Среднепротерозойский этап. Частичный распад и восстановле­

Пангея в раннем рифее подвергалась значительному разогреву вследствие накопления тепла под ее мощной корой

В среднем рифее деструкция Пангеи заметно прогрессировала, о чем свидетельствует появление офиолитов, но к концу этой эры большая часть подвижных систем завершила свое развитие, сно­ва спаяв обособившиеся части Пангеи в единый суперконтинент.

Позднепротерозойско-раннепалеозойский этап. Деструкция про­терозойской Пангеи, заложение и начало развития подвижных поясов неогея (1,0—0,4 млрд лет). В позднем рифее, особенно во второй его половине, деструкция Пангеи приводит к полной ее дезинтеграции с обособлением древних платформ — кратонов, ядер современных материков, — и заложением широких подвижных поясов на начальной стадии палеоокеанов, которые затем эволюционируют на протяжении фанерозоя. Это такие океаны, как Япетус, прото-, а затем палео-Теттис, палео-Азиатский и палео-Арктический океаны. Из них только Япетус закончил свое разви­тие уже в концу данного этапа, что привело к объединению Се­верной Америки и Восточной Европы в Лавруссию, остальные про­должили его на следующем этапе.

Вместе с тем на этом этапе проявилось определенное разли­чие в эволюции северной и южной частей Пангеи. В то время как в северной части деструктивные тенденции господствовали почти на протяжении всего этапа (в Япетусе до позднего ордовика), в ее южной части уже к началу палеозоя они сменились обратны­ми тенденциями замыкания существовавших здесь узких рифейских подвижных систем, в результате чего возник объединивший южную группу материков суперконтинент Гондвана.

Платформы в среднем и позднем рифее переживали авлакогенную стадию своего развития, местами затянувшуюся до кем­брия (Северная Америка), но в большинстве из них (Восточная Европа, Сибирь, Китай, Корея) завершившуюся в венде с перехо­дом к следующей, плитной, стадии эволюции.

В рифее и начале палеозоя еще продолжалось развитие неко­торых гранулито-гнейсовых поясов, выступавших как линейные зоны поднятий и повторного метаморфизма. Таковы Мозамбикский пояс в Восточной Африке, Восточно-Гатский в Индии, Приатлантический в Бразилии и некоторые другие. Однако отдельные пояса этого типа, в частности классический Гренвильский, закон­чили свое активное развитие уже к позднему рифею, в одноимен­ную эпоху тектогенеза.

Тектоника плит с позднего рифея приобрела свой современный характер и сопровождалась всеми своими атрибутами — офиолитами, островодужными вулканитами и гранитными батолитами, метаморфитами высокого давления — низкой температуры и др. Установилась, очевидно, и близкая к современной картина кон­вективных течений в мантии, с обособлением двух главных сис­тем, отдельно в нижней и верхней мантии.

Позднепалеозойско-раннемезозойский этап. Возрождение Пан­геи (0,4—0,2 млрд лет). На этом этапе межконтинентальные под­вижные пояса, образовавшиеся за счет распада позднепротерозойской Пангеи, — палео-Азиатский, Тетис (Средиземноморский), а отчасти и палео-Арктический — стали испытывать нарастающее сжатие, охватываться складчато-надвиговыми деформациями, гранитизацией, региональным метаморфизмом и перерождаться в складчатые горные пояса. Этот процесс резко усилился в середи­не карбона и достиг своей кульминации в середине триаса. Он привел сперва к замыканию северной части палео-Азиатского океана и к объединению Лавруссии с Сибирью в суперконтинент Лавразия, а затем к смыканию Лавразии с Гондваной за счет за­падной части Тетиса; последний сохранился лишь в виде залива на востоке. В итоге все континентальные массивы вновь оказались объединенными в суперконтинент, ту самую Пангею, о которой писал Вегенер, не подозревавший, однако, о существовании более ранних, докембрийских Пангей. Отмирание складчато-орогенных поясов, смена в них орогенного режима платформенным привели к возникновению молодых платформ — Скифско-Туранской, Запад­но-Сибирской, Дунбэйской, Восточно-Австралийской, Патагонской, которые нарастили древние платформы или заполнили промежут­ки между ними. Но настоящий платформенный чехол на них стал накапливаться лишь в следующем этапе, а во второй половине данного этапа они переживали стадию, сходную с авлакогенной стадией развития древних платформ, — тафрогенную.

Развитие самой Пангей далеко не было спокойным. Первона­чально оно выразилось в образовании в ее гондванской части в конце карбона — начале перми мощного покровного оледенения, вызвавшего резкое эвстатическое понижение уровня Мирового океана. Затем все более стал ощущаться разогрев верхней мантии под суперконтинентом, что вызвало вспышки траппового магма­тизма — в конце перми — начале триаса в Сибири, в Тунгусской синеклизе и на юге Таймыра, в конце триаса — середине юры в Патагонии, Южной Африке, Антарктиде, о. Тасмания, которые тогда тесно примыкали друг к другу. Развивались и процессы рифтообразования, особенно интенсивного с середины триаса, тем са­мым предваряя начало распада Гондваны, наступившее в конце средней юры.

Тихий океан вследствие раскрытия молодых океанов должен был испытать сокращение, а его активные окраины сомкнулись, образовав почти сплошной Круготихоокеанский подвижный пояс «Тихоокеанское кольцо».

Несколько по-другому протекало развитие восточной половины Тихоокеанского подвижного кольца. На окраине Северной Америки активно шел процесс ее наращивания различными террейнами, пока ока не превратилась в окраину андского типа, но затем в олигоцене началось столкновение с ней Восточнс-Тихоокеанского поднятия, значительный его отрезок ушел под континент и северо­американская окраина на калифорнийском участке превратилась в трансформную. Южно-американская окраина в центре и на юге, а также антарктическая сохраняли свой андский тип на протяже­нии всего этапа, но в Антарктиде шло постепенное отмирание зоны субдукции и к настоящему времени она сохранилась лишь против северной оконечности Антарктического полуострова и смежных
архипелагов. В олигоцене нарушилась связь между Южной Аме­рикой и Антарктидой, между Андами и Антарктандами в связи с образованием спредингового бассейна моря Скотия. В Северных Андах еще раньше произошла аккреция вулканической дуги и ок­раина приобрела тот же характер, что и южнее. Рубеж эоцен—олигоцен явился важным переломным моментом в рамках рассматриваемого этапа. На этом рубеже, по существу, завершилось формирование главных черт современных структуры и рельефа Земли — распределение континентов и океанов, платформ и подвижных поясов, включая срединно-океанские хребты, и на­чалось образование подавляющего большинства современных горных сооружений. В Азии к северу от Альпийско-Гималайского пояса в качестве побочного эффекта столкновения Индии с Евра­зией возник могучий Центральноазиатский горный пояс. Вдоль западных окраин обеих Америк протянулся столь же мощный пояс Кордильер, сомкнутый Центральноамериканской и Антильской вулканическими дугами. Поднялись и другие горные системы, многие из которых явились лишь возрождением более древних, палеозойских.

Все это вполне оправдывает выделение особой, неотектоничес­кой, стадии развития земной коры, подчиненной, однако, более крупному позднемезозойско-кайнозойскому этапу. По значению этот этап сравним с позднепротерозойско-раннепалеозойским, который также знаменовался распадом Пангеи и новообразовани­ем океанских впадин.

Общая направленность развития нашей планеты определяется неуклонным снижением величины теплового потока и флюидного потока, поступающих из глубоких недр Земли к ее поверхности. Пред­полагается, что тепловой поток в архее мог быть в 3—4 раза вы­ше современного. Его уменьшение не было плавным и монотон­ным; происходили периодическое накопление и сбрасывание эндо­генного тепла, и это сказывалось в периодическом изменении ин­тенсивности тектогенеза и магматизма, последний максимум ко­торой приходится, по-видимому, на заключительную, неотектони­ческую, стадию последнего, позднемезозойско-кайнозойского эта­па развития Земли. С этими изменениями должны коррелироваться изменения радиуса Земли, ее полярного сжатия и скорости вращения, вызывающие обновление регматической сети. Обшей тенденцией должно быть уменьшение радиуса Земли, ее контрак­ция, сказывающаяся в повсеместном преобладании в земной коре напряжений сжатия над напряжениями растяжения, локализо­ванными в рифтовых системах.

На этом фоне прогрессирующего охлаждения Земли и ее конт­ракции происходила дифференциация первично-однородного или почти однородного вещества планеты на оболочки. Сначала, воз­можно уже в период аккреции, т.е. в первые 100 млн лет истории Земли, выделилось ее внутреннее ядро; затем, но не позднее 3,5 млрд лет, — ее внешнее ядро; еще до 4,0 млрд лет назад за счет выплавления из верхней мантии начала формироваться пер­вичная базальтовая кора, а в интервале 4,0—3,0 млрд лет ее стала замещать протоконтинентальная тоналитовая кора; к 2,5 млрд лет ее в свою очередь в значительной степени заместила зрелая континентальная кора, почти тотчас же разделившаяся на верх­ний, гранитогнейсовый, и нижний, гранулито-базитовый, слои. Интенсивный рост континентальной коры продолжался до 1,7 млрд дет; к этому рубежу могло возникнуть от 60 до 80% современной континентальной коры. Наращивание континентальной коры должно было идти за счет истощения верхней мантии; нижняя мантия подпитывала верхнюю главным образом флюидами.

Таким образом, к концу раннего докембрия в основном завер­шилось разделение твердой Земли на оболочки, из которых каж­дая более верхняя отличается от подстилающей более сложным химическим и минералогическим составом. Ядро состоит из желе­за с примесью никеля и, возможно, кремния, серы или кислорода, т.е. из отдельных элементов. Нижняя мантия сложена уже сили­катами очень простого состава и окислами, верхняя мантия — также силикатами, но более сложными (пироксены, гранаты). Но наиболее сложным составом обладает земная кора, обогащенная литофильными элементами и их соединениями. В позднем докембрии и фанерозое рост континентальной коры продолжался, но уже в более замедленном темпе, прерываясь ее деструкцией, первая фаза которой приходится еще на ранний про­терозой. Рост континентальной коры происходил за счет более просто построенной более примитивной океанской, в результате ее субдукции, скучивания в аккреционных клиньях, островодужного и коллизионного магматизма, метаморфизма, гранитизации. По­скольку континентальная кора обладает «плавучестью» по отно­шению к океанской, а континентальная литосфера — по отноше­нию к астеносфере, она, в принципе, является «непотопляемой». Но все же разрушение континентальной коры идет, причем двоя­ким путем. Один из них известен давно — это денудация конти­нентов, но основной объем сносимого с континентов материала оседает в пределах континентальных склонов и подножий и в дальнейшем, при столкновении континентов и островных дуг, воз­вращается в состав континентальной коры. Другой способ разру­шения континентальной коры установлен недавно — это тектони­ческая эрозия краев континентов в зонах субдукции. Продукты этой эрозии, поглощаясь зонами субдукции, наращивают конти­нент снизу, а также, вместе с частью осадочного слоя океанской коры, уносятся на большую глубину, а затем могут вовлекаться в мантийные струи и обога­щать магму вулканических островов. Последние рано или поздно сталкиваются с континентами и входят в их состав. Таким обра­зом, континентальный материал в конечном счете возвращается в состав континентов, пройдя круговорот — рицайклинг.

Структура континентальной коры систематически усложняется в связи с появлением все новых генераций подвижных поясов и систем и несмотря на определенную унаследованность последних от более древних. В итоге современная структура континентов отличается крайней сложностью, особенно в их верхних горизон­тах, чему способствуют расслоенность литосферы и земной коры, дисгармоничные деформации отдельных слоев и пластин, измене­ние ориентировки напряжений вследствие перемещений литосферных плит.

В ходе развития земной коры и литосферы менялся и общий стиль деформаций и создаваемых ими структурных форм. В архее деформации проявлялись повсеместно примерно с одинаковой интенсивностью и были в основном пластичными. В конце архея верхняя кора стала хрупкой, в ней появилась сеть разломов, по которым в раннем протерозое началось раскалывание эпиархейского суперконтинента. Оно привело к разделению литосферы и коры на устойчивые блоки непереработанной континентальной ко­ры — протоплатформы (эократоны) и подвижные пояса, закла­дывающиеся на той же коре, но утоненной и переработанной или даже замещенной корой океанского типа. Протоплатформы отли­чались повышенной подвижностью от своих более поздних анало­гов и, в частности, появлением гранитогнейеовых куполов, обязанным разогреву и ремобилизациии кристаллического фундамента под их слаботеплопроводным чехлом. Также в конце архея, но главным образом в протерозое получил распространение особый вид подвижных поясов — гранулито-гнейсовые пояса, продукты энергичного столкновения протоплатформ. С позднего протерозоя стиль деформаций приобрел уже характер, близкий современно­му. Появление эвапоритовых формаций способствовало широкому развитию галокинеза — соляного диапиризма, к которому в позд­нем кайнозое присоединились глиняный диапиризм и грязевой вулканизм (не исключено, что последние проявлялись и раньше, но их следы стерты в геологической летописи).

Менялись в истории Земли и формы проявления, и состав про­дуктов магматической деятельности. Эффузивные покровы и силлы основной и ультраосновной магмы и пластовые интрузии гранитоидов были особенно широко распространены в архее. В позднем архее появляются диапировые интрузии гранитоидов, внедряю­щиеся в зеленокаменные пояса. В конце архея и начале протеро­зоя впервые массовое развитие получают дайковые рои, затем достаточно широко представленные среди более молодых образо­ваний и являющиеся предтечами комплексов параллельных даек в офиолитах. Тогда же, в раннем протерозое, возникают первые крупные дифференцированные пластообразные плутоны габбро-анортозитов, которые вместе с гранитами-рапакиви приобретают особенно большое значение в среднем протерозое. К тому же времени относится появление кольцевых плутонов ультраоснов­ных — щелочных пород и кимберлитовых трубок, формировавших­ся во все более молодые времена. С раннего протерозоя известны и краевые вулканоплутонические пояса и крупные гранитные ба­толиты, в то время как вулканические островные дуги появились уже в позднем архее.

В конце архея и раннем протерозое образуются первые поля платобазальтов с сопутствующими им интрузивными телами (траппы). Они распространены далее в среднем и позднем проте­розое, почти полностью отсутствуют в палеозое и снова приобре­тают большое значение в мезозое и кайнозое в тесной связи с но­вообразованием океанов.

Следует отметить, что появление особенно значительного числа новых типов магматических образований совпадает с концом ар­хея— началом протерозоя, когда в развитии литосферы начинает утверждаться тектоника плит, а в мантии устанавливаются ус­тойчивые системы конвекции. Несколько позднее в протерозое по­является и такой характерный ее атрибут, как пояса метаморфи-тов высокого давления — низкой температуры, глаукофановые сланцы. Впрочем, их роль в раннем, протерозое могли играть более высокотемпературные эклогиты.

Параллельно с развитием литосферы и земной коры шло раз­витие астеносферы. Зародившаяся в виде расплавленного слоя, вероятно, на поверхности планеты («магматический океан»), затем ушедшая на некоторую глубину под новообразованную первичную кору, астеносфера приобрела затем характер лишь частично под-плавленной оболочки изменчивой мощности и вязкости.

Удаление выделявшегося в недрах Земли тепла на всем протя­жении ее истории должно было обеспечиваться конвекцией, но тип конвекции сам изменялся в течение этой истории. Хаотическая конвекция двух наиболее ранних этапов сменилась более упорядо­ченной в архее, как об этом свидетельствуют относительно орга­низованный план расположения зеленокаменных поясов и законо­мерное изменение их возраста в пределах отдельных щитов в определенном направлении. Несколько другой, но также все еще мелкоячеистый тип конвекции — конвекция Рэлея—Бенара с от­носительно небольшими полигональными ячеями — установился в раннем протерозое. Начиная с позднего протерозоя господствует уже крупноячеистая конвекция — одноячеистая в эпохи сущест­вования суперконтинентов — Пангей, дву- или многоячеистая в эпохи их распада.

Периодическое образование Пангей начиная с конца архея и их распад представляют одну из важнейших закономерностей развития литосферы, равно как и постоянная, также с отдаленных времен, диссимметрия Земли с ее разделением на материковое и океанское полушария: Пангее постоянно должна была противо­стоять Панталасса. Пангей, как и крупные империи в социальной истории Земли, всегда оказывались неустойчивыми. Не успев об­разоваться, они уже начинали подвергаться раскалыванию, риф-тогенезу, что логично объясняется накоплением под их мощной и слаботеплопроводной литосферой эндогенного тепла. Последнее могло приводить к частичному плавлению верхней мантии и на­коплению в основании коры базальтовой магмы, в особенности в зонах рифтинга и под трапповыми полями.

Имеются серьезные основания предполагать, что в истории Земли, по крайней мере с протерозоя, наблюдалась периодичес­кая смена общемантийной конвекции двухъярусной, раздельной в нижней и верхней мантии. По мнению французских исследователей П. Машетеля и П. Вебера, это могло происходить с периодич­ностью в 500 млн лет. Представляется, что общемантийная кон­векция могла возникать в период существования Пангей и приво­дить к их распаду, после чего она сменялась двухъярусной.

Кроме чередования в истории Земли периодов возникновения и разрушения Пангей отмечается закономерность более подчи­ненного значения. Она заключается в общей тенденции перемеще­ния континентов в течение позднего фанерозоя в северном направ­лении с их откалыванием от Антарктиды. (Кроме того, в течение палеозоя и мезозоя шло откалывание микроконтинентов от Гондваны с их последовательным причленением к Лавразии. В Тихо­океанской области откалывание микроконтинентов сменялось их обратным причленением к материнским континентам; процесс но­сил «аккордеонный» характер, по выражению китайского геолога Хуан Цзыциня. В мезозое и кайнозое в северной половине Тихо­океанской области по обе стороны океана шло смещение микроконтинентов и океанских поднятий в северном направлении. При­чины всех этих смещений пока не ясны; они должны быть связаны с перестройками систем конвективных течений в астеносфере.