Распад Мезогеи в Позднем Рифее и Формирование Пангеи в Конце Палеозоя

Как и предыдущие суперконтиненты, Мезогея просуществовала 100–150 Му и около 900 Ма начался ее распад на две части: северную – Лавразию и южную – Гондвану. Приблизительно 850 Ма между ними возник широкий океанический бассейн – Прототетис. Около 800–750Ма Лавразия переместилась в северную приполярную область, а Гондвана – к Южному полюсу, о чем свидетельствуют многочисленные находки тиллитов и тиллоидов позднего рифея (Чумаков, 1978).

Установлению в конце рифея и в венде холодного климата Лавразии и Гондваны способствовало не только расположение материковых массивов в приполярных областях, но и возникновение в это время широкого кольцевого океанического бассейна в низких широтах, благоприятного для установления в нем единого и мощного экваториального пассатного течения со слабыми ветвями противопассатных течений в умеренных широтах. В результате система “водяного отопления” материковых секторов Земли в конце рифея оказалась резко ослабленной, что и способствовало возникновению во второй половине позднего рифея Африкано-Австралийского оледенения Гондваны и Канадского оледенения в Лавразии, а также обширного Лапландского оледенения Европы, Казахстана и Китая в терминальном рифее или венде.

В позднем рифее и венде, как и в раннем рифее, отмирает большинство бывших орогенных подвижных поясов Мезогеи среднерифейского возраста и на их месте возникают рифтогенные структуры. На континентальных платформах в это время появляется сеть авлакогенов, наследовавших древние шовные зоны свекофеннского (карельского) возраста, а вдоль более молодых шовных зон складчатых поясов гренвильского возраста зарождались новые океанические бассейны: на месте Гренвильского подвижного пояса в среднем рифее около 800 Ма зародился первый Протоатлантический океан (Япетус); Западную Гондвану рассекли узкие океанические троги Западно-Африканского и Бразильского субокеанов Красноморского типа; между Западной и Восточной Гондваной возник быстро расширяющийся Африкано-Австралийский океанический бассейн, благодаря развитию которого и происходило перестраивание общего структурного плана Гондваны.

Палеоклиматические данные помогают оценивать и ширину межконтинентальных океанических бассейнов. Так, в позднем рифее циркумэкваториальный Прототетис по ширине достигал 6–10 тыс. Км, а в венде ширина Япетуса составляла 2000 км, тогда как ширина Палеоуральского океана была незначительной.

Складчатые деформации во второй половине позднего рифея происходили в ограниченных регионах обоих суперконтинентов. Так, в Лавразии орогенические движения сохранились только в примыкающих к Китайской платформе частях Индокитая и в массиве Енисейского кряжа. В Гондване подвижные складчатые пояса продолжали формироваться лишь на востоке Аравийского кратона и в примыкающих к нему частях Антарктической платформы со стороны современного моря Уэдделла.В венде континенты и кратоны Лавразии находились в условиях развития рифтогенных структур, по их периферии устанавливались режимы пассивных континентальных окраин.

В противоположность этому в венде Гондвана переместилась в область нисходящего конвективного потока в мантии, что предопределило смену тектонического режима и Южную Америку и Африку охватил процесс интенсивного сжатия сзакрытием всех существовавших ранее узких океанических трогов, на месте которых теперь возникли интеркратонные складчатые структуры Панафриканской орогении. Однако окончательная консолидация Гондваны произошла только в кембрии и ордовике 550–450 Ма.

Расположение суперконтинента в приполярной зоне вызывает резкую неустойчивость вращающейся Земли, в результате чего ее тело стремится повернуться так, чтобы центр тяжести такого континентального массива, в конце концов оказался на экваторе, так как только в этом случае главная ось наибольшего значения момента инерции планеты совпадает с осью ее вращения. Однако при несимметричном расположении двух приблизительно равновеликих суперконтинентов вблизи полюсов может возникнуть квазиустойчивая ситуация, когда общий центр масс этих континентальных массивов лежит в экваториальной плоскости вращающейся Земли, но с осью вращения Земли совпадает третья главная ось момента инерции с минимальным
значением момента инерции планеты (такая же ситуация наблюдается и у современной Земли: большая ось ее главного момента инерции проходит где-то в центре Тихого океана к югу от экватора, а малая – в Северном Полярном бассейне вблизи географического
полюса).

Возникновение квазиустойчивой ситуации в позднем рифее и венде может объяснить сравнительно долгое (около 200 Му) пребывание значительных континентальных масс в приполярных областях Земли без заметного поворота ее тела в положение, при котором оба суперконтинента, Лавразия и Гондвана, оказались бы на экваторе. Если бы эти суперконтиненты располагались в приполярных областях более симметрично по отношению к географическим полюсам, то такой поворот Земли и перемещение обоих суперконтинентов на экватор при средней вязкости мантии около 1023 П произошел бы за время менее чем 150 Му.Тем не менее существовавший в позднем рифее и венде дрейф континентов постоянно изменял ориентацию осей главного момента инерции Земли, в связи с чем происходили адекватные этому повороты ее тела по отношению к географическим полюсам. Не исключено, что такими “дрейфогенными” поворотами Земли относительно оси вращения в сочетании с дрейфом континентов и следует объяснять частые смены ледниковых и теплых климатов, происходивших в позднем рифее и венде на одних и тех же материках (Чумаков, 1992). В частности, на рубеже венда и кембрия при окончательном формировании палеозойской Гондваны около 550 Ма благодаря общему повороту Земли приблизительно на 90° Западная Африка оказалась на Южном полюсе, а Северная Америка, Европа и Австралия переместились на экватор.

К этому времени блок Западной Европы отделился от Западной Африки и стал дрейфовать к Европейской платформе, с которой он и соединился в палеозое по Реногерцинской шовной зоне. В результате большинство континентов в кембрии расположилось на низких широтах, что и предопределило возникновение столь характерного для этого периода теплого климата Земли.

Следующий поворот Земли приблизительно на 90° вокруг оси, перпендикулярной к оси ее вращения, согласно расчетам А.С. Монина и В.П. Кеонджяна, произошел в раннем палеозое при формировании вегенеровской Пангеи (Геодинамика, 1979). Этим явлением можно объяснить быстрое (со скоростью около 5см/год) кажущееся перемещение полюса по континентам Гондваны от Западной Африки в позднем ордовике до Антарктиды в ранней перми.

Палеомагнитные данные для фанерозоя становятся значительно надежнее, поэтому конфигурацию последнего суперконтинента Пангеи, существование которого предсказывалось А. Вегенером еще в 1912 г., определяют по геоморфологическим чертам строения прибрежных зон смежных континентов и палеомагнитным данным.

Как и у предыдущих суперконтинентов, центр тяжести Пангеи также располагался в низких широтах, хотя разросшиеся к этому времени по площади континенты растянулись широкой полосой почти от одного полюса до другого. Возникшая в конце палеозоя Пангея находилась в квазиустойчивом состоянии по отношению к оси вращения Земли, при котором с осью вращения совпадала третья, малая ось главного момента инерции планеты. При такой конфигурации Пангея могла бы сохранять свою ориентацию по отношению к оси вращения Земли сколь угодно долго, если бы около 200 Ма не начался ее распад и новый период центробежного дрейфа континентов.

С осью вращения современной Земли, совпадает малая ось ее главного момента инерции и планета продолжает устойчивое вращение без тенденции к значительному кажущемуся дрейфу полюсов.

История раскола Пангеи и последующего центробежного дрейфа входивших в нее континентов в мезозое и кайнозое вплоть до современного их положения на земном шаре изучена достаточно полно (Зоненшайн и др., 1976, 1977; Smith, Briden, 1977; и др.). Здесь можно видеть, как за последние 60 Му постепенно раскрывался Атлантический океан и закрывался океан Тетис, на месте которого в конце кайнозоя возник грандиозный Альпийско-Гималайский горный пояс. Африка и Аравия дрейфовали к северу, постепенно закрывая западную часть Тетиса. К настоящему времени от этого древнего и обширного океана остались лишь небольшие реликты – восточная часть Средиземноморской впадины, Черное море и южная котловина Каспийского моря. Образование Альпийских и Кавказских гор во многом связано со столкновением Африкано-Аравийской плиты с островными дугами, обрамлявшими с юга Западно-Европейскую и Русскую платформы.

Стремительный дрейф Индии из Южного полушария в Северное. Индия оторвалась от Антарктиды около 100 Ма и 30 Ма имела коллизию с южной окраиной Азиатского континента, преодолев со скоростью, превышающей 9 см/год, за 70 Ма путь длиною более 6,5 тыс. км. Столкновение Индии с Азиатским континентом и продолжающееся до наших дней ее продвижение к северу привело к образованию горных поясов Гиндукуша, Памира и Гималаев, а также высокогорного плато Тибета.

Из многочисленных реконструкций видно, что природа океанов Атлантического и Тихоокеанского типа совершенно различны. Действительно, океаны Атлантического типа формируются благодаря расколам континентов и по сути своей являются межконтинентальными. Возраст их жизни от момента образования до полного закрытия по циклу Вильсона несколько меньший, чем продолжительность мегациклов образования суперконтинентов в 800 Му и, по-видимому, не превышает 600 Му. Нашему времени соответствует первая половина этого цикла, поэтому и возрасты молодых океанов сейчас не превышают 150 Му.

Иная ситуация наблюдается с Тихоокеанским сегментом Земли: Тихий океан является остатком того древнего единого Палеоокеана, который начал формироваться после возникновения центростремительного дрейфа осколков Мегагеи около 1500 Ма, но окончательно сформировался только при образовании Мезогеи около 1 000 Ма. Древности Тихого океана вовсе не противоречит относительная молодость его дна, поскольку оно формируется благодаря действию конвейерного
механизма, а более древние участки океанского дна уже давно погрузились в мантию.