Основные этапы и общие закономерности развития земной коры

В настоящее время считается, что Земля вместе со всей солнечной системой образовалась из газопылевого облака. Формирование планеты путем аккреции планетезималей протекало достаточно быстро - в продолжение нескольких десятков миллионов лет. Уже в это время началась дифференциация материала с разделением на железо-никелевое ядро и силикатную мантию. Эта дифференциация, вероятно, продолжается, постепенно замедляясь, и сейчас, сопровождаясь выделением тепла. К рубежу 3, 5 млрд. лет назад ядро Земли должно было существовать в расплавленном состоянии, ибо с этого времени породы земной коры обнаруживают остаточную намагниченность. Рост твердого внутреннего ядра, скорее всего, начался с конца раннего протерозоя. Разогрев Земли на самой ранней стадии развития мог вызвать плавление не только ядра но и поверхностных частей, вплоть до образования магматического океана. По другой версии расплавленная зона (прототип астеносферы) возникла на небольшой глубине. В том и другом случае это обусловило выплавление первичной коры основного состава. Породы этой коры, возможно, встречены в виде ксенолитов в более молодых образованиях. Самые древние породы Земли имеют возраст 4 – 3, 8 млрд. лет. В интервале 4, 2 – 3, 8 млрд. лет назад по аналогии с Луной Земля подверглась метеоритной бомбардировке. Предполагают, что соударение планетезималей могло вызвать выделение газов, положивших начало образованию атмосферы Земли. Таким образом, уже на самом раннем этапе развития планеты началось ее расслоение на оболочки: ядро, мантию, кору, атмосферу.

Раннеархейский этап (4 – 3, 5 млрд. лет) характеризуется образованием протоконтинентальной коры. Породы этого возраста представлены гранитогнейсами тоналитового состава («серыми гнейсами»), характеризующимися преобладанием в составе щелочей натрия над калием. Кроме этих образований встречены и основные породы, а также осадочные, образовавшиеся в водной среде.

На происхождение тоналитовых гранитогнейсов, представляющих кору, уже близкую, но не тождественную современной континентальной, существует несколько точек зрения. Первая из них допускает плавление низов линзы утолщенной базальтовой коры, образованной за счет мантийного плюма (гипотеза сагдукции). По второй гипотезе плавлению подвергалась нижняя часть нагромождения пластин базальтовой коры, возникшего вследствие ее еще высокой плавучести и смещения со стороны либо осей спрединга, либо плюмов (гипотеза обдукции). Наконец, сторонники раннего проявления тектоники плит предполагают образование ТТГ ассоциации в процессе субдукции с непосредственным плавлением субдуцирующей коры. Предполагается, что эта кора к началу архея выступала над поверхностью мелководного протоокеана отдельными островами. На втором этапе появились еще две оболочки – протоконтинентальная кора и гидросфера. На этом этапе обнаружены следы жизни.

Средне- и позднеархейский этап (3, 5-2, 5 млрд. лет) –характеризует возникновение собственно континентальной коры и становление первой Пангеи. На этом этапе широкое распространение получили зеленокаменные пояса. В течение архея сменилось их несколько генераций. Появление в позднем архее известково-щелочных вулканитов и гранитов свидетельствует о начале субдукции субокеанической коры под протоконтинентальную и о начале плейттектонического мегаэтапа в развитии планеты. Площадь архейской коры занимала не менее 70% общей площади современной континентальной коры. К концу архея эта кора сформировала суперконтинент Пангею. Ее антиподом был мировой океан Панталасса с базальтовой корой океанического типа.

Итак, главным итогом развития Земли в архее было становление зрелой континентальной коры с ее разделением на верхнюю и нижнюю.

Раннепротерозойский этап (2, 5 – 1, 7 млрд. лет) отмечен распадом первой Пангеи, обособлением платформ и подвижных поясов. Вследствие снижения теплового потока кора в верхней части стала достаточно хрупкой для образования устойчивой сети трещин и разломов. Дробление привело в середине раннего протерозоя (2, 2 – 1, 9 млрд. лет назад) к распаду суперконтинента на большое число блоков, покрытых осадочным чехлом из мелководно-морских и континентальных отложений в пределах плоских впадин – протосинеклиз. Дислокации этого протоплатформенного чехла представлены пологими складками и сбросами. На протоплатформах появляются и протоавлакогены. Между протоплатформенными блоками расположились подвижные пояса. В некоторых из них появились оси спрединга, что доказывается присутствием офиолитов. Раннепротерозойские подвижные пояса имели ширину в сотни километров, а их длина достигала тысячи километров. В большинстве из них отчетливо выражены пассивные окраины. Раннепротерозойская тектоника определяется как тектоника малых плит. В ее основе была мелкоячеистая конвекция в мантии, несколько отличная от архейской. Развитие большинства подвижных поясов завершилось к концу этапа, что привело к формированию нового суперконтинента, вероятно, превосходившего по размерам эпиархейскую Пангею.

Среднепротерозойский этап (1, 7 – 1, 0 млрд. лет) знаменует частичный распад и восстановление второй Пангеи. В раннем рифее вторая Пангея в основном сохраняла свою целостность, осложняясь образованием континентальных рифтов, в дальнейшем превратившихся в авлакогены или интракратонные складчатые системы. Этот процесс сопровождался образованием крупных стратиформных плутонов габбро-анортозитов и гранитов рапакиви. В среднем рифее деструкция Пангеи активизировалась, о чем свидетельствует появление офиолитов, но к концу этой эры образовался новый суперконтинент – Родиния.

Позднепротерозойско-среднепалеозойский этап (1, 0 – 0, 32 млрд. лет) – включает деструкцию суперконтинента, заложение и начало развития подвижных поясов неогея. В позднем рифее распад Родинии приводит к обособлению древних платформ – кратонов, ядер современных материков. И зарождению палеоокеанов, таких как Япетус, прото- и палео-Тетис, палео-Азиатский и палео-Арктический океаны. Из них Япетус закончил свое развитие в конце данного этапа, что привело к объединению Северной Америки (Лаврентии) и Восточной Европы (Балтики) в Лавруссию. Вместе с тем проявились различные тенденции в эволюции северной и южной частей суперматерика. В северной части на протяжении всего этапа господствовали деструктивные тенденции. В южной части к началу палеозоя проявилось замыкание существовавших здесь узких рифейских систем, в результате чего образовался мегаконтинент Гондвана.

Тектоника с позднего рифея приобрела свой современный облик. Установилась и близкая к современной система конвективных течений в мантии с обособлением верхнемантийной и нижнемантийной составляющих.

Позднепалеозойский-раннемезозойский этап (0, 32- 0, 20 млрд. лет) отмечен возрождением суперконтинента. Древние океаны - палео-Азиатский, Тетис, частично, палео-Арктический стали перерождаться в складчатые пояса. Этот процесс достиг своей кульминации в середине триаса. Сперва замкнулась северная часть палео-Азиатского океана, что привело к объединению Лавруссии с Сибирью в единый континент Лавразию, которая затем объединилась с Гондваной. В итоге возник суперконтинент «Вегенеровская Пангея», в пределах которого появились молодые платформы (в основном в форме щитов): Скифско-Туранская, Западно-Сибирская, Дунбейская, Восточно-Австралийская, Патагонская. В конце этапа они пережили тафрогенную стадию.

Вегенеровская Пангея была окружена кольцом зон субдукции, в которых поглощалась литосфера единого океана Панталассы. В начале Перми ее гондванская часть испытала мощное покровное оледенение, которое вызвало резкое понижение уровня океана и увеличение площади суши. На рубеже перми и триаса произошли вспышки траппового магматизма в Тунгусской синеклизе и на юге Таймыра; в конце триаса-середине юры - в Патагонии, Южной Африке, Антарктиде, Тасмании. В начале юры намечается тенденция к распаду Гондваны.

Позднемезозойский-кайнозойский этап (0, 20-0, 00 млрд. лет) – это этап распада Вегенеровской Пангеи, образования молодых океанов, формирования современной структуры и рельефа Земли. Распад Вегенеровской Пангеи прослеживается с начала юры и продолжается в наши дни. Первой раскрылась Атлантика, которая соединилась через Карибский пролив с Тихим океаном, а с реликтовым Тетисом через Западное Средиземноморье. Одновременно началось обновление коры Тихого океана. В конце юры – начале мела оформляется северная часть Индийского океана, а также широтного океана опоясывающего Антарктиду. К середине мела это привело к сокращению Тетиса, началу формирования Альпийско-Гималайского складчатого пояса. Это формирование резко усилилось в конце эоцена. Панталасса сокращалась, превращаясь в современный Тихий океан.

На рубеже эоцена и олигоцена завершилось формирование основных черт структуры и рельефа Земли. Это позволяет выделить особую неотектоническую стадию развития земной коры в рамках позднемезозойского-кайнозойского этапа.

Общая тенденция в развитии Земли выражается в неуклонном снижении теплового и флюидного потоков, направленных к ее поверхности. В архее тепловой поток был в 3-4 раза больше современного, а его снижение не было плавным. Происходило периодическое накопление и сброс этого эндогенного тепла. На фоне охлаждения и сжатия планеты происходило ее разделение на оболочки. Периодичность развития Земли выражается и циклами создания и разрушения суперконтинентов, образования океанов (циклов Вилсона).

Литература к разделу 5: [1, 6, 10]