Прояв вулканізму в геологічному минулому (стр. 2 из 4)

У 1965 р. канадський геолог Дж. Вільсон вперше звернув увагу на те, що жорстка оболонка Землі, її літосфера, розбита на ряд плит, оконтурених трьома типами меж: шрифтовими зонами, зонами занурення плит і трансформними розломами - новим класом розломів, що виникають в літосфері при розвитку в ній чисто здвигових напруг.

В той же час відомий англійський геофізик Е. Буллард із своїми колегами вперше використовував теорему Ейлера, що описує рух жорсткої оболонки по поверхні сфери, і сучасну обчислювальну техніку для побудови кількісних реконструкцій положення дрейфуючих континентів в минулі геологічні епохи.

У 1968 р. американський геофізик В. Морган, французький геофізик Кс. Ле Пішон виділили найбільш крупні літосферні плити і розрахували параметри їх руху по поверхні земної кулі. Тоді ж американські сейсмологи Б. Айзеку, Дж. Олівер і Л. Сайке показали, що сейсмічність Землі повністю визначається рухами літосферних плит по її поверхні.

У 1970 р. англійські геологи Дж. Дьюї і Дж. Берд вперше розглянули з погляду нової теорії розвиток геосинклінального процесу і утворення гірничих поясів Землі. З цих же позицій японський геолог А. Міясіро вивчив умови утворення і прояву регіонального метаморфізму порід і опадів в зонах піддвигу плит. Інший японський геофізик С. Уєда детально вивчив механізми занурення океанських литосферних плит в мантію у зонах субдукції.

Згідно з теорією мобілізму на глобальну еволюцію Землі найбільш всього впливають внутрішні процеси планети, тобто вулканізм.

Прояв вулканізму в геологічному минулому

Історія розвитку Землі в докембрії. Ранній вулканізм Землі.

Згідно сучасним уявленням, процеси вулканізму грали головну роль в ранню стадію формування земної кори або літосфери протягом тривалого часу. Сучасні геологи так пояснюють виникнення Землі.

Планетарна хмара поступово розпадалася, причому окремі її частини під впливом гравітації утворювали скупчення. Планета виникла внаслідок об'єднання невеликих концентрацій газово-пилового середовища, так званих планетозімалей, що досить міцно утримуються такою, що переважає їх за розмірами масою і як би зібраних з її околиць. Прото-Земля, що утворилася при цьому, як ми називаємо цю ранню стадію розвитку нашої планети, існувала вже близько 4,8-4,7 млрд. років тому.

Відповідно до цього Земля була «холодним» несортованим конгломератом, що складався переважно з силікатів, оксидів заліза і магнію і домішки інших хімічних елементів.

Таке становище тривало, однак, недовго. Планета, що збільшувалася завдяки безперервному планетозімальному приросту, дуже скоро стала розігріватися; цьому сприяла взаємодія трьох факторів. По-перше, кожна планетозімаль володіла значною кінетичною енергією, яка при ударі перетворювалася в теплову. Хоча теплота і випромінювалася в світовий простір, планета все ж таки зберігала деяку її частину. По-друге, у зв'язку із зростанням молодої планети внутрішні її області піддавалися все більш сильному стисненню, а гравітаційна енергія, що виявляється при цьому, переходила в теплову. нарешті, як третє джерело тепла, яке спочатку могло мати дуже невелике значення, але на відміну від вищеназваних продовжувало діяти незалежно від зовнішніх процесів. Слід назвати також розпад радіоактивних елементів, особливо таких, як уран і торій, а також ізотоп

. Ці елементи, мимоволі розпадаючись, випускали ядра гелію і електрони. У тих місцях, де останні поглиналися навколишньою речовиною, енергія їх руху також перетворювалася в теплоту.

Мабуть, внаслідок цього через декілька сотень мільйонів років температура в надрах протопланети на глибині близько 400 км досягла точки плавлення заліза. Крапельки розплавленого заліза почали переміщатися до центру планети і витісняти легший матеріал: формувалося залізне ядро Землі - процес, зв'язаний одночасно з подальшим визволенням гравітаційної енергії і відповідно з додатковим виділенням тепла. Наслідком цього з'явилося цілковите розплавлення перш за все самих центральних частин Землі. У цей процес при подальшому розігріванні все більшою мірою залучалися і зовнішні частини протопланети, доки не відбулося майже повне її розплавлення, що привело до подальшого відособлення речовини. Температурні відмінності між межею ядра і поверхнею Землі зумовили виникнення ефекту, який не лише сприяв розділенню речовини, але, як вже наголошувалося, став дієвим чинником глобально-тектонічних явищ: виникли конвекційні потоки. Легші елементи, такі як кисень, кремній і алюміній з малою домішкою інших елементів, виносилися назовні, входили до складу силікатних сполук і накопичувалися на поверхні розплавленої планети, подібно до шлакового шару. Між зовнішньою корою і залізним ядром зосередилися щільніші силікати, такі як силікати магнію і частково заліза, формуючі мантію Землі.

З цією початковою фазою розвитку Землі було пов'язано перше і в той же час найграндіозніший прояв вулканізму, який пізніше ніколи більше в такій формі не виявлявся. Цей вулканізм, можливо, мав місце ще в той час, коли в надрах Землі тільки починалися процеси плавлення, що ведуть до формування її ядра і із все зростаючою силою захоплюючі її зовнішні частини. Через розриви ще не диференційованої «протокори» могли відбуватися перші газові виверження, а в окремих місцях, можливо, і підйом розплавів. Тепло земних надр недостатньо ефективно проникало назовні, Земля була ще позбавлена захисного шару атмосфери, і на поверхні панували низькі температури світового простору. Спочатку це могло призвести до швидкої конденсації газів, що виділяються, утворюючих льодисті опади, а також до швидкого охолоджування лав, що виливалися. Проте у міру переміщення зони плавлення вгору зовнішні частини Землі також стали набувати пластичності. Через незліченні тріщини протокори, що стає все тонше, зі все зростаючою силою відбувалася дегазація. Земля «закуталася» щільними хмарами пари і газів. Назовні виливалися вогняні розплави з утворенням лавових озер, доки зовнішні області Землі не стали розплавленими. Поверхня Землі була величезним лавовим морем із плаваючими на ньому обривками і брилами застиглої кори, які існували короткий час, потім знищувалися і знову виникали у іншому місці; нарешті в внаслідок значного теплового випромінювання температура земної поверхні знизилася настільки, що стало можливим формування поки що тонкої, але вже постійної кори. Спочатку вона була, слабкодиференційованою і мала базальтовий склад.

Догеологічний етап. Спочатку атмосфера була безкисневою, вона втрачала гелій і водень за рахунок відділення їх в світовий простір. Розвиток органічного життя спричинив появу кисню, концентрація якого поволі підвищувалася. Коли температура земної кори стала нижче за точку кипіння води, остання стала займати певні простори на Землі - виникли перші озерні і морські басейни. З'явилася можливість розмиву і перевідкладення матеріалу, тобто почали формуватися осадкові породи. Таким чином, догеологічний етап розвитку Землі, інколи званий Місячним, тривав порівняно недовго - від утворення першої земної кори до появи гідросфери.

Архейський етап

З поширенням процесу розплавлення на зовнішні зони Протоземлі дегазація стала посилюватися. Врешті-решт молода Земля була оточена щільною оболонкою парів і газів - праатмосферою яка суттєво відрізнялася від сучасної атмосфери не тільки температурою і тиском, а ще й хімічним складом. У неї входили такі ж гази, які виділяються діючими вулканами сучасної геологічної епохи. Вона складалася, очевидно, із двоокису вуглецю, азоту, водяної пари, різних вуглеводнів (наприклад, метану), аміаку, синильної кислоти, сірководня, хлористого водню і інших газоподібних сполук, а також благородних газів. Ця праатмосфера володіла відповідно відновними властивостями. Хмари гарячого газу, очевидно, повністю обкутували Землю протягом тривалого часу, і віддалений спостерігач так само не зміг би розгледіти її поверхню, як і ми - поверхню Венери.

Процес застигання і охолоджування земної кори близько 4 млрд. років тому просунувся настільки, що поступово була досягнута і врешті-решт пройдена точка кипіння води-100 °С. Тоді розпочалося осадження водяної пари з праатмосфери у вигляді дощів, які перший час насилу досягали поверхні Землі внаслідок її все ще високої температури і тут же знову випаровувалися; однак, після того, як поверхня виявилася здатною приймати воду, опади стали випадати з великою силою і у величезних кількостях, при цьому вода просочувала висохлу поверхню і заповнювала пониження. Почалося формування водної оболонки Землі - гідросфери, виникли перші моря.

Ця рання фаза розвитку Землі до утворення гідросфери характеризувалася, отже, винятковим пануванням ендогенних, вулканічних, процесів. Екзогенні процеси, такі, як вивітрювання, знос і осадоутворення, ще не брали в цьому участі - за одним лише виключенням: молода земна (кора випробовувала ще один приплив речовини, хоч і менш інтенсивний; мається на увазі тривале «бомбардування» метеоритами, що зумовило розпушування стародавньої кори і перекриття її відповідним шаром щебеня і пилу. Наслідком цього з'явилося в свою чергу те, що одночасно з випаданням опадів, з праатмосфери, змогли відбуватися процеси сильного змиву, перенесення і відкладення матеріалу, тобто стали формуватися перші осадові породи.