Растущая Земля: из планет в звёзды (стр. 50 )

Разуплотнение и воздымание минеральных масс в прогибе, с охватом все больших глубин и понижением границы Мохо, продолжается до тех пор, пока в основании образовавшихся горных сооружений не восстановится термодинамическое равновесие. Граница Мохо при образовании гор понижается в результате разуплотнения, химических превращений вещества и его фазовых переходов [331]. Так образуются корни гор.

В процессе горообразования не исключается механическое опускание разуплотняющегося массива. Оно осуществляется тогда, когда интрузии и эффузивы магмы, вытолкнутые сжатыми флюидами из больших глубин, создают положительные аномалии силы тяжести. Тогда в процессе горообразования происходит механическое погружение корней гор. Опускаясь в целом, горное сооружение увлекает вниз прилегавшие к нему зоны, создавая эффект погружения предгорных прогибов.

Весьма вероятно, что при разуплотнении мантийного вещества, под-стилающего геосинклинальный прогиб, эклогит переходит в базальт. Увеличение объема при этом составляет ~ 15% [331]. Этим процессом удовлетворительно объясняется толщина коры под горными сооружениями. Для Гималаев, например, она равна около 70 км при средней их высоте ~ 6 км. Если считать, что толщина коры до начала поднятия горных масс была равной 24 км, тогда разуплотненный слой (r = 2,9 г/см3) составит 46 км, а толщина мантийного вещества (эклогита, r = 3,3 г/см3), подвергшегося разуплотнению, - 40 км (рис. 8.2). Разуплотнение, безусловно затрагивает и более глубокие горизонты, а также верх ”базальтового” слоя орогенов. Соотношения, приведенные на рис. 8.2 , - это лишь схематически возможная иллюстрация баланса масс для обеспечения изостазии.

§ 8. 3. Генезис прогибов и их трансформации при росте планеты 191

Классическая схема про -

текания геосинклинального процесса не заканчивается об-разованием орогенов, рис. 8.2. Восстановившееся термодина-мическое равновесие в осно-вании гор (на опустившейся границе Мохо) оказывается временным, так как на горные сооружения начинают разруша-юще действовать экзогенные факторы: выветривание, дену-

дация. Закономерным продол -

жением первых двух стадий Рис. 8.2.Балансмасс до броазованияорогена типа

становится третья стадия раз - Гималаев (а) и после образования (б).

вития геосинклинали: разруше - 1 – оса­дочные породы; 2 – "гранитный" слой;

ние гор, неизбежный подъем 3– "базальтовый« слой; 4 – эклогит недогру-

их корней, обусловленный изо - женный (ρ о = 3,3 г / см ³ ); 5 – базальт, обра-

стазией, заполнение обломка - зовавшийся из эклогита (ρ = 2,9 г / см ³);

ми предгорных и межгорных 6 – поверхность равных давлений

впадин, образование платфор-

мы, сопровождающееся глубоким метаморфизмом горных пород.

В классическом учении о геосинклиналях предполагалось, что гео-синклинальные циклы многократно повторялись в геологической исто-рии. Этого требовали кантовские гипотезы образования Земли и принцип актуализма. Поскольку в концепции растущей Земли действуют другие факторы, определяющие развитие планеты, земной коры и геосин-клиналей, подход к оценке геосинклинального процесса и его протеканию во времени оказывается иным, более широким и тесно связанным с корообразованием в ходе роста планеты. Но прежде, чем осветить этот аспект геосинклинального процесса, необходимо рассмотреть соот-ношения различных типов депре-ссий, существующих на лике Земли и на поверхностях космических тел.

§ 8. 3. Генезис прогибов и их трансформации при росте планеты

Заложение прогибов в местах локальных ослаблений литосферы, вообще говоря, - процесс случайный. Однако существуют некоторые закономерности, определяющие заложение прогибов разных типов и их приуроченность к тем или иным этапам развития литосферы. Эти закономерности обусловлены целым рядом причин, в том числе размерами планеты, характером локальных ослаблений и спецификой эволюции небесного тела. Пониманию особенностей генезиса прогибов земной коры может служить известный по литературе модельный эксперимент. Основой модели служила надутая резиновая камера волейбольного мяча, на наружную поверхность которой был нанесен слой пластилина

192 Глава 8. Геосинклинальный процесс и рифтогенез .

толщиной ~ 1 см. Затем в сферическую камеру медленно закачивался воздух. Объем камеры с пластилином на ней стал увеличиваться и на поверхности пластилина появились... кольцевые структуры (кратеры). Кратерированная поверхность на модели была настолько похожа на лунную, что сфотографированный участок модели нуждался в пояснении: фотография не является снимком лунной поверхности, а получена на модели расширяющейся Земли.

Эксперимент на модели с резиновой камерой проливает свет на целый ряд проблем. Одна из них касается развития ранней (малой) Земли в докембрии. Предложенная лунная стадия развития земного шара в раннем архее является прямым аналогом: Земля действительно походила стадию развития Луны и это отразилось в структуре наиболее древних участков коры, на щитах и древних платформах. Вторая проблема напрямую связана с причиной кратерообразования на планетах и спутниках планет. Третья проблема касается выяснения процессов в образующемся кратере и их связи с процессами в прогибах, так как кратер по форме - прогиб. Четвертая проблема сопряжена с кольцевыми структурами, возникающими в процессе эволюции кратеров, в том числе метеоритного происхождения.

В образовании прогибов и их эволюции существенную роль играют восходящие потоки минерального вещества, рождающегося в недрах планеты и вытесняемого наружу, к поверхности. Зарождению восходящих потоков способствует ударное кратерообразование, в результате которого происходит локальное нарушение изостатического равновесия, вызванное выбросом вещества и формированием депрессии с кольцевым валом. Гравитационные силы стремятся восстановить нарушенное равновесие. Поскольку вещество, слагающее дно кратера, оказывается недогруженным, реактивные силы, направленные вверх, поднимают его, образуя центральную горку. При этом на глубине из-под вала в сторону кратера происходит смещение пород. В целом же под кратером зарождается восходящий поток вещества из недр. Но зародившись однажды, он может стать унаследованным: этому способствует рождение вещества в недрах, которое создает локальные области избыточного давления и ищет выхода на поверхность. Путем к выходу служит зародившийся восходящий поток вещества в месте образования кратера.

Восходящий поток становится самоподдерживающимся, его сущест-вование определяется образованием вещества в недрах, усиливающимся со временем. В ходе поступления все новых порций вещества к поверхности кратер увеличивается в размерах, зона его разрастания распространяется за пределы первичного вала, который оказывается как-бы сползшим в кратер, а на периферии образуется новый вал за счет поднятия кольцевой зоны коры на своде восходящего потока (астенолита). Так в процессе расширения кратера может образоваться несколько концентрических валов в кольцевой структуре; кратеры с двойными и тройными валами

§ 8. 3. Генезис прогибов и их трансформации при росте планеты 193

наблюдаются на спутниках планет, а также на Луне и Марсе.

Дальнейшее увеличение кольцевой структуры ведет к образованию кольцевых морей, при этом депрессия на поверхности не вырождается, если экзогенные факторы (денудация, выветривание, седиментогенез) отсутствуют на планете или спутнике. Глубина разрастающейся депрессии по сравнению с глубиной первичного кратера может даже возрасти, так как из недр к поверхности поступает (выдавливается) более тяжелое вещество, чем вмещающие его породы.

В гравитационном поле образовавшийся под морским бассейном астенолит проявляется в виде концентрации масс (маскона). Масконы под круговыми морями были обнаружены на Луне и Марсе при изучении движения искусственных спутников. Масконы - это явление совершенно не понятное, если их сочетать с идеей образования планет из готового вещества и последующего их остывания, но масконы оказываются закономерными и необходимыми образованиями при рассмотрении их с позиций роста планет и спутников.

Естественно, не каждый кратер развивается и трансформируется по описанному сценарию. Как следует из модели, в которой использована резиновая камера, сам первичный кратер может развиваться без инициирующего удара. под действием эндогенных факторов. Но не каждый кратер трансформируется в изометричный морской бассейн, многие из них остаются недоразвитыми, лишаясь по той или иной причине подпитки восходящим из недр веществом.

Большая группа кратеров развивается в виде структур, наложен-ных друг на друга. Наконец, кратерообразование на планетах различного размера происходит не одинаково. На больших планетах (Венера, Земля) кратерообразование становится подчиненным более мощным процессам, формирующим плюмы, линейные прогибы, рифты и геосинклинали. На спутниках и планетах среднего размера (Луна, Марс) кратерообразование преобладает, но уже на Луне имеются обширные морские и океанические области, а на Марсе [131] существуют еще более развитые тектонические структуры (см. § 10.4).

Несмотря на разнообразие депрессий, наблюдаемых на поверхностях небесных тел, кратерообразование, о данным искусственны летательных аппараов, тяготеет к небольшим и средним телам. Поскольку образование кратеров и последующая их трансформация связаны с образованием вещества в недрах тел, то наличие кратеров на планетах и спутниках непосредственно указывает на то, что все эти твердые небесные тела растут, увеличивая свой объем и массу. Вот почему на планетах и спутниках обильно появляются признаки эндогенного формирования кратеров, кольцевых структур и круговых морей [131, 167, 284, 363], которые неибежно сопровоают рзвитие небесных тел.

Приуроченность кратерообразования к небольшим и малым планетам обусловлена очень медленным их ростом, когда приращение поверхности

194 Глава 8. Геосинклинальный процесс и рифтогенез .