Развитие континентальных щитов в архее
В архее континентальная кора формировалась за счёт вторичного переплавления частично гидратированных базальтовых пластин (океанической коры) в местах их торошения и скучивания над нисходящими конвективными потоками в мантии. Мантийная конвекция в раннем и среднем архее носила преимущественно тепловой характер с подогревом снизу на фронте зонной дифференциации земного вещества и по этой причине должна была организовываться в систему стационарных бенаровских ячеек. Поэтому и количество древних зародышей континентальной коры в раннем архее скорее всего соответствовало числу существовавших тогда конвективных ячеек и могло достигать 40 «нуклеаров» (по терминологии В. М. Моралева и М. З. Глуховского). В это время сами щиты формировались изолированно друг от друга и как бы стоя на месте, без заметного континентального дрейфа, постепенно приобретая очертания округлых структур. При этом, правда, по мере погружения фронта зонной дифференциации земного вещества и расширения зоны дифференциации, размеры устойчивых бенаровских ячеек тоже увеличивались, что должно было приводить к перестройкам конвекции и к соответствующим объединениям нуклеаров в более крупные щиты. Тем не менее к середине позднего архея всё-таки должно было ещё сохраняться не менее 10-12 не связанных друг с другом центров формирования будущих континентов — архейских щитов.
Восстановить взаимные расположения древних щитов на поверхности Земли в архее сейчас не представляется возможным. Однако общие закономерности распределения континентальных массивов в то далёкое время наметить все-таки возможно. Вероятнее всего первые наиболее древние зародыши будущих континентальных щитов около 3,8 млрд лет назад появились в экваториальном поясе литосферной оболочки Земли (см. рис. 32), над наиболее древней зоной дифференциации земного вещества. Многие из таких зародышей будущих континентов, вероятно, не сохранились до наших дней, но некоторые из них, как, например, серогнейсовые комплексы Западной Гренландии или породы Иенгрской серии Алданского щита, не только сохранились, но и являются стратотипными примерами наидревнейших образований земной коры.
В дальнейшем в течение почти всего архея зонная дифференциация земного вещества уже питалась в основном только гравитационной энергией, но продолжала развиваться как бы по наследству все в том же расширяющемся низкоширотном поясе Земли. При этом взаимный дрейф архейских щитов по отношению друг к другу ещё оставался незначительным, поскольку все они тогда формировались более или менее независимо в условиях стационарной тепловой конвекции бенаровского типа над нисходящими конвективными потоками в верхней мантии, подогреваемой снизу процессом зонной дифференциации земного вещества.
Катастрофическое событие выделения земного ядра в конце архея, как уже отмечалось, должно было сопровождаться возбуждением в мантийном поясе над зоной дифференциации земного вещества исключительно сильных конвективных течений, полностью перестроивших весь существовавший до этого тектонический план Из геометрии описываемых движений ясно, что тогда должна была возникнуть одноячеистая конвективная структура с одним восходящим потоком над местом всплытия бывшей сердцевины Земли и одним нисходящим потоком над участком стока «ядерного» вещества к центру планеты. Поэтому есть все основания полагать, что именно над этим нисходящим мантийным потоком на рубеже архея и протерозоя, около 2,6 млрд лет назад, из обособленных прежде континентальных щитов и сформировался первый в истории Земли суперконтинент, названный нами Моногеей (Сорохтин, Ушаков, 1989, 1993). Возможность существования на рубеже архея и протерозоя единого суперконтинента по геологическим данным высказывалась В. Е. Хаиным и Н. А. Божко (1988), назвавшими этот гипотетический континент Пангеей 0.
Учитывая сказанное, представляется заманчивым связать описанную геодинамическую катастрофу с наиболее выдающейся кеноранской эпохой планетарного тектономагматического диастрофизма, завершившего архейский этап геологического развития Земли. Первопричиной таких радикальных геологических событий является катастрофический процесс образования земного ядра.
Плотность вещества первозданной земной сердцевины при нормальном давлении (около 3,9-4,0 г/см3) заметно превышала плотность прошедшего дифференциацию мантийного вещества (около 3,2-3,3 г/см3). Поэтому всплытие земной сердцевины в условиях вращающейся Земли скорее всего должно было происходить в экваториальной плоскости. При этом на стадии формирования ядра около 2,8 млрд лет назад, под влиянием избыточных давлений, действовавших со стороны формирующегося ядра на бывшую земную сердцевину, последняя должна была не только всплыть к поверхности Земли, но и высоко (на несколько километров) подняться над её равновесной поверхностью (см. рис. 32, в). Поэтому есть все основания полагать, что возникший тогда же суперконтинент Моногея располагался на экваторе и в низких широтах, но в противоположном этому поднятию полушарии.
Помимо особенностей формирования Моногеи, как уже отмечалось, само положение континентов на поверхности вращающейся Земли заметно искажает симметрию её момента инерции, заставляя тело Земли поворачиваться таким образом, чтобы центр тяжести континентов оказался на экваторе (Монин, 1988). Именно по этой причине и все последующие суперконтиненты должны были располагаться только в низких широтах с геометрическим центром на экваторе вращения. Для всех последующих суперконтинентов, по-видимому, так и было, во всяком случае никаких следов отложений ледниковых покровов на территориях Мегагеи, Мезогеи или Пангеи до сих пор не найдено (Чумаков, 1978). Однако в связи с прохладным климатом протерозоя на территориях бывших суперконтинентов докембрия не исключается возможность существования отдельных высокогорных ледников, но их отложения должны носить локальный и разрозненный характер, тяготея преимущественно к горным поясам того времени. Вместе с тем, судя по распространённости на территориях этих палеоконтинентов красноцветных кор выветривания, явных признаков относительно тёплого и влажного (экваториального) климата, можно заключить, что все последующие суперконтиненты также располагались вблизи экватора.
Восстановить взаимные расположения древних щитов на поверхности Земли в архее сейчас не представляется возможным. Однако общие закономерности распределения континентальных массивов в то далёкое время наметить все-таки возможно. Вероятнее всего первые наиболее древние зародыши будущих континентальных щитов около 3,8 млрд лет назад появились в экваториальном поясе литосферной оболочки Земли (см. рис. 32), над наиболее древней зоной дифференциации земного вещества. Многие из таких зародышей будущих континентов, вероятно, не сохранились до наших дней, но некоторые из них, как, например, серогнейсовые комплексы Западной Гренландии или породы Иенгрской серии Алданского щита, не только сохранились, но и являются стратотипными примерами наидревнейших образований земной коры.
Рисунок 32. Последовательные этапы развития процесса зонной дифференциации земного вещества и формирования плотного ядра Земли.
Чёрным показаны расплавы железа и его окислов, белым — деплетированная мантия, обеднённая железом, его окислами и сидерофильными элементами; чёрточками — первичное земное вещество, радиальной штриховкой — континентальные массивы.
В дальнейшем в течение почти всего архея зонная дифференциация земного вещества уже питалась в основном только гравитационной энергией, но продолжала развиваться как бы по наследству все в том же расширяющемся низкоширотном поясе Земли. При этом взаимный дрейф архейских щитов по отношению друг к другу ещё оставался незначительным, поскольку все они тогда формировались более или менее независимо в условиях стационарной тепловой конвекции бенаровского типа над нисходящими конвективными потоками в верхней мантии, подогреваемой снизу процессом зонной дифференциации земного вещества.
Катастрофическое событие выделения земного ядра в конце архея, как уже отмечалось, должно было сопровождаться возбуждением в мантийном поясе над зоной дифференциации земного вещества исключительно сильных конвективных течений, полностью перестроивших весь существовавший до этого тектонический план Из геометрии описываемых движений ясно, что тогда должна была возникнуть одноячеистая конвективная структура с одним восходящим потоком над местом всплытия бывшей сердцевины Земли и одним нисходящим потоком над участком стока «ядерного» вещества к центру планеты. Поэтому есть все основания полагать, что именно над этим нисходящим мантийным потоком на рубеже архея и протерозоя, около 2,6 млрд лет назад, из обособленных прежде континентальных щитов и сформировался первый в истории Земли суперконтинент, названный нами Моногеей (Сорохтин, Ушаков, 1989, 1993). Возможность существования на рубеже архея и протерозоя единого суперконтинента по геологическим данным высказывалась В. Е. Хаиным и Н. А. Божко (1988), назвавшими этот гипотетический континент Пангеей 0.
Учитывая сказанное, представляется заманчивым связать описанную геодинамическую катастрофу с наиболее выдающейся кеноранской эпохой планетарного тектономагматического диастрофизма, завершившего архейский этап геологического развития Земли. Первопричиной таких радикальных геологических событий является катастрофический процесс образования земного ядра.
Плотность вещества первозданной земной сердцевины при нормальном давлении (около 3,9-4,0 г/см3) заметно превышала плотность прошедшего дифференциацию мантийного вещества (около 3,2-3,3 г/см3). Поэтому всплытие земной сердцевины в условиях вращающейся Земли скорее всего должно было происходить в экваториальной плоскости. При этом на стадии формирования ядра около 2,8 млрд лет назад, под влиянием избыточных давлений, действовавших со стороны формирующегося ядра на бывшую земную сердцевину, последняя должна была не только всплыть к поверхности Земли, но и высоко (на несколько километров) подняться над её равновесной поверхностью (см. рис. 32, в). Поэтому есть все основания полагать, что возникший тогда же суперконтинент Моногея располагался на экваторе и в низких широтах, но в противоположном этому поднятию полушарии.
Помимо особенностей формирования Моногеи, как уже отмечалось, само положение континентов на поверхности вращающейся Земли заметно искажает симметрию её момента инерции, заставляя тело Земли поворачиваться таким образом, чтобы центр тяжести континентов оказался на экваторе (Монин, 1988). Именно по этой причине и все последующие суперконтиненты должны были располагаться только в низких широтах с геометрическим центром на экваторе вращения. Для всех последующих суперконтинентов, по-видимому, так и было, во всяком случае никаких следов отложений ледниковых покровов на территориях Мегагеи, Мезогеи или Пангеи до сих пор не найдено (Чумаков, 1978). Однако в связи с прохладным климатом протерозоя на территориях бывших суперконтинентов докембрия не исключается возможность существования отдельных высокогорных ледников, но их отложения должны носить локальный и разрозненный характер, тяготея преимущественно к горным поясам того времени. Вместе с тем, судя по распространённости на территориях этих палеоконтинентов красноцветных кор выветривания, явных признаков относительно тёплого и влажного (экваториального) климата, можно заключить, что все последующие суперконтиненты также располагались вблизи экватора.