Лунная стадия развития Земли

Планетезимали, образовавшие Землю, под влиянием столкновений друг с другом и гравита­ционных сил расплавлялись, сформировав горячее ядро. Температура в нем поддерживалась и возрастала благодаря радиоактивному распаду тяжелых изотопов, многие из которых сейчас уже

прекратили свое существование. На ранних стадиях, скорее всего, наблюдалось полное расплавле­ние Протоземли, благодаря которому произошла гравитационная дифференциация вещества. Тя­желые элементы, преимущественно железо, никель и другие, стягивались к центру, образовав мас­сивное ядро, до сих пор пребывающее в жидком состоянии при температуре примерно 4000° Кальций, кремний, магний и другие более легкие элементы сформировали мантию, самая верхняя часть которой - "шлаковая корочка" - составляет земную кору. Мощность ее настолько мала отно­сительно других геосфер, что сравнима с толщиной почтовой марки, наклеенной на футбольный мяч.

Существует также гипотеза гетерогенной аккреции (Э.В.Соботович, А.П.Виноградов, А.Рин-гвуд и др.), согласно которой дифференциация вещества шла параллельно с аккрецией планетези-малей, то есть образующиеся в результате конденсации газово-пылевой туманности при пониже­нии температуры железные планетезимали сразу формировали ядро Земли, а позже за ними сле­довали каменные частицы алюмосиликатного состава, формировавшие мантию.

В расплавленном ядре, как и в мантии, где тоже имеются обширные участки находящегося в жидкой среде вещества, постоянно возникают конвективные потоки, связанные с перераспределе­нием плотности. Подобные токи во внешней мантии сказываются и на тонкой корочке земной коры, растрескивая ее, проплавляя, растаскивая осколки в разные стороны.

Первые примерно полмиллиарда лет, прошедшие со времени формирования Земли до образо­вания первичных горных пород (-4,5-4,0 млрд. лет), иногда называют лунной стадией. Представ­ления о ней могут основываться, пожалуй, только на сравнении с Луной, где благодаря отсут­ствию атмосферы сохранились следы этой самой ранней стадии развития, общей для обеих пла­нет. В это время во внешних оболочках Земли должно было накопиться достаточно большое коли­чество радиоактивных элементов, что привело к разогреванию протокоры. Продолжающиеся ин­тенсивные столкновения с более мелкими планетезималями - "метеоритная бомбардировка" -могли привести к взламыванию тонкой внешней оболочки и появлению обширных "озер" и даже "морей" расплавленной магмы (скорее всего базальтового состава), в особенности на ранних эта­пах лунной стадии. Покрытая кратерами разных размеров поверхность Земли сильно напоминала современную поверхность Луны, тем более что атмосфера еще не была окончательно сформиро­вана.

На тепловой режим Земли влияли такие процессы, как радиоактивный распад, продолжаю­щаяся гравитационная дифференциация, а также приливно-отливные взаимодействия в системе Земля - Луна.

Освобождающиеся путем дегазации мантии в ходе магматических процессов летучие элемен­ты - газы и водяной пар - образовали атмосферу Земли. Первоначальная атмосфера была весьма горячая (несколько сотен градусов), плотная и насыщенная водяным паром, углекислым газом» аммиаком, метаном; в ней практически отсутствовал свободный кислород. Очень похожа на пре­жнюю атмосферу Земли современная атмосфера Венеры. Вода в такой атмосфере могла суще­ствовать лишь в газообразной фазе, а жидкая начала образовываться только при достаточном для этого остывании атмосферы и земной поверхности ниже 100°С. Началось сгущение водяных па­ров, и этот первичный ливень длился многие тысячи лет. В результате сформировалась гидросфе­ра, началось разрушение горных пород под действием воды, стали образовываться осадочные по­роды. Эти события и завершили догеологический этап, этап формирования Земли как планеты. С этого времени стало возможным расшифровывать историю Земли, опираясь на геологические до­кументы. Начался архейский акрон (примерно 4,0 млрд. лет назад), сменившийся протерозойским акроном (2,5-2,6 млрд. лет) в развитии земной коры (см. далее).

Глава 4

ГЛАВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Земная кора по латерали подразделяется на континентальную и океаническую; в зонах пере­хода от континента к океану существует кора переходного (промежуточного) типа. Оба главных типа коры имеют принципиально различное строение (рис. 30)

В разрезе континентальной коры различаются три геофизических "слоя" (сверху вниз): 1. "Осадочный" - неконсолидированная толща, горизонтально или полого залегающие неме-таморфизованные осадочные и вулканогенные породы, в основном фанерозойского, а местами и позднепротерозойского возраста. Скорости прохождения продольных сейсмических волн от 2 до 5 км/с. Плотность пород 2,23-2,65 г/см³. Мощность слоя от 0 до 5-10 км, местами до 15-25 км. На 40% рассматриваемой территории (континентальной коры) этот слой отсутствует.

Рис. 30. Строение земной коры материков и океанов / - вода; 2 - осадочные породы; 3 - гранитно-метаморфический слой; 4 - базальтовый слой; 5 - мантия Земли (М - поверхность Мохоровичича); 6 - участки мантии, сложенные породами повышенной плотности; 7 - участ­ки мантии, сложенные породами пониженной плотности; 8 - глубинные разломы; 9 - вулканический конус и магматический канал (заимствовано у Г.И.Немкова и др., 1986)

2. "Гранитный" или гранитно-метаморфический слой (в некоторых работах прежних лет его еще называют "сиалическим" по главным составляющим химическим элементам: Si, A1). Назва­ние "гранитный" слой достаточно условное, поскольку он состоит не целиком из гранита, а из раз­личных кислых и средних магматических, а также метаморфических пород разного состава. Но все-таки наиболее характерные породы здесь - гранитоиды. Скорость сейсмических волн в этом слое составляет 5,6-6,3 км/с, плотность пород 2,65-2,75 г/см³. Толщина гранитного слоя меняется, подчиняясь определенным закономерностям строения тех или иных структурных элементов. Наи­большей толщины гранитный слой достигает под современными горными сооружениями, возник­шими на месте существовавших в прежние геологические периоды бассейнов осадконакопления, заполненных мощными толщами осадков, а затем испытавших пликативные и дизъюнктивные дислокации и общее поднятие. Это складчатые, или орогенные, зоны, являющиеся результатом заключительных этапов развития геосинклиналей, понятие о которых будет дано ниже. Примерами таких зон могут служить наиболее высокие горные хребты современности: Гималаи, Анды, Кав-

каз и др. Таким образом, под складчатыми сооружениями наблюдается наибольшее утолщение земной коры, в основном за счет гранитного слоя, образуя своеобразные "корни". В составе океа­нической коры гранитный слой отсутствует.

3. "Базальтовый" слой расположен ниже гранитного и, в отличие от него, является сплошным, то есть присутствует и под континентами, и под океанами. Базальтовый слой назван так по преоб­ладающей породе - базальту (синонимом является устаревший термин "симатическая", или "сими-ческая", оболочка, по преобладанию элементов Si и Mg). Базальт здесь тоже не единственная поро­да; самые нижние участки по составу соответствуют базито-гранулитам, эклогитам. Скорость рас­пространения сейсмических волн в этом слое возрастает с глубиной от 6,6 до 7,2 км/с, плотность пород 2,90-2,95 г/см³. Мощность базальтового слоя под океанами в среднем 10 км. Ниже этого слоя как под континентами, так и под океанами, за разделом Мохоровичича, начинается мантия.

Средняя мощность континентальной коры 35 км, максимальная под горными сооружениями

- до 70-75 км. Мощность океанической коры составляет 5-15 км.