ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ

Ранняя история развития Земли включает рассмотренные далее три фазы эволюции.

Фаза аккреции {рождения) представляла собой непрерывное выпадение на растущую Землю все большего количества крупных космических тел, укрупняющихся в своем полете при соударениях между собой, а также в результате притяжения к ним более удаленных мелких частиц. Кроме того, на Землю падали и самые крупные объекты — пла- нетезималии, достигавшие в поперечнике многих километров. В фазу аккреции Земля приобрела примерно 95% современной массы. На это ушло около 17 млн лет (правда, некоторые исследователи увеличивают этот срок до 400 млн лет). При этом Земля оставалась холодным космическим телом, и только в конце фазы, когда началась предельно интенсивная бомбардировка ее крупными объектами, произошло сильное разогревание, а затем и полное расплавление вещества поверхности планеты.

Фаза расплавления внешней сферы земного шара наступила в промежутке 4—4,6 млрд лет назад. В это время произошла общепланетарная химическая дифференциация вещества, которая привела к формированию центрального ядра Земли и обволакивающей его мантии. Позже образовалась земная кора. В этой фазе поверхность Земли представляла собой океан тяжелой расплавленной массы с вырывающимися из него газами. В него продолжали стремительно падать мелкие и крупные космические тела, вызывая всплески тяжелой жидкости. Над раскаленным океаном нависало сплошь затянутое густыми тучами небо, с которого не могло упасть ни капли воды.

Лунная фаза (фаза первичной коры) — время остывания расплавленного вещества поверхности Земли из-за излучения теплоты в космос и ослабления метеоритной бомбардировки. Так образовалась первичная кора базальтового состава. Тогда же происходило образование гранитного слоя материковой коры. Правда, механизм этого процесса до сих пор неясен. В лунную фазу поверхность Земли постепенно остывала от температуры плавления базальтов, составляющей 800—1000 °С, до 100 °С. Когда температура опустилась ниже 100 °С, из атмосферы выпала вся вода и покрыла Землю. В результате сформировались поверхностные и грунтовые стоки, появились водоемы, в том числе океан.

Геологическое развитие и строение Земли. Результатом геологического развития Земли стало формирование самых верхних оболочек — атмосферы, гидросферы и литосферы. Это произошло вследствие остывания поверхности Земли и привело к образованию первичной базальтовой или близкой к ней по составу коры Земли. Почти одновременно за счет конденсации водяных паров образовалась водная оболочка планеты — гидросфера.

Образование и строение литосферы — внешней сферы «твердой» Земли. Земная кора образована горными породами, имеющими различные формы залегания. Породы лежат горизонтальными слоями или нарушены разломами и смяты складками. Залегание горных пород чаше всего обусловлено внутренними (эндогенными) силами. Строение земной коры, созданное эндогенными процессами, называется тектоническим строением, или тектоникой.

Современный рельеф планеты складывался на протяжении многих сотен миллионов лет и продолжает видоизменяться под влиянием совместного действия на ее поверхности тектонических, гидросфер- ных, атмосферных и биологических процессов. Этот процесс начался около 3,5 млрд лет назад, а примерно 2,7—2,5 млрд лет назад возникли значительные площади континентальной коры, которые соединились в единый суперконтинент — первую Пангею.

Пангея раскололась в триасовый период (самую раннюю часть мезозойской эры); это событие, а также последующее рождение современного Атлантического океана и дрейф континентов к их теперешнему положению в основном завершают рассказ о физической эволюции Земли. В эту эпоху появились самые старые части океанского дна, которые сохранились в настоящее время. Так началась поддающаяся расшифровке история мировых океанов1.

В интервале 1—0,6 млрд лет назад структурный план Земли радикально изменился и существенно приблизился к современному. С этого момента началась полномасштабная тектоника плит, когда литосфера Земли разделилась на ограниченное число крупных (5 тыс. км) и средних (1 тыс. км) по размерам поперечника жестких и монолитных плит. Литосферные плиты стали двигаться в горизонтальном направлении, образуя раздвижения и подлезания, которые в масштабах планеты компенсируют друг друга.

Средняя мощность континентальной коры 35 км. Ее верхний слой богат гранитными породами, нижний — базальтовыми магмами. На дне океанов гранитный слой отсутствует, и земная кора состоит только из базальтового слоя мощностью 5—10 км. Кроме того, континентальная кора содержит радиоактивных элементов, генерирующих теплоту, больше, чем тонкая океаническая кора.

Земная кора, образующая верхнюю часть литосферы, в основном состоит из восьми химических элементов: кислорода, кремния, алюминия, железа, кальция, магния, натрия и калия. Половина всей массы коры приходится на кислород, который содержится в ней в связанном состоянии, главным образом в виде оксидов металлов.

Поверхность Земли сложена из литосферных плит, число (сегодня выделяют 8-9 больших плит и более 10 малых) и положение которых менялось от эпохи к эпохе. Плита — это масса земной коры и подстилающей мантии, которые как единое целое медленно перемещаются по поверхности Земли горизонтально (глобальная тектоника плит). В районах рифтовых долин, где вещество мантии выносится наружу, плиты расходятся, а в местах, где горизонтальные смещения соседних плит оказываются встречными, они надвигаются друг на друга. По границам литосферных плит расположены зоны повышенной тектонической активности. При движении плит сминаются их края, образуя горные хребты или целые горные области. У океанических плит, берущих свое начало в рифтовых разломах, по мере приближения к континентам возрастает толщина. Они уходят под островные дуги или континентальную плиту, увлекая за собой накопившиеся осадочные породы. Вещество погружающейся плиты достигает в мантии глубин до 500—700 км, где оно начинает плавиться[1] [2].

Пангея будущего. Согласно наиболее распространенному прогнозу, Тихоокеанский регион «закроется», так как он будет по-прежнему подползать под Азию на западе и Северную Америку на востоке. В конечном итоге к этому процессу присоединятся Южная Америка и Антарктида. Напомним, что во второй половине юрского периода Пангея начала распадаться. Ее пересекли разломы и расщелины (так называемые рифты), а разделенные ими части суперконтинента начали расходиться, удаляясь одна от другой. На месте рифтовых расщелин начинался спрединг (от англ, spread — растягивать, расширять) — гео- динамический процесс растяжения, выражающийся в импульсивном и многократном раздвигании блоков литосферы океанической коры и в заполнении высвобождающегося пространства магмой. Благодаря этому происходит новообразование океанической литосферы, постепенно заполнявшей пространство между расходящимися континентами. Один за другим обособлялись современные континенты, представлявшие собой по сути фрагменты Пангеи. Последним (всего лишь 5 млн лет назад) отделился континентальный блок Аравийского полуострова, который до образования расщелины Красного моря принадлежал Африканскому континенту. По мере центробежного перемещения фрагментов Пангеи между ними раскрывались Атлантический и Индийский океаны с их ответвлениями, одно из которых прослеживается в Северном Ледовитом океане. Площадь Пангеи соответственно сокращалась, а то, что осталось, мы называем Тихим океаном.

Согласно альтернативному сценарию Кристофера Скотиза из Техасского университета в Арлингтоне (США), закроется не Тихий, а Атлантический океан из-за сближения Северной Америки и Африки, в результате чего образуется Пангея Проксима.

Ученые из Университета Кочи (Япония) попытались смоделировать влияние конвекции в мантии на движение плит в предстоящие 250 млн лет. По их мнению, столбы магмы отклонят Южную Америку и Антарктиду с их нынешних курсов. В результате Тихий океан останется открытым, Южная Америка по-прежнему будет южной и Антарктида останется на своем месте.

Американские ученые пришли к выводу, что Северная Америка и Антарктида 1,1 млрд лет назад представляли собой один суперконтинент, «шов» которого проходил через штат Техас и антарктическую Землю Котса. По их мнению, есть некоторые признаки близости предстоящего перехода от распада Пангеи к новому объединению континентальных единиц. Главный из них — зрелость раскрывающихся межконтинентальных океанов, особенно Атлантического. Нараставшие с возрастом толщина и плотность подстилающей их литосферы местами приближаются к тем критическим значениям, при которых океаническая литосфера потеряет свою плавучесть и начнет погружаться в подстилающую астеносферу. Это будет способствовать прекращению раскрытия межконтинентальных океанов и создаст механизм их сокращения.

Таким образом, современные ученые прогнозируют новое слияние всех материков в единый суперконтинент. Изучая историю первой Пангеи, человечество получает представление о будущем нашей планеты.

  • [1] Божко Н.А. Суперконтинентальная цикличность в истории Земли // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. 2009. № 2. С. 13—27.
  • [2] Дю Тойт А. Наши странствующие континенты // Проблемы перемещения материков. М., 1963. С. 7-63.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >