Глава 06. ПРИРОДА ТЕКТОНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЗЕМЛИ (1119268), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Принимаятеперь мощность этого слоя в современной океанической коре приблизительно равной 2км (без учета слоя габбро), найдем, что в раннем архее толщина базальтового слоя моглабы достигать 9 км, а в позднем архее – превышать 32 км (рис. 6.16, кривая 5). Однако в тедалекие времена толщина базальтового слоя лимитировалась не объемами базальтовыхизлияний, а глубиной начала плавления мантийного вещества, т.е. мощностямилитосферных плит, которые в раннем и позднем архее соответственно равнялись 6,2 и 8км. Отсюда видно, что тогда тонкие базальтовые пластины со средней плотностью около2,8–2,9 г/см3 залегали непосредственно на расплавленной мантии плотностью не ниже3,3–3,2 г/см3. В начале архея и в его середине около 3,2 млрд лет назад мощностьлитосферных плит превышала толщину базальтового слоя.
В протерозое мощностьбазальтового слоя (без учета слоя габбро) океанической коры постепенно снижалась с 6,5до 2 км (рис. 6.16, кривая 5).6.8. Общие закономерности формирования континентальной корыРассмотрим теперь вкратце тектономагматические процессы формированияконтинентальной коры в архее. Из теории тектоники литосферных плит следует, чтоконтинентальная кора сейчас формируется только над зонами поддвига литосферных плитза счет дегидратации и частичного переплавления в зонах субдукции океанической коры иперекрывающих ее осадков.
Однако по зонам субдукции могут погружаться в мантиютолько те плиты, средняя плотность которых с учетом меньшей плотности коры (2,9 г/см3)по сравнению с литосферой (3,3 г/см3) выше плотности горячей мантии (3,2 г/см3). Внастоящее время такому условию удовлетворяют плиты, мощность которых (вместе сокеанической корой Нок ≈ 6,5 км), превышает приблизительно 26 км.
В прошлые186геологические эпохи значение такой критической мощности океанических плит моглобыть иным (см. рис. 6.16, кривая 3). Напомним здесь же, что континентальные плиты,несмотря на свою большую мощность – около 200–250 км, вообще никогда непогружаются в мантию, так как для них благодаря малой плотности породконтинентальной коры, всегда сохраняется положительная плавучесть, достигающая 0,02–0,03 г/см3.Используя известную корневую зависимость толщины океанических плит от ихвозраста H l ≈ k ⋅ t (где Hl выражено в км, t – в млн лет, а k ≈ 6,5–7,5), которая будетописана в разделе 7.2, можно определить, что мощностям плит более 26–30 кмсоответствуют возрасты более 16–21 млн лет.
Средняя продолжительность жизнисовременных океанических плит, судя по данным палеомагнитной геохронологии,приблизительно равна 120 млн лет, поэтому при существующих в настоящее времяусловиях такие плиты, древнее 16–20 млн лет, не только могут, но и действительно, вконце концов, по зонам субдукции погружаются в мантию. Как показывают расчетыэволюции мощности океанических плит (см. рис. 6.16, кривая 4), условие возможности ихпогружения в мантию выполнялись в течение всего протерозоя и фанерозоя. Этопозволяет с уверенностью предполагать, что начиная с раннего протерозоя (во всякомслучае позже 2,2 млрд лет назад) все океанические литосферные плиты после ихобразования в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов через интервал времени,бóльшие 16 млн лет, обязательно погружались в мантию по существовавшим тогда зонамподдвига плит.
Следовательно, тектоническое развитие Земли практически в течениевсего протерозоя и фанерозоя происходило по законам тектоники литосферных плит ипринципиально не отличалось от тектонического режима современности.В противоположность этому для большей части архея средняя продолжительностьжизни литосферных плит была существенно меньше 16 млн лет, а возможная критическаямощность плит значительно превышала их реальную толщину. Поэтому тонкие архейскиеплиты, которые лучше называть литосферными пластинами базальтового состава, враннем и позднем архее обладали меньшей плотностью, чем плотность мантии.Следовательно, такие пластины тогда не могли погружаться в мантию. Отсюда вытекаетважный тектонический вывод: в течение большей части архея не существовалопривычных нам зон субдукции, а вместо них в областях сжатия литосферной оболочки(т.е. над нисходящими конвективными течениями мантийного вещества) возникали зоныторошения и скучивания тонких океанических литосферных пластин.Под влиянием сил сжатия, вызываемых конвективными течениями мантийноговещества, суммарная мощность скучиваемых литосферных пластин, естественно,возрастала.
Поэтому корни таких структур “скучивания” все-таки погружались в горячуюмантию на глубину до 50–80 км. В архее верхняя мантия была существенно перегретой, иее температура тогда на 400–500°С превышала современную (см. рис. 4.2). В результатепогруженные в перегретую мантию корни скученных торошением тонких океаническихпластин должны были повторно расплавляться. При этом плавление водосодержащихбазальтов бывшей океанической коры и последующая дифференциация расплавовприводили к формированию более легких тоналитовых, трондьемитовых иплагиогранитных расплавов.
Эти сравнительно легкие расплавы, естественно, должныбыли всплывать и подниматься вверх в виде диапиров и куполов, прорывая собой снизувсю толщу скученных океанических пластин, формируя знаменитые гранитзеленокаменные пояса архея – древнейшие участки континентальной коры (рис. 6.17).Теоретическое обоснование образования архейских материков путем скучивания ичастичного плавления сравнительно тонкой (толщиной всего несколько километров)океанической литосферы авторами было дано еще в 1991 г.
В 1992 г. эта модельформирования материковых щитов в архее получила фактическое подтверждение187полевыми исследованиями Каапвальского архейскогоюжноафриканскими геологами (Wit, Roering, Hart et al., 1992).кратона,проведеннымиРис. 6.17. Картина формирования континентальной коры в архееВысокие тепловые потоки в архее приводили к тому, что нижняя частьконтинентальной коры древних щитов оказывалась частично расплавленной(мигматизированной), поэтому можно говорить о существовании в нижней коре тоговремени коровой астеносферы (см. рис.
8.1). В таком анатектическом слое должны былиразвиваться конвективные процессы, сопровождавшиеся образованием эвтектическихрасплавов гранитоидного состава и переносом их вместе с летучими, щелочными илитофильными элементами в верхнюю кору. Этими процессами, по-видимому, следуетобъяснять происхождение и широкое распространение гранитоидных интрузий,внедрившихся в архее в верхнюю кору, а также происхождение гранулитов нижней коры(Н. Сорохтин, 1996).Обратим внимание на еще одну примечательную сторону формирования архейскихконтинентальных массивов. Из-за высоких тепловых потоков в архее подконтинентальной корой этих массивов не могла формироваться мощная и плотнаялитосфера ультраосновного состава, и относительно легкая континентальная кора как бы“плавала” непосредственно на горячей мантии.
Из-за этого уровень стояния континентов втечение всего архея и начала раннего протерозоя был исключительно высоким, ихповерхность тогда возвышалась над уровнем океана на 4–6 км (Сорохтин, Сорохтин,1997). Этим, в частности, объясняется и высокий уровень эрозии практически всех безисключения архейских щитов.Таким образом, архейская континентальная кора формировалась благодарядействию двух основных тектонических процессов: образованию на первом этапе тонкихбазальтовых пластин океанической коры и их торошению со вторичным переплавлениемна втором этапе.
Этим двум тектоническим стадиям формирования континентальной корысоответствуют и два различных процесса петрогенезиса, выделенных В.М. Моралевым иМ.З. Глуховским (1985) по эмпирическим данным при изучении строения и состава породАлданского щита. Первый – это формирование первичной базитовой коры за счетчастичного плавления и дифференциации мантийного вещества. Второй – частичное (15–20%) плавление материала нижней части базитовой коры при 7–8 кбар, т.е. на глубинеоколо 25–30 км, с выделением кремнезема и щелочей в количествах, достаточных дляобразования первых в истории Земли высокотемпературных низкокалиевых эндербитов,т.е. пород тоналит-трондьемитовой серии.
Близким петрогенезисом, по-видимому,обладают и некоторые типы древних анортозитов, образовавшихся уже на третьей стадииза счет дифференциации вторичных расплавов.Учитывая приведенные выше соображения, тектонику архея будем определятьтермином “тектоника тонких базальтовых пластин”, подчеркивая тем самым ее188принципиальное отличие от привычных современных тектонических режимов развитияЗемли. Лишь в середине архея, во время резкого снижения тектонической активностиЗемли около 3,2 млрд лет назад, возможно, сложились условия для заложения структуртипа зон поддвига плит, однако пока не ясно, были ли они реализованы вдействительности.Таким образом, в отличие от процессов тектоники литосферных плит, безраздельногосподствующих на Земле, начиная с раннего протерозоя тектономагматические процессыв архее развивались по другим механизмам, по-видимому близким к тем, что сейчаспроисходят на Венере. Судя по радиолокационным изображениям ее поверхности, тамчетко выделяются рифтовые зоны и подобия срединно-океанических хребтов, но нетструктур типа земных зон поддвига плит.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
