Окенический рифтогенез - Дубинин Е.П.
ISBN 5-89118-198-3
Скачать (прямая ссылка):
Если амплитуда солнечных приливов всегда оставалась незначительной, то для лунных приливных воздействий это далеко не так. Теория приливов показывает, что интенсивность таких воздействий обратно пропорциональна шестой степени расстояния между планетами [80, 108]. Отсюда
следует, что в далекие геологические времена, когда Луна располагалась существенно ближе к Земле, ее приливные воздействия на нашу планету были значительно более сильными. Более того, можно ожидать, что на самых ранних этапах развития Земли приливная энергия превалировала над всеми остальными источниками эндогенной энергии и поэтому во многом определяла собой тектоническое развитие Земли.
Как известно, выделяемое при диссипации приливной энергии тепло черпается из кинетической энергии вращения Земли. В настоящий момент эта энергия сравнительно невелика и равна 2,12-1036 эрг, но в начале эволюционного пути системы Земля-Луна около 4,6-109 лет назад она была значительно большей и достигала =4,05-1037 эрг. Часть этой энергии, выделяющейся в процессе замедления вращения Земли, тратится на увеличение энергии орбитального движения Луны, остальная же часть диссипирует в самой Земле.
За время жизни системы Земля-Луна, т.е. 4,6-10 лет, как показали оценки кинетическая энергия вращения Земли уменьшилась на =3,84-1037 эрг, а кинетическая энергия орбитального движения Луны, наоборот, возросла на =0,54-1037. Следовательно, за это же время в Земле диссипировало и превратилось в тепло около 3,3-1037эрг приливной энергии. Закономерности выделения приливной энергии со временем Е (t) и ее скорости Ё (t), представленные на рис. 8.4 и рис. 8.5, были получены на основе приведенных выше моделей изменения от времени добротности Земли Q(t) и расстояния между Луной и Землей L(t). Как видно из приведенных графиков, с наибольшей интенсивностью приливная энергия выделялась в Земле в самом начале ее развития. В те далекие времена сразу же
Время,1СРлет
Рис. 8.4. Выделение приливной энергии в “твёрдой” Земле (2); в Земле и гидросфере (заштрихованная область - в гидросфере) (/)
Рис. 8.5. Скорость выделения приливной энергии в Земле
после образования Луны, приблизительно 4,6-109 лет назад скорость выделения приливной энергии достигала гигантской величины - около 5,5-1024 эрг/с, что почти в 13 тыс. раз превышало скорость генерации эндогенной тепловой энергии в современной Земле. Напомним, что высота приливов в ее “твердом” теле тогда превышала километр, а сейсмическая активность могла превышать современную примерно на три порядка.
Однако такие экстремальные условия на Земле продолжались очень недолго. Уже через один миллион лет приливная теплогенерация в Земле снизилась приблизительно в 100 раз, а еще через 108 лет достигала уровня 7-1020 эрг/с, т.е. уже менее чем в 2 раза превышала современную теплогенерацию в Земле (4,3-1020 эрг/с). В дальнейшем диссипация приливной энергии продолжала плавно снижаться приблизительно до уровня 1,2-Ю20 эрг/с в конце ка-тархея. Всего в катархее за первые 600 млн лет существования Земли выделилось около 2,1-10 эрг/с тепловой энергии приливного происхождения.
Поскольку центральные области молодой Земли в катархее еще сохранялись сравнительно холодными, то вязкость вещества земной “сердцевины” с учетом высоких давлений тогда была исключительно большой - Т1»Ю30П. Соответственно большой должна была быть и добротность вещества в центральных недрах Q > 10 000. Отсюда следует, что основная доля приливной энергии в катархее выделялась только в верхних частях Земли, на глубинах до 1000 км, т.е. там, где температура недр более всего приближалась к температуре плавления земного вещества, а вязкость мантии оказывалась минимальной. При этом заметная доля энергии приливов, по-видимому, тогда должна была выделяться в самом приповерхностном, рыхлом
реголитоподобном слое, раздробленном приливными деформациями.
Учитывая приведенные соображения, можно ожидать, что только за счет выделения приливной энергии температура верхних слоев молодой Земли в катархее могла подняться на 500-800°С, достигнув к концу этой эпохи температуры плавления земного вещества и начала формирования в верхней мантии астеносферного слоя.
Как только произошло это событие на рубеже катархея и архея, около 4,0-109 лет назад, сразу же резко снизилась добротность верхней мантии и столь же резко усилилось рассеивание приливной энергии во вновь возникшей астеносфере, что привело к формированию литосферы и ее первым перемещениям
Несмотря на большую долю (около 75%) приливной энергии, поступавшей в позднем архее и протерозое в мантию (главным образом в астеносферу), ее вклад в суммарный глубинный тепловой поток через земную поверхность все же оставался исключительно низким и не превышал 1-2% . Отсюда следует важный вывод, что только в раннем архее приливная энергия играла заметную роль в тектонической активности Земли, тогда как в позднем архее, протерозое и фанерозое лунные приливы вносили лишь ничтожно малый вклад в развитие энергоемких эндогенных процессов.
