9 місяців тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Дегазация Земли могла начать­ся лишь после того, как темпера­тура в ее недрах поднялась до уровня частичного плавления сили­катов и в мантии возникли конвек­тивные течения, т. е. только после начала процесса выделения заро­дыша земного ядра. Дегазация мантии происходит главным обра­зом в океанских рифтовых зонах Земли одновременно с излияни­ями базальтов, тогда как с извер­жениями островодужных вулканов в зонах поддвига в основном раз­вивается только вторичный про­цесс освобождения тех летучих компонентов, которые попали в океанскую кору и осадки из гидро­сферы и атмосферы Земли (про­цессы, развивающиеся в зонах под­двига плит, будут описаны несколь­ко ниже). При этом мантийные кон­вективные течения, помимо их основной функции двигателя литосферных плит, играют роль транс­портера, постоянно доставляюще­го к рифтовым зонам все новые и новые порции растворенных в ман­тии летучих компонент. Отсюда следует, что скорость дегазации мантии всегда пропорциональна концентрации элемента (или со­единения) в мантийном веществе и скорости конвективного массообмена в мантии.

Наибольшая скорость дегазации мантии была в архее, однако пер­вые порции выделявшейся тогда воды вначале насыщали собой только грунт. Но уже примерно через 200 млн. лет, после начала дегазации мантии, т. е. около 3,8 млрд. лет назад, воды скопи­лось на земной поверхности столь­ко, что к этому времени на Земле уже возникли первые морские бас­сейны. Эти молодые моря еще бы­ли изолированными друг от друга, но в них уже начали отлагаться древнейшие осадочные породы. В те ранние периоды развития Зем­ли суши на ее поверхности еще было значительно больше, чем водной глади.

Одновременно с водой из ман­тии дегазировались «кислые ды­мы», содержащие серу, хлор, фтор, бор, иод, углекислый газ, окись углерода и другие активные компоненты. Попадая в атмосфе­ру и гидросферу, эти элементы и соединения вступали в реакции с водонасыщенными вулканически­ми породами, разрушая их и об­разуя легкорастворимые соли и карбонаты, поступавшие затем в воды молодых морей. Поэтому во­да архейских морей тоже была соленой, хотя ее элементный со­став мог существенно отличаться от современной океанской воды.

Отметим попутно, что самые ранние этапы дегазации Земли, когда первые порции воды и дру­гих элементоорганических соеди­нений поглощались реголитом пер­возданного грунта и первыми вул­каническими пеплами, по-видимо­му, были наиболее благоприятны­ми для зарождения жизни. Связа­но это с тем, что реголиты и вулка­нические пеплы, как и другие мел­копористые грунты, должны обла­дать значительно повышенной ад­сорбцией и высокой каталитиче­ской активностью. К тому же пер­вичный реголит и вулканические пеплы раннего архея должны были обладать особо высокими каталитическими свойствами, поскольку в них в изобилии содержались в свободном виде такие переходные металлы, как хром, железо, ко­бальт, никель, свинец, платина и некоторые другие металлы, отно­сящиеся к наиболее активным ка­тализаторам органических соеди­нений. Кроме того, только в мел­ких порах реголита и вулканиче­ских пеплов концентрация элемен­тоорганических соединений могла достигать уровня, необходимого для синтеза более сложных орга­нических веществ (в морских бас­сейнах эти исходные соединения оказались бы слишком разбавлен­ными).

В позднем архее (около 3,3— 2,6 млрд. лет назад) воды нако­пилось уже столько, что. отдель­ные моря слились друг с другом, образовав боле крупные водные бассейны — протоокеаны. Одна­ко и тогда эти протоокеаны еще отделялись друг от друга гребня­ми срединно-океанических хреб­тов и уже сформировавшимися к тому времени ядрами континен­тов. Лишь на рубеже архея и про­терозоя (т. е. около 2,6 млрд. лет назад) уровень океанских вод до­стиг гребней срединно-океаниче­ских хребтов, и отдельные прото­океаны соединились между собой, образовав единый Мировой оке­ан. Но еще долго (около 400 млн. лет) над поверхностью океанов возвышались двойные цепочки ба­зальтовых островов, отмечающих положения бортов рифтовых до­лин, рассекающих собой гребни срединно-океанических хребтов.

Задержка дальнейшего роста объема воды в океанах в раннем протерозое (от 2,6 до 2,2 млрд. лет назад) объясняется тем, что после перекрытия рифтовых зон океанской поверхностью почти вся дегазированная из мантии вода тратилась на гидратацию пород океанской коры (в основном на формирование ее нижнего серпентинизированного слоя), а в океан­ской коре содержится немало свя­занной воды (примерно 5% или около 0,33•1018 т воды), и посту­пает она в кору только из оке­анов.

После полного насыщения оке­анской коры водой уровень оке­ана вновь стал подниматься, и к настоящему времени он перекрыл гребни срединно-океанических хребтов слоем воды толщиной до 2,5—2,7 км. Увеличение объема гидросферы будет продолжаться и далее, хотя и со значительно меньшими темпами. Всего же до «тектонической смерти» Земли, т. е. за будущие 1,5—2 млрд. лет, объем воды в океанах возрастет не более чем на 10%.

Гидратация океанской коры во­дами океана в раннем протеро­зое сказалась самым существен­ным образом и на составе земной атмосферы. Дело, в том, что про­цесс гидратации силикатов, содер­жащих кальций, магний, а при не­достатке кислорода и железосо­держащих силикатов, в присутст­вии углекислого газа обычно со­провождается интенсивным обра­зованием карбонатов — кальцита, магнезита и сидерита. Углекислый газ, как и вода, начал дегазиро­ваться из мантии в самом раннем архее. Но поскольку тогда на по­верхности Земли еще было мало воды и рифтовые зоны, глазные «поставщики» свежих пород на ее поверхность, — еще оставались «сухими», то и связывание углекис­лого газа в карбонатах проходило довольно вяло и этот газ в замет­ных количествах накапливался в земной атмосфере. Возникший при этом парниковый эффект несколь­ко нагревал поверхность земли, однако он не был столь сильным, как на Венере, и поэтому вода на земной поверхности в архее про­должала существовать в жидкой фазе.

Положение резко изменилось, как только в раннем протерозое начала гидратироваться океанская кора, поскольку в это время уже стал действовать новый, очень мощный механизм связывания уг­лекислого газа в карбонатах. С это­го времени парциальное давление углекислого газа в земной атмо­сфере уменьшалось и климат на Земле стал более холодным, о чем свидетельствуют древнейшие в ис­тории Земли ледниковые отложе­ния раннего протерозоя. Одновре­менно из рифтовых зон срединно-океанических хребтов в открытый океан в массовом количестве на­чали поступать и отлагаться на кон­тинентальных шельфах и в при­брежных морях того времени мощные толщи карбонатных по­род, связавших в себе весь тот углекислый газ, который ггеред тем накопился в архейской атмосфере.

Одновременно с карбонатами в это время из океанских рифтовых зон усиленно выносилось и желе­зо, которого в те далекие геоло­гические эпохи в мантии было зна­чительно больше, чем теперь (с тех пор большая часть железа из ман­тии перешла в земное ядро). По­падая на мелководья, двухвалент­ное железо постепенно окислялось до трехвалентного состояния, жад­но поглощая при этом большую часть кислорода, вырабатываемо­го микроводорослями, и выпадало в осадок, постепенно формируя уникальные по своим запасам мес­торождения железных руд. Этим процессом, окисления железа объясняется тот факт, что в атмосфе­ре докембрийской эпохи парциональное давление кислорода всег­да оставалось очень низким. Лишь после полного исчезновения сво­бодного железа из мантии, о чем несколько подробнее будет ска­зано ниже, на рубеже протерозоя и фанерозоя (около 600 млн. лет назад) кислород смог накапливать­ся в заметных количествах в атмо­сфере Земли. С этим явлением, по-видимому, связан пышный рас­цвет высокоорганизованной жиз­ни в фанерозое, т. е. только на новом этапе развития Земли, за­нимающем всего 13% от всей про­должительности ее истории.