (метабазальты и андезиговые вулканиты), которые ирорва- ны гранитами. Подсчитано, что эти породы занимают по крайней мере 20% площади современных континентов [258]. а площадь Северной Америки 2,5 млрд. лет назад составляла по меньшей мере уже 50 \ от своих современных размеров (Муэлбертер в работе Клауда []).

 

Ряд лавовых потоков имеет подушечное сложение и признаки закалки, указывающие на излияния ниже уровня моря. Результаты исследования фазовых взаимоотношений для древних перидогитов с возрастом 3,3 млрд. лет свидетельствуют о том, что температура их внедрения была равна 1650 С, т. е. примерно на 400 С превышала температуру, характерную для аналогичных типов пород, образующихся в настоящее время [346].

 

 

Если эта высокая температура на небольшой глубине является истинным индикатором существования в архейское время более высокого температурного градиента (см. стр. 150). то граниты, по-видимому, не способны были полностью отделиться от базальтовых пород. Следовательно, этот коровый материал среднего состава не был достаточно плотным, чтобы субдупироваться в мантию [345] и, по-видимому, аккумулировался на меньших глубинах по крайней мере до тех пор, пока протокора не достигала мощности 25 км [856]. При такой мощности в результате плавления коры должен выделяться гранитный тиквидус и продолжаться процесс дифференциации.

 

В течение архея вследствие уменьшения температурного градиента в коре разность в плотностях между базальтовыми и гранитными породами стала более значительной, и процесс переработки протокоры привел к разделению ее на современные континенты и океанические котловины. Вейзер (устное сообщение, 1978) отмечал, что модельные расчеты [857] свидетельствуют о появтеьии в архее примерно двух третей современного объема гра штной коры. Основным физическим свойством, обесп#»ивйкЯцим течение этого процесса, является разность в плотностях, возникающая при уменьшении i еотермального градиента. обусловливающего химическую дифференциацию пород.

 

Некоторые авторы предполагают, что в салю и начале архея континентальная кора была более тонкой (^ 20-25 км), чем современна» (38 ни), и ее утолщение произошло в течение архея [159. 157, 345, 602, 824].

 

Примером такого предполагаемо] о утолщения коры, происходившего на протяжении среднего — позднего архея является оайон Саут-Пчсс. зеленокаменный пояс западного Вайоминга. В этом регионе мощность коры увеличилась от «15 км до по крайней мере 35 км за 300 — 500 х Ю6 лег» [156J Сходные ьыводы, свидетельствующие о последовательном увеличении мощности коры на щи гах. были получены для архея Свазиленда в Южиой Африке (обобщено Энгелом [258]) и для архейских гнейсов в Загалной Грен янщии [5У8]. Вместе с тем имеются расчеты, показывающие, что архейская континентальная кора с чоз- расюм 2800 млн. лет в Западной Гренландии имела мощность «приблизительно 35 км» [904]; оценка основана на сосущсч i вуюших минеральных фазах этого мет аморфич^ско] с комплекса. Если это так то архейская континента чьная кора была, по-видимому не намного тоньше современной - ее было только значительно меньше, пока не кончился архей.

 

Второе свидетельство того чте континенты в основной своей массе образовались на ранней стадии развития Земли, базируется на пространственном оаспреде: [ении современных вулканов, которое коррелируется с мощностью коры [871. 579]. Из пространственного расположения вулканов главного Северо-Американскот о эеленокаменного пояса (Аби- гиби в южной Канаде) следует вывод о том, что мощность коры быгга равна 34 45 км [ч19]. Эти значения, однако, на 5—10 км превышают наибольшие одеяки, полученные на основании геохимических критериев

 

В целом армейский интервал времени, по-видимому, маркирует развитие в широких масштабах континентальной коры мощностью 35- 40 км. Образование типичных гранитов ьа больших площадях началось в Южной Африке около 3,0 млрд. лет назад (см. работу Вейзера [856]); в дальнейшем скорость образования гранитов увеличилась, и примерно «50 — 60% всех гранитоидов земной коры имеют возраст 2,7—2,6 млрд. лет» [692]. Скорость выплавки гранитов далее резко уменьшилась. Вследствие этого кривая скорости выплавки гранитов является сигмоидальной типичная форма для кривой роста с насыщением (например, кривая роста бактерий в небольшом количестве питательной среды). Ограничивающим фактором при образовании гранитов может являться количество калия в коре. Процесс генерации гранитов быстро идет к завершению (—2,7 — 2,5 млрд. лег назад) по мере тот о, как расходуется необходимое «питательное вещество» коры, бывшей достаточно мощной ~ 3,0 млрд. лет назад. В дальнейшем гранитизация сильно зависит от процесса переработки и вовлечения в новый цикл этого начального «питательного вещества».

 

Теперь рассмотрим, как утолщение коры влияет на объем воды в океане. Как показано на  1-8, увеличение мощности коры от 15 — 20 км в раннем архее до примерно 35 км в конце архея соответствует увеличению глубины абиссальных котловин or 2 до 5 км. Это изменение в объеме океана отражается в резком изгибе кривой В на  1-1. О мелководных условиях осад кона копнения в архее свидетельствует развитие обломочных отложений, водорослевых горизонтов и трещин усыхания [873]. Следовательно, архейские континент ы. подобно их современным аналогам, располагались на базисе эрозии

Если это историческое обобщение в целом справедливо, оно полностью отрицает предположение о том, что в течение последних 100 млн. лет объем океана увеличился приблизительно на 25% (или даже больше) (кривая D на  1-1). К тому же существует мало данных (если они вообще есть), подтверждающих идею расширяющейся Земли [123, 798]. Напротив, представляется, что континентальная кора и объем океанов быстро увеличивались в течение архея, а последние 2,5 млрд. мет, как изображено на  1-1, кривая Б. объем океана оставался постоянным.

 

Несмотря на то что большая часть континентальной коры (если не вся) была сформирована 2,4 млрд. лет назад, в дальнейшем ее площадь несколько увеличивалась. Предполагается, что аккреция континен- !ов происходила дополнительно при излиянии лав, которые выплавля- шсь из субдуцирующейся в пределах островных дуг океанической коры. >та кора в свою очередь возникла из мантии под средннно-океани- 1ескими хребтами [417]. Конди [158] подсчитал, что Северная Америка ia последний миллиард лет увеличилась примерно на 20%, а Роджерс |f>40] считает, что «новая сиаль» позднепалеозойского — раинемезозой- ского возраста составляет примерно 5 % площади западной части Северной Америки. Следовательно, не следует сомневаться в продолжающейся аккреции континентов. Например, острова Кадьяк, расположенные к югу от Аляски, присоединились к коре после мезозоя [121]. 11 шдезитовый вулканизм, <шо-видимому. участвует как в процессе роста коры при добавлении нового материала, так и в процессе фракционирования ранее существовавшей коры» [236].

 

Вопрос в том, насколько увеличились континенты в результате аккреции за последние 2 млрд. лет. Неясно, составляет эта величина 2, 20 или 40 °0. Остается открытым и вопрос о том, сопровождалось та образование континентов их деструкцией и переработкой, хотя основная часть современных данных свидетельствует в пользу их постоянства [585].

Итак, архсй представлял собой период, характеризующийся высоким геотермическим градиентом, повсеместным развитием магматизма и существованием немногочисленных континентальных платформ [807]. В дальнейшем он сменился протерозоем с присущими ему низким геотермическим градиентом, линейно расположенными магматическими зонами и крупными континентальными платформами и океанами, сопоставимыми с современными.

 

 

К содержанию книги: Шопф: "ПАЛЕООКЕАНОЛОГИЯ"

 

Смотрите также:

 

Океанография  Что такое гидросфера  Что такое мировой океан Океан  Мировой океан и затопление

 

Как изменялся объем гидросферы Земли  океаны  Образование гидросферы Земли. Откуда взялась вода

 

 Последние добавления:

 

Русская история   Необычные деревья   Белкин. Криминалистика   Энтомология   Динозавры в пустыне Гоби   Происхождение брака и семьи