 | Эволюция коры |
C http://www.seapeace.ru/underwater/bottom/680.html
Kонтинентальная кора формируется путем переработки океанической; океаническая же кора образуется путем выплавки легкоплавких компонент из мантии, поэтому эволюция суммарного состава коры должна следовать за эволюцией состава мантии. В эволюции мантии главный процесс - обогащение кремнеземом после перехода железа в ядро. Первичная мантия была недонасыщена кремнеземом, и выплавки из нее образовали катархейскую кору из основных пород (вероятно, анортозитов, состоящих в основном из кальциевого полевого шпата — анортита) с включениями гипербазитов. Продукты их разрушения составляют 60% в осадочных породах нижнего архея возрастом 3,5—3 млрд. лет. Еще 20% в них составляют продукты разрушения андезитовых пород, 15% — разрушенные метаморфические амфиболитовые породы, остальное — кварциты.
В нижнем протерозое : 1) из мантии начали выплавляться толеитовые базальты; 2) уровень океана поднялся выше срединно-океанских хребтов, стала осуществляться полная серпентинизация гипербазитов третьего слоя океанской коры и выделяющиеся при этом карбонаты положили начало широкому образованию карбонатных осадков; 3) произошло массовое выпадение железистых кварцитов—джеспилитов; 4) возникли осадочные толщи, по составу близкие к гранитам; 5) появились первые настоящие андезитовые лавы (обнаруженные в Карелии); 6) вслед за широким развитием карбонатных осадков образовались первые щелочные интрузии и близкие к ним по типу граниты рапакиви. В осадочных породах нижнего протерозоя, возраст которых 2,6—1,9 млрд. лет, разрушенных эффузивов и граувакков уже 25%; сланцы и глины, по составу близкие к гранитам, выходят на первое место — 35%; железистые кварциты, а также конгломераты и пески дают по 15% и 10% составляют карбонаты.
В начале среднего протерозоя, когда вся океанская кора уже приобрела современный характер с полностью серпентинизированным третьим слоем, земную кору охватила широкая волна всеобщего метаморфизма, породившая крупнейшие плутоны гранитоидов и чарнокиты. В осадочных породах среднего и верхнего протерозоя, возраст которых 1,9—0,6 млрд. лет, доминируют уже продукты разрушения метаморфических пород — амфиболиты и глины, конгломераты и пески занимают по 30%; доля разрушенных эффузивов падает до 20%, до этой же величины возрастает доля карбонатов, железистые кварциты исчезают.
Возраст того или иного участка коры дна океана равeн расстоянию этою участка от соответствующей рифтовой долины, деленному на соответствующую скорость отодвигания. При полуширине океана 5000 км и скоростях отодвигания 2—5 см/год возраст дна океана на его периферии 100—250 млн. лет, т. е. много меньше, чем время существования Мирового океана, который, таким образом, является древним образованием с молодым, все время обновляющимся дном.
Некоторая часть действующих вулканов находится в центральных районах океанов, в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов, а также на поперечных трансформных разломах; немало плюмовых подводных вулканов.
Породы, образующиеся в результате извержений срединно-океанических вулканов,— это толеитовые базальты, слагающие второй слой океанической коры. На примере вулканических серий Гавайских островов известно, что толеитовые базальтовые магмы высокотемпературны, образуются глубоко и выбрасываются при извержениях первыми; во втором слое океанической коры они должны занимать нижние горизонты. Затем появляются более тугоплавкие и менее глубинные высокоглиноземистые оливиновые базальты, занимающие верхние горизонты второго слоя. Наконец, изливается небольшое количество остаточных, наименее горячих и наименее глубинных щелочных нефелиновых базальтов.
Выделяющийся при таких процессах водяной пар насыщается кремнеземом, щелочами летучими компонентами из пород океанической коры, в том числе рядом веществ, концентрировавшихся при образовании осадочных пород. Вследствие перегрева этого пара в нем развивается более высокое давление, чем в окружающих породах и он поднимается вверх, пропитывая и прогревая вышележащие породы. Вследствие насыщения водой температуры плавления пород снижаются, а поскольку с паром в них поступают щелочи, создаются условия для развития типичного кислого магматизма зон Беньофа.
Механизм образования континентальной коры дает объяснение концентрированию в ней (особенно в гранитах) ряда веществ из состава летучих и легкоплавких компонент океанической коры, в том числе урана, тория и щелочей: например, окиси калия в континентальной коре 2,9%, тогда как в современной мантии ее содержание в 100—1000 раз меньше. Первичное концентрирование калия происходит при образовании глубоководных океанических осадков — илов и глин, поглощающих калий из морской воды, калий входит в состав гидрослюд. В современных глубоководных осадках содержание К2О достигает 2—3%, а раньше, когда вынос калия из мантии был более высоким, в осадках его было больше (в водных алюмосиликатах — глауконитах среднего протерозоя было до 10% К2О, а к концу протерозоя эта концентрация упала до 7%; в глинах Русской платформы она уменьшилась c 4% в рифее до 2,6% в кайнозое).
При заглублении океанической коры в зонах Беньофа гидрослюда теряет воду и превращается в мусковит; последний в присутствии свободного кремнезема разлагается, выделяя калиевый полевой шпат — ортоклаз. При температурах выше 700° ортоклаз переходит в расплавы и уходит из зон Беньофа вверх, в образующуюся континентальную кору.
Mетаморфическиe породы образуются из осадочных и изверженных в результате изменения их минерального состава под действием высоких давлений и температур в глубоких слоях земной коры (до температур 600—700°, давлений 10— 12 тыс. атм и глубин 30—40 км; глубже ряд пород уже плавится).
Метаморфизм широко развит в зонах Бепьофа в заглубляющихся в мантию океанических плитах, в погружающихся из-за своего веса толщах осадков краевых морей (метаморфизм погружения), а также развит контактный метаморфизм вблизи внедряющихся снизу гранитных и гранодиоритовых батолитов площадью свыше 100 км2 и мощностью до 10—30 км, меньших по площади штоков, менее мощных котлообразных лополитов, грибообразных внедрений между слоями пород — лакколитов, внедрений с параллельными невозмущенным слоям границами — силлов и столбчатых интрузий с пересекающими слои границами — даек.
Крайней степенью метаморфизма является частичное плавление породы, начинающееся с самых легкоплавких минералов (эвтектической называется смесь, температура плавления которой ниже, чем у всех составных частей смеси по отдельности). Такой начальный этап частичного плавления породы называется анатексисом. В породах коры над зонами Беньофа анатексис может вызываться их пропитыванием попадающими в них снизу горячими насыщенными кремнеземом и щелочами флюидами (возможно также разогревание пород при химических реакциях с тепловыделением).
Явления, происходящие в зонах глубинного метаморфизма при участии возникающих вследствие анатексиса расплавов, называются гранитизацией пород. Такие расплавы обладают большой вязкостью и, как правило, редко доходят до поверхности коры, т. е. при застывании обычно образуют плутонические, а не вулканические породы.
Гранитно-метаморфический слой в кристаллическом фундаменте континентов сложен не настоящими гранитами, а сланцеватыми кислыми гнейсами метаморфического происхождения и многие крупные гранитные тела — батолиты — обнаруживают проявления метаморфизма и не имеют вулканических эквивалентов.
Процессы метаморфизма и плавления в плитах океанической литосферы, заглубляющихся в мантию (и пород над этими плитами) создают специфическую геохимическую зональность изверженных пород над зонами Беньофа. Уже на малых расстояниях происходит десерпентинизация гипербазитов третьего слоя океанической коры.
Установлено чередование рудных полезных ископаемых в зонах Восточной Азии: в зонах с офиолитовыми ассоциациями встречаются медь, золото, хром, никель, платина. В зоне интенсивного андезитового вулканизма сначала идет подзона с гранитными батолитами и месторождениями золота, свинца, олова, а часто и молибдена, а затем подзона с мелкими гранитными интрузиями и месторождениями редких металлов, полиметаллов, олова и вольфрама, a в зоне щелочного магматизма обнаруживаются месторождения редких элементов.