Окенический рифтогенез - Дубинин Е.П.
ISBN 5-89118-198-3
Скачать (прямая ссылка):
р
Глубина, км
Рис. 8.6. Распределение плотности в современной р,„ и рс и первичной р„ Земле, по [91, 121]
лась до 7,4 г/см3.
Поверхностные слои Земли практически в течение всего периода ее формирования состояли только из мелкопористого реголита, постоянно возникавшего за счет оседания тонкодисперсной пыли и испарявшегося при ударных взрывах вещества, падавших на Землю планетезималей. Сорбционная способность такого грунта была исключительно высокой, и он, безусловно, активно поглощал все те остатки летучих, которые выделялись при взрывах планетезималей или захватывались растущей Землей из протопланетного облака. В частности, ультра-основной реголит за счет реакций типа серпентинизации или отальковывания должен был особенно активно поглощать пары воды и углекислый газ. В результате в процессе образования Земли все такие летучие соединения (которых в сумме было очень немного) практически полностью поглощались и постепенно погребались под новыми наслоениями выпадавшего вещества растущей Земли. Из всех летучих только тяжелые благородные газы (Ne, Аг, Кг и Хе), попадавшие на Землю в исключительно малых количествах, возможно, с солнечным ветром, могли еще сохраняться в протоатмосфере первичной Земли.
Из приведенных теоретических соображений вытекает важный геологический вывод: молодая Земля не имела ни гидросферы, ни настоящей атмосферы [120, 122].
Распределение температуры в первичной Земле можно оценить лишь теоретически, исходя из имеющихся представлений о формировании планет Солнечной системы. Одной из таких и, по-видимому, наиболее вероятной оценкой, основанной на современной теории аккреции планет земной группы, является распределение температуры,
предложенное B.C.Сафроновым [109]. Имеются прямые доказательства того, что первичная Земля никогда не проходила ни зонного плавления, ни полного расплавления [121].
Согласно расчетам В.С.Сафронова [109], своего максимума температура молодой Земли достигала на глубинах около 1000 км (Т~ 0,1600 К), а к центру планеты она вновь понижалась приблизительно до 800 К (рис. 8.7.). На этом рисунке для сравнения изображена кривая плавления мантийного вещества, заимствованная из работы В.Н.Жаркова [55]. Из этой кривой видно, что для полного расплавления Земли нужен совершенно нереальный перегрев планеты на много тысяч градусов.
Рис. 8.7. Распределение температуры в современной Земле Та(по [91, 121] с изменениями) и в первичной Земле То, по [109]; Т„- температура плавления
На ранних этапах планетарной эволюции Земли ее строение, состав, тепловое состояние и “приливная” тектоника настолько резко отличались от всех последующих периодов геологического развития Земли, что эту уникальную эпоху, продолжавшуюся около 600 млн лет от момента рождения нашей планеты приблизительно 4,6-10 лет назад до начала архея, следует выделять в качестве самостоятельной эпохи в истории нашей планеты. Эту эпоху было предложено именовать термином катархей (ниже архея) [122].
В дальнейшем под катархеем мы будем понимать всю начальную эпоху планетарного развития Земли от момента ее рождения 4,6-10 лет назад до архейского, уже геологического, этапа ее истории, начавшегося около 4 млрд. лет назад.
8.2. ЭНЕРГЕТИКА РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ
Вопрос об источниках энергии, определяющей теп-
ловой режим и тектоническую активность Земли, является одним из самых фундаментальных в планетарной геофизике и решаться он должен только в теснейшей связи с современными данными о составе, строении и развитии нашей планеты.
Основными процессами, управляющими тектонической активностью Земли, могут быть только те энергетические процессы, которые в наибольшей степени снижают потенциальную (внутреннюю) энергию нашей планеты и системы Земля-Луна. При этом снижение потенциальной энергии происходит за счет ее перехода в тепловую, или кинетическую, энергию движения земных масс - конвекцию, дрейф литосферных плит, горообразование и т.д. В свою очередь, любые перемещения земных масс также сопровождаются диссипацией кинетической энергии и выделением тепла. Это тепло приводит к частичному расплавлению вещества верхней мантии (астеносферы) под рифтовыми трещинами, а также над субдуцирующей литосферой, питая своей энергией магматизм Земли. Однако все это тепло в конце концов постепенно рассеивается и теряется в космосе с тепловым излучением нашей планеты.
К наиболее мощным энергетическим процессам, развивающимся в недрах Земли, можно отнести три: процесс гравитационной дифференциации
земного вещества по плотности, приводящий к расслоению Земли на плотное ядро и остаточную силикатную мантию; процесс распада радиоактивных элементов и процесс приливного взаимодействия с Луной. Все остальные источники энергии либо несоизмеримо меньше перечисленных, либо полностью обратимы благодаря конвективному массооб-мену в мантии, поэтому их влиянием на эндогенный энергетический баланс Земли можно пренебречь. Значительно больший тепловой поток солнечного излучения после целого ряда преобразований в атмосфере, гидросфере, биосфере и приповерхностных слоях коры почти полностью отражается Землей, и поэтому он активно влияет лишь на протекание экзогенных процессов - выветривание пород, поверхностный перенос продуктов их разрушения, осадконакопление и т.д.
