ЭВОЛЮЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЛИТОСФЕРЫ

Предположение о прогрессивном остывании Земли, высказанное еще Эли де Бомоном (1852) и Э. Зюссом (1883), и построеная на нем гипотеза контракции не соответствует современным представлениям о Земле и не может быть основой построения современной геотектонической теории.

На начальном этапе своего развития Земля получила огромное количество тепла за счет аккреции, гравитационной дифференциации и радиоактивного распада. В результате температура Земли в пределах ядра поднялась до 4-5*103 °С. Температура в мантии достигала 1500-400°С, но она была на большей части мантии ниже адиабатической, так что вещество мантии расплавленным не было. Относительно высокая температура наблюдалась и в поверхностных слоях формирующейся земной коры. Этому способствовали как повышенное количество поступающего тепла от радиогенного распада, которое было выше современного в 3-4 раза, и тепла от метеоритных ударов, так и малый градиент перепада температур при переходе от земной коры к географической оболочке. По данным Г.В. Войткевича (1979) и других исследователей, на поверхности первобытной Земли температура достигала 300-350°С.
Структурный анализ пород докембрия позволил с большей или меньшей достоверностью установить, что высокая температура была и в приповерхностных слоях коры. По данным А.Д. Смыслова (1979), температурные условия зеленосланцевого метаморфизма могли сложиться на глубине 3-4 км, а температура 650-700°С - на глубине 10-15 км. В общем, температура недр в архее превышала современную на 200-300°С, что определило высокотемпературный архейский метаморфизм.
С течением времени, в результате теплового излучения Земли и уменьшения запасов энергии радиоактивного распада элементов, приповерхностные сферы стали остывать. Падала температура среды осадконакопления (табл. 65) и снижался градиент повышения температуры с глубиной. Можно ли эти данные распространять на всю Землю или охлаждением были захвачены лишь ее приповерхностные сферы?
Расчеты показывают, что, если бы Земля не разогревалась за счет внутренних источников тепла, то первоначальное тепло земных недр рассеялось бы во внешнее пространство за 1012лет. Из этого следует, что за время ее существования (5-10° лет) Земля остыть не могла. С учетом этих условий остыванием охвачены лишь кора и верхняя мантия до глубины 8001000 км. Из этого следует, что в этом слое средняя температура вещества должна непрерывно падать при отсутствии внутренних источников тепла. Однако данных о падении температур в верхней мантии в настоящее время нет. Анализ представлений о тепловой истории Земли был сделан в работе Е.А.

Любимовой и В.А. Магницкого (1964), который показывает количественную согласованность накопления энергии термоупругих деформаций с теплом, сбрасываемым сейсмической энергией по Земле в целом. В настоящее время Земля за счет радиоактивного распада получает столько тепла, сколько теряет через тепловыделение. В.И. Биркнер и В.Н. Жарков (1972) показали, что за всю историю Земли 5-109 лет ее радиус за счет температурного эффекта увеличился более чем на 80 км. Не существовало периодов, когда радиус Земли в целом или радиус внутренних ее сфер испытывали бы уменьшение. Под действием меняющейся температуры за последние 109 лет радиус Земли возрастал на 2,5 мм за 1000 лет.
Как радиоактивный распад, так и продолжающаяся гравитационная дифференциация вещества мантии, по-видимому, в состоянии еще долгое время поддерживать современный тепловой режим глубинных сфер Земли.
В то же время нет никакого сомнения, что земная кора остывает. Сравнение термобар пород разного возраста, проведенное О.А. Богатиковым (1981), показало, что термобары пород с возрастом 2,5 и 4 млрд, лет пересекают поле существования силикатных расплавов в системе «гранит - вода» в области гораздо более низких давлений, а следовательно, и меньших глубин. Таким образом, складывается парадоксальное явление: Земля в целом или разогревается или находится в стационарном состояния теплового равновесия, в то время как зем-
Таблица 65
Температура среды осадконакопления в прошлом (по А.Д. Смыслову, 1979).

Геологическое время	Температура нейтрального слоя,°С	Температура морской воды, °С
Рифей	48-50	75
Кембрий	40-45	70
Силур	40	55
Карбон	35-40	50
Пермь	30	45
Мел	24-30	40
Палеоген	20	20-30

ная кора остывает. Остывание земной коры и всей литосферы связано как с уменьшением тепла от распада радиоактивных элементов, так и за счет роста толщины земной коры, которая увеличивает ее изоляцию от мантии.

<< | >>

↑

Источник: Гришанков Г. Е.. Литосфера: структура, функционирование, эволюция.. 2008

Еще по теме ЭВОЛЮЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЛИТОСФЕРЫ:

- География - Землеведение - История Земли -