Эволюция литосферы

Основные этапы и закономерности развития литосферы

Эволюция литосферы

Предыдущая12345678910111213Следующая

Радиометрические методы геохронологии позволили дать объективную оценку общему ходу развития литосферы, хотя сведения о наиболее ранних этапах всё ещё недостаточно полны и определены.

В.Е. Хаин выделяет 7 этапов развития литосферы:

1. Догеологический этап (5 – 4,6 млрд лет) состоящий в завершении формирования Земли как планеты и её разделения на две основных геосферы – ядро и мантию путём разогревания однородной газо-пылевой массы до2000о, «стекания» железа в ядро и образования силикатной мантии.

2. Раннегеологический (лунный) этап (4,6 – 4 млрд лет), состоящий из образования первичной базальтовой оболочки Земли в результате действия многочисленных вулканических и трещинных излияний.

Эта базальтовая оболочка напоминала современную кору Луны, хотя уже в то время Земля могла сохранить первичные атмосферу и гидросферу.

Глубина первичного океана «панталасса» должна была быть около 1,5 – 2 км.

3. Катархейский (нуклеарный) этап (4 – 3,5 млрд лет), состоявший в формировании первичной континентальной литосферы с образованием в основании щитов древних платформ гнейсов, гранито-гнейсов, гранитов, чарнокитов, которые либо выделялись в виде интрузий из мантии, либо заместили супракрустальные породы при высоком тепловом потоке.

4. Архейско-раннепротерозойский этап (3,5 – 2 млрд лет), состоявший в наращивании земной коры путем накопления на её поверхности мощных вулканических и осадочных толщ и их всё более глубокого метаморфизма и гранитизации.

В архейское время образовались первичные прогибы, обладающие многими чертами сходства с современными геосинклиналями (набор осадочно-вулканогенных формаций, их значительная мощность — 10 – 20 км, повсеместный метаморфизм, складчатость, гранитизация).

Платформы отсутствовали.

В раннепротерозойское время заложились многочисленные глубокие прогибы и более устойчивые глыбы коры типа срединных массивов современных геосинклиналей. Это и были первые платформы – протоплатформы.

Существенно, что в раннем протерозое тектоно-магматические процессы сопровождались выносом из мантии большого количества радиоактивных элементов (U, Th, K), которые концентрировались в гранитоидах и в обломочных толщах.

Это привело к понижению уровня астеносферы и к консолидации коры.

5. Среднепротерозойский этап (2 – 1,4 млрд лет), когда происходило «доживание» первичных (интеркратонных) геосинклинальных систем, завершившееся карельской тектоно-магматической эпохой.

Позднее стали преобладать поднятия и господствовать платформенные условия в виде огромного континентально-платформенного массива, охватившего, как минимум, континентальное полушарие Земли (Мегагея по Штиле, Панплатформа по Кузнецову, Пейве, Синицыну).

Этап завершился готской тектоно-магматической эпохой.

6. Позднепротерозойско-палеозойский этап (1,4 – 0,25 млрд лет) состоял в заложении геосинклинальных поясов Неогея, в обособлении древних платформ и в их дальнейшем развитии.

Образовались долготные (Западно- и Восточно- Тихоокеанские, Атлантический и Урало-Мангышлакский) и широтные (Арктический, Средиземноморский) геосинклинальные пояса.

В ячейках этой геосинклинальной решётки обособились древние платформы – Гиперборейская, Северо-Американская, Европейская и Сибирская, Южноамериканская, Африканская, Индостанская и Австралийская. Т.о. сформировались основы современного структурного плана.

7. Мезо-кайнозойский этап (0,25 – 0 млрд лет) состоял в образовании молодых океанов – Атлантического, Арктического и Индийского и сопутствующей им системы срединно-океанических хребтов, а также в образовании многих горных поясов в результате активизации значительно более древних складчатых сооружений от байкальских до герцинских и киммерийских.

Анализ развития литосферы указывает на следующую направленность этого процесса:

1) со временем возрастает объём тектоносферы;

2) размер устойчивых глыб, сохраняющихся после каждого дробления литосферы, прогрессивно возрастает;

3) нарастает контраст между устойчивыми глыбами и подвижными поясами;

4) строение остаточных континентальных глыб, как и всей литосферы, неуклонно усложняется;

5) возрастание латеральной неоднородности тектоносферы сопровождается нарастанием дисимметрии по отношению к экватору и к меридианам, разделяющим океанические и континентальные полушария;

6) растёт темп и диффиренцированность тектонического развития во времени и метахронность его в пространстве.

Общая направленность развития нашей планеты определяется неуклонным снижением величины теплового потока, поступающего из глубоких недр Земли к ее поверхности.

Этот процесс не был плавным и монотонным, а происходил периодически по мере накопления и сбрасывания эндогенного тепла, что сказывалось в периодическом изменении интенсивности тектогенеза и магматизма.

Последний максимум приходится на заключительную неотектоническую стадию позднемезозойско-кайнозойского этапа развития Земли. С этими изменениями должны коррелироваться изменения радиуса Земли, ее полярного сжатия и скорости вращения.

Общей тенденцией должно быть уменьшение радиуса Земли, ее контракция, сказывающаяся в повсеместном преобладании в земной коре напряжение сжатия над напряжениями растяжения, локализованными в рифтовых системах.

На этом фоне прогрессирующего охлаждения Земли и ее контракции происходила дифференциация относительно однородного вещества планеты на оболочки.

Зрелая континентальная кора в значительной степени сформировалась к 2,5 млрд лет и почти сразу разделилась на верхний, гранитогнейсовый и нижний гранулито-базальтовый слои.

К рубежу 1,7 млрд лет могло возникнуть до 60 – 80 % современной континентальной коры.

В позднем докембрии и фанерозое рост континентальной коры продолжался, но сопровождался ее деструкцией.

Уже в протерозое в развитии литосферы начинает утверждаться тектоника плит, а в мантии устанавливаются устойчивые системы конвекции.

Параллельно с развитием литосферы и земной коры шло развитие астеносферы.

Предыдущая12345678910111213Следующая .

Источник: https://mylektsii.ru/8-14179.html

Эволюция литосферы

Эволюция литосферы

Для того чтобы представить, как происходила эволюция литосферы, необходимо знать её первоначальное состояние.

Было много попыток выяснить это, но большая неопределенность и недостаток фактического материала не дали положительных результатов.

Современная планетология показала, что первичная дифференциация земной коры на материковую и океаническую произошла под действием магматических процессов.

Рисунок 1. Становление литосферы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

При этом происходило активное воздействие Земли с Солнцем и другими планетами.

Первичная земная кора, как говорят ученые, была довольно примитивна и слабоорганизована. Породы, слагавшие первичную земную кору, были близки к лунным базальтам и анортозитам.

Определение 1

Период, в течение которого происходило становление догеологической коры, ученые назвали лунной стадией. Она охватывала нижний архей, т. е. 4,2 — 3,8 млрд. лет назад.

Схемы развития планеты на самых ранних этапах высказывались в форме догадок, ни фактами, ни логикой они не подкреплялись. Была сделана попытка применения метода актуализма, чтобы расшифровать архейские структуры земной коры, и сложилось несколько геотектонических концепций её развития.

  • Курсовая работа 430 руб.
  • Реферат 220 руб.
  • Контрольная работа 190 руб.

Историю первичной земной коры начали рассматривать с позиций, появившейся теории геосинклиналей. Одна из работ этого направления «Докембрийский континент» авторов И.Б. Барсукова, А.К. Башарина, Н.А. Берзина.

Первую континентальную кору ученые связывали с преобразованием первичной меланократовой коры океанического типа с теми процессами, которые характерны для геосинклинальных систем. Также были попытки использования концепций мобилизма, включая теорию «тектоники плит», где утверждалась реальность существования в архее жестких литосферных плит, зон спрединга и субдукции.

Истинная картина развития литосферы в архее не была установлена.

В познании начальных этапов развития земной коры важные результаты может дать системный подход.

В соответствии с этим подходом формирование происходило на основе минимума образующих её частей.

В ходе её эволюции образуются уже более сложные структуры.

Замечание 1

Таким образом, и в истории литосферы, и в истории Земли различают два этапа – догеологический и геологический этап развития.

Геологический этап возможен только после становления геологической системы как целого и связан с одним или двумя процессами. По мнению О.А. Богатикова, процесс магматизма является ведущим фактором. В результате магматической деятельности были созданы магматические породы, различные по составу. Но для формирования континентальной земной коры, магматических пород явно было недостаточно.

Надо сказать, что планеты земной группы тоже испытывают процессы магматизма, однако на этих планетах континентальная кора не образовалась.

Если говорить о вулканической деятельности, то она наблюдается на дне океанических впадин, но и здесь континентальная кора отсутствует.

Замечание 2

По всей вероятности, для образования континентальной коры необходим тот минимум частей, который отсутствует во впадинах океана и на планетах земной группы.

К минимуму относятся:

  • магматические породы и сама магма, проникающая в литосферу из мантии;
  • осадочные породы и вода во всех её состояниях, поступающая из географической оболочки и частично из мантии.

На начальном этапе развития литосферы в наличии были не все части геологической системы.

Магматизм развивается с самого начала становления Земли.

В течение лунной стадии идет формирование горных пород нижнего архея – гнейсы, кристаллические сланцы, базальты, амфиболиты.

В дальнейшем эти породы изменяются магматическими и метаморфическими процессами.

Анализ нижнеархейских пород позволяет установить термодинамическую обстановку, в которой происходило их формирование.

Эволюция температурного режима литосферы

Ещё в XIX веке высказывались предположения о прогрессивном остывании Земли, и на этом основании была построена гипотеза контракции, которая не соответствовала современным представлениям о планете, поэтому не могла быть основой геотектонической теории.

Начальная стадия развития планеты характеризуется огромным количеством поступающего тепла за счет аккреции, гравитационной дифференциации и радиоактивного распада.

Температура мантии достигала 1500-400 градусов, но была ниже адиабатической, поэтому вещество мантии нем было расплавлено.

В поверхностных слоях формирующейся земной коры температура была относительно высокая.

Причинами этого были:

  • большое количество поступающего тепла от радиогенного распада и от ударов метеоритов;
  • малый градиент перепада температур при переходе к географической оболочке.

Температура поверхности Земли достигала 300-350 градусов.

Проведенный структурный анализ докембрийских пород установил высокую температуру и в приповерхностных слоях формирующейся коры.

Температура архейских недр была выше современной на 200-300 градусов, что и определило высокотемпературный архейский метаморфизм.

Со временем приповерхностные слои начали остывать, причина этого заключалась в тепловом излучении Земли, а также в том, что запасы энергии радиоактивного распада элементов уменьшались.

Температура среды осадконакопления и градиент повышения температуры с глубиной снижались.

Если бы Земля за счет внутренних источников тепла не разогревалась, то первоначальное тепло недр планеты рассеялось бы во внешнее пространство в течение быстрого времени – на это понадобилось бы, как показывают расчеты, всего 1012 лет.

Это говорит о том, что за время своего существования Земля остыть не могла.

Учитывая эти условия, остыванием охватывается только кора и верхняя мантия на глубину до 1000 км.

Таким образом, средняя температура вещества в этом слое, при отсутствии внутренних источников тепла, должна непрерывно падать, но, таких данных нет.

За счет радиоактивного распада планета сегодня получает столько тепла, сколько теряет через выделение.

За геологическую историю Земли за счет температурного эффекта её радиус увеличился более чем на 80 км.

Ученые считают, что поддерживать современный тепловой режим глубинных сфер в течение длительного времени может как радиоактивный распад, так и гравитационная дифференциация вещества мантии.

И в то же время земная кора остывает, что показало сравнение термобар пород разного возраста.

Замечание 3

Ситуация складывается парадоксальная – Земля в целом или разогревается, или находится в состоянии теплового равновесия, а её земная кора остывает.

Эволюция магматизма

Вполне возможно, что первичные магматические породы были близки к лунным базальтам и анартозитам.

Под воздействием магматических и метаморфических процессов они претерпели сильные изменения и практически совсем не сохранились.

По мнению О.А. Богатикова в эволюции магматизма надо различать пять стадий:

  1. лунная стадия, существовавшая более 3,5 млрд. лет назад;
  2. нуклеарная стадия – 3,5-2,5 млрд. лет;
  3. кратонная стадия – 2,5-1,5 млрд. лет;
  4. континентальная стадия – 1,5-0,25 млрд. лет;
  5. континентально-океаническая стадия – 0,25 млрд. лет.

Земная кора в период магматизма лунной стадии имела повышенные термические условия и характеризовалась значительной активностью магматических очагов.

Характерными в этот период были мало дифференцированные примитивные ультраосновные и основные магмы, где ведущую роль играли коматиитовая, дунит-гарцбургитовая, перидотит-пироксенитовая, эндербит-чарнокитовая, гранито-гнейсовая, магматитовая, анортозитовая магмы.

Во время нуклеарной стадии сохраняется андезито-базальтовый тип вулканизма, проницаемость земной коры в это время очень высокая.

Интенсивность магматических процессов резко падает на границе нуклеарной и кратонной стадий, выпадают такие фракции, как коматиитовая и габбро-пирпоксенит-денитовая.

Идет усиление гранитоидного магматизма.

Качественное изменение магматизма происходит в период кратонной стадии, что связано с резким снижением ультраосновного магматизма.

Широкое развитие получают андезитовая и гранитная формации.

Дальнейшие этапы развития магматизма объединяются в одну континентальную стадию, которая включает такие этапы развития литосферы как рифейский, байкальский, фанерозойский.

Характерным здесь является геосинклинальный вулканизм.

В тех районах, где земная кора была относительно зрелая развитие получили известково-щелочные серии.

В фанерозое начинается обширный трапповый магматизм. Континентально-океаническая стадия является заключительной и не рассматривается как особая стадия магматизма.

Источник: https://spravochnick.ru/geografiya/litosfera/evolyuciya_litosfery/

Экология СПРАВОЧНИК

Эволюция литосферы

Достаточно детально сейсмическими и другими геофизическими методами изучена верхняя мантия Земли. Эта часть Земли наиболее доступна для геофизического изучения и наиболее важна для жизни человечества. Верхняя мантия простирается от границы Мохо до глубины 400 км.

В состав верхней мантии входит нижняя часть литосферы и верхняя часть астеносферы. Литосфера представляет собой каменную (твердую и прочную) верхнюю оболочку Земли.

Ее толщина меняется от 50 до 150 км в разных регионах Земли, следовательно, литосфера включает земную кору и часть верхней мантии, в которой мантийное вещество настолько остыло, что превратилось в горную породу.[ …]

Глубже литосферы находится зона пониженных скоростей (по сравнению с таковыми в литосфере) сейсмических волн. Эта зона, простирающаяся от подошвы литосферы до 300-400 км, называется астеносферой.

Слои астеносферы легко деформируются под действием сдвиговых напряжений за счет пластичности (ползучести) астеносферного вещества. Такое поведение вещества связано с его частичным плавлением.

Прохождение поперечных сейсмических волн через астеносферу указывает на то, что плавление не может быть полным и вещество должно находиться в состоянии, близком к твердому. Процент расплава вещества по разным косвенным данным изменяется от нескольких единиц до 20%.

Такое состояние астеносферы приводит к достаточно сильному затуханию поперечных сейсмических волн. Существуют участки под литосферой, где астеносфера не фиксируется.[ …]

Если мысленно рассматривать сверху земной шар без его водной оболочки, то можно увидеть горные системы и обширные равнины на океанском дне — линейные системы срединноокеанских хребтов и глубоководных желобов, которые во многих местах разорваны трансформными разломами. Эти линейные системы делят литосферу на части, называемые литосферными плитами.

Линейные системы характеризуются высоким уровнем сейсмичности, поэтому на карте их можно выделить по окон-туривающим их узким поясам сейсмичности (см. рис. 4.15). Как следует из рис. 4.15, разделение литосферы на плиты не связано с разделением на материки и океаны. Большинство плит включает как материковые, так и океанские участки.

Только одна крупная плита (Тихоокеанская) имеет исключительно океанскую поверхность. Границы плит бывают трех типов: 1) конструктивные границы, где происходит наращивание плит, 2) деструктивные границы — границы поглощения плит и 3) границы скольжения, связанные с трансформными разломами.

Каждый тип границ имеет свое выражение в рельефе, что позволяет проводить разбиение литосферы на плиты на основе данных о геологическом строении Земли.[ …]

Срединно-океанские хребты и внутриконтинентальные риф-товые зоны образуют единую глобальную систему рифтов (разломов). Оба типа структур являются зонами, где действуют напряжения растяжения.

Срединно-океанские хребты имеют ширину одну-две тысячи километров и возвышаются над дном океанских котловин на 2-3 км. Полная протяженность хребтов составляет около 80000 км.

На осях большинства хребтов расположены рифтовые долины шириной 10-20 км и глубиной (от гребней гор) — 2 км.[ …]

Более древние горные пояса, такие, как Урал и Аппалачи, денудированы настолько, что перепады высот в них не превышают 1-2 км. Постоянно накапливающиеся во впадинах осадочные толщи погребают под собой формы рельефа коренных пород земной коры.[ …]

Геолого-геофизические исследования показали, что существует два типа земной коры: более плотная базальтовая кора под океанами и менее плотная гранитная кора континентов.[ …]

Океанская кора представляет собой верхний дифференцированный слой мантии, перекрытый сверху тонким слоем пелагических осадков. Океанская кора состоит из трех слоев. Слой 1 лежит непосредственно под морской водой, средняя толщина водного слоя 4,5 км, скорость Р-волн в нем 1,5 км/с.

Скорость Р-волн в слое 1, образованном пелагическими осадками, составляет 1,6-2,5 км/с, его средняя толщина 0,4 км. Слой 2 в верхней части сложен подушечными лавами толеитовых базальтов океанского типа (слой 2а), ниже располагаются долеритовые дайки того же состава (слой 26).

Скорость Р-волн в слое 2 изменяется от 4 до 6 км/с, средняя толщина составляет 1,5 км. Верхняя часть слоя 3 сложена габбро, нижняя часть — серпентинитами. Скорость Р-волн в слое 3 составляет 6,4-7,0 км/с, его средняя толщина 5 км.

Таким образом, общая толщина (или мощность) океанской коры 7 км.[ …]

На границе Мохо наблюдается скачок скорости Р-волн от 6,4 до 8,6 км/с.[ …]

Основными структурами дна океанов являются океанские котловины, океанские хребты, глубоководные желоба и континентальные окраины, которые в свою очередь состоят из шельфа, материкового склона и материкового подножия.[ …]

Континентальная кора как по строению, так и по составу резко отличается от океанской. Ее толщина изменяется от 20-25 км под островными дугами и участками с переходным типом коры до 80 км под молодыми складчатыми поясами Земли. Средняя толщина коры 35 км. Строение континентальной коры в противоположность океанской более сложное и неоднородное.

Однако в ней также выделяют три слоя: верхний осадочный и два нижних, сложенных кристаллическими породами. Почти повсеместно под континентальной корой определяется граница Мохо.

Скорости сейсмических Р-волн в слоях коры нарастают сверху вниз: от 2 до 5,5 км/с в осадочном слое, 6-6,5 км/с в верхнем слое, 6,6— 7,0 км/с в нижнем слое, ниже границы Мохо — 8-8,2 км/с.[ …]

Рисунки к данной главе:

Смена знака M s ферримагнетика при изменении температуры от Тс до Т0.

Источник: https://ru-ecology.info/post/101374105700005/

Booksm
Добавить комментарий