И еще. Довольно часто исследователи, реконструируя картины прошлого по полученным данным, вынуждены констатировать преобладание в древности сглаженного рельефа и относительно быстрое разрушение горных систем. Но ведь именно это должно наблюдаться в условиях повышенной гравитации и давления!..
А сглаженный рельеф хорошо согласуется с также часто констатируемой мелководностью морей. Однако с этим уже не так все идеально... Ведь если пересчитать всю современную воду океанов на малую Землю, то для суши совсем не остается места, что совершенно не соответствует имеющимся данным о наличии обширных пространств суши в прошлом.
Конечно же, разрешение данного противоречия напрашивается само собой: ранее (до расширения) воды на поверхности Земли было гораздо меньше. А при расширении выделяющийся из недр водород по пути наверх вступал во взаимодействие с кислородом (коего в Земле навалом), образуя воду, пополнявшую Мировой океан.
Однако мы здесь выходим на вопросы химии (и всего, что с ней связано в геологии), которые могут оказаться несколько сложными для непосвященных в соответствующий школьный курс, но дают настолько много важных деталей прошлого (и будущего - заметим в скобках), что пропустить их не представляется допустимым. Итак, о химии...
Различные породы имеют различный химический состав. В зависимости от состава породы разделяются на следующие отдельные большие группы:
| Окислы | Вулканические и глубинные породы | кислые | средние | основные | ультраосновные | гранит | андезит | базальт | анортозит | перидотит | дунит |
| SiO2 | 72,5 | 60,0 | 49,0 | 50,0 | 44,0 | 40,5 | |||||
| TiO2 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 0,2 | 0,1 | 0,02 | |||||
| Al2O3 | 14,0 | 17.0 | 16,0 | 28,0 | 5,0 | 1,0 | |||||
| CaO | 1,5 | 6,0 | 9,0 | 12,5 | 3,5 | 0,7 | |||||
| MgO | 0,5 | 3,0 | 6,0 | 1,2 | 37,0 | 46,0 | |||||
| Na2O | 3,5 | 3,5 | 3,0 | 4,0 | 0,5 | 0,1 | |||||
| K2O | 5,5 | 2,0 | 1,5 | 1,0 | 0,2 | 0,04 | |||||
| FeO | 1,8 | 6,1 | 11,2 | 2,1 | 8,3 | 8,1 |
Данное разделение основано прежде всего на том, что породы, содержащие разное количество щелочей (натрия и калия, фигурирующих в таблице под обозначениями Na2O и K2O) обладают и различными свойствами. И во многом именно по этому признаку отличают, например, базальтовую океаническую кору от материковой, содержащей породы от базальтов до гранитов.
Известно, что в разные периоды времени в коре Земли преобладало формирование разных видов пород. Так в азое и начале архея (примерно до времени 3,0 - 2,5 млрд. лет назад) породы, образующие кору были более разнообразны по составу и несколько ближе к базальтам, нежели к гранитам. С течением времени в ней постепенно увеличивается количество пород близких по составу к гранитам, но со значительно меньшим содержанием калия. Для пород этого времени характерен т.н. безводный резко восстановленный характер поступающего из недр флюида (газообразной смеси легких веществ) и явные следы мелкомасштабной конвекции (перемешивания).
В конце архея - начале протерозоя постепенно набирает силу кардинальное изменение условий: в составе флюида появляется вода, а в формирующихся породах преобладают граниты, характеризующиеся резко повышенным содержанием щелочных металлов (особенно калия). Более того, ранее сформировавшаяся кора испытывает сильнейшие изменения, характеризующиеся также повышением концентрации в них щелочных металлов. Период протерозоя известен как период всеобщей гранитизации, а резкое увеличение калия в составе коры носит название калиевого взрыва (см. Рис. 34).
Ясно, что прежде всего вода будет насыщаться именно освобождающимися щелочами, как составными элементами наиболее легкорастворимых соединений. Все это приводит к тому, что вверх устремляется поток с сильно увеличенной концентрацией щелочных металлов, и прежде всего натрия и калия. При этом, поскольку связь К-О, все-таки несколько слабее связи Na-О и калий несколько более химически активен (электронный радиус калия больше электронного радиуса натрия), постольку в выносимом наверх щелочном наборе должна быть повышена и относительная концентрация именно калия. Что мы в итоге наблюдаем в форме калиевого взрыва и мощном процессе гранитизации в период протерозоя.
Довольно очевидно, что поскольку данный процесс смены ориентации химических реакций должен был происходить постепенно, то и калиевый взрыв тоже довольно значительно растянут во времени (почти на 3/4 млрд. лет).
Все перечисленные изменения химических процессов вполне соответствуют наблюдавшимся на протяжении протерозоя процессам геологическим. Как явление гранитизации, так и значительное содержание воды во флюиде того времени хорошо известны исследователям.
Событиям этого же периода также достаточно хорошо соответствует предположение о том, что к началу протерозоя уже сформировалась астеносфера, постепенно прокладывавшая себе дорогу к недрам Земли.
Поскольку зона плавки - это, очевидно, область повышенной химической активности, постольку и положение самой астеносферы в недрах неизбежно будет отражаться на характере процессов, в том числе, и во внешней оболочке Земли. Ясно, что чем глубже опускается астеносфера, тем меньше ее фронт взаимодействия , тем меньше количество выделяемого флюида из ее зоны. А это должно проявляться как в снижении тектонической активности внешних слоев планеты, так и в уменьшении притока тепла из недр к поверхности. Именно эти процессы можно наблюдать в целом на протяжении всего протерозоя и особенно палеозоя, конец которого (пермский период) вообще напоминает затишье перед бурей: тектоническая активность минимальна, платформы в целом стабильны, на поверхности заметное похолодание...
Геологические события этого периода, несмотря на кажущеюся неинтересной стабильность, представляют очень любопытную картину. Создается впечатление, что Земля усыхает , а ее кора начинает напоминать кожуру засыхающего яблока, роль морщин и трещин которой выполняют так называемые авлакогены и геосинклинали, а также складчатые области.
Поздний протерозой явился авлакогенной стадией развития древних платформ. В течение большого отрезка его истории, более 1 млрд. лет, в центральных районах платформ развиваются узкие линейные рвы - авлакогены... В конце протерозоя усиливаются нисходящие вертикальные движения платформ. Раньше всего это происходит в районах, прилегающих к авлакогенам. В прогибание втягиваются смежные с ними области... (В.Гаврилов, Путешествие в прошлое Земли ).
Доля магматических пород сокращается до 18-20%. В геосинклиналях в течение позднего протерозоя неоднократно проявлялись эпохи складчатости: готская, гренвильская, катангская и др... Примерно 650 млн. лет назад... на земном шаре проявляется раннебайкальская, или катангская эпоха диастрофизма. Сильное сжатие накопившихся осадочных толщ во многих геосинклинальных прогибах, их метаморфизм привели к ликвидации геосинклинального режима в ряде областей Земли... Одновременно с отмиранием одних геосинклиналей в конце позднего протерозоя закладываются новые геосинклинали на севере Северной Америки, в восточной Гренландии, на Британских островах, на севере Скандинавии... (там же).
Докембрийские платформы испытывали преимущественно медленные нисходящие вертикальные движения... Постепенно в прогибание втягивались все новые и новые территории платформы, образовались области площадью в несколько миллионов квадратных километров... В силуре размеры геосинклинальных морей резко сократились. Глобальное сокращение площади морей и океанов объясняется тем, что в конце силура особенно интенсивно проявился диастрофизм каледонской тектоно-магматической эпохи. В результате многие геосинклинали преобразовывались в платформы, которые в последующем уже не испытывали активных тектонических движений и вулканизма... В середине каменноугольного периода земная кора начинает испытывать новую волну складкообразовательных движений - герцинский тектогенез. Это была очень важная тектоно-магматическая эпоха в геологической истории Земли, проявившаяся на огромных территориях. На месте многих геосинклиналей возникают горы... (там же).
Интересно отметить, что картина палеозоя в корне противоречит выводу В.Ларина о непрерывном росте количества выделяемого из недр водорода и (как следствие) непрерывном расширении Земли. И гораздо больше соответствует высказанной автором гипотезе о важнейшей роли в этом процессе астеносферы.