Физико-географические условия

Особенности метаосадочных пород нижнего архея указывают на существование горячей гидросферы. Изучение изотопного состава кремнистых пород, в частности отношений дейтерия к водороду и изотопов 18О/16О, зависящих от температуры, показало следующее распределение среднегодовой температуры (Салоп, 1982):

В раннем архее температура поверхности Земли была, вероятно, выше 70°С или даже выше 100°С.

Такая температура поверхности могла быть обусловлена только парниковым эффектом, созданным мощной атмосферой. Напрашивается аналогия с современной атмосферой Венеры, температура поверхности которой 480°С, давление углекислой атмосферы около 90 бар.
Атмосфера и гидросфера являются в основном продуктами дегазации и отделения жидких и газообразных составляющих из мантии. Формирование первичной земной коры сопровождалось образованием первичной, существенно водородной, атмосферы, позднее рассеявшейся в космическом пространстве. Вторичная примитивная (первичная в геологическом смысле) атмосфера возникла только после снижения температуры, когда газы уже не могли преодолеть силу притяжения. В дальнейшем атмосфера менялась в зависимости от процессов вулканизма, седиментации, а затем и от фотосинтеза растений.
Состав примитивной атмосферы соответствовал составу газовых продуктов вулканических извержений (водяной пар, углекислота, азот, "кислые дымы" - НС1, HF, H2S, аммиак, метан).
Содержание воды в мантии Земли в три раза больше массы воды современных океанов. Источником этой воды явился процесс образования лав базальтового и андезитового состава. Углекислоты за геологическую историю отложилось в карбонатах в 10 тыс. раз больше, чем теперь содержится ее в атмосфере (а усвоенной растениями и погребенной в 1000 раз больше, чем в атмосфере).
Первичная атмосфера содержала около 99% СО2 (без учета воды).

Давление должно было составлять около 70 бар, а с учетом растворения СО2 в гидросфере 50-60 бар. При таком давлении температура кипения воды должна быть 260-285°С.

Свободный кислород во вторичной (примитивной) атмосфере практически отсутствовал. Основной его источник - биогенный фотосинтез. Кислород, как указывает Л.И.Салоп, отсутствовал в этой атмосфере, судя по изотопному составу серы в осадочных породах, до рубежа примерно 2,3-2,4 млрд. лет (PR|). По данным М.Руттена (1973), около 3 млрд. лет назад была превышена точка Юри, когда содержание кислорода составляло 0,001 от современного, а к концу архея (2,5 млрд. лет) была достигнута точка Пастера, в которой содержание кислорода составляет 0,01 от современного. До этого уровня атмосфера еще считается бескислородной. Анализ газовых включений в хемогенных кварцитах иенгрской серии дал такие результаты: СО2 - 60%, H2S, SO,, NH3, HCI, HF около 35%, N2 + редкие газы 1-8%. В более молодых хемогенных кремнистых осадках содержание кислорода закономерно увеличивается: AR2- 5,5%, PR-PZ, - 12%, PZ2-KZ - 18%. Одновременно происходит снижение содержания СО2 от 42% в AR2 до современного в кайнозое.
Таким образом, атмосфера раннего архея была очень плотной, бескислородной, горячей и состояла в основном из паров воды, углекислоты и ряда других компонентов (характерна "кислые дымы"). Такая атмосфера обусловливала сильный парниковый эффект.
Гидросфера в раннем архее была резко углекислой, содержащей сильные кислоты, т.е. была агрессивной, заметно минерализованной и соленой. Об этом свидетельствуют и древние эвапори-ты (федоровский комплекс на Сибирской платформе, в Канаде, Бразилии). В результате взаимодействия с большим количеством щелочей и щелочных земель состав воды приблизился к нейтральному (рН около 7).

<< | >>

↑

Источник: В.М.Подобина, С.А.Родыгин. ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ. 2000

Еще по теме Физико-географические условия:

- Историческая геология, палеонтология - Геодезия - Геология -