Окенический рифтогенез - Дубинин Е.П.
ISBN 5-89118-198-3
Скачать (прямая ссылка):
Достоверно определенные наидревнейшие земные горные породы - фрагменты первичной и древнейшей земной коры в основном характеризуются возрастами, не превышающими 3,75-10 —
3,8-109 лет [90]. Обращает на себя внимание полный “провал памяти” в геологической летописи Земли от момента ее образования около 4,6-109 лет назад до упомянутого возраста 3,8-10 лет. Этот факт можно объяснить только тем, что молодая Земля первоначально, в течение около 600-800 млн лет, действительно была холодной, и в ее недрах тогда не развивались процессы дифференциации, приводящие к выплавлению легких коровых пород (базальтов, анортозитов или плагиогра-нитоидов).
После начала процесса выделения земного ядра, когда Земля прогрелась настолько, что в ее недрах появились первые расплавы, а возникшие конвективные течения сломали первозданную литосфер-ную оболочку, на земной поверхности появились и первые изверженные коровые породы. При этом вся первозданная литосфера, по существу, являвшаяся аналогом примитивных океанических литосферных плит, должна была быстро и полностью погрузиться в мантию. Полному уничтожению ее следов на поверхности молодой Земли способствовало и то обстоятельство, что первозданная литосфера была сложена богатым железом и тяжелым (до 4 г/см3) первичным веществом, а плотность верхней мантии после начала процесса выделения ядра и ее дифференциации стала быстро снижаться (до 3,5-3,6 г/см ). Изверженные породы, в ту пору представлявшие собой крайние дифференциаты земного вещества основного состава, должны были быть значительно более легкими (с плотностью около 2,9-3,0 г/см3). Поэтому они сохранились, сформировав на поверхности Земли древнейшие участки земной коры.
Согласно модели Сорохтина-Ушакова, первая астеносфера на Земле могла возникнуть где-то в
низах верхней мантии только за счет частичного плавления силикатов. Но существовавшие тогда интенсивные приливные возмущения за счет концентрации приливной энергии в слоях пониженной добротности Q[i должны были поднять температуру в этом слое еще выше, вплоть до плавления свободного железа, возбудив тем самым в слое первичной астеносферы процесс плотностной дифференциации земного вещества.
Как только содержавшееся в веществе молодой Земли свободное железо, а его начальная концентрация достигала 13,1%, стало плавиться, процесс дальнейшей дифференциации земного вещества уже смог распространяться вверх, в глубь Земли самопроизвольно, только за счет высвобождения гравитационной энергии дифференциации земного вещества. Процесс этот устойчив и может поддерживать себя в незатухающем режиме действия [91]. Вероятно, для обеспечения самоподдерживающе-гося развития процесса необходимо было, чтобы выделявшаяся при этом энергия была достаточной для прогревания вещества нижележащей среды до уровня расплавления содержащегося в нем металлического железа.
Процесс дифференциации исходного земного вещества по механизму зонной сепарации расплава металлического железа от силикатов мантии хорошо объясняет исключительно важную и очень интересную особенность мантийного магматизма в архее - выплавление в то время перегретых кома-тиитовых лав.
В результате перехода процесса первичной дифференциации земного вещества от сепарации металлического железа к выделению его окислов и возникновению в мантии химико-плотностной конвекции должен был достаточно быстро снизиться перегрев мезосферы и верхней мантии с выравниванием температуры по адиабате в соответствии с температурой плавления “ядерного” вещества РегО на глубине развития процесса дифференциации в данный момент времени. Этот теоретический вывод неплохо соответствует эмпирическим данным о достаточно быстром исчезновении высокотемпературных коматиитов в конце архея.
Рассмотрим теперь некоторые глобальные характеристики развития процесса зонной дифференциации земного вещества. Обращает на себя внимание вывод, что образование в недрах Земли сферического слоя, заполненного плотной жидкостью и окружавшего собой менее плотную, но очень жесткую (из-за ее высокой температуры) центральную “сердцевину”, приводит к возникновению гравитационной неустойчивости всей планеты. При этом, простого стекания расплавов к центру планеты, как это предполагал В.Эльзассер [236], происходить не могло по двум причинам. Во-первых, потому что вязкость холодной “сердцевины” молодой Земли была исключительной высокой г|>>Ю2б-И030 пуаз и, во-вторых, из-за того, что скорость продвижения вниз фронта дифференциации в механизме зонной сепарации и железа и, тем более, эвтектиче-
ских расплавов Fe-FeO заметно превышает скорость образования каплевидных структур. Кроме того, расплав металлического железа, как это следует из распределения температуры его плавления и геотермы перегретой мантии (рис. 9.1), ниже критического уровня 1900 км полностью кристаллизуется, превращаясь в твердое вещество. После начала действия механизма сепарации окислов железа и нормализации температуры мантии существование расплавленного железа в недрах Земли вообще полностью исключалось.
