Геологическая история и геодинамика земли
Проблема начала тектоники плит и появления пер-
жүктеу/скачать 1.85 Mb. Pdf көрінісі
|
| Проблема начала тектоники плит и появления пер-
вых океанов как крупных депрессий с водой. Известно, что древнейшие известные осадочные комплексы типа Исуа, возможно, формировались в обстановках аккреционных призм. Значит, тектоника плит появи- лась около 4–4,3 млрд л.н. Первичная кора, выде- лившаяся при кристаллизации океана магмы, нигде не сохранилась (существует проблема происхождения детритовых цирконов с возрастом 4,0–4,4 млрд лет; возможно, часть этих цирконов формировалась в гра- нитоидных телах первичной коры). Но она не могла иметь на себе крупных тектонических депрессий типа океанических ванн. На первичной коре глубо- кие бассейны возникали только в ударных впадинах (гигантских метеоритных кратерах). Первые океаны как впадины тектонического происхождения стали возникать при появлении тектоники плит. Считается, что первичная кора имела основной— ультраосновной состав [Shirey et al., 2008; Elkins- Tanton, 2008]. Древнейшие известные перемытые цирконы с возрастом 4–4,4 млрд лет на Земле в ме- таосадочных породах сформировались, вероятно, при многократном частичном плавлении первичной коры с образованием фельзических пород без обстановок тектоники плит [Shirey et al., 2008]. Эта проблема сейчас активно обсуждается [Tayler, Knox-Robinson, 2010; Слабунов, 2011]. Рис. 3. Предполагаемый разрез Земли около 4,3 млрд лет назад и схема образования первичного водного океана Земли, по [Ни- кишин, 2008]
12 ВЕСТН. МОСК. УН-ТА. СЕР. 4. ГЕОЛОГИЯ. 2011. № 4 сланцев» и метаморфиты, испытавшие ультравысокое давление, не известны древнее 1 млрд лет; 6) древней- шие высокотемпературные гранулиты имеют возраст около 3,4 млрд лет; 7) древнейшие задокументиро- ванные комплексы пассивной окраины известны в кратонах Пилбара и Каапвааль и имеют возраст около 2,7 млрд лет; 8) древнейший континентальный рифт известен в Южной Африке (группа Нсуз), его возраст 3 млрд лет; возможно, группа Доминион в бассейне Прото-Витватерсранд с возрастом 3,1 млрд лет также формировалась в континентальном рифте. 6. Палеомагнитные данные показывают [Evans, Pisarevsky, 2008], что перемещения кратонов относи- тельно друг друга точно имели место 2,4–2,7 млрд л.н. (для более раннего времени корректные данные от- сутствуют). 7. Архейская мантия, согласно геохимическим данным, была примерно на 100–250 °С горячее совре- менной [van Husen et al., 2008; Herzberg et al., 2010], из этого следуют значительные различия в характере тектонике плит в архее и в фанерозое. 8. Согласно палеомагнитным данным, уже 3,45 млрд л.н. магнитное поле уже существовало, но его интенсивность была меньше современной на 30–50% [Tarduno et al., 2010; Reddy, Evans, 2009]. Из этого следует, что в целом с того времени общая гео- динамика Земли была сходна с современной. 9. Численное компьютерное моделирование показывает, что субдукция литосферы становится невозможной, если температура верхней мантии на 250° выше современной [Sizova et al., 2010]. Из этого следует, что на ранней Земле вскоре после ее аккре- ции субдукция физически не могла происходить. Исходя из изложенных выше данных и пред- ставлений, можно предположить, что тектоника плит на Земле началась около 4,0–4,3 млрд л.н. Есть два сценария того, как она началась. Одни исследователи считают невероятным, что тектоника плит началась как единое глобальное событие, а зарождалась посте- пенно в разных местах [Condie, Kroner, 2008], другие допускают, что она началась как единое кратковре- менное событие. Есть два варианта объяснения, почему началась тектоника плит (рис. 4) — активный и пассивный. При активном варианте мантийная конвекция приве- ла к расколам единой литосферной плиты на большое количество плит и к их относительным перемещени- ям с образованием первых линейных океанических депрессий. При пассивном варианте, над горячими мантийными плюмами и на кору вводилось большое количество тяжелой коматиитовой магмы; это при- водило к утяжелению литосферы и при ее охлажде- нии — к погружению типа начальной субдукции, то есть именно погружение тяжелой литосферы в ман- тию могло запустить механизм тектоники плит. Рис. 4. Модель активного начала тектоники плит (А). Над восходящими течениями мантии формировались зоны раздвига литосферы, а над нисходящими — зоны субдукции или скучивания литосферы, а также модель пассивного начала тектоники плит (Б). Над мантийными плюмами происходил крупномасштабный коматиитовый и базальтовый магматизм с формированием тяжелой коры. При последующем охлаждении литосферы в зонах бывшего плюмового магматизма литосфера теряла плавучесть и начинала тонуть. Погружение литосферы в одних местах вызывало пассивное растяжение и раздвиг литосферы в других областях ВЕСТН. МОСК. УН-ТА. СЕР. 4. ГЕОЛОГИЯ. 2011. № 4 13 7 ВМУ, геология, № 4 Тектоника плит есть только на Земле, ее нет на Венере, которая по многим параметрам подобна на- шей планете, но для которой господствует тектоника мантийных плюмов [Nikishin, 1990; Bazilevsky, Head, 2006]. Важно понять, почему эти две схожие планеты пошли разными путями геодинамической эволюции. Вероятно, на Венере субдукция так и не началась, а основными зонами сжатия стали тессеры [Nikishin, 1990]. На Земле после начала тектоники плит стали возникать аккреционные орогены с нагромождением пластин океанической коры. Возможно, плавление низов коры таких аккреционных орогенов знамено- вало появление вещества континентальной коры и начало появления первых масс с континентальной корой (первых континентов). Сравнение структуры аккреционных складчатых орогенов архейского и кай- нозойского возраста указывает на их зна- чительное сходство [Kerrich, Polat, 2006], из этого следует, что стили архейской и современной тектоники были во многом сходны.
жүктеу/скачать 1.85 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|