Сила разуплотнения поверхностного слоя воды и ее роль в геологических процессах (стр. 49 )

Глава 11. ОСАДОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Главными факторами осадочного породо - и рудообразования в открытых водных бассейнах и реках являются химический состав водных растворов, поступающих в бассейны с поверхности Земли и из подземных вод, и способ распределения отлагающихся осад­ков по удельному весу и размерам составляющих их частиц.

Первый фактор обусловлен химической активностью подзем­ных вод, растворяющих горные породы и выносящих компоненты на поверхность, где они затем переносятся в водные бассейны. Как показано выше, этот фактор обусловлен действием СРПС в виде микропородиффузионного каталитического эффекта, уско­ряющего в микропорах горных пород химическое растворение гор­ных пород и их выветривание в приповерхностных условиях.

Второй фактор – дифференцированное отложение осадков в водных бассейнах – также связан с деятельностью СРПС, но в форме ее проявления как механизма, создающего на контакте с твердыми частицами поверхностного слоя воды со свойствами по­верхностного натяжения, поверхностной твердости, расклиниваю­щего давления Дерягина и свойствами действия непосредственно самой СРПС. Как показано выше, этот поверхностный слой спо­собствует образованию коллоидных растворов, частицы которых способны длительное время находиться во взвешенном состоянии и переноситься водными течениями на значительное расстояние. Этот же поверхностный слой определяет возможность перехода истинных растворов непосредственно в коагуляцию и осаждение на дне водного бассейна или образование коллоидных частичек. Такие возможности водных растворов к коагуляции-осаждению и к образованию коллоидных или истинных растворов варьируют в очень широком диапазоне физико-химических условий водной среды. Это позволяет создать большое разнообразие осадков даже из вод химически близкого состава. Именно благодаря таким вариациям могут создаваться чередующиеся тонкие прослои же­лезных руд и кварцитов в месторождениях железистых кварцитов или полосчатые осадочные руды других металлов. Сама специфи­ческая способность тех или иных компонентов месторождений к образованию рудоносного осадка зависит от того, насколько по­верхностный слой воды будет способствовать коагуляции именно его в том или ином участке, а не препятствовать этому. Все это касается химических осадков.

Образование терригенных пород в процессе механического дробления горных пород и сортировки их частиц также зависит от СРПС. Во-первых, Т-СРПС способствует более легкому механиче­скому разрушению горных пород в водной среде в соответствии с эффектом Ребиндера. Во-вторых, создаваемый действием Т‑СРПС поверхностный слой воды покрывает частицы своеобраз­ной смазкой, что способствует более легкому их скольжению отно­сительно друг друга, предохраняя их от слипания. Этим создаются благоприятные условия для их сортировки по удельному весу и размерам в воде. Например, никому в голову не придет отделять золото в шлих из сухого песка. Известно, что это можно сделать только в воде. Именно поэтому только в водных бассейнах дости­гается совершенная сортировка осадков по удельному весу и ве­личине зерен – глины, алевриты, пески, конгломераты. В бархан­ных песках пустынь такого не наблюдается.

Таким образом, СРПС оказывает решающее влияние на фор­мирование осадочных пород, обусловливая вариации химического состава поступающих в водные бассейны растворенных компонен­тов и способствуя распределению отлагающихся осадков в про­странстве и времени по химическому составу, а также удельному весу и размерам терригенных частиц.

Глава 12. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ФОРМИРОВАНИЕ МАТЕРИКОВ В РЕЗУЛЬТАТЕ ДЕЙСТВИЯ МЕХАНИЗМА ДИФФУЗИОННОГО ФЛЮИДОЗАМЕЩЕНИЯ

Как показано мной ранее (Шабалин, 2000), механизм диффу­зионного флюидозамещения способствует зарождению кислых гранитоидных расплавов в зонах гранитизации и мигматизации, а выше по разрезу земной коры по такому же механизму формиру­ются интрузивы более основного и ультраосновного состава как своеобразный фронт базификации. Причем зона гранитизации не является передовым фронтом продвижения наверх какого-либо гранитоидного плутона в результате магматического замещения. Это зона, где зарождаются только тонкие мигматитовые жилки ки­слого гранитоидного расплава диффузионным способом при мета­соматозе, т. е. путем перерастворения, а не плавления вмещаю­щих пород. Данный процесс не прогрессивный, a peгрессивный, так как следует за периодом наиболее интенсивного высокотемпе­ратурного метаморфизма вмещающих пород, из которых выно­сятся (как бы выжимаются) вода и наиболее легкорастворимые кремнево-щелочные компоненты (кремнезем, калий, натрий), иду­щие на образование мигматитовых жил. Зоной собирания этих компонентов являются не только и даже не столько породы около зоны мигматизации амфиболитовой ступени метаморфизма, но и, в первую очередь, более глубокие зоны эклогитовой и гранулито­вой фаций метаморфизма. Эти компоненты концентрируются и производят процессы мигматизации в основном в зоне амфиболи­товой фации метаморфизма, как наиболее благоприятной по Р-Т-условиям.

Процесс зарождения собственно магматического гранитоид­ного расплава, начавшись с глубокого регионального метамор­физма, завершается формированием мигматитов. На этом этапе дифференциация вещества земной коры могла бы и закончиться. Но затем начинает действовать так называемый выше гидродом­кратный эффект (Шабалин, 2002). Благодаря повторяющимся тек­тоническим подвижкам под действием этого эффекта жидкие рас­плавы начинают перетекать в более крупные магматические ре­зервуары. Как показано выше, это связано с тем, что, горное дав­ление, сдавливая мелкие жилки, заполненные расплавом, застав­ляют жидкость перемещаться в более крупные жилы и резер­вуары, где расплав создает огромное давление, все более расши­ряя их стенки. Таким образом создаются большие плутоны грани­тоидной магмы. Когда такой плутон достигнет достаточно больших размеров, вследствие своего меньшего удельного веса по сравне­нию с вмещающими породами он приобретает подъемную архи­медову силу и начинает двигаться вверх по разрезу земной коры. При этом движении создаются деформации во вмещающих поро­дах, где под действием механизма диффузионного флюидозаме­щения зарождаются гранитоидные мигматитовые жилки, попол­няющие плутон в ходе его продвижения вверх. Так создается са­моразвивающаяся система, когда продвижение плутона под дей­ствием архимедовой силы способствует зарождению новых порций расплава и пополнения ими магматической камеры. Такое продви­жение возможно до тех глубин, пока Р-Т условия позволяют фор­мироваться мигматитам в окружении плутона. Затем уже в гипа­биссальных условиях возможна только инъекция расплава во вмещающие породы вдоль тектонических разломов, как это обычно и наблюдается.

Можно полагать, что именно таким способом формируются гнейсовые купола, описанные (1975). Это может быть также одним из механизмов возникновения и продвижения так называемых плюмов в земной коре, описываемых в геодина­мических теориях (Добрецов и др., 1994). В целом, формирование и перемещение гранитоидной магмы таким способом приводит к дифференциации земной коры с формированием ее гранитоидной оболочки. Ниже остаются породы с пониженным содержанием ки­слого материала – реститы, откуда могут внедряться породы бо­лее основного состава за счет их простого переплавления – палин­генеза. Выше зоны гранитообразования также под действием ме­ханизма диффузионного флюидозамещения формируются опре­деленные типы основных и ультраосновных пород. В процессе продвижения интрузий и их внедрения они могут смешиваться ме­жду собой или ассимилировать компоненты из вмещающих пород с образованием гибридных разностей. При остановке интрузий также происходит кристаллизационная или ликвационная диффе­ренциация с обособлением порций расплавов другого состава. Так в целом формируется разнообразие магматических горных пород в земной коре.

В связи с тем, что кремнезем и щелочные компоненты, обра­зующие кислые породы, обладают гораздо большей растворимо­стью по сравнению с основаниями (Зарайский, 1989), масштабы формирования кислых магматических пород намного превосходят таковые основных и ультраосновных пород, и поэтому именно ими обогащается в первую очередь верхняя часть земной коры в ходе дифференциации первичного вещества земных оболочек.

На основе предложенного механизма гранитообразования и дифференциации земной коры формирование материковых под­нятий, начиная с самой ранней эпохи развития Земли, по моим представлениям, происходило следующим образом.

После завершения расплавления Земли и формирования ее железоникелевого ядра и внешней силикатной оболочки около 4,2–4,6 млрд лет началось остывание поверхности и образование корочки твердых пород – протокоры. Как предполагается, она имела анортозитовый, эвкритовый или диоритовый состав. Фор­мирование ее сопровождалось излиянием большого количества базальтовых слабодифференцированных лав, которые, по суще­ству, сформировали протокору базальтового, т. е. океанического, типа. Этот так называемый лунный этап развития Земли продол­жался до тех пор, пока поверхность первичной коры и нижние слои атмосферы не охладились до температуры ниже 100 °С, т. е. до того, когда вода в виде жидкости стала заполнять понижения на поверхности Земли, образуя первые морские бассейны (Мараку­шев, 1992).

По моему мнению, именно эти первичные морские водоемы, покрывавшие сначала отдельные участки поверхности Земли, спо­собствовали созданию на их месте первых докембрийских щитов и первичных геосинклинальных систем (Shabalin, 1999). Вода, обла­дая очень низкой теплопроводностью, как шубой, покрывала уча­стки земной коры, способствуя длительному поддержанию под ними высоких температур. Кроме того, вода проникала в земную кору или задерживала исход из нее этой же воды, действуя как гидробарьер и способствуя этим широкому развитию процессов гранитообразования по механизму диффузионного флюидозаме­щения. Поскольку толщина земной твердой оболочки была еще незначительна, это могло способствовать длительному прогиба­нию данных участков под воздействием веса самой массы воды и накапливающихся морских и вулканогенных осадков. Вероятно, на данном этапе это способствовало и более интенсивным тектони­ческим деформациям этих участков, дополнительно активизиро­вавшим действие механизма диффузионного флюидозамещения. Его интенсивное проявление под дном первичных морских бассей­нов на определенной глубине земной коры привело к образованию граниоидных плутонов, дифференциации земной коры и формиро­ванию первых ее утолщенных континентальных участков, которые под действием изостазии были приподняты над поверхностью Земли, образовав первые докембрийские щиты.