Безусловно, 4-й этап был предтечей геодинамики архейской земной коры.
Весомые аргументы зарождения литогенеза в доархейской истории Земли получены в результате сенсационных открытий с помощью американских марсоходов «Спирит» и «Оппотьюнити», доставленных на поверхность планеты в январе 2004 г.: в стенках двух кратеров («Орел» и Гусева), расположенных на противоположных участках экваториальной зоны, были обнаружены обнажения песчано-гравийных пород явно осадочного и водного происхождения, а в местах посадки в реголите обнаружены хлориды и сульфаты, что указывает на существование первичных водоемов (океанов или озер) в самый ранний нойский эон (4, 5–3, 8 млрд лет) истории Марса [2; 4]; соли отвечают по химическому составу первозданным океанам Земли. Дальнейшая эволюция литогенеза на Марсе оборвалась из-за утраты гидросферы. На Земле, напротив, раннее зарождение гидросферы и биосферы определили дальнейшую эволюцию литогенеза, отчетливо зафиксированного в метаморфических породах раннего архея.
О тектоническом стиле доархейской земной коры В течение первых двух этапов земная кора должна испытать существенную эволюцию. Еще до образования океанов в условиях богатой Н2О и СО2 горячей атмосферы она подвергалась воздействию вулканизма, переплавлению с образованием ядер коры континентального типа. Вулканизм провоцировался и еще достаточно сильными приливами и отливами в системе Земля – Луна, а также контракционными напряжениями, возникающими при охлаждении. Развивалась первичная регматическая сеть – система трещин, ограничи-Доархейская и архейская история Земли: этапы, геодинамика и зарождение литогенеза 44 ВЕСТНИК ВГУ, СЕРИЯ: ГЕОЛОГИЯ, 2010, № 2, ИЮЛЬ–ДЕКАБРЬ вающая полигональные протоконтинентальные ядра («плавучие льдины», по Д. М. Шоу). Эта сеть определяла и активные тектонические зоны, по которым локализовались потери тепла из недр планеты. Рассмотрев длину волны при контракционном изгибе протокоры как функцию силы давления и мощности коры, можно определить, что диаметр ядер был в 2–3 раза больше их мощности (10–12 км), т. е. составлял 30–50 км, что подтверждается промежутками между зеленокаменными поясами в провинции озера Верхнего (53 км) [15]. Если считать, что места прогибания отмечают места предпочтительного развития вулканических процессов (зоны относительного растяжения), то возможно моделирование процессов перемешивания протокоры по типу мелкоячейковой конвекции Рэлея – Бенара, возникающей в астеносфере. Контуры такой решетки с отчетливо выраженным гексагональным обликом ячеек наиболее отчетливо проявлены в Австралии и Африке [15]. В этой модели центральные части гексагональных ячеек – это области развития раннеархейских зеленокаменных поясов и ТТГ-ассоциаций, а роль «сварных швов» отводится гранулит-гнейсовым поясам. По другой версии сами зеленокаменные пояса выполняли роль «сварных швов» в процессе консолидации «стада» протоконтинентальных ядер. Следует заметить, что данные модели «списаны» с раннеархейского этапа, а для доархейской истории требуется внесение корректив: земная кора была «мягче», податливее, ячейки менее правильны, распределение их более хаотично, в экваториальной области ячейки из-за больших центробежных сил, скорее всего, были неправильной формы, сплюснутые, «линейные». Как бы то ни было, доархейские этапы – это время интенсивной переработки первичной коры вулканизмом разного состава (от кислого до ультраосновного), процессы выветривания и зарождающийся седиментогенез. Регенерация магмы облегчалась радиоактивным разогреванием верхней мантии в результате распада U, Тh, К, аккумулированных в ходе первичной дифференциации; свойства и состав магм сильно зависели не только от Р и Т, состава пород и степени плавления, но и РН2О. При довольно пестром составе возникающих поверхностных вулканитов общий вектор частичного плавления такого рода постоянно вел к образованию более кислой и менее плотной сиалической коры. Интенсивность процессов химического выветривания обеспечивалась не только высокой температурой и влажностью, но и рыхлым слоем реголита, а также высокой раздробленностью коры под влиянием метеоритной бомбардировки.
Что касается способов образования серогнейсовой ТТГ-ассоциации, то чаще всего предлагается предварительное погружение базальтов океанского типа с коматиитовой компонентой вплоть до астеносферы, предварительное превращение их в амфиболиты или эклогиты. Существует несколько способов такого погружения. Один из них – сагдукция, предложенная В. Е. Хаиным [16], заключается в прямом погружении блоков первичной коры в астеносферу, которая располагалась в то время непосредственно под тонкой корой, в результате «прогибания», обваливания блоков коры над мантийными горячими струями («горячими точками»). Допускается при этом, что плюмы могли провоцироваться метеоритными ударами.
Второй способ – субдукция с пологим погружением слэбов – характеризуется возникновением вулканических дуг над зонами погружения, слияние которых приводит к образованию микроконтинентов, однако пока строго не доказана для до- и раннеархейских ТТГ-террейнов линейная форма дуг.
Третий способ – обдукция – был предложен южноафриканскими геологами М. де Вит и др.
[16], которые предполагают предварительную серпентинизацию коры, что делает ее не способной к субдукции и вызывает в результате сжатия нагромождение чешуй этой коры, их погружение и частичное плавление. Другие геологи (Д. Эббот и Р. Дрюри) доказывают, что субдуцирование в доархейской коре исключается из-за большой мощности коры (больше 23 км) [16].
Наконец, можно предложить четвертый способ – тессерообразование – опрокидывание до вертикального положения чешуй первичной коры, их скучивания в условиях плюмовой хаотической тектоники; этот способ, «подсмотренный» на Венере, вполне мог обеспечить в межплюмовом пространстве расплавление поставленных «на голову» чешуй коры и преобразование ее в ТТГ-ассоциацию.
Краткие выводы 1. Итак, данные сравнительной планетологии и раннего зарождения гидросферы позволили прийти к выводу, что почти «с самого начала», примерно с рубежа 4, 35 млрд лет, произошло зарождение литогенеза. Это дает основание говорить, что земная кора в доархее была не магматической, а осадочно-магматической оболочкой. Только для самого раннего этапа – «горячей Земли» – литогенез был невозможен.
2. Комфортные условия на поверхности Земли, обусловленные ранним зарождением гидросферы, способствовали предбиологической эволюции и, возможно, более раннему зарождению жизни в доархее. Доказательство этих условий приходит с Марса: обнаруженные на этой планете карбонатные фоссилии (?) и явные признаки существования гидросферы относятся к нойскому эону (4, 5–3, 8 млрд лет).
3. Элементы тектоники литосферных плит, в частности, субдукция в сочетании с плюмовой тектоникой уверенно доказывается для архейских зеленокаменных областей [7]. Вполне возможно ее зарождение в доархейской истории, поскольку механизмы тектоники литосферных плит наиболее эффективно обеспечивают освобождение Земли от излишков тепла, т. е. от перегрева. Такое предположение находится в духе гениального предвидения В. И. Вернадского: во-первых, на Земле почти «с самого начала» [12; 17–19] возникли благоприятные условия для возникновения жизни, а все последующие эволюционные качественные изменения (кроме, пожалуй, зарождения фотосинтеза) были несущественными; во-вторых, произошло раннее, возможно, доархейское, подключение жизни к формированию планетарного гетерофазного чехла; в-третьих, высказанные представления о существовании предбиологической субстанции [13; 20–22] до появления Солнечной системы возвращают нас на новом научном материале к принципу Вернадского – Реди [19] – «omne vivum e vivo» («все живое от живого»). Имеется в виду, что почти сразу после «Большого Взрыва» органические соединения могли взять на себя роль предбиологических молекулярных структур. Этот принцип находит подтверждение и в доказательстве предбиологической эволюции еще до образования Земли в результате астрокатализа [24], выступающего в качестве стартового этапа в возникновении жизни.
4. История Земли – это часть истории Солнечной системы и Вселенной в целом. В рамках теории Большого взрыва структура нашей Вселенной, ее эволюция в целом и составных ее частей основана на жестких значениях основных физических констант: гравитационного, электромагнитного, слабого и сильного взаимодействия, постоянной Планка, скорости света. Малейшие отклонения от этих значений кладут запрет на нашу Вселенную. Все в нашей Вселенной слишком согласовано, подогнано, все «сделано» слишком удачно для существования Солнечной системы, Земли и человека. Все это заставляет многих физиков, в том числе лауреатов Нобелевской премии, говорить о некоем семантическом поле и даже «научно открываемом Боге». В связи с этим можно привести два показательных примера, иллюстрирующих согласованность физических констант: 1) если бы константа гравитационного взаимодействия была на 8–10 % меньше, то звезды к нашему времени (за 13, 7 млрд лет!) не успели бы возникнуть; если бы эта константа была на 8–10 % больше, то звезды слишком быстро проэволюционировали бы с образованием белых карликов, черных дыр; 2) если бы масса электрона была в 3–4 раза больше, то время существования атома нейтрального водорода исчислялось бы несколькими днями, а это означает, что Галактики и звезды состояли преимущественно из нейтронов, а многообразия атомов и молекул просто не существовало бы. 5. Приведенная доархейская и архейская история Земли тоже содержит признаки такого согласования. Так, на Земле удачно работают механизмы освобождения от тепла, что позволяет Земле не заморозиться (как это произошло с Марсом) и не перегреться, что могло бы приводить к тепловым катаклизмам (как это регулярно случается с Венерой). Раннее включение механизмов тектоники литосферных плит в сочетании с плюмовой тектоникой обеспечивает «целесообразный» тепловой баланс Земли. Много необычного и в то же время целесообразного в эволюции жизни. Почему жизнь на Земле, появившись в архее (а может быть, и в доархее), практически не эволюционировала в течение 7/8 своей истории? Но затем произошла бурная эволюция в течение фанерозойского эона, что связано с переходом к многоклеточным организмам, а также переходу к двуполому, более целесообразному, размножению, подсказанному самой Природой.