Когда материки дрейфовали

Сибирь и Северная Америка были ядром древних суперконтинентов Нуна и Родиния

3 февраля 2017 в 21:06, просмотров: 2640

На официальном сайте Федерального агентства научных организаций России находится сообщение о результатах совместных исследований российских, канадских, американских и шведских ученых показавших, что Сибирский и Северо-Американский кратоны (части древних континентов) от 1900 до 700 млн. лет назад, т.е. на протяжении около 1,2 миллиардов лет, находились в тесном контакте, составляя ядро докембрийских суперконтинентов Нуна (Колумбия) и Родиния (от русского слова «родина»). Эти работы проводились с 2001 года в рамках Программы международной геологической корреляции ЮНЕСКО (проект № 440) коллективом авторов, возглавляемым профессором Карлтонского университета (Канада) и Томского госуниверситета (Россия) Ричардом Эрнстом и с участием сотрудников Института земной коры, Института геохимии (г. Иркутск), Института геологии алмаза и благородных металлов (г. Якутск) и Института тектоники и геофизики (г. Хабаровск) РАН. Итоговые результаты опубликованы в одном из престижных научных журналов «Nature Geoscience» в статье под названием «Long-lived connection between southern Siberia and northern Laurentia in the Proterozoic», авторы: Эрнст Р.Е., Гамильтон М.А., Сёдерлунд У., Ханс Д.А., Гладкочуб Д.П., Округин А.В., Колотилина Т., Мехоношин А.С., Бликер В., ЛеШеминант А.Н., Букэн К.Л., Чемберлейн К.Р., Диденко А.Н.

Когда материки дрейфовали

В чем суть проблемы и какова польза от её решения? Так, по современным геологическим и геофизическим данным установлено, что континенты постоянно движутся со скоростью несколько сантиметров в год по поверхности нашей планеты. Впервые с докладом о дрейфе материков в 1912 году выступил немецкий метеоролог и геолог Альфред Вегенер. Для доказательства своей догадки он, кроме совпадения очертаний западного побережья Африки и восточного – Южной Америки, приводил много примеров сходства геологического строения побережий этих двух континентов, их палеоклиматических и палеонтологических особенностей. Тогда идея дрейфа материков была отвергнута как маргинальная гипотеза, т.к. большинство ученых не находило источники тех огромных сил, которые бы двигали континенты по твердой поверхности Земли. Только в начале 60-х годов при изучении дна Мирового океана были установлены срединно-океанические хребты, образующиеся при спрединге (от англ. – «растяжение») океанической коры, а также параллельные им полосовые магнитные аномалии протяженностью многие тысячи километров. Эти аномалии сохранили остаточную намагниченность в базальтах, извергавшихся в зонах спрединга при постепенном раскрытии океанического дна в течение последних примерно 200 млн. лет. Они как на магнитной пленке зафиксировали периодические перестановки – инверсии магнитного поля Земли, происходивших после распада последнего суперконтинента Пангеи (др.-греч. – «всеземля»). Это название было предложено ещё А.Вегенером, объединявшего всю сушу Земли в единый сверхконтинент Пангея.

Так концепция тектоники плит становится ведущей теорией современного научного представления о строении и движении литосферы, т.е. твердой оболочки Земли. Перемещения континентов происходят вследствие того, что разрозненные блоки твердой земной оболочки – литосферные плиты, толщиной до 200 км под континентами и до 100 км под ложем океанов, как гигантские айсберги, "плавают" в нижележащем относительно пластичном астеносферном слое повышенной текучести. Спрединг (растяжение) в океанах компенсируется субдукцией (пододвиганием) по их периферии, например, когда расширяющаяся океанская кора пододвигается под континентальную плиту. Как показали сейсмотомографические данные, океанская кора при этом может «утонуть»  в нижнюю мантию Земли до глубины 670 км.  В результате таких вялотекущих деформаций со скоростью несколько см в год, материки в течение сотен миллионов лет могут "незаметно" сдвинуться на тысячи километров. Но если материки расходятся в одном месте, то через определенное время из-за ограниченности сферической поверхности Земли они все вновь состыкуются в другом месте в один монолитный блок – называемый суперконтинентом.

За всю 4,5 миллиардную историю развития Земли на её поверхности прошли свой жизненный путь семь различных суперконтинентов с периодичностью примерно 600 млн. лет. В протерозойское время материки объединялись дважды, вначале в суперконтинент Нуна (1,7-1,3 млрд. лет назад), затем – Родиния (1,1-0,7 млрд. лет назад). Нашими палеомагнитными, изотопно-геохронологическими и геохимическими исследованиями базитовых пород на Сибирском и Северо-Американском (Лаврентия) кратонах фиксируются девять хорошо коррелируемых эпизодов формирования крупных магматических провинций в период 1,9-0,7 млрд. лет назад. Это свидетельствует о том, что эти кратоны в тесном контакте находились более 1,2 млрд. лет, совместно пережив все катаклизмы формирования этих двух суперконтинентов. Сибирь и Лаврентия расстались 700 млн. лет назад, т.е. в неопротерозойскую эру, когда во время криогения наступило самое масштабное оледенение Земли и льды достигали экватора, распался древний суперконтинент Родиния.

Расхождение литосферных плит обусловлено раздвигающим действием конвективных потоков горячего вещества, так называемых суперплюмов, поднимающихся с глубин достигающих границы жидкого металлического ядра Земли и её каменной мантии примерно в 3000 км от поверхности. Когда поднимающиеся горячие потоки суперплюмов натыкаются на верхнюю холодную и твердую оболочку Земли (литосферу), то они здесь начинают накапливаться и растекаться в разные стороны. Это вызывает вначале появление в литосфере локальных раздвигающихся трещин, а затем и выплеск по этим разломам за очень короткое, по геологическим меркам, время (1-10 млн. лет) огромных масс глубинных базит-ультрабазитовых магматических пород, занимающих большие территории в миллионы квадратных километров. Примерами современных внутриплитных магматических проявлений, связанных с суперплюмами могут служить активные вулканы океанических островов Гавайи и Исландия, а также континентальный дремлющий супервулкан Йеллоустон с самыми высокими (до 40 м) гейзерами, находящийся на севере США. Совместные усилия нескольких крупных плюмов, при объединении их раскалывающих трещин, могут привести в итоге к полному распаду суперконтинента на несколько блоков.

В дальнейшем отдаляющиеся друг от друга фрагменты старого суперконтинента начинают сближаться в другом месте и со временем, сцепляясь друг за друга, формируют новый суперконтинент.  Когда сталкиваются две мощные континентальные плиты формируются области коробления, например, как самые молодые и высокие горы Гималаев, возникшие на границе коллизии Индостанской плиты с Евразийским континентом начиная с 40 млн. лет назад. По мере приближения друг к другу двух континентальных плит, существующая между ними тонкая, но более плотная тяжелая океанская кора, расположенная под водой, пододвигается под легкую континентальную плиту по наклонной плоскости, называемой субдукционной зоной. В этой зоне при трении двух огромных масс выделяется колоссальное количество механической и тепловой энергии, сопровождаемое интенсивными сейсмическими и магматическими явлениями. Когда океанская кора разрывается далеко от материка, то одна океанская плита пододвигается под другую и вдоль этих субдукционных зон образуются вулканические острова, расположенные обычно дугообразно вокруг континентов. Это хорошо прослеживается по восточным окраинам Азиатского и Австралийского континентов в виде непрерывных цепочек современных вулканических островов, формирующих Курило-Камчатские, Японские, Филиппинские и далее Восточно-Австралийские островные дуги, образующих Тихоокеанское огненное кольцо. Такие зоны особенно опасны с точки зрения катастрофических последствий сильных сейсмических толчков, вызывающих иногда огромные цунами, и вулканических извержений.    

Воздействие суперплюмов на континентальную кору приводит к формированию обширных магматических провинций, с которыми связаны крупные и уникальные месторождения медно-никелевых руд, платиновых металлов, редких элементов и других полезных ископаемых, известные как на территории Сибирской платформы, так и Северной Америки. Поэтому наши дальнейшие исследования будут нацелены не только на глобальные научные геодинамические реконструкции, но и на прогнозирование новых перспективных районов с потенциально рудоносными объектами. 

 

Главный научный сотрудник Института геологии алмаза и благородных металлов СО РАН, д.г.-м.н. Округин А.В.

На фото. А.Округин и Р.Эрнст за изучением базитовых пород Сибири в 2001 году.

 





Партнеры