Процесс плотностной дифференциации Земли и архейская палеогеография
Информация - География
Другие материалы по предмету География
?ротах оказалась разогретой в заметно большей мере, чем в приполярных секторах. Поэтому первая астеносфера и связанная с ней зона сепарации железа должны были возникнуть именно под экваториальным поясом нашей планеты (см. рис.1, А).
Рис.1. Последовательные этапы (А - Г) развития процесса зонной дифференциации земного вещества и формирования плотного ядра Земли. Черным цветом показаны расплавы железа и его оксидов; белым - мантия, обедненная железом, его оксидами и сидерофильными элементами; черточками - первичное земное вещество; радиальной штриховкой - континентальные массивы
Отсюда следует, что в самом начале архея (около 4,0 - 3,8 млн лет назад) кольцевой слой
плотных расплавов "ядерного" вещества мог существовать и окружать собой холодную и жесткую сердцевину молодой Земли только со стороны экваториального пояса, тогда как через полярные секторы пласты, также сложенные холодным и жестким первичным земным Веществом, эта сердцевина оказывалась фиксированной в центре Земли. В дальнейшем в течение почти всего архея зонная дифференциация земного вещества уже подпитывалась в основном только гравитационной энергией, но продолжала развиваться как бы по Наследству все в том же приэкваториальном поясе Земли, хотя Положение ее самой по отношению к оси вращения могло меняться в связи с изменениями распределения масс в теле планеты. Известно, что свободное (инерционное) вращение тела может бы устойчивым и стационарным только в том случае, когда ось его вращения совпадает с осью максимального или минимального значения главного момента инерции тела. Но с изменением распределения масс в теле меняется и его момент инерции, а также появляются дополнительные и неуравновешенные центробежные силы, действующие на это же тело. Поэтому и тело Земли под влиянием возникших в процессе дифференциации ее вещества центробежных сил должно было повернуться так, чтобы наиболее плотные и удаленные от центра тяжести планеты массы земного вещества располагались на ее экваториальной плоскости. Только в этом случае ось максимальной компоненты главного момента инерции Земли совпадает с осью ее вращения (см. рис.1, Б) и само вращение становится устойчивым.
Оценки показывают, что около 2,9 - 2,8 млрд лет назад у Земли началось формирование плотного ядра. Причем, раз начавшись, процесс должен был развиваться лавинообразно и достаточно быстро, поскольку разность плотности между "ядерным", т.е. железным, и первичным недифференцированным земным веществом достигала 3 - 3,5 г/см3, а к концу архея в кольцевой зоне дифференциации уже скопилась большая масса тяжелых оксидно-железных расплавов (до 15 - 17 % от массы самой Земли). Скорость развития этого процесса в ту пору сдерживалась только высокой вязкостью первичного вещества бывшей земной сердцевины, растекавшегося по активному поясу верхней мантии под влиянием гигантских избыточных давлений, действовавших на эту сердцевину со стороны формировавшегося тогда ядра Земли. Тем не менее очень вероятно, что весь процесс формирования земного ядра по предложенной схеме занял не более 100-200 млн лет.
Если описываемый процесс выделения земного ядра действительно происходил в конце архея, то он должен был сопровождаться выделением огромной дополнительной энергии около 1 1037 эрг и возникновением в мантийном поясе интенсивных конвективных течений, полностью перестроивших весь существовавший до того тектонический план литосферной оболочки Земли. Уже в самом позднем архее должна была возникнуть одноячеистая конвективная структура с одним восходящим потоком над местом всплытия бывшей сердцевины Земли и одним нисходящим потоком над участками стока "ядерного" вещества. Поэтому есть все основания полагать, что именно над этим нисходящим мантийным потоком на рубеже архея и протерозоя около 2,6-109 лет назад образовался и первый в истории суперконтинент, названный Моногеей.
Учитывая сказанное, весьма интересно связать описанную геодинамическую катастрофу с наиболее выдающейся эпохой кеноранского тектономагматического процесса, завершившего собой архейский этап развития Земли, в результате которого возникла Моногея. Смещением первозданной сердцевины Земли к периферии и заполнением центральных областей нашей планеты "ядерным" веществом завершилась первая и наиболее бурная стадия формирования земного ядра (см. рис.1, Г).
Интересно отметить, что в начале этой стадии, около 2,7 - 2,6 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 многие километры) подняться над ней (см. рис.1, В). В свою очередь это должно было привести к новому изменению ориентации и величины главного момента инерции Земли. После возникновения новой ситуации ось наибольшей компоненты этого момента уже должна была ориентироваться перпендикулярно к плоскости, проходящей через центры тяжести выжатой к периферии сердцевины Земли и ее "плотных секторов" с еще сохранившимся в них первичным веществом. Поэтому есть основания полагать, что и суперконтинент Моногея начал формироваться в низких широтах (рис.2).
Рис.2. Реконструкция Моногеи на время около 2,5-2,4 млрд лет назад в проекции Ламберта: 1 - тиллиты и тиллоиды; 2 - консолидированная континентальная кора. Стрелкой показано направление ледниковой штриховки; белым цветом обозначена область кровного оле?/p>