Природа тектонической активности земли возможные причины тектонической активности Земли



Pdf просмотр
страница6/23
Дата28.01.2019
Размер0.78 Mb.
ТипГлава
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23

155
гнейсами, трондьемитами и тоналитами) нуклеаров континентальной коры – 37, выделяется и по геологическим данным (Глуховский, Моралев, 1994). По мере погружения фронта дифференциации размеры конвективных ячеек должны были увеличиваться, отдельные нуклеары – сливаться друг с другом, а их число – сокращаться.
Поэтому к концу раннего архея число таких континентальных зародышей уже не должно было превышать 20 (рис. 6.4).
Рис. 6.4. Изменения числа ячеек в конвектирующей мантии архея и формирование зародышей (нуклеаров) архейских континентальных щитов (разрезы относятся к экваториальной зоне и даны в произвольном масштабе)
Второй период резко повышенной конвективной и тектономагматической активности Земли в позднем архее был связан с вовлечением в процесс зонной дифференциации помимо железа его окиси с формированием эвтектических сплавов
Fe·FeO. Новый всплеск тектономагматической активности Земли стимулировался уже значительным повышением скорости выделения “ядерного” вещества (см. рис. 4.8) и пропорциональным этому увеличением скорости генерации гравитационной энергии дифференциации земного вещества (см. рис. 5.3). К этому времени существенно расширился пояс дифференциации, а следовательно, возросла и масса самой конвектирующей мантии, тогда как число континентальных массивов (будущих архейских щитов), вероятно, снизилось до 12−14. После такого перехода процесс дифференциации земного вещества значительно активизировался. Особенно он усилился после начала процесса формирования земного ядра во второй половине позднего архея, начиная приблизительно с 3 млрд лет назад (см. рис. 4.3). В это же время произошла и самая значительная перестройка конвективных течений в мантии – в Земле начала формироваться мощнейшая одноячеистая конвективная структура, приведшая в конце


156
архея к столкновению всех возникших ранее континентальных массивов в единый суперконтинент (см. рис. 4.3). Согласно законам механики об устойчивом вращении свободных тел, упомянутым в разделе 4.2, сформировавшийся над центром нисходящего мантийного потока суперконтинент должен был располагаться на экваторе Земли. Это произошло скорее всего 2,6 млрд лет назад и отмечено в геологической летописи Земли наиболее грандиозным диастрофизмом кеноранской орогении.
По аналогии с возникшими в последующие геологические эпохи едиными континентальными массивами Мегагеей Штилле и Пангеей Вегенера этот первый в истории Земли суперконтинент мы назвали Моногеей.
Несмотря на приближенность выполненных оценок, выявленная здесь общая за- кономерность изменений числа конвективных ячеек в архее, по-видимому, правильно передает общую картину развития конвективных процессов в этом древнейшем эоне. В частности, из этих оценок вытекает, что в раннем архее могли формироваться только мелкие конвективные ячейки с короткими временами жизни – тектоническими циклами. В связи с мелкомасштабностью раннеархейской конвекции (порядка первых сотен километров) отдельные циклы во времени перекрывались друг другом, создавая тем самым непрерывную череду пульсирующих, но глобально не коррелируемых друг с другом процессов (по отдельным ядрам растущих континентов). Соответственно этому и многочисленные тектонические циклы раннего архея на древнейших ядрах разных континентов создали мозаичную картину проявлений отдельных и не синхронных друг с другом всплесков тектонической активности.
Рис. 6.5. Корреляция тектонических событий при формировании гранит-зеленокаменных поясов архея (по К.
Конди, 1983, с изменениями): прямые линии отмечают время образования зеленокаменных поясов; волнистые – время складчатости
Первые глобально-синхронные тектонические циклы могли появиться только в позднем архее, когда фронт зонной дифференциации земного вещества уже погрузился на значительные глубины мантии, и в связи с этим существенно возросли размеры конвективных ячеек – до нескольких тысяч километров. Однако наиболее ярко синхронность тектонических процессов должна была проявиться лишь в самом конце архея – в момент обособления земного ядра. Как видно из геологических данных, обобщенных К. Конди (рис. 6.5), заметная глобальная корреляция тектонических событий


157
в гранит зеленокаменных поясах архея различных щитов проявилась только около 2,9 млрд лет назад. Однако наиболее четко она выявилась лишь на интервале возрастов
2,7−2,6 млрд лет назад. При этом последний архейский конвективный цикл, совпадающий по времени с моментом выделения земного ядра, одновременно является и первым наиболее сильным глобальным диастрофизмом кеноранской эпохи – самым грандиозным тектономагматическим событием в истории Земли.
После перехода процесса гравитационной дифференциации земного вещества от механизма зонной сепарации “ядерного” вещества к сравнительно медленно действующему бародиффузионному механизму дифференциации мантийная конвекция начиная с раннего протерозоя стала существенно более спокойной. Поэтому наступившую после бурных тектонических событий архея сравнительно спокойную и наиболее продолжительную стадию эволюции Земли по аналогии с терминологией развития звезд можно называть главной последовательностью развития планет земной группы.
С переходом процесса дифференциации земного вещества от механизма зонной сепарации железа и его соединений к медленно действующему бародиффузионному механизму выделения “ядерного” вещества (Fe·FeO) начиная с раннего протерозоя мантийная конвекция стала более спокойной.
С постепенным угасанием бародиффузионного механизма дифференциации мантийного вещества за счет исчерпания запасов “ядерного” вещества в мантии происходит постепенное снижение интенсивности и мантийной конвекции. Так, судя по расчетам, активность конвективного массообмена в настоящее время по сравнению с позднеархейским пиком снизилась приблизительно в 7–8 раз. Это снижение продолжится и в будущем.
Энергетический подход позволяет оценить и суммарную массу прошедшего дифференциацию и участвовавшего в конвекции мантийного вещества. Так, выше было определено, что скорость современного конвективного массообмена в мантии приблизительно равна 6·10 18
г/год, или 1,9·10 11
г/с. За все время тектонической активности
Земли (с 4,0·10 9
лет назад и до наших дней) ее теплопотери, связанные с конвективным переносом тепла, составили приблизительно 12,4·10 37
эрг (см. рис. 5.14), а современный глубинный тепловой поток за вычетом эффекта послеархейского остывания Земли равен
3,39·10 20
– 0,25·10 20
= 3,14·10 20
эрг/с. Отсюда можно определить и суммарную массу мантийного вещества, участвовавшего в конвективном массообмене: она оказывается равной 7,5·10 28
г. Массы же Земли и современной мантии соответственно равны 5,977·10 27
и 4,014·10 27
г, откуда находим, что к настоящему времени суммарная масса мантийного вещества, прошедшего через конвективный массообмен, приблизительно в 12,5 раза превышает массу самой Земли и примерно в 18,7 раз – массу современной мантии.
Аналогичные оценки показывают, что за время действия бародиффузионного механизма, т.е. за все послеархейское время (с 2,6 млрд лет назад до современности), конвективный массообмен в мантии приблизительно равен 3,21·10 28
г, что почти в 8 раз превышает массу современной мантии. Приведенная оценка, несмотря на ее приближенность, все же очень наглядна и показывает, что конвективный массообмен в мантии действительно огромный, поэтому пренебрегать им нельзя.
Аналогичным путем можно приближенно оценить и число существовавших в мантии после архея конвективных циклов. Со времени образования земного ядра около
2,6 млрд лет назад его масса закономерно увеличивалась (см. раздел 4.4), тогда как масса мантии Земли соответственно уменьшалась с 4,76·10 27
г на рубеже архея и протерозоя до
4,014·10 27
г в настоящее время. Учитывая это, можно определить, что суммарная масса мантийного вещества, участвовавшего в конвекции за последние 2,6 млрд лет, приблизительно в 7,1 раза превышает среднее значение массы мантии за это же время.
Если принять, что при химико-плотностной конвекции в мантии один конвективный цикл соответствует полному обороту мантийного вещества, то находим, что всего в протерозое и фанерозое существовало около 7,1 конвективного цикла.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23


База данных защищена авторским правом ©genderis.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница