Глава 06. ПРИРОДА ТЕКТОНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЗЕМЛИ (1119268), страница 17
Текст из файла (страница 17)
после перестройки тектонического режимаразвития Земли, возникновения серпентинитового слоя океанической коры и, главное,после появления зон субдукции, в которые теперь стали затягиваться смываемые срезко повысились, отмечая тем самымконтинентов осадки, отношения 87Sr/86Srусиленное накопление в коре того времени рубидия, а следовательно, и калия. Как и вслучае отношений К2О/Na2O, мезозойский минимум на кривой 87Sr/86Sr для морскихизвестняков определяется уменьшением сноса карбонатного материала с континентов вокеаны во время фанерозойских трансгрессий моря.Для границы архей–протерозой характерны резкие изменения концентрацийрассеянных элементов (Тейлор, Мак-Леннан, 1988).
Например, отношение суммыконцентраций легкой части группы редкоземельных элементов к их тяжелой части втонкозернистых осадках на этом рубеже резко увеличилось, приблизительно от 6 до 11;отношение Th/Sc возросло от 0,4 до 1,1; La/Sc – от 1 почти до 3, а концентрация торияподнялась от 1,5·10–6 до 3,5·10–6.Как видно из приведенных примеров, геохимические индикаторы четко отмечаютрубеж перехода от архея к протерозою. Учитывая же тектонические факторы, а такжеприведенные здесь теоретические построения, сегодня можно с большой вероятностьюутверждать, что природа крупнейшего геологического рубежа архей–протерозой связана сзавершением процесса формирования в центре Земли плотного ядра.
В земном ядре тогдаоказалось сосредоточенным около 65% его современной массы, а после выделениямолодого ядра произошел еще и переход эндогенного режима дифференциации земноговещества от механизма зонной сепарации железа и его окислов к более спокойномумеханизму их бародиффузионной дифференциации. Непосредственной же причинойпроизошедших между археем и протерозоем резких изменений геохимических итектонических условий формирования земной коры служил переход от тектоники тонкихбазальтовых пластин архея с характерными для того времени зонами торошения искучивания океанической коры к тектонике литосферных плит с зонами субдукции впротерозое и фанерозое.
В связи с образованием в раннем протерозое серпентинитового196слоя океанической коры существенно изменился и водный режим выплавленияконтинентальной коры: после архея она стала формироваться в условиях избыткапоступавшей из зон поддвига плит перегретых водных флюидов. Большую роль ввыплавке коровых магм, особенно гранитоидного и щелочного состава, в это время сталииграть и затягиваемые в зоны субдукции осадки.Развиваемая здесь теория глобальной эволюции Земли позволяет определить иосновные закономерности роста континентальной коры.
Поскольку в архееконтинентальная кора формировалась за счет переработки всей массы океаническихбазальтовых пластин, скорость роста ее массы была пропорциональна средней скороститорошения (скучивания) литосферных пластин и их мощности или, что то же,пропорциональна глубинному тепловому потоку m&AR ~ Q&m (см. рис. 5.16, кривая 1). Впоследующие эпохи континентальная кора формировалась только за счет переработкиокеанической коры, мощность которой со временем менялась сравнительно мало, поэтомудля послеархейского времени m&PR + PH ~ Q&m2 / S oc . Следовательно, сама массаконтинентальной коры mkk определяется интегрированием этих соотношений.Для определения параметров интегрирования необходимо учесть значения массыконтинентальной коры в конце архея mAR и в современный момент времени m0.
По данныммногих исследователей докембрия, в архее образовалась существенно бóльшая частьконтинентальной коры. В наших расчетах вслед за С. Тейлором и С. Мак-Леннаном (1988)мы приняли, что в архее образовалось около 70% континентальной коры, а массусовременной континентальной коры определяли по данным А.Б. Ронова и А.А.Ярошевского (1967) – m0 ≈ 2,25·1025 г.
Площадь океанических плит в послеархейскоевремя определялась по разности S ol = S G − S кк , где SG – площадь поверхности Земли и Sкк –площадь континентальной коры, причем Sкк ~ mкк.Полученная таким путем теоретическая кривая роста массы континентальной корыизображена на рис. 6.23 в сравнении с наиболее популярной моделью ростаконтинентальной коры, предложенной С. Тейлором, С. Мак-Леннаном (1988) с учетомгеохимических данных, оценок скоростей осадконакопления в океанах и скоростейпоглощения этих же осадков в зонах субдукции плит.Рис. 6.23.
Накопление массы континентальной коры: 1 – рассматриваемая энергетическая модель; 2 –модель Тейлора – Мак-Леннана (1988)Как видно из рис. 6.23, теоретическая зависимость, построенная по нашейгеодинамической модели (кривая 1), очень неплохо соответствует эмпирической моделиС. Тейлора и С. Мак-Леннана (кривая 2).
Поскольку эти модели, хотя и совмещенные в197двух точках, были построены на базе разных подходов с использованием независимыхпредпосылок и данных, но привели тем не менее к близким результатам, их соответствиедруг с другом можно рассматривать как свидетельство в пользу справедливости обеихмоделей. Это важно, поскольку излагаемая в данной работе теория тектоническойактивности Земли, безусловно, еще требует проверки и доказательства, а приведенное нарис. 6.23 сопоставление кривых является одним из примеров такой проверки.На рис. 6.24 изображена теоретическая зависимость скорости формированияконтинентальной коры от времени, построенная путем дифференцирования кривой ростакоры (рис. 6.23, кривая 1).
Как видно из приведенного графика, в начале раннего архея этаскорость была сравнительно высокой и достигала почти 6·1015 г/год, или около 2,1 км3/годи со временем постепенно уменьшалась в связи с опусканием в глубины мантии фронтазонной дифференциации земного вещества. В середине архея, около 3,3–3,2 млрд летназад, в период общего уменьшения тектонической активности Земли (см. рис. 5.16),снижалась и скорость образования земной коры. Не исключено, что в этот короткийинтервал времени, который можно было бы назвать литоплитным периодом развитиякоры в архее, кое-где могли возникать характерные для тектоники литосферных плитгеодинамические обстановки с нормальными зонами поддвига плит и островодужнымизвестково-щелочным магматизмом, близким к современным аналогам.
Вместе с тем вэтот же литоплитный период должно было прекратиться (или резко сократиться)формирование архейских зеленокаменных поясов, а вместо них могли возникать дажеотдельные офиолитовые покровы, обычные для фанерозоя.Рис. 6.24. Эволюция скорости роста континентальной корыХарактерной особенностью архейской тектоники был резкий всплеск ее активностив позднем архее, приблизительно около 2,8–2,7 млрд лет назад, вызванный начавшимсяпроцессом формирования земного ядра и переходом дифференциации земного веществаот высокотемпературного режима сепарации металлического железа к болееэнергетически выгодному механизму выделения эвтектических расплавов Fe·FeO (см.раздел 4.2). Судя по расчетам, в пике этого всплеска скорость образования земной корыподнималась до 30·1015 г/год, или до 10 км3/год.В этот же период должна была существенно увеличиться скорость формированиязеленокаменных поясов и связанных с ними гранитоидных интрузий в основном ещетоналит-трондьемитового состава.
В это же время должны были значительно возраститепловые потоки, пронизывавшие океанические пластины, и, как следствие этого –увеличиться объем выплавления коматиитовых лав с одновременным возрастаниемосновности их состава. Тогда же резко увеличилась интенсивность тектоническихдеформаций, четко выявляемых в строении многих позднеархейских зеленокаменныхпоясов древних щитов практически всех континентов. При этом, по-видимому, впервые в198истории Земли (3,0–2,9)·109 лет назад наблюдалась приблизительно синхроннаякорреляция тектонических деформаций и магматических проявлений на большинстве издревних щитов (см. рис.
6.5).Однако максимального напряжения тектонический режим формированияконтинентальной коры должен был достигнуть только в конце архея – в момент развитиякатастрофического процесса выделения земного ядра (см. раздел 4.4). Судя погеологическим данным (см. рис. 6.5), это событие произошло где-то между 2,7 и 2,6 млрдлет назад.
Сопровождалось оно на всех континентах практически одновременной оченьинтенсивной активизацией всех тектономагматических процессов на Земле:формированием огромных по площади зеленокаменных поясов, выплавлением гигантскихобъемов гранитоидов, среди которых заметную роль уже играли калиевые граниты,образованием напряженных складчатых деформаций и др. (Конди, 1983; Тейлор, МакЛеннан, 1988). При этом главным тектоническим следствием процесса выделения земногоядра должно было быть формирование около 2,6 млрд лет назад первого в истории Землиединого суперконтинента – Моногеи.
На рис. 6.5 этому моменту отвечает очень четкаякорреляция практически синхронно возникших во всех древних щитах наиболееинтенсивных тектонических деформаций, сопровождавшихся резкой активизациейгранитоидного магматизма и регионального метаморфизма. В совокупноститектономагматические формирования этого возраста характеризуют собой проявлениянаиболее древней и самой интенсивной на Земле кеноранской или беломорскойглобальной эпохи диастрофизма.С окончанием процесса формирования молодого ядра Земли около 2,6 млрд летназад, в раннем протерозое тектоническая активность Земли снизилась, а вместе с нейуменьшилась и скорость образования континентальной коры – до 6·1015 г/год, илиприблизительно до 2 км3/год. В протерозое и фанерозое скорость наращивания массыконтинентальной коры продолжала снижаться и в настоящее время она, судя по расчетам,не превышает 0,8·1015 г/год (0,28 км3/год), а в фанерозое она в среднем составляла 1,4·1015г/год (0,5 км3 год).Приведенные здесь скорости образования (роста) коры представляют собойосредненные значения этого параметра по периодам порядка продолжительности полныхтектонических мегациклов 108 лет (см.
раздел 6.3). Одновременно с процессомвыплавления коровых пород в зонах поддвига плит, т.е. с наращиванием массы коры,всегда действует противоположный процесс денудации континентальной коры,приводящий к ее разрушению и сносу терригенного осадочного материала в океаны.После завершения полного цикла развития данного океана (от его раскрытия до полногозакрытия) весь попавший в океанический бассейн осадочный материал в конце концовобязательно вновь перерабатывается в зонах поддвига плит или сминается в складки,надвигается на окраины континентов, консолидируется и вновь причленяется кконтинентальной коре.
Однако этот процесс весьма неравномерный. В течение большейчасти цикла скорость денудации континентов существенно превышает скоростьнаращивания континентальной коры в зонах поддвига плит. Так, судя по данным осовременном сносе терригенного материала (Гаррелс, Маккензи, 1974), общее количествовещества, поступающего сейчас в океаны, приблизительно равно 25·1015 г/год (около10 км3/год). Вместе с тем современная скорость наращивания коры в зонах поддвига плитсоставляет всего 0,5–1,1 км3/год (Тейлор, Мак-Леннан, 1988). Сносимый с континентовматериал в основном отлагается в зонах континентальных склонов и на шельфах, т.е. попрежнему сохраняет связь с континентальной корой и формально может рассматриватьсякак ее часть. На долю же пелагических осадков, полностью оторванных отконтинентальной коры, приходится всего около 3·1015 г/год, или по эквиваленту коровыхпород 1,1 км3/год.
Поэтому масса современной континентальной коры в настоящиймомент скорее уменьшается, чем возрастает. В конце же тектонических циклов при199закрытии океанов Атлантического типа все отложившиеся до этого на дне океаническиеосадки оказываются вовлеченными в процесс корообразования, смятия, гранитизации,метаморфизма и консолидации. В такие фазы орогенеза резко возрастают скоростиформирования коры, и ее прирост становится доминирующим.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
