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.

Континентальная кора, как из­вестно, сложена весьма разнооб­разными породами от ультраос­новного до кислого состава, пе­рекрытыми сверху еще чехлом осадочных отложений. Однако наибольшее распространение в ней получили кислые (содержа­щие много кремнезема) породы гранитоидного ряда. Гранитоиды и другие типично коровые поро­ды, как мы видели, выплавляют­ся только в зонах поддвига плит, причем для их выплавления не­обходимы большие объемы воды.

Обилие воды, выделяющейся в зонах поддвига плит при дегидра­тации пород океанской коры и осадков, существенно снижает температуру плавления силикатов (до 700—800° С) и увеличивает тем самым объемы возникающих там силикатных расплавов. Однако главное действие воды в другом. Вода как исключительно активный растворитель и минерализатор переносит из океанской коры в континентальную многие литофильные (т. е. концентрирующи­еся в континентальной коре) руд­ные и подвижные элементы. К та­ким элементам относятся щелочи (особенно калий), кремний, алю­миний, частично кальций, а из руд­ных элементов — золото, медь, цинк, свинец, олово, радиоактив­ные и редкоземельные элементы. Таким образом, суммарное насы­щение континентальной коры литофильными и рудными элемен­тами должно быть пропорциональ­ным количеству воды, освобожда­емой в зонах поддвига плит.

Учитывая приведенные сообра­жения, в первом приближении можно считать, что скорость выно­са литофильных и рудных элемен­тов из океанской коры в континен­тальную пропорциональна под­вижности элементов, скорости де­гидратации океанской коры в зо­нах поддвига плит и концентрации этих элементов в океанской коре. В свою очередь, скорость дегид­ратации океанской коры, очевид­но, пропорциональна степени на­сыщения ее пород водой и ско­рости поддвига литосферных плит, а средняя скорость поддвига плит определяется средней интенсив­ностью конвективного массообмена в мантии и, следовательно, за­висит от скорости выделения зем­ного ядра. С другой стороны, оке­анская кора, как мы видели, фак­тически представляет собой верх­ний слой мантии, поэтому следу­ет ожидать, что первичное содер­жание в ней рассматриваемых элементов такое же, как и в ос­тальной мантии (вспомним, что мантия хорошо перемешана и в среднем имеет одинаковый хи­мический состав по всей своей толще).

Каждый из перечисленных факторов, определяющих формиро­вание химического состава конти­нентальной коры, как было пока­зано выше, существенно менялся за время жизни Земли. Поэтому для расчета их суммарного влия­ния на земную кору необходимо все эти факторы «наложить» друг на друга и попытаться определить их результирующее воздействие.

Результаты проведенных рас­четов оказались исключительно интересными. Так, мы видели, что в катархее, т. е. ранее 4 млрд. лет назад, Земля, скорее всего, была еще пассивной планетой, и континентальная кора на ней тог­да вообще не могла образовы­ваться. Формирование континен­тальной коры началось лишь в ран­нем архее — около 4—3,8 млрд. лет назад, но вплоть до раннего протерозоя (до 2,6 млрд. лет на­зад) оно происходило в «сухих» условиях, поскольку в зоны под­двига плит того времени попада­ла почти безводная океанская ко­ра. Поэтому наиболее древние ядра континентов в основном об­разовались за счет выплавки су­хих и высокотемпературных по­род, таких, как анортозиты (поле­вошпатовые породы, аналогич­ные тем, из которых сложены кон­тинентальные области на Луне), чарнокиты (безводные гранитоиды с повышенным содержани­ем магния), плагиограниты (гра­ниты с кальциевым полевым шпа­том). Среди метаморфических пород в те периоды также преоб­ладали сухие и высокотемпера­турные породы — гранулиты.

По мере накопления воды в ар­хейских морях и океанах общий вы­нос в континентальную кору лито­фильных и рудных элементов по­степенно возрастал, благо кон­центрация этих элементов в мантии тогда еще была сравнитель­но высокой. Но самый активный перенос этих элементов начался лишь в раннем протерозое около 2,6 млрд. лет назад, когда уро­вень океана достиг гребней срединно-океанических хребтов и океанская кора стала постепенно насыщаться водой.

Максимальная скорость перено­са литофильных и рудных элемен­тов из океанской коры (т. е. из мантии) в континентальную кору, судя по расчетам, имела место примерно в середине раннего протерозоя — около 2,2 млрд. лет назад. В то далекое время ско­рость выноса тория и урана пре­вышала современный уровень в 9 раз, золота, меди, свинца и не­которых других металлов — в 7 раз, калия — в 3,3 раза, кремне­зема, глинозема (окись алюми­ния), кальция и натрия — в 2,3— 2,5 раза и т. д. Увеличение выно­са щелочей, кремнезема и гли­нозема в раннем протерозое при­вело к резкой активизации про­цессов гранитообразования, столь характерных для этой уникаль­ной эпохи гранитизации. При этом большая скорость выноса калия по сравнению с кремнеземом и гли­ноземом обусловила интенсив­ное проявление калиевого мета­соматоза (обильного привноса калия в породы) и образование богатых калием гранитов. В это время впервые в истории Земли исключительно широкое развитие получили гидротермальное рудообразование и пегматитовая ми­нерализация. Одновременно со щелочами и кремнеземом из зон поддвига плит того времени уси­ленно выносились литий, берил­лий, рубидий, ниобий, тантал, ред­кие земли и многие другие рас­сеянные элементы. Для раннего протерозоя характерны также проявления интенсивной сульфид­ной минерализации, сопровождав­шейся накоплением свинца, цин­ка и серебра.

В дальнейшем скорость вы­носа всех рассматриваемых эле­ментов из мантии закономерно уменьшалась по двум причинам: во-первых, благодаря постепенно­му снижению тектонической ак­тивности Земли и, во-вторых, за счет исчерпания запасов наибо­лее подвижных элементов в глав­ной кладовой Земли — в ее ман­тии. В будущем эта скорость уменьшится еще более, пока че­рез 1,5—2 млрд. лет не прекра­тится совсем в связи с «тектони­ческой смертью» нашей планеты. После этого континенты будут только размываться, но не восста­навливаться, и процесс их разру­шения станет необратимым.

Очень интересно поведение же­леза. Как уже отмечалось, в до-кембрийской мантии должно бы­ло содержаться свободное желе­зо. В архее оно поступало в кон­тинентальную кору только через зоны поддвига плит вместе с ба­зальтовыми излияниями (приме­ром таких железосодержащих ба­зальтов могут служить архейские породы острова Диско, располо­женного возле западного берега Гренландии). Этим, по-видимому, объясняется, что в месторожде­ниях архейского возраста преоб­ладают вулканогенно-осадочные железные руды киватинского ти­па (названные так по их место­рождению в Канаде).

После перекрытия поверхностью океана гребней срединно-океанических хребтов на рубеже архея и протерозоя железо стало поступать в океанскую воду уже из рифтовых зон. В это время, как мы уже отмечали, в ат­мосфере Земли еще отсутство­вал кислород и на ее поверхности господствовали восстановитель­ные условия. Поэтому железо тог­да хорошо растворялось в водах океана и в форме бикарбоната или двухвалентной гидроокиси могло переноситься на мелко­водья, где и осаждалось в виде сидерита (карбонат железа) ли­бо окислялось благодаря жизне­деятельности микроскопических водорослей и выпадало в осадок в виде гематита или магнетита. Од­новременно из рифтовых зон в этот период стал выноситься и кремнезем, освобождающийся при гидрации пироксенов (ми­нералов, входящих в состав ба­зальтов и ультраосновных пород океанской коры). Это привело к совместному осаждению на мел­ководьях окислов железа и крем­незема, постепенно сформировав­ших богатейшие залежи желез­ных руд — джеспилитов, образо­вавшихся, как и многие другие полезные ископаемые, в течение наиболее выдающейся металлоге­нической эпохи — раннего проте­розоя. В конце докембрия или в самом начале фанерозоя все сво­бодное железо уже перешло из мантии в ядро. В связи с этим в фанерозое прекратилось и дже­спилитовое рудообразование.

Таким образом, в рассматри­ваемой модели геохимической эволюции континентальной коры нашло свое естественное объяс­нение происхождение уникаль­ной металлогенической эпохи раннего протерозоя, с которой связано формирование круп­нейших в мире месторождений железа, урана, золота, меди, свин­ца, лития, бериллия, ниобия, тан­тала, редких металлов и некоторых других рассеянных элементов. При этом необходимо учитывать, что многие из месторождений этих же полезных ископаемых, но сформировавшихся в после­дующие геологические эпохи, мог­ли образоваться благодаря пов­торной переработке корового ве­щества древних платформ и осад­ков, вновь затянутых в зоны поддвига плит, т. е. за счет повторной мобилизации того рудного вещест­ва, которое впервые выделилось из мантии и попало в континен­тальную кору еще в раннем про­терозое.

Изложенные основные законо­мерности металлогении континен­тов, вообще говоря, хорошо из­вестны геологам по эмпирическим данным. Поэтому мы вправе счи­тать, что описанная здесь теоре­тическая картина, рассчитанная нами количественно на основе тек­тоники литосферных плит и общей теории геологической эволюции Земли, вполне адекватно отобра­жает реальные природные зако­номерности и тем самым еще раз подтверждает справедливость рас­сматриваемого теоретического подхода. Этот вывод показывает, что последовательное использо­вание новой теории приводит к верным результатам даже при решении исключительно сложных задач, а это очень важно иметь в виду на стадии внедрения новой теории в практику геологических исследований.