Строение земной коры. Этапы формирования рельефа

Основными геологическими телами в земной коре являются складчатые комплексы. Это толщи пород, образовавшиеся в течение геотектонического цикла длительностью 150–200 млн. лет. В областях, переживших геосинклинальный этап развития, мощность складчатого комплекса 5–20 км. Перед образованием следующего предыдущий сжимается в складки, метаморфизуется, пронизывается интрузиями, частично срезается эро

зией. Поэтому породы более позднего складчатого комплекса чаще ложатся на смятые в складки слои предшествующего, т.е. негласно. Ниже мы покажем, что именно эти геологические тела – складчатые комплексы – фиксируются при геофизических исследованиях как основные сейсмические слои земной коры.[4]

В специальной геологической литературе по этому вопросу существуют различные точки зрения, но наиболее распространенным мнением является следующее. Первоначально на Земле не было коры. Затем в результате вулканических извержений стали выделяться из мантии базальты, образовавшие тонкую базальтовую кору, сходную до некоторой степени с современной корой океанов. С течением времени земная кора становилась все толще, пока не достигла толщины современной коры континентов. Неоднократно подсчитывались объемы вулканического материала, извергнутого из мантии Земли за год. Если это количество вулканических выбросов умножить на длительность жизни Земли как планеты (4,5 млрд. лет), то окажется, что из земных недр выделилось такое количество вещества, которое сравнимо с объемом всей современной коры. Совпадение этих цифр было одним из доказательств того, что земная кора в ходе геологической истории постепенно наращивалась за счет поступающих из мантии вулканических продуктов.

Однако изложенная схема образования коры представляется чересчур упрощенной, а главное неверной для начальных этапов ее становления. Нет возражений против того, что поступающий из мантии вулканический материал преимущественно базальтового состава играет существенную роль в общем объеме вещества земной коры. Но процесс формирования современной земной коры не был односторонним актом накопления вулканических толщ на земной поверхности. Рассматриваемая гипотеза исключает обратное поступление корового материала в мантию Земли. Между тем процесс поглощения земной коры мантией развит не менее широко, чем выделение из мантии вулканических продуктов. Противоречит данным геологии и предположение о том, что в глубоком архее (3–4 млрд. пет назад) земная кора была много тоньше, чем в настоящее время.

Какими же фактами мы располагаем, чтобы судить о начальных этапах формирования земной коры? Их три группы. Во-первых, это сравнительный анализ современного строения коры под древнейшими и молодыми геологическими структурами; во-вторых, результаты изучения древнейших пород, обнажающихся сейчас на дневной поверхности; в-третьих, космогонические представления об условиях образования нашей планеты. Рассмотрим их поочередно. Читатель уже знает, что в среднем толщина земной коры и под древними платформами, и под складчатыми сооружениями, закончившими геосинклинальное развитие всего 100–200 млн. пет назад, приблизительно одинакова. Но если древние платформы, не испытавшие в течение последних 2–3 млрд. лет сколько-нибудь интенсивных движений, имеют сейчас кору толщиной около 40 км, то есть серьезные основания считать, что такая же толщина коры была под ними и 2–3 млрд. лет назад. Следовательно, за отрезок времени, равный половине всего возраста Земли, средняя толщина земной коры на нашей планете не изменилась.

Этот вывод подтверждается изучением геологического разреза древнейших горных пород, обнажающихся на платформах. Составление детальных разрезов архейских пород показало, что мощности их измеряются огромными цифрами: 15–25 км и более. Свидетельствуют о мощной коре и результаты изучения условий образования минералов, которыми сложены сейчас высокометаморфизованные толщи архейских пород. Установлено, что распространенные в архейских горных породах Алданского щита минералы возникли при давлениях 5–10 тыс. атм. и температуре 600–800°С. Но такие давления бывают на глубине 20–35 км. Следовательно, в момент образования этих метаморфических минералов архейские осадки были погружены на указанные глубины. Возраст древнейших метаморфизованных пород Земли около 3,7–3,8 млрд. лет. Значит уже тогда земная кора континентов имела толщину, не меньшую, чем сейчас (30–40 км). А ведь это было спустя лишь миллиард лет после образования Земли как планеты.

Ну, а, какой же была кора в. первый миллиард лет истории планеты? Некоторое, правда самое общее, представление о начальных этапах развития коры дает космогония. В последние годы благодаря исследованиям советского астронома В.С. Сафронова стали более ясны условия в начальный период жизни Земли. Согласно современной теории происхождения планет, сформулированной впервые академиком О.Ю. Шмидтом, Земля образовалась путем аккумуляции твердого рассеянного вещества, состоящего из частиц и тел различных размеров. «Зона питания» формировавшейся Земли простиралась почти от орбиты Венеры до орбиты Марса. Постепенно мельчайшие частицы и метеориты различных размеров объединялись в более крупные тела – астероиды, которые затем падали на образующуюся Землю. Самые большие из них составляли около 0,001 массы Земли, радиусы их достигали нескольких сотен километров. Период образования Земли из падающих на нее тел длился примерно 100 млн. лет. Хотя, по нашим понятиям, это время огромно, оно составило всего лишь 2–3% от всей геологической жизни планеты.[5]

Гидростатическое давление внутри Земли зависит от веса пород и, значит, в течение всей истории планеты было одинаковым. Толщина коры, т.е. зоны гидратированных ультраосновных пород, определялась тогда, как и сейчас, прежде всего давлением и температурой. На примере Урала известно, что там, где ультраосновные породы мантии выведены на дневную поверхность, они претерпели изменения (серпентинизированы) до глубины 45 км, где проходит граница Мохоровичича, принимаемая за основание коры. Если на начальной стадии формирования коры температура в верхних слоях Земли была такая же, как в настоящее время, то мощность ее составляла порядка 45 км.

Таким образом, уже в самом начале развития Земли как планеты существовали условия для возникновения мощной земной коры, подобной современной коре континентов. Тот факт, что в раннем архее (4–3,5 млрд. лет назад), т.е. спустя лишь 0,5–1 млрд. лет после образования Земли, земная кора имела мощность 30–45 км, подтверждает наши рассуждения.

Безусловно, поступающий из мантии вулканический материал является важнейшей составной частью вещества земной коры, однако несомненно и то, что первоначальная земная кора возникла за счет раздробления и гидратации ультраосновных пород, слагавших астероиды и метеориты. Эта кора, конечно, была более основной и не сильно отличалась от состава мантии.[6] Период образования Земли как планеты, длившийся, по расчетам В.С. Сафронова, приблизительно 100 млн. лет, можно рассматривать как первую стадию эволюции нашей планеты.

 Скачать реферат