Появление океанской и континентальной коры, материков и океанов


 

Континентальная кора сложена разнообразными породами эндогенного и экзогенного происхождения, различного химического и минерального составов и характеризуется интенсивной вертикальной и латеральной неоднородностью. По характеристикам она резко отлична ("несогласна") от нижележащего слоя, что дает повод полагать об ее вторичном происхождении.

На основе анализа обширного геологического материала по литогенезису, геохимии, металлогении, палеоклиматологии и т.д. многие исследователи (Павловский, 1970; Страхов, 1963; Муратов, 1975; Хаин, 1976) пришли к выводу, что на заре развития нашей планеты поверхность ее была сложена породами базитового ряда. Этот период развития Земли был назван "лунным". Поверхность Земли была довольно плоской и благоприятной для химического выветривания, а если принять во внимание высокую химическую активность атмосферы того времени, то следует ожидать значительные масштабы выветривания и дифференциации вещества, углубленные с появлением гидросферы.

Океан

Фото: Roger Wollstadt

Немного остановимся на происхождении гранитной магмы, продукты которой являются одной из основных слагающих континентальной коры. Для нас в этом аспекте важно лишь то, что граниты и тому подобные породы кислого ряда не могли образоваться за счет дифференциации базитовой магмы. Об этом говорит изучение расслоенных интрузий (Уайджер, Браун, 1970), об этом говорит практическое отсутствие гранитов на обширных океанских впадинах Земли, а также отсутствие их на Луне. Действительно трудно предполагать, чтобы, из магмы с недостаточным количеством кремниевой молекулы образовались бы порода со свободным кварцем. Эти положения, а также обнаружение гранитной эвтетики привели к выводу о происхождении гранитоидов за счет первично-осадочных пород, или же при участии последних (Петров, 1970; Муратов, 1975; Павловский, 1970). Особая заслуга в формировании этого взгляда принадлежит Н.В. Фроловой, которая в ряде своих работ показала, что в геологической истории Алданского щита граниты появляются после накопления мощной осадочной серии (Павловский, 1970).

Итак, вышеприведенный фактический материал говорит, что основная причина происхождения континентальной коры - это появление в ее разрезе глубокодифференцированных осадочных пород, содержащих свободный кремнезем, образованных в результате химического преобразования исходных базитов.

К такому выводу можно придти и путем дедукции. Если химический состав Земли принять за геологический период постоянным, то возникновение качественно новых систем может произойти только за счет перераспределения слагающих ее компонентов, т.е. химических превращений и не иначе. Это не означает, что другие факторы развития Земли не участвовали в формировании континентальной коры, однако если бы не химический фактор, то о выделении континентальной коры не могло быть и речи. Континентальная кора в аспекте единства и борьбы геосфер выступает как продукт взаимодействия атмо- гидросфер с литосферой. Некоторая часть континентальной коры образовалась за счет изостатического перемещения материала глубоких слоев Земли (это общеизвестно), часть - за счет выпадения осадков из протоатмосферы (этот вопрос еще никем не изучен).

Как можно убедится из любой геологической карты мира докембрийские отложения имеют значительное площадное распространение и, судя по геофизическим данным, значительную, до 20-25 км. в среднем, мощность. Если к этой площади добавить участки с докембрийским основанием, то можно утверждать, что нынешние материки в докембрии были областями осадконакопления, т.е. океанами. Поскольку в этом случае областями эрозии были участки занятые ныне океанами, то правомерно поставить вопрос о причинах обращения праконтинентов в океаны, а праокеанов в материки.

С точки зрения диалектики такое обращение полярно-развивающихся элементов системы обязательное явление.

Поскольку длительность этого процесса соизмерима с длительностью геологической истории, то правомерно также предложить, что в основе этого явления лежит термический фактор, термическая полярность.

Закон термической полярности был выведен выше дедуктивным методом. На его основе и замкнутости поверхности Земли можно сформулировать еще один закон: в теле Земли в любое время количество участков с высокой теплоотдачей равно количеству участков с низкой теплоотдачей.

Попробуем выяснить, сколько того и другого и какую площадь они должны занимать.

Период одной тепловой волны не может быть более двух радиусов Земли, так как размах одной полуволны не может быть выше радиуса Земли. В силу этого одноволновая, двухволновая модели могут быть исключены заведомо. Последняя модель вовсе не может иметь место, так как в этом случае по диаметру Земли расположатся друг против друга два максимума и два минимума, что исключено, поскольку любой точечный источник теплоотвода создает вектор,  рассекающий Землю полностью и проходящий через ее центр и данную точку. Кстати заметим, что диаметральная асимметрия материк-океан явление общеизвестное. Следующая модель трехволновая. Она отвечает требованиям, но при этом образуются точки с нулевым отводом тепла и остается не занятая теплоотводом пространство общей длиной одна шестая окружности или 6700 км. Четырехвекторную модель исключаем из рассмотрения на основании доказательств, приведенных для двухвекторной модели.

Следующая модель пятиволновая или пятивекторная. При этой модели период полуволны будет равной 4019 км., что меньше радиуса Земли. Она отвечает вышепоставленным требованиям, согласуется с расположением материков и морей по плоскости Арктика - Северная Америка - Карибско-Саргасово море + Мексиканский залив - Южная Америка - пролив Дрейка - Антарктида - Индийский океан -Австралия - Южно-китайское море –Восточная Азия -Арктика.

Равномерный отвод тепла Земли не обеспечивается через отмеченные пять областей теплоотвода, поэтому перпендикулярно к этой плоскости должен был бы располагаться еще один вектор - он есть на самом деле и проходит в направлении Тихий океан -Африка + Европа + Индия.

Остается нам еще доказать, что поток тепла через регионы, занятые ныне материками, в мировое пространство был более высоким, нежели через остальные регионы с современной симатической корой. Непосредственных фактических данных для проведения точной его оценки недостаточно и, вероятно, никогда не будет в нужном для прямых расчетов количестве, поэтому нужно искать косвенные данные. Континенты более зрелы в своем развитии, нежели океаны, здесь более выражены магматическая деятельность, интенсивное преобразование новообразованных слоев Земли, несмотря на более высокое содержание радиоактивных элементов в материковых образованиях средний уровень теплопотока на материковых платформах и океанах в настоящее время близки - все это говорит о более высоком уровне потери тепла через нынематериковые области, нежели через океанские. Более высокий отвод тепла обуславливает более глубокое залегание изотерм, которое выражено в более глубоком залегании астеносферного слоя под материками, нежели под океанами, что подтверждается геофизическими данными.

Как обеспечивается длительный высокий теплоотвод через одни и те же регионы?

Предлагается к тому следующее объяснение, которое весьма упрощенном виде приводится ниже.

В результате накопления осадочных и эффузивно-осадочных пород, а также при надвигововидном скучивании за счет горизонтальных сил сжатия, мощность литосферы и континентальной коры растет и нижние его горизонты внедряются в зону расплавления. Образованная магма по законам изостазии перемещается в верхние горизонты Земли, вынося с собой тепло.

При излиянии и внедрении ультрабазит-базитовой магмы в земную кору ее мощность и плотность увеличиваются, что вызовет погружение последней и т.д.

Этот процесс не может продолжатся бесконечно, так как в зону плавления со временем будут вовлечены слои материковой коры, магматические продукты которых менее плотны, чем вещество исходного субстрата, тяжесть земных блоков уменьшается, погружение изостатической оболочки заканчивается. Кроме того, плавление завершается и потому, что при выносе тепла магмами под ними образуются температурная яма, из -за чего плоскость зоны плавления опускается ниже первоначального положения.

Излияние и внедрение как ультрабазит-базитовой, так и кислой магмы приводит к разуплотнению изостатической оболочки, поэтому области погружения со временем превращаются в области поднятия.

Обращение материков в океаны и наоборот становится еще более понятным, если исходит из следующего правила изостазии: средняя плотность изостатической оболочки постоянно уменьшается, причем скорость ее уменьшения в пределах ныне материковых областей выше, чем в пределах нынеокеанических. Что касается первой части этого правила, то она имеет реальную основу (физические свойства..., 1976, характеристика геологических  формации Казахстана, 1975).Повсеместно, где бы не взяли геологический разрез, плотность однотипных пород уменьшается от древних к более молодым. Вторая часть правила может быть выполнена, если вещество нынематериковых областей разуплотнялось неоднократно. Об этом было сказано выше.

На обращение материков в океаны и наоборот указывают и такие факты, как трансгрессия и регрессия моря, уменьшение величины площади трансгрессии по мере омоложения возраста. В этом аспекте процесс обращения вышеназванных элементов Земли можно разбить на три этапа. В первый этап праматерики и праокеаны сохраняют свои очертания, несмотря на флуктуации уровня мирового океана. Во второй этап уровень литосферной поверхности материковых и океанических регионов становится близкими к величине флуктуации уровня гидросферы, и последний играет существенную роль, вызывая затопление обширных регионов земной поверхности. В третий этап наблюдаемый ныне, современные материки и океаны сохраняют свои очертания, несмотря на колебания уровня материков и океанов, так как эти флуктуации по амплитуде намного меньше, чем высота их. Более образно этот процесс можно сравнить с ростом подводной горы в штормующем океане. Сперва вся гора находится под водой, затем она выходит в междуволновых понижениях океана, затем высится над волнами.

Обращением материков в океаны и наоборот объясняются некоторые загадки современной геологии: как поступление обломочного материала в континентальные бассейны со стороны современных океанов, отсутствие пород-источников сноса, относительная молодость нынешних океанов, уменьшение содержаний в осадочных породах от древних к молодым химическим элементов, свойственных базитовым породам.

Выше мы показали, что количества участков с высокой (современная суша) и низкой (водные пространства) теплоотдачами равны и определяются термикой Земли. Используя этот фактор, попытаемся определить площадь суши и водных пространств.

Как известно, любой источник энергии создает вокруг себя поле, интенсивность которого уменьшается по мере удаления от источника обратно пропорционально квадрату расстояния.

Точно такое же поле создает в теле Земли любой источник теплоотвода.

qx= Qmax/(R+x)2

Поскольку количество тепла через участки с интенсивным теплоотводом будет компенсировано за счет снижения теплоотдачи через прилегающие и удалении на такое же расстояние территории Земли участки, баланс теплоотвода и теплокомпенсации можно выразить равенством:

Q1(x1-x0) = Q2(x2-x1),

где

Q1 ≈(qx0 +qx1)/2, Q≈ (qx1 +qx2)/2

Для решения задачи построен график теплоотвода (рис. 7.1.3.), откуда видно, что область интенсивного теплоотвода ограничивается растоянием около 2000 км от точки теплотвода. Q1здесь равно порядка 2,25 х10-5Qmax. Расчетный Q2 составляет около 1,0 х 10-5 Qmax,  Х2 равно 6500 км.

Так как соотношение величин не изменяется при суммировании эффекта от любого количества зон высокого и низкого уровня теплоотдач, принимая площадь Земли, равной единице, напишем:

X1/(X– X1) =  (1- Sb)/Sb

Отсюда находим: площадь, занятая гидросферой (Sb), составляет около 0,7 или 70%, а площадь суши - 0,3 или 30% площади всей поверхности Земли. Расчетные данные полностью подтверждаются реальностью.



Реклама