Гипотеза первичности континентальной коры

Предположения о первичности континентальной коры высказывались неоднократно в виде догадок. Впервые на уровне гипотезы она была разработана А.Д. Архангельским (1941), В.В. Белоусовым (1963, 1968) и его учениками.

В основе этой гипотезы лежит положение о том, что ведущим процессом формирования земной коры, особенно на начальных этапах ее развития, была гравитационная дифференциация вещества, которая протекала в определенных благоприятных термодинамических условиях. Наиболее благоприятными условиями для дробной дифференциации вещества в поле силы тяжести будут такие температуры, при которых создаются многофазные системы, состоящие из твердых, жидких и газообразных составных частей. Более низкие температуры затрудняют разделение по причине затвердевания вещества и возрастания его вязкости, более высокие температуры, при которых идет быстрое перемешивание расплава, также мало благоприятны для разделения вещества.
При дифференциации вещества легкие дифференциаты магмы всплывали вверх, более тяжелые опускались в мантию. При допущении, что вещество верхних оболочек Земли было однородным, этот процесс должен был идти повсеместно и привести к формированию протокоры (древней первичной коры), близкой по составу к коре континентального типа.
В основе современной гипотезы первичности континентальной коры лежат представления В.В. Белоусова об эндогенных режимах, свойственных земной коре, и особенно об эндогенных режимах материков. Важнейшими из выделенных эндогенных режимов являются классы геосинклинальных, платформенных, орогенных и рифтовых режимов, а также режим океанических котловин, менее изученный, чем другие. Эндогенные режимы отличаются друг от друга степенью проницаемости земной коры для магмы и других ее продуктов, типом и степенью магматизма, характером проявления метаморфизма, наличием или отсутствием гранитизации, степенью и характером подвижности земной коры (табл. 2).
Развитие структур земной коры В.В. Белоусов связывает с эволюцией эндогенных режимов. По его представлению в первый период развития Земли, в промежутке от 3,6 до 2,8 млрд, лет господствовали геосинклинальные условия. Об этом свидетельствует распространение основных и ультраосновных пород в структурах этого возраста. Эти породы распространены в пределах щитов, где они пережили метаморфизм, гранитизацию и подверглись сильнейшей складчатой деформации. Начальную стадию формирования этих пород В.В. Белоусов называет пер мобильной™. Следующий период развития земной коры от 2800 до 1600 млн. лет, по В.В. Белоусову, характеризуется тем, что тектонические структуры, представленные протогеосинклиналями и протоплатформами небольших размеров, приобрели признаки линейности, что свидетельствует о возросшей роли глубинных разломов. Размещение протогеосинклиналей и протоплатформ не было устойчивым. Их простирание и положение менялись, так как кристаллический панцирь, созданный метаморфизмом, не был устойчивым. Этот период поэтому получил название неустойчивой протогеосинклинальной стадии. В промежутке между 1,8-1,6 млрд, лет наступает устойчивая геосинклиналь- но-платформенная стадия, которая продолжается до сих пор. Эта стадия характеризуется определенным сочетанием эндогенных режимов (табл. 2). [20]
Классы эндогенных режимов (по В.В. Белоусову, 1973)
с некоторым дополнением и сокращениями автора
Таблица 2

Класс режимов	Соотношение опусканий и поднятий	Характерные осадочные формации	Характер и степень проницаемости литосферы
Геосинклиналь ный	Преобладание опусканий или равное развитие поднятий и опусканий	Кремнистая, аспидная, флишевая, ка- устобиолитовая, известняковая, мо- лассовая	Рассеянная большая и сосредоточенная малая
Платформенный	Слабое преобладание опусканий в начале цикла и поднятий в конце	Пссчаногл инистая, известняковая, ка- устобиолитовая, молассовая и лагунная	Непроницаемая или сосредоточенная очень слабая
Орогенный	Преобладание поднятий с небольшими опусканиями отдельных участков системы	Молассовая, лагунная, каустобио- литовая	Сосредотченная большая и умеренная
Рифтовый материков	Сводовые поднятия, усложненные грабенами	Молассовая лагунная	Сосредоточенная большая
Рифтовый океанов	Пологие сводовые поднятия, усложненные грабенами	Базальтовая	Сосредоточенная большая
Окраины материков	Преобладает опускание	П есчано-глинистая	От сосредоточенной большой до непроницаемой
Океанических котловин	Преобладает опускание	Кремнистая базальтовая	Рассеянная и сосредоточенная большая

Продолжение таблицы 2
Классы эндогенных режимов (по В.В. Белоусову, 1975)
с некоторым дополнением и сокращениями автора

Класс режимов	Характер магматизма	Региональный метаморфизм, гранитизация	Тип складчатости	Тип разрыва
Геосинкли нальный	Основные подводные излияния, пластовые интрузии в начале цикла и средние и кислые в конце	От зелено-сланцевого до сильного регионального и гранитизации	Общего смятия, глубинный, глыбовый, нагнетания	Глубинные взрезы, надвиги, покровы
Платформен ный	Отсутствует или слабый, основных или щелочных интрузий. При активизации излияние платобазальтов	Отсутствует	Глыбовый и нагнетания	Сбросы взоросы
(Эрогенный	Излияния средние и кислые; трещинные интрузии разного состава	Отсутствует	Глыбовый, нагнетания локально общего смятия	Глубинные взрезы, сбросы, надвиги
Рифтовый материков	Основные и щелочные излияния	Отсутствует	Глыбовый	Глубинные сбросы, взоросы
Рифтовый океанов	Базальтовый	Отсутствует	Глыбовый	Глубинные сбросы, взбросы
Окраины материков	Или отсутствует или мощные излияния андезитов	Отсутствует	Глыбовый Нагнетания общего смятия	Глубинные взоросы, надвиги, сбросы
Океанических котловин	Базальтовый	Отсутствует или слабый	Отсутствует	Глубинные сбросы, взрезы

Оценивая общую направленность развития земной коры материков, В.В. Белоусов констатирует сокращение площадей, занятых геосинклинальными и орогенными режимами и расширение областей платформенных режимов.
Более того, в соответствии с имеющимся в распоряжении В.В. Белоусова материалом, он приходит к выводу, что строение и развитие материков, а также вещественный состав верхней мантии и коры над ней, указывают на связь процессов в коре с очень глубокими сферами земного шара, лежащими, во всяком случае, глубже астеносферы[21]. Следовательно, земная кора материков является результатом дифференциации, охватившей вещество Земли на многие сотни километров в глубину. Столь же глубокие энергетические и вещественные «корни» имеют все эндогенные режимы материков (1975, с. 221).
Таким образом, воззрения В.В. Белоусова на историю формирования материковой коры (платформ) мало чем отличаются от положений, принятых в гипотезе постепенного разрастания материковой коры за счет океанической. Главные различия гипотезы В.В. Белоусова относятся к той ее части, которая рассматривает происхождение океанических впадин.
В.В. Белоусов считает, что понять происхождение и эволюцию литосферы океанов можно, «только допустив существование процесса образования океанической литосферы на месте существовавшей континентальной литосферы. За счет процесса базификации или океанизации континентальной литосферы.
Процесс базификации достаточно легко осуществляется, если литосфера имеет рассеянную проницаемость. Поднимающийся к поверхности базальт и другие основные породы по густой сети каналов внедряются в литосферу, где магма застывает, и плотность ее сильно возрастает. Участки литосферы становятся тяжелее, этому способствует также образование эклогитов при застывании базальтов. Плотность эклогитов, как известно, достигает 3,6 г/см3, что намного больше плотности мантии в районах повышенного ее разогрева. Поэтому в этих районах верхней мантии в частичное плавление вовлекается до 50 % вещества. В результате плотность меньшая, чем в литосфере, распространяется в верхней мантии на глубины в несколько сот километров.

В этих условиях блоки литосферы, разделенные разломами, погружаются глубоко в астеносферу, а расплавленное вещество астеносферы распространяется внутри литосферы как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. С этим процессом еще А.Д. Архангельский (1941) связывал погружение сиалических масс, находящихся в прошлом между континентами Старого и Нового света. В соответствии с изложенным, В.В.Белоусов океаны рассматривает как области сильного прогревания мантии и проплавления и растворения континентальной коры, ранее существовавшей на месте современных океанов. В подтверждение своей точки зрения он приводит факты нахождения пород континентальной коры в отдельных регионах Атлантического, Индийского и Тихого океанов. Процесс поглощения континентальной коры по В.В. Белоусову был неравномерным. Вначале он проявился в акватории Тихого океана, впадина которого считается древней, как минимум верхнепротерозойской. Впадины других океанов считаются кайнозойскими. Время их образования падает на период от юры до неогена.
Гипотеза первичности континентальной коры содержит ряд интересных положений и, в частности, намечает пути становления и развития земной коры, как некоего целостного, определяемого как ее внутренней структурой, так и взаимодействием с мантией. Наиболее слабым местом гипотезы является теория базификации. Эта теория, по мнению М.Л. Добрецова и др. (I960), «несостоятельна с самых общих теоретических позиций, и, главное, не имеет достаточных петрологических данных, подтверждающих ее. Процесс базификации представляется малообоснованным и Ю.А. Косыгину (1983, с.377), который пишет: «Представляется маловероятным, что поднявшаяся кверху внедрившаяся в осадочную оболочку и выплеснувшаяся наружу основная и ультраосновная магма затем своей тяжестью затянет блоки осадочной оболочки на глубины мантии, которая сама сложена не менее тяжелым материалом. Такое затягивание блоков вниз возможно только при значительной инверсии плотностей, существование которой трудно предположить». Эту же мысль подтверждает А.А. Пронин , который считает, что процесс преобразования континентальной коры в океаническую кажется невероятным, так как в процессе такой перестройки, должно было бы освобождаться огромное количество кремнезема и окиси калия, дальнейшая судьба которых остается неясной вследствие неясности механизма такой перестройки.
Однако сам факт значительных опусканий блоков континентальной коры и образования глубоких впадин, где гранитный слой постепенно становится все меньше и тоньше и, наконец, исчезает, а толщи осадочных отложений ложатся на кору океанического типа, хорошо показан в работе Е.П. Леликова . Подобные крупные впадины широко распространены на окраинах Атлантического, Тихого и Индийского океанов, а также внутри самих континентов. Существуют многочисленные доказательства, что поверхность коры большинства глубоководных впадин с тонкой континентальной корой или даже без нее ранее располагалась над уровнем моря или на небольшой глубине, и толщина их континентальной коры достигала 30-40 км. Следовательно, существует механизм, который приводит к сильному уменьшению толщины континентальной коры вплоть до ее полного исчезновения. М.Е. Артемьев и Е.В. Артюшков (1968) считают, что таким механизмом может быть:
а)              растяжение земной коры, под влиянием горизонтальных перемещений отдельных блоков земной коры или литосферных плит; б) уплотнение коры и мантии при охлаждении;
в)              образование тектонических покровов большой толщины из пластин континентальной коры или океанической литосферы;
г)              фазовые переходы базальтовых пород в эклогит, который представляет собой плотную ассоциацию минералов.
Анализ перечисленных механизмов перехода континентальной коры в океаническую приводит авторов к выводу, что растяжением земной коры и надвиганием пластин можно объяснить образование лишь некоторых впадин в земной коре. Отвергают они и механизм охлаждения земной коры на том основании, что для значительного погружения требуется охлаждение верхнего слоя Земли толщиной около 100 км. По времени этот процесс занимает 50—100 млн. лет, в то время как скорость образования впадин на два порядка меньше. В результате, основным механизмом, определяющим опускание блоков земной коры, авторы признают фазовый переход базальта в эклогит. Однако, как показали А.Е. Рингвуд и Д.П. Грин (1960), экологитизация базальтов происходит только при относительной сухости нижней части коры и в довольно узких условиях давления и температуры. Кроме того, само положение о наличии базальтового слоя в нижних горизонтах коры в настоящее время берется под сомнение многими исследователями.
В том случае, если механизмом океанизации принимается разрыв и расхождение континентальной коры, мы наблюдаем переход от гипотез, признающих постоянство положения материков и океанических впадин, к гипотезам мобилистским.
Первой по времени, если исключить догадки и предположения, мобилистской гипотезой, достаточно увлекательно и стройно изложенной, была гипотеза А. Вегенера (1923), по мнению которого, было время, когда сиалическая оболочка (в изложении А. Вегенера - литосфера) покрывала равномерным слоем всю поверхность земного шара и, в свою очередь, равномерно покрывалась водяной оболочкой - всемирным морем, или пан- талассой. Затем произошел разрыв этой оболочки как по ряду меридианов, так и в экваториальной области. Разорвавшиеся края стали расходиться, так как сиалическая оболочка стала собираться в складки. Между блоками сиалической оболочки выступила барисфера (симатическая оболочка земного шара). Над барисферой образовались более глубокие части Мирового океана и более мелкие на окраинах сиалической оболочки. Сиалическая оболочка непрерывно утолщалась и, наконец, под влиянием изостазии поднялась над уровнем моря.
В первый период, в результате разрыва возник один цельный континентальный массив - Пангея, в пределах которого складки образовались на всей его площади. Позже сиалическая кора потеряла способность к складкообразованию на большей части площади (на платформах) и сосредоточилась в отдельных поясах, и, прежде всего, вдоль экватора. Под влиянием центробежной силы сиалическая оболочка стремилась перемещаться к экватору, где она испытывала наибольшее давление и собиралась в складки.
Таким путем должны были образоваться те области земной коры, которые мы называем геосинклиналями, последние заполнялись осадками, впоследствии собранные в складки, и образовавшие горные кряжи. Отсюда Вегенер заключает, что геосинклинали принадлежат литосфере (сиалической оболочке), и ошибаются те, кто ищет их в современном океане, принадлежащем барисфере. Отсюда также вытекает, что все те осадки, которые изучает историческая геология, отлагались исключительно в эпиконтинентальных бассейнах, расположенных на сиалической оболочке. Мировой океан, покрывавший барисферу, не оставил осадков, доступных нашему изучению, - в силу того постоянства континентальных массивов, которые вытекают из сказанного. Кроме широтных континентов образовались и меридиональные по западной окраине, вследствие движения ее (сиалической оболочки) с востока на запад и того сопротивления, которое оказывала этому движению охлажденная под океаном, а потому менее вязкая, чем под литосферой, барисфера.
Таким образом, кроме движения к экватору, литосфера имеет движение с востока на запад; если первое, вероятно, обусловливается центробежной силой, то второе может вызываться или вращением Земли, или приливными волнами в ее твердой оболочке.
Под влиянием этих сил единый массив литосферы (Пангея) постепенно по меридиану стал раскалываться на отдельные части, расплывшиеся и образовавшие современные обособленные континентальные массивы. Перемещение масс на поверхности Земли должно было нарушить ее движение, т.е. вызывать перемещение оси вращения и ее полюсов. Такова вкратце гипотеза Вегенера, которую А.А. Борисяк (1922) характеризует как смелую и красивую мысль, основанную пока, правда, на небольшом количестве данных. Она так стремительно увлекает за собой поток фактического материала (одним за другим крупнейшие вопросы геологии получают с ней такое простое и легкое решение), что приходится сделать над собой усилие, чтобы остановиться на этом пути и начать систематическую ее проверку.
Главными доказательствами раздвижения материков были: удивительная параллельность и большое сходство геологического строения западного и восточного побережья Атлантического океана, а также палеоботанические факты, которые гипотеза Вегенера объясняла удивительно просто.
В первый период гипотеза Вегенера получила широкое распространение, но уже в тридцатые годы XX века увлечение идеями мобилизма Вегенера прошло, так как они стояли в стороне от магистрального направления в развитии геологии и не опирались на уже разработанные принципы геологии. Эта гипотеза, как и последующие гипотезы мобилизма, не объясняла процессов развития земной коры в докембрии и, что самое главное, указанный Вегенером механизм перемещения материков был недостаточен и противоречил современным геофизическим представлениям. Преемницей гипотезы Вегенера считается гипотеза «новой глобальной тектоники» или «тектоника литосферных плит», претендующая на роль всеобъемлющей геологической теории, но относящейся уже к другой группе гипотез.

<< | >>

↑

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

Еще по теме Гипотеза первичности континентальной коры:

- География - Землеведение - История Земли -