Клоков Александр Александрович
02.02.2007г.
klokov_aa@mail.ru
ВВЕДЕНИЕ
По завершению до геологической стадии развития Земли (~4.5 – 4.6 млрд.
лет назад) земная кора имела повсеместно континентальный тип. Океаническая кора на поверхности
Земли полностью отсутствовала.
С той или иной степенью вероятности можно говорить, какими породами на Земле, в раннем архее,
был представлен “гранитный” слой. Формирование континентальной коры у Луны и планет земной
группы остановилось на анортозитах (Венера?). По аналогии с планетами земной группы,
первичный “гранитный” слой континентальной коры на Земле, возможно также,
был представлен анортозитами. Анортозиты зафиксированы на древних платформах и их щитах.
В процессе остывания атмосферы сконденсировалась вода, что привело к усилению процессов
выветривания и увеличению скорости формирования осадочных горных пород.
Абсолютно прав Е.Е. Милановский, утверждая, что пульсации объёма
планеты, на фоне некоторого общего расширения [1],
более полно объясняют геологические процессы на Земле и строение земной коры.
Рис.1 Рифты на Венере, Земле и Марсе.
Здесь следует уточнить, что “некоторое общее расширение”
составляет увеличение объёма Земли в 3.5 и более раз. Рифтовые зоны Винеры, Земли и
Марса подтверждают существование эпох расширения (рис.1). Кордильеры на Земле и Марсе,
взбросы на Луне и планетах земной группы указывают на существование и эпох сжатия (рис.2).
Рис. 2 Кордильеры на Марсе и Земле.
В основе предлагаемой читателю гипотезы лежит единственное допущение,
которое предложил В. Ларин. Ядро Земли состоит из гидридов Fe и других элементов. Ядра планет
земной группы и Луны, также состоят или состояли из гидридов.
Фактов достаточно много. Кольская сверхглубокая скважина, например,
вскрыла горизонты с повышенным содержанием водорода, из недр Земли к её поверхности постоянно
поднимается ювенильная вода и другие водород содержащие химические соединения. Гипотеза
“расширяющейся планеты с эпохами сжатия” объясняет практически все геологические процессы на
Земле, Луне и планетах земной группы. Трещины в коре многих спутников планет гигантов, которые
отчётливо видны на снимках их поверхности, также можно объяснить с точки зрения “расширяющейся
планеты с эпохами сжатия” (рис.3, 4). Следовательно, гидридное ядро это распространённое явление.
Рис 3. Структуры расширения на спутниках планет гигантов.
Рис.4 Диона пережила минимум два цикла расширения (спутник Сатурна)
Гидриды железа (FeHn) и многих других металлов, занимают меньший
объём, чем той же массы железо без водорода (В.Ларин, “Гипотеза изначально гидридной Земли”).
Это значит, что если из гидрида железа удалить водород, то его (железа) объём увеличится, т.е.
произойдет расширение с уменьшением плотности. Это справедливо и для многих других химических
элементов. Отсюда следует, что Земля и планеты земной группы в начале своего развития были гораздо
меньшего размера. В раннем архее размер Земли был примерно такой, как если бы все древние (архейские)
платформы сложить так, чтобы они покрывали всю поверхность планеты. Возможно на считанные проценты
больше. Объём планеты получается значительно меньше нынешнего, более чем в 3.5 раза!
Отсюда сила тяжести на поверхности планеты больше, следовательно, процессы метаморфизма
начинались на малых глубинах, а земные сутки были весьма коротки. Радиус планеты, к началу
геологического развития Земли, составлял не более 4000км (рис.5). И было это всего 4.5-4.6
млрд. лет назад. Вероятное строение Земли в раннем архее приведено в таблице №1.
Таблица №1
Вероятное строение Земли к началу раннего архея
(4.5-4.6 млрд. лет назад)
№ п/п |
Название геосфер |
Вероятные горные породы и химические соединения,слагающие геосферы |
Мощность геосфер |
1. |
Земная кора |
“Гранитный слой” – анортозиты Базальтовый слой – базальты |
Первые километры
|
2. |
Мантия (нижней мантии ещё не существовало) |
Перидотиты |
Сотни километров |
3. |
Внешнее ядро |
Перидотиты с повышенным содержанием железа и элементов группы железа и растворённым в них водородом. |
R ~ 3700 км |
4. |
Внутренне ядро |
Гидриды Fe, Ni, Co и др., троилит (FeS) |
R ~1300 км |
Процесс распада гидридов внутреннего ядра, возможно, является причиной
перемагничивания Земли как магнита, при котором полюса меняются своими местами. Движение
магнитных полюсов проявляется при расширении или сжатии планеты из-за появляющегося несоответствия
угловой и линейной скорости ядра и мантии планеты. И это в настоящее время (2007г.) имеет место.
Проскальзывание происходит в переходных зонах, где пониженная вязкость вещества. Это внутреннее
ядро – внешнее ядро, внешнее ядро – мантия (рис.5). Земная кора, также может проворачиваться по
астеносфере относительно мантии.
Рис.5 Схематический разрез Земли по меридиану на начало геологического развития
По сравнению с современным состоянием, мощность мантии, на начальном этапе геологического
развития Земли, была много меньше (рис.5). Увеличение мощности мантии произошло и ныне
происходит за счёт внешнего ядра. Время от времени в ядре нарушается равновесие между
давлением, температурой и содержанием водорода. Это приводит к сбрасыванию ядром части
водорода на границе ядро – мантия. Такие процессы происходили, а возможно и ныне происходят и
на других планетах земной группы, Луне и многих спутниках планет гигантов.
В этом отношении не “повезло” лишь Фаэтону [2], у которого на начальной
стадии геологического развития произошла катастрофически быстрая дегазация водорода из ядра,
что привело к взрыву планеты. Большая часть метеоритных кратеров на планетах солнечной системы и
их спутниках образовалось в результате падения на них обломков Фаэтона. Многие мелкие спутники
планет гигантов являются обломками Фаэтона. На это указывают ориентация плоскостей орбит и
направления вращения по ним спутников. Тяжелая метеоритная бомбардировка [3] планет и их
спутников в Солнечной системе произошла ~4·109 лет назад, следовательно, это и есть время
взрыва Фаэтона. Это подтверждается и возрастом метеоритов, который колеблется в пределах 4.0±0.8·109
лет, реже старше. К моменту взрыва Фаэтона планеты земной группы и Луна, а по аналогии с
ними и Земля, ещё не пережили начальную стадию расширения, т.к. океаническая кора на них не
несёт следов тяжёлой метеоритной бомбардировки. Океаническая кора на Луне и планетах земной
группы из-за их малых размеров полностью не обновлялась (Венера?), как это происходило
неоднократно на планете Земля[4]. В последующее время в Солнечной системе планеты и их
спутники тяжёлой бомбардировке более не подвергались. Следовательно, в Солнечной системе
планеты больше не взрывались. Глобальные катастрофы с конца архея и по ныне стало вызывать
практически нечем, т.к. подавляющая часть больших осколков Фаэтона достаточно быстро
(первые сотни миллионов лет) была поглощена другими планетами Солнечной системы, их лунами и
самим Солнцем. Вероятность столкновения с оставшимися большими обломками Фаэтона Земли и других
планет в настоящее время ничтожно мала. Подтверждением этому, служит отсутствие следов тяжёлой
метеоритной бомбардировки на поверхности океанической коры Луны и планет земной группы. Это
относится и к большим по массе спутникам планет гигантов (рис.3, 4). Следовательно, обвинять
астероиды, крупные метеориты в вымирании огромного количества видов растений и животных на
Земле за всю её историю, совсем нет оснований. На то были другие причины.
РАННИЙ АРХЕЙ
Расширение планеты
Время первоначального расширения Луны и планет земной группы,
а по аналогии с ними и Земли составляет ~3.5-3.8 млрд. лет назад.
В результате дегазации внешнего ядра, происходит увеличение
объёма и уменьшение плотности пород, потерявших водород. Плотность участков ядра, из которых
улетучился водород уменьшается, что породило и продолжает наращивать новую оболочку Земли –
нижнюю мантию. Таким образом, происходило и ныне происходит увеличение мощности и объёма нижней
мантии за счёт уменьшения мощности и объёма внешнего ядра. Соответственно, нижняя граница мантии с
каждым циклом опускается всё ниже и ниже. Здесь следует отметить, что интенсивная дегазация
водорода происходит не одновременно по всей поверхности ядра, а лишь на тех его участках, на
которых нарушилось равновесие между температурой, давлением и содержанием водорода.
Временные промежутки, между интервалами активной дегазации водорода, на разных участках
поверхности ядра могли исчисляться миллионами лет. Соответственно, фазы складчатости в эпохи
сжатия, проявлялись на поверхности планеты не повсеместно. Отсюда вытекает и ещё одно следствие:
форма Земли (геоид), также является производной неравномерности распределения участков активной
дегазации водорода по поверхности внешнего ядра.
С увеличением радиуса планеты уменьшалась и сила гравитации,
т.е. уменьшалось горное давление. Это приводило к тому, что у многих силикатов мантии и земной
коры уменьшалось координационное число кислорода, что также приводило к уменьшению плотности
и увеличению объёма. В качестве примера читатель самостоятельно может сравнить плотности стишовита
(SiO2) и a-кварца (SiO2), а так же их координационные числа кислорода
(это только для примера, свободного оксида кремния в породах земной коры раннего архея ещё не было,
да и в породах нынешней мантии тоже). Диафторез также вносит свою лепту в увеличение объёма пород
земной коры.
Скачёк скорости распространения сейсмических волн, с увеличением глубины,
может произойти не из-за смены кислых пород на основные, а из-за увеличения плотности тех же кислых
пород. Это объясняет, почему Кольская сверхглубокая скважина не вскрыла даже границу Конрада, где
кислые породы (SiO2 ≥ 60%) должны были смениться основными (SiO2 ≈ 45-50%).
Следовательно, определять горные породы по геофизическим данным нельзя. Для этого необходимо решить
прямую геофизическую задачу на исследуемом участке земной коры и лишь только после этого,
можно делать выводы с той или иной степенью вероятности. Кольская сверхглубокая скважина
подтвердила это, т.к. даже на глубине 12 км не вышла из гранитного слоя. А по данным геофизических
исследований, граница Конрада должна была находиться в данном районе на глубине ~8 км.
Первое увеличение объёма Земли, после образования первичной земной коры,
которая состояла из анортозитового и базальтового слоёв, привело к растрескиванию коры с образованием
тектонических плит. Именно при первых актах расширения сформировалась асимметрия Земли из-за
неравномерного распределения участков дегазации по поверхности ядра. Луна и планеты земной группы
так же имеют асимметрию по этой же причине. Асимметрия повлекла за собой появление прецессии оси
вращения Земли. Открытые на всю мощность трещины в земной коре, образовавшиеся в результате
расширения планеты, превращались в рифты, с последующим раскрытием океанов. Подобные трещины
присутствуют на Луне, планетах земной группы (рифтовые системы Марса, например) и даже на крупных
лунах планет гигантов. При расширении планеты наращивание земной коры в рифтах происходило и
происходит за счёт заполнения раскрывающихся трещин основной по составу лавой из мантии. Так
между осколками континентальной коры на Земле впервые появился океанический тип земной коры. Вся
земная кора поделилась на тектонические плиты, которые начали свой дрейф по астеносфере, сталкиваясь,
а порой и дробясь (Китайская платформа) при этом. Фотоснимки поверхностей других планет земной
группы и Луны указывают, что и там происходили циклы расширение-сжатие, разве что в гораздо меньших
масштабах. Но вернёмся на Землю. Вода, покрывавшая ранее тонким слоем практически всю поверхность
Земли, заполнила впадины с океанической корой между образовавшимися материками, дав начало первым
океанам в привычном для нас понимании. Континентальная кора полностью освободилась от воды, ведь
воды в те времена на планете было в несколько раз меньше, чем ныне. Бoльшая часть воды появилась
за счёт выноса водородом кислорода из мантии Земли. Выделившийся из гидридов водород, “продувая”
мантию, вступает в реакцию с кислородом, серой, бором, углеродом и другими элементами. Вода и
другие летучие, образуя комплексные соединения с тяжёлыми элементами, обогащают ими земную кору.
Ювенильная вода, вырываясь на поверхность, пополняет гидросферу, а гидриды и оксиды углерода –
атмосферу. Именно поэтому атмосферы Винеры и Марса обогащены углекислым газом. Возможно по этой
же причине в атмосферах некоторых спутников планет гигантов повышенное содержание метана.
Ювенильная вода, в виде пневматолитовых и гидротермальных растворов,
и по ныне привносит в земную кору огромное количество рудных элементов (чёрные курильщики в
современных рифтах, отложения сольфатар и фумарол вулканов и др.). Кислородные соединения серы
и хлор, на раннем этапе развития Земли, значительно понижали рН морской воды, что позволяло Fe+3
находиться в растворённом виде. Далее серная и соляная кислоты довольно быстро были удалены из
атмосферы и морской воды, т.к. они интенсивно выщелачивали Na, K, Mg, Ca и др. элементы из горных
пород, что вело к повышению рН и солёности морской воды. С повышением рН растворённое железо из
морской воды выпадало в осадок, обогащая железом кварцевые и другие по минеральному составу пески,
которые в будущем превратились в железистые кварциты (джеспилиты). В последующее время условий
на Земле для формирования исходного материала, из которого образовались джеспилиты, не возникало.
Появление рифтовых трещин привело к появлению больших перепадов относительных
высот (сотни и тысячи метров), в результате активизировались процессы денудации (особенно донная
эрозия). Ведь резко понизился основной базис эрозии, уровень мирового океана, (ныне похожий
процесс можно наблюдать в Африке, водопад Виктория), и это при ещё большой силе тяжести на
поверхности Земли. Чем больше гравитационная сила и перепады относительных высот на планете, тем
больше живая сила воды (F=V•m), отсюда и высокая скорость разрушения горных пород. В архее и в
большей части времени протерозоя, химическое выветривание на Земле протекало в условиях кислой
и восстановительной среды, ведь атмосфера с гидросферой были обогащены СО2, при крайне
низком содержании свободного кислорода. Точка Пастера была достигнута лишь во второй
половине протерозоя.
Расширение Земли, в результате распада гидридов в ядре планеты, протекает
до тех пор, пока не установится в нём равновесие между температурой, давлением и содержанием
водорода. При этом из недр Земли вместе с веществом, в мантию и далее в земную кору
привносится огромное количество энергии.
Первоначально, центрами наращивания океанической коры могли быть не только
рифты, но и горячие точки, типа Гавайской. Горячие точки существуют и на других планетах (на Марсе,
например, щитовой вулкан Олимп и др.). На это указывают часто изометричные в плане, формы морей
на Луне и планетах земной группы. Тектонические плиты с континентальной корой, как пенка на
поверхности кипящей воды, сосредотачивались над нисходящими конвективными потоками в мантии, дав при
этом начало первым геосинклинальным областям. Срединные массивы при этом располагались над
центрами нисходящих конвективных потоков. На таких участках земной коры, по окончанию
геосинклинального развития, появились древние платформы типа Русской, Сибирской, Африканской и др.,
с настоящим, хорошо сформированным, большой мощности гранитным слоем. Поднимающиеся от ядра планеты
водород и горячее вещество являются причиной возникновения конвективных потоков в мантии. Под
рифтами и горячими точками – восходящие потоки, а под геосинклинальными областями, кордильерами и
островными дугами – нисходящие. Под платформами конвективные движения в мантии нисходящие либо
горизонтальные, но с малыми скоростями. Увеличение скорости нисходящего конвективного потока в
мантии под платформой ведёт к обширной трансгрессии моря на континент (меловая трансгрессия моря
на Русскую платформу). Снижение скорости нисходящего конвективного потока под платформой приводит к
регрессии моря.
При расширении Земли тектонические плиты земной коры относительно друг
друга и мантии не двигаются. Расстояние между плитами изменяется за счёт расширения рифтовых
трещин с наращиванием в них площади океанической земной коры, т.е. за счёт увеличения объёма
планеты. Следовательно, такого процесса как спрединг в природе не существует.
Мантия и земная кора, в эпохи расширения, подвергается действию сил
растяжения. По завершению активной стадии дегазации водорода из ядра планеты начинается эпоха
её сжатия.
Сжатие планеты
Причиной складкообразования, субдукции, взбросов, надвигов, движения
тектонических плит по астеносфере и шарьяжей является сжатие планеты. Сжатие планеты происходит
в результате остывания мантии и земной коры планеты. Складкообразование при сжатии происходит
в верхних ещё пластичных слоях горных пород, что часто приводит к появлению линейной складчатости.
В средних и нижних слоях земной коры идут процессы метаморфизма и ультраметаморфизма. Это
относится к архейским и протерозойским эпохам сжатия. Стадия сжатия, в результате остывания,
продолжается до тех пор, пока существует равновесие между давлением, температурой и содержанием
водорода в ядре планеты. Свою огромную лепту в процесс сжатия планеты, вносит и фазовый переход
первого рода, в частности из жидкого состояния вещества в твёрдое. Наиболее интенсивно фазовые
переходы протекают на границах ядро – мантия, мантия – земная кора и в земной коре. Интенсивность
складчатости и степень метаморфизма зависит от количества выделившегося из гидридного ядра водорода
и скорости остывания мантии. Сокращение площади коры происходит в зонах субдукции, под
кордильерами и в геосинклинальных областях. Сокращается площадь земной коры и на молодых
платформах в виде тектономагматических активизаций, или в результате формирования надвигов и
шарьяжей.
С началом первого акта сжатия, вместе со складкообразованием и метаморфизмом
на Земле и других планетах земной группы, начался и новый тектонический процесс – движение
тектонических плит по астеносфере. На лике Земли появились такие структуры как кордильеры и
островные дуги, где одна плита подныривает под другую (субдукция). На поверхности планеты это
выглядит как движение тектонических плит от рифтов к островным дугам, к кордильерам или к
геосинклинальным областям. Когда плита с океанической корой, подныривая, углубляется в мантию,
происходит её переплавление. Над зонами субдукции образуются сейсмически активные островные дуги
и кордильеры с вулканами центрального типа. Такие структуры, как кордильеры, существуют и на
других планетах. Там где сталкивались плиты с континентальной корой, появлялись горы, аналогичные
нынешним Гималаям. А на молодых платформах, вдоль линии столкновения, развивались зоны
тектономагматической активизации, которые нужно рассматривать как форму торошения. В случае если
молодая платформа успела остыть, т.е. стать достаточно жёсткой, то торошение ограничивается появлением
на ней надвигов, взбросов и депрессий, аналогичных хребту Каратау и Чу-Сарысуйской депрессии в
Казахстане.
Движение плит по астеносфере происходит лишь при сжатии планеты, когда
начинается сокращение площади земной коры в зонах субдукции, а также в результате “торошения”
материков в случае их столкновения и развития зон тектономагматической активизации на
прилегающих молодых платформах (рис.6). Геосинклинальные области так же вносят значительную лепту
в сокращение земной коры при её сжатии (глыбовые движения разных знаков). При этом взбросами
формируются системы горстов и грабенов. В процессе расширения–сжатия планеты происходит обновление
океанической коры, вот почему на Земле нет, и не может быть архейской океанической коры.
Океаническая кора повторно переплавляется в зонах субдукции и под геосинклиналями в нисходящих
потоках мантии. Следовательно, возраст самой старой океанической коры из зоны субдукции является
периодом обновления земной коры океанического типа для данного рифта. У каждого рифта полный период
смены океанической коры может быть разный. Если рифты Тихого океана самые древние, то и древнюю
океаническую кору нужно искать на его внешних границах, вдали от его самых старых рифтовых зон.
Однако всегда необходимо вводить коэффициент, повышающий возраст океанической коры, на увеличение со
временем радиуса планеты, но при этом не забывать, что скорость расширения рифтов у разных циклов
расширение-сжатие могла быть различной.
Рис.6 Столкновение тектонических плит с континентальным типом земной коры на Евразийском континенте
На Земле раскрытие и закрытие океанов является обязательной составной частью
развития земной коры. Примером этого может послужить судьба океана Тетис. От его океанической
коры остались только останцы в Каспийском, Чёрном и Средиземном морях. Полуострова Балканский и
Малая Азия каждый со своими островами, это островные дуги, где и ныне ещё не завершился процесс
субдукции. Вулканическая и сейсмическая активность в этих районах тому подтверждение. Адриатическое,
Эгейское и Чёрное моря аналогичны морю Беринга, Охотскому и Японскому морям. По завершению
эпохи сжатия площадь континентальной коры, как правило, становится больше. Возраст базальтов
океанической коры океана Тетис должен быть равен или больше, чем самая древняя океаническая кора
под современными океанами.
Следовательно, наращивание континентальной коры происходит не только в
геосинклинальных областях, но и в зонах субдукции. Скорость наращивания континентальной коры
отстаёт от скорости наращивания океанической коры и с течением времени эта разница постоянно
увеличивается.
Следует отметить, что в результате прохождения нескольких циклов расширение -
сжатие, начиная с мезозойской эры, произошло полное обновление океанической коры на планете.
Океаны, существовавшие до мезозойской эры, либо закрылись (океан Тетис, например), либо у них
произошла полная замена палеозойской и более древней (если таковая существовала) океанической коры
на мезозойскую и кайнозойскую (Тихий океан).
В течение мезозоя и кайнозоя Американские платформы быстро наползали на
восточное крыло Тихоокеанского субмеридионального рифта. Это произошло в результате зарождения и
активного развития срединного рифта, породившего Атлантический океан. В результате своего продвижения
на запад, платформа Северной Америки накрыла собой северную оконечность тихоокеанского рифта,
и теперь её уже ничто не спасёт. Раскол Североамериканского континента неизбежен. Начало уже
положено, появился Калифорнийский залив. Плато Колорадо воздымается, об этом свидетельствует
процветающая донная эрозия у реки Колорадо (и других тоже), что привело к образованию Большого
каньона. На месте Йеллоустонского заповедника континентальная земная кора уже прогрета на всю
мощность. Но ничего страшного, северо-восток Африки тоже переживает стадию раскола тектонической
плиты с континентальной корой. Это естественный процесс геологического развития Земли.
ЦИКЛИЧНОСТЬ В ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ
С начала геологического развития Земли циклы расширение–сжатие повторялись
многократно. Это подтверждают эпохи складчатостей, которые разбросаны во времени начиная с раннего
Архея и по ныне. Необходимо сразу отметить, что всегда увеличение объёма планеты преобладало над его
сокращением. Именно поэтому, после каждого цикла расширение–сжатие, объём Земли становился всё больше
и больше, со всеми вытекающими из этого последствиями (уменьшение силы тяжести на поверхности планеты,
увеличение продолжительности суток, изменение местоположения магнитных полюсов и т.п.).
Признаки расширения планеты
В результате дегазации гидридов ядра, происходит увеличение объёма планеты.
При этом за счёт участков внешнего ядра, лишившихся водорода, происходит увеличение мощности нижней
мантии. Этот процесс ведёт к структурной перестройке мантии и земной коры. В мантии структурная
перестройка проявляется в виде глубокофокусных землетрясений, конвективных движений, а так же
в гравитационной дифференциации вещества. Сделать вывод о том, что планета расширяется, можно по
следующим признакам:
- Основным и самым надёжным признаком расширения планеты является активность вулканов
трещинного типа хотя бы в одном из рифтов на планете.
- Полное прекращение извержений вулканов центрального типа, повсеместно на всей планете,
за исключением щитовых гавайского вида.
- Отсутствие сейсмической активности в зонах субдукции. Практически полное отсутствие
землетрясений на планете, за исключением глубокофокусных землетрясений и землетрясений в
рифтовых зонах.
- Активизация магматических и вулканических процессов в геосинклинальных зонах с
излиянием лавы основного состава.
Теперь рассмотрим приведённые признаки подробней.
1. С началом расширения планеты активизируются или появляются новые
трансмантийные линейные швы, над которыми располагаются рифты, а точнее порождением которых,
являются рифты. Расширение планеты вызывает растягивающие усилия в земной коре, что ведёт к
появлению магматических очагов, которые располагаются под рифтами.
У центрального угла Ф длина дуги у той больше, которая имеет больший радиус,
т.е. L1>L2 (Рис.7). Отсюда следует, что даже небольшое расширение планеты, а следовательно и
увеличение радиуса Земли, приводит к значительному наращиванию площади земной коры. Таким образом,
в результате раздвижения краёв рифта, образовавшаяся трещина заполняется поднимающейся из мантии
лавой, которая при затвердевании наращивает земную кору океанического типа. При этом может резко
увеличиться расстояние между континентами через активный рифт. Максимальное наращивание коры
происходит в том рифте, под которым или вблизи которого из ядра планеты выделилось больше водорода.
В разные циклы расширения величина наращивания коры в рифтах может быть различной, так начиная с
мезозойской эры, наиболее активно расширялись рифты в Тихом и Атлантическом океанах, но
сейчас пальма первенства переходит к рифтам Индийского океана.
Рис.7 Большая дуга соответствует большему радиусу окружности
Существует закономерность, чем больше становится объём планеты, тем
больше скорость наращивания площади океанической коры. Отсюда, скорость наращивания площади
океанической коры на Земле постоянно возрастает.
Таким образом, в период расширения планеты активизируются вулканы трещинного
типа в рифтовых зонах. Интенсивней извергаются вулканы в тех рифтах, под которыми интенсивней идёт
процесс распада гидридов в ядре планеты, т.е. на участках с большей скоростью расширения.
Увеличение площади земной коры происходит и в геосинклинальных областях, при
разнонаправленных горизонтальных и вертикальных движениях блоков, так как земная кора испытывает
растягивающие усилия. Сбросами формируются серии грабенов. Земная кора утоняется с образованием
ослабленных зон. На границе Мохоровичича, где появлялись участки с пониженным горным давлением,
возникали магматические очаги основного и ультраосновного состава, которые далее по ослабленным
зонам внедрялись в земную кору. Остывая при относительно спокойном тектоническом режиме расширяющейся
планеты, такие магматические очаги порождали стратиформные интрузии. Аналогичные процессы протекали
на Луне и планетах земной группы. На Венере они, возможно, протекают и ныне.
В случае если площадь активной дегазации на поверхности ядра имела вытянутую
форму, то и рифт приобретал форму линии. При изометричной форме участка активной дегазации на
поверхности ядра, площадь новой океанической коры также приобретает изометричную форму. Ныне на Земле
рифты имеют, как правило, форму линий, а на Луне, Марсе и др. океаническая кора чаще имеет
изометричную форму.
В настоящее время (2007 год) на Земле вулканы трещинного типа не извергаются.
2. При расширении планеты в мантии и в земной коре господствуют силы растяжения.
Давление в магматических очагах вулканов центрального типа уменьшается, и его уже становится не
достаточно для процесса извержения. Мало того, растягивающие усилия в земной коре приводят к
снижению давления в магматических очагах вулканов центрального типа, что приводит к проседанию земли
над магматическими очагами с образованием кальдер. Вулканы центрального типа извергаются, как правило,
андезитовой или липоритовой лавами, у которых повышенная вязкость. Базальтовая лава у них появляется
лишь на поздних этапах сжатия планеты. Следовательно, для извержения вулканов центрального типа
необходимо высокое давление в магматическом очаге, а в эпохи расширения в земной коре господствуют
силы растяжения. Отсюда, вулканы центрального типа, расположенные в геосинклинальных областях, в
кордильерах, на островных дугах в эпохи расширения засыпают. Щитовые вулканы, извергающие основную
лаву, расположенные над участками подъёма из мантии вещества и тепловой энергии, могут проявлять
активность.
3. В зонах субдукции, где одна тектоническая плита
подныривает под другую, в период расширения планеты наступает полная тишина. В эпохи расширения
Земли люди, живущие у подножья Везувия и Этны, жители Сахалина, Камчатки, островных дуг, Анд и др.,
могут жить спокойно. Вулканы центрального типа на таких участках земной коры засыпают на весь период
расширения планеты. При расширении планеты, напряжения в земной коре минимальные. Следовательно,
движения плит относительно друг друга не происходит. Катаклизмы, связанные с внутренней энергией
Земли, в эпоху расширения маловероятны.
|
- Плюмы |
- Трещины в земной коре |
Рис.8 Зарождающиеся рифты в Африке и проявившие себя плюмы в сопредельных океанах
4. В геосинклинальных областях, на границе
Мохоровичича, формируются и далее, по ослабленным зонам, внедряются в земную кору магмы
основного и ультраосновного состава. По разломам магмы основного, изредка ультраосновного
состава могут прорываться на поверхность планеты с образованием базальтов и пикритов
Если активная дегазация ядра началась под континентом, то дробление
континента на более или менее мелкие осколки неизбежно. Ныне (2007г.) это происходит под
восточной Африкой, где уже появились рифтовые трещины (рис.8). Если новые рифты будут активны,
то через десяток другой миллионов лет, на западе западного осколка Африки появятся кордильеры,
аналогичные Андам в Южной Америке. Первые признаки уже появились, это вулкан Камерун на западном
берегу центральной Африки (рис.8). В земной коре, под которой происходит дегазация водорода, при
благоприятных условиях, начиная с каменноугольного периода, формируются эндогенные месторождения
нефти и газа. Это связано с тем, что к середине палеозойской эры основная масса легко отщепляемого
от мантийных силикатов кислорода водород уже вынес на поверхность планеты. Теперь водородом в
большей степени стали выноситься к поверхности другие химические элементы и углерод в том числе.
Гидриды углерода стали проникать в земную кору и в благоприятных условиях накапливаться, формируя
при этом неорганические месторождения нефти и газа. В зонах субдукции и в геосинклинальных областях
нефть генерируется за счёт переработки органического вещества, входящего в состав метаморфизируемых и
переплавляемых осадочных горных пород (о. Сахалин со своей акватория и др.). Месторождения нефти (
любого генезиса), подвергшиеся метаморфизму, могут превращаться в месторождения каменного угля и
других твёрдых каустобиолитов. Следовательно, на планете Земля ещё есть белые пятна, где следует
поискать месторождения углеводородов и угля. Это относится и к территории России.
Признаки сжатия планеты
С восстановлением равновесия в ядре планеты между температурой, давлением
и содержанием водорода активная дегазация ядра временно затихает. В мантии и земной коре, в такие
эпохи, на первое место выступают процессы, приводящие к сжатию планеты. Основные из них это:
снижение температуры (остывание мантии и коры), фазовый переход первого рода (жидкость -> твёрдое тело
). К признакам сжатия планеты относятся следующие процессы:
- Полное прекращение извержений вулканов трещинного типа в рифтовых зонах.
- Активизация вулканов центрального типа, хотя бы в одном месте планеты.
- Сейсмическая активность в зонах субдукции, особенно по фокальным плоскостям и в
геосинклинальных областях. Подновляются глубинные разломы в пределах континентальной коры.
- В геосинклинальных областях активизируется магматизм кислого состава. Внедряются батолиты
гранитов, вулканы центрального типа часто извергаются в виде взрывов с излиянием кислой лавы.
А теперь рассмотрим их подробней:
1. С восстановлением равновесия между давлением,
температурой и содержанием водорода в ядре, прекращается активная дегазация. Гидриды железа и других
элементов прекращают активно распадаться, прекращается и расширение планеты. В земной коре исчезают
растягивающие усилия. Это приводит к прекращению сейсмической и вулканической активности в рифтовых
зонах. Вулканы трещинного типа также засыпают до следующей эпохи расширения планеты. Ныне (2007г.),
все вулканы рифтовых зон “спят”.
2. В результате остывания мантии и земной коры их
объём сокращается. Снижение температуры приводит к фазовым переходам первого рода (жидкое
состояние -> твёрдое состояния вещества) в мантии и в земной коре. Всё это приводит к сжатию планеты.
Сокращение площади земной коры происходит в зонах субдукции, где одна плита подныривает под другую.
Это огненное кольцо Тихого океана, островные дуги Индийского океана, северная часть Средиземного моря
и др. При этом происходит переплавление подныривающей плиты с интенсивной гравитационной дифференциацией
расплава. Как следствие, просыпаются старые и появляются новые вулканы центрального типа, которые
в начале активности извергают кислую лаву, а к концу эпохи сжатия – основную, при
условии, что кристаллизационная дифференциация магматических очагов с основной магмой в эпоху
расширения зашла достаточно глубоко. Летучие компоненты, вовлечённые в процесс метаморфизации и
переплавки подныривающей плиты, поднимаются вверх. Часть из них через вулканические аппараты, трещины
и поры в горных породах возвращаются обратно в атмосферу. Другая часть может в структурных ловушках
накапливаться, вплоть до промышленных запасов. В первую очередь это относится к углеводородам,
которые в зонах субдукции могут образовывать месторождения нефти и газа. Отсюда можно сделать вывод,
что пока будет продолжаться дегазация водорода из ядра планеты, в зонах
субдукции будут формироваться новые и регенерироваться отработанные месторождения углеводородов.
3. При сжатии планеты, в зонах субдукции, происходит
сокращение площади земной коры. При этом одна тектоническая плита подныривает под другую. На
поверхности планеты это выглядит как движение плит земной коры по мантии относительно друг друга.
Тектонические плиты движутся от рифтов или горячих точек к зонам субдукции или к геосинклинальным
областям. Зоны субдукции обычно располагаются на сочленении континентальной коры с океанической.
Но если нисходящий конвекционный поток зародился под земной корой океанического типа, то вокруг его,
на поверхности земной коры, появляются островные дуги, а земная кора над ним переходит на
геосинклинальный режим развития.
При сжатии в земной коре возникают огромные напряжения, снятия которых
сопровождаются сильнейшими землетрясениями. Город Нефтегорск на Сахалине был стёрт с лица Земли.
Землетрясение 26.12.2004 года в Индийском океане вблизи о. Суматра вызвало цунами. На участках,
где столкнулись плиты с континентальной корой, также происходят сильнейшие землетрясения (г. Спитак
в Армении). Наибольшей опасности в эпохи сжатия планеты подвергается горнодобывающая промышленность,
особенно угольная. Горные удары и выбросы метана это обязательные явления в эпохи сжатия. При сжатии
подновляются глубинные разломы в земной коре. В эпохи сжатия землетрясение может произойти практически
в любой точке поверхности планеты. Разница будет заключаться лишь в силе землетрясения. В пределах
платформ они, конечно, происходят реже и сила их слабее. В силу того, что при сжатии планеты
двигаются только тектонические плиты, центры землетрясений редко выходят за пределы земной коры.
Лишь по фокальным плоскостям под кордильерами и в зонах субдукции, центры землетрясений могут
находиться в верхней мантии. Большая по площади тектоническая плита, при движении по астеносфере,
может и расколоться из-за разницы кривизны её старого местоположения на поверхности планеты и нового.
Сила Кориолиса, возникающая при пересечении тектоническими плитами земных параллелей, также вносит
свою лепту в направление их движения, т.е. корректирует направление сжимающей силы в случае её
возникновения.
4. Смена расширения планеты на сжатие приводит к
кардинальным изменениям в развитии геосинклинальных областей. В результате глыбовых движений,
формируемых взбросами, происходит сокращение площади земной коры. В ослабленные зоны, которые
возникают при сжатии (трещины отрыва, например), внедряются магмы кислого и среднего состава из
стратифицированных магматических очагов.
В настоящее время (2007г.) на Земле наблюдаются все перечисленные
признаки сжатия планеты. Следовательно, мы в настоящий момент переживаем эпоху сжатия Земли,
при которой в переплавку пошла уже мезозойская земная кора океанического типа. Это значит,
что максимум через сотню другую миллионов лет на Земле не останется океанической коры и мезозойского
возраста.
Медленная дегазация ядра планеты
На всей поверхности границы ядро-мания постоянно идёт процесс медленного
распада гидридов железа и других элементов. Результат этого явления – появление плюмов
[5], которые потом поднимаются сквозь мантию к
земной коре. В грубом приближении это похоже на кипение воды, где роль пузырьков пара выполняют
плюмы. Происходит “пробулькивание” мантии жидкими плюмами. В жидком расплаве (плюме),
при снижении температуры интенсивно идёт процесс кристаллизационной дифференциации, в результате
его плотность уменьшается. Появляется подъёмная сила, под действием которой плюм стремится
всплыть вверх, проплавляя свою кровлю, т.к. плюмы являются переносчиками не только вещества,
но и тепловой энергии. Таким образом, в результате плавления вещества в кровле и кристаллизационной
дифференциации, плюм поднимается вверх через всю мощность мантии. Время подъёма плюма от ядра
планеты до земной коры может исчисляться сотнями тысяч и даже миллионами лет. В результате
увеличения мощности мантии время подъёма плюмов со временем так же увеличивается.
Первоначально плюм, достигнув нижней границы земной коры, начинает её
приподнимать. Площадь и высота подъёма участка земной коры зависит от объёма поднявшегося плюма.
Далее плюм, как пузырёк воздуха подо льдом, начинает растекаться во все стороны, где земная кора
выполняет роль льда. Земная кора, соответственно, в это время испытывает дифференцированные
вертикальные движения. Над центральными частями плюма происходит опускание, а по периферии плюма
– воздымание земной коры. В плане форма площади плюма может быть самой разнообразной. При
чередовании погружений и поднятий пластичные слои на платформах сминаются в брахискладки. Особенно
больших размеров плюмы могут вызывать растрескивание даже континентальной коры, что приводит к
излиянию базальтовой лавы (трапповый вулканизм в Сибири, Индии). Иногда, сквозь земную кору, по
ослабленным зонам к поверхности платформы прорываются в виде взрыва летучие компоненты плюма, в
результате образуются диатремы и кимберлитовые трубки взрыва. Так образовались алмазоносные трубки
взрыва, ведь в составе летучих достаточно много соединений углерода (СН4, СО, СО2).
океанах, плюмы довольно часто проплавляют тонкую океаническую кору, с
образованием короткоживущих вулканов (рис.9). По окончании вулканической деятельности в
результате снижения давления в магматическом очаге, остывания и растекания плюма, такие вулканы
вновь опускаются под воду, а на их месте, при благоприятных условиях, остаются коралловые острова.
Рис.9 Современная геосинклинальная область
В случае если проплавления океанической коры плюмом не произошло, формируются
поднятия морского дна, которые относительно быстро (по геологическим меркам времени), в результате
остывания и растекания плюма под океанической корой, вновь опускаются. Именно поднимающиеся от ядра
планеты плюмы поддерживают вязкость астеносферы.
Таким образом, в результате “пробулькивания” мантии плюмами, земная кора
испытывает волновые (эпейрогенические) движения, которые на континентах могут вызывать морские
трансгрессии и регрессии. Ныне существуют участки континентальной коры, которые в результате
трансгрессии на них моря, полностью оказались под водой. Никакой базификации, океанизации и других
фантастических процессов превращения континентальной коры в океаническую кору, в таких случаях
естественно не происходит. Платформы (древние и молодые) и их осколки неоднократно опускались ниже
уровня океана, но ни одного квадратного метра океанической коры при этом на них не появилось.
Расширение планеты в результате медленной дегазации водорода проявляется
лишь в том случае, если устанавливается равновесие между количеством поступающей из недр
энергией и количеством энергии излучаемой в космос. Составляющая часть расширения планет от
активной дегазации много больше, чем составляющая от медленной дегазации. Проявляется расширение
планет от медленной дегазации в том случае, если временной промежуток между эпохами активной
дегазации водорода достаточно велик.
Заключение
В настоящее время (2007г.) Земля переживает эпоху сжатия. Активизировались
вулканы центрального типа (вулканы на п-ове Камчатка, Этна на о.Сицилия и др.). Участились
землетрясения. В результате землетрясения 24.12.2004 года у о.Суматра, вызвавшего огромное цунами,
произошло сокращение экваториального радиуса, что привело к увеличению скорости вращения Земли
вокруг своей оси, и как следствие, уменьшение продолжительности земных суток. Холодная, затяжная
весна в северном полушарии Земли 2005 года является следствием этого землетрясения, т.к.
увеличившаяся сила тяжести на полюсах не компенсируется центробежной силой, как это происходит
на экваторе. Вследствие этого на полюсах произошло сжатие атмосферы. Холодный, полярный воздух
выжался в низкие широты со всеми вытекающими отсюда последствиями, что и наблюдалось весной 2005года.
В статье не затронуты многие площади на поверхности Земли. Это относится
к геологическому строению дна Северного Ледовитого океана; территориям прилегающих к Новой
Зеландии, Антарктиде и другие.
Вопросов ещё очень много, но, зная причину и направление геологического
развития Земли и других планет, ответы найти, будет легче.
[1] Объём “некоторого общего расширения” зависит от массы
гидридного ядра планеты и объёма выделившегося из его водорода, за один цикл. Чем больше масса
гидридного ядра, тем на большую величину, в итоге, сможет увеличиться объём планеты.
[2] Фаэтон – гипотетическая планета, орбита которой находилась
между Марсом и Юпитером. Ныне на месте её орбиты находится пояс астероидов.
[3] Под тяжёлой бомбардировкой понимается частое падение на
планеты метеоритов большого размера, десятки и сотни километров в диаметре.
[4] Самая древняя океаническая кора на Земле имеет мезозойский
возраст.
[5] Плюм представляет собой силикатный расплав, являющийся
следствием распада гидридов и дифференциации вещества планеты по плотности. Плюмы формируются
на границе ядро-мантия.
|