 | РОЛЬ ВИХРЕЙ |
Source: И.В.Мелекесцев
http://geo.web.ru/Mirrors/ivs/publication/whirlwinds/Melekesev.htm
Институт вулканической геологии и геохимии ДВО РАН
РОЛЬ ВИХРЕЙ В ПРОИСХОЖДЕНИИ И ЖИЗНИ ЗЕМЛИ
Начиная с XVII в. космические вихри считались главной созидающей силы при формировании Солнечной системы и планет. Одна из последних гипотез такого рода разработана Н.А.Шило (Шило,1982) о широком распространении в природе спиралевидного движения вещества. При этом допускается, что, благодаря турбулентным процессам в спиралях, их ядра обособляются. Обособление ядра вращавшейся против часовой стрелки протосолнечной спирали первого порядка привело к возникновению Солнца, ядер спиралей второго порядка - планет, ядер спиралей третьего порядка – спутников планет. Предполагаемая длительность формирования протосолнечной спирали первого порядка, протопланетных и протоспутниковых спиралей оценивается Н.А.Шило в несколько миллиардов лет. На следующей стадии, начавшейся 7-8 млрд. лет назад, после энергетического ослабления и распада спиралей возникли кольцевые структуры, более выгодные по энергетике – круговые орбиты планет и их спутников. Материал протопланетного облака, из которого образовалась Земля – раскаленное до плазменного состояния вещество. По утверждению Н.А.Шило, вихри и спирали, как форма проявления турбулентных процессов, характерны и для геологических процессов. Он наблюдал следы спиральных вихрей даже в гранитоидных массивах.
ГЛОБАЛЬНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ЛИТОСФЕРЫ ЗЕМЛИ
На первичной стадии развития Земли литосфера отсутствовала, была плотностная конвекция мантийного вещества и соизмеримая с современной скорости вращения Земли или быстрее (уменьшилось за счет приливного трения Луны и Солнца (Джеффрис, 1960; Рускол, 1975).
Можно предполагать, что на самой ранней стадии эволюции Земли объединение восходящих и нисходящих потоков в замкнутые конвективные ячейки происходило непосредственно на поверхности планеты, разогретой до высокой температуры. Вследствие вращения Земли в зонах восходящих потоков мантийного вещества должны были сформироваться спиральные вихри: "циклонический" – в зоне восходящих потоков – и "антициклональный" – в зоне нисходящих.
Горизонтальные токи вещества, соединявшие обе зоны, по закону Кориолиса, отклонялись в Северном полушарии – вправо, в Южном – влево. При наличии двухъячеистой структуры на поверхности планеты должна была возникнуть достаточно сложная система горизонтальных потоков вещества, как, например, в современной земной атмосфере.
Объясняя природу конвективных циклов, О.Г.Сорохтин (Сорохтин, 1974) показал, что в ходе эволюции Земли должна произойти смена одноячеистой структуры конвективных потоков мантийного вещества двухъячеистой и – наоборот.
Принимая во внимание повышенную скорость магматических и вулканических процессов в центральных частях "циклонических" и "антициклональных" вихрей, связанных с конвективными ячейками, можно допустить, что после каждой перестройки на поверхности Земли возникнут округлые "острова" с повышенной мощностью выплавляемого из мантии вещества, причем "острова циклонического типа, вероятно, отличались несколько большей высотой над уровнем геоида, лучшей дифференцированностью и меньшей основностью пород по сравнению с "островами", связанными с работой вихрей другого типа. Вполне возможно, что это были наиболее древние ядра докембрийских щитов.
Горизонтальные движения способствовали "слипанию" отдельных островов во все более крупные массивы – первичные "материки".
Подобный механизм образования материковой коры заставляет предполагать, что возникшие первичные "материки" состояли в то время из беспорядочно распределенных в пространстве фрагментов, связанных с деятельностью как "циклонических", так и "антициклональных" вихрей.
Что касается первичной коры океанического типа, то она была, по-видимому, сформирована непосредственно из застывшего мантийного вещества, вынесенного конвективными потоками на поверхность планеты. Это достаточно хорошо согласуется и с ранее высказанными предположениями. Так, А.Э.Рингвуд (1972, с.23) указывает, что: "По-видимому, в течение первого миллиарда лет в истории нашей планеты мощный базальтовый вулканизм наблюдался по всей Земле, что привело к образованию первичной базальтовой коры".
По данным Е.В.Павловского (1962), нуклеарный этап становления коры отличался излияниями основных спилитовых лав и отсутствием кислого вулканизма.
Вполне вероятно, что в строении первичной литосферы Земли как в пределах "океанических", так и "материковых" участков значительное участие принимали породы анортозитового типа, что характерно, например, для наиболее древних участков литосферы Луны (Schmitt, 1975).
Формирование сплошной литосферной оболочки имело три очень важных геологических следствия, изменивших позднее ход эволюции верхних оболочек Земли: 1) смещение области конвекции мантийного вещества вниз, под первичную литосферу; 2) охлаждение верхних горизонтов литосферы; 3) создание благоприятных предпосылок для возникновения первичного Мирового океана.
Именно с этого периода эволюция верхних оболочек Земли пошла по пути, близкому к современному, так как с того времени эндогенная составляющая процесса эволюции качественно не изменилась, а существенные изменения претерпела лишь экзогенная составляющая в связи с появлением гидросферы, а позднее и жизни.
К главным чертам эндогенной составляющей процесса эволюции верхних оболочек Земли после образования сплошной литосферы следует отнести:
1) опосредствованное влияние (через взаимодействие с литосферой) на формирование земной поверхности плотностной конвекции мантийного вещества и как следствие – возникновение астеносферы;
2) близкий к современному механизм и характер взаимодействия океанических и материковых плит;
3) периодическое возникновение в астеносфере при перемещении плит большого количества вторичных спиральных вихрей "циклонического" и "антициклонального" типов, прямо не связанных с главными конвективными ячейками в мантии;
4) достаточно близкий к современному характер вулканизма и магматизма.
О времени образования сплошной твердой первичной литосферы Земли трудно сказать что-либо определенное. Основываясь на данных о возрасте пород лунных морей (Суханов, 1974; Iriyama, 1974 и др.) и времени становления геосинклинального процесса, возможно предполагать, что это произошло не позже 3000 Ма. С этим согласуется и вывод В.И.Виноградова (1975) о возникновении первичного океана около 3 000 Ма.
В связи с преобладанием на ранних стадиях эволюции литосферы относительно тонкой непрочной первичной базальтовой коры не исключено, что в течение длительного периода сосуществовали "реликтовые" и "современные" процессы формирования литосферы. Во всяком случае, на это может указывать одновременное образование "реликтовых" и "современных" вулканических форм рельефа.
НУКЛЕАРЫ
ВУЛКАНО-МАГМАТИЧЕСКИЕ ВИХРИ И ГЛУБИННЫЕ МАГМАТИЧЕСКИЕ ПОТОКИ
Tектоносферные воронки
Возможные причины тектонической активности