Наши развилки. Развилки эволюции природы на пути к человечеству

Бескопыльный Валерий

Огромные массы раскаленной магмы и лавы внедряются между литосферными плитами, в зонах спрединга (раздвигания), расталкивая их. Эти базальтовые извержения, остывая на поверхности планеты, формировали новообразованный базальтовый слой. Таким образом, благодаря действию ранней плитной тектоники происходила постепенная замена первичного (доплитного) базальтового слоя на новообразованный слой базальта. Следует отметить, что этот процесс обновления земной коры начался еще приблизительно за 110 млн. лет до появления на Земле океанов. Регионы с обновленной базальтовой корой между смежными плитами, образовавшиеся до появления жидкой воды на Земле, условно можно считать «сухими океанами». Если кору, служащую ложем нынешних океанов, называют океанической корой (см. раздел "Океаническая развилка"), то древнейшую кору сухих океанов так и назовем «кора сухого океана». Земные древние сухие океаны, вероятно, имеют много сходного с районами новообразованной застывшей лавы – базальтовых излияний на Луне, именуемых лунными морями. Там даже имеется океан Бурь общей площадью около 4 млн. км2. Конечно, никаких водных бассейнов на Луне нет

и не было. Лунные пониженные участки распространения относительно молодых базальтов назвали морями из-за их более темного цвета по сравнению с прилагающими светлыми участками «суши». Развитие Луны в отличие от Земли не прошло через Океаническую развилку.

В то же время, перемещение литосферных плит приводит к тому, что крупные холодные блоки литосферы погружаются в раскаленные недра Земли в участках их столкновения. Такие участки названы зонами субдукции, где одни блоки проталкиваются под смежные плиты, расплавляясь в недрах и перерабатываясь в процессе соединения с веществом мантии. Затем массы расплавленных пород поднимаются к поверхности, чтобы окислившись образовать новые породы. Наряду с твердыми породами в миграции участвуют жидкости (вода, водные растворы) и газы. Более того, Земля в целом, от ядра до атмосферы представляет собой сложный комплекс взаимодействующих атомов, соединенных в молекулы, минералы, горные породы, находящиеся в постоянном круговороте с той или иной скоростью. Состояния глобальных характеристик Земли порой зависят от самых незначительных изменений отдельных характеристик вещества во внутренних оболочках, а также от ряда космических воздействий.

В этом отношении следует вспомнить о роли тектоники плит в регулировании температурного режима поверхности Земли, обеспечивающего благоприятный для жизни диапазон температур между 0°C и 100°С. История планеты показывает, что сохранять такие температурные условия весьма сложно. Тем более что планета на протяжении более 4 миллиардов лет подвергается всё возрастающему воздействию солнечного излучения. Это излучение в начале истории Земли было на 30 % меньше, чем в настоящее время. Если бы не механизм действия тектоники плит, то планета разогрелась бы до температуры, при которой вся вода испарится и удалится в космическое пространство. Регулирование температуры происходит в результате взаимодействия тектонических процессов образования гор, т. е. благодаря орогенезу и процессов их разрушения, эрозии. Ветер, вода, химические процессы разрушают горных пород и перемещают продукты эрозии в океан. Одни горы разрушаются, другие образуются. Круговорот вещества продолжается постоянно.

В круговорот включается углекислый газ атмосферы, когда он растворяется в дождевой воде и в форме углекислоты растворяет горные породы. В океанах часть углерода выпадает в осадок в виде карбонатных пород: известняка-CaCO3 и доломита-MgCO3. Кроме этого, углерод удаляется из атмосферы растениями, которые используют его для производства углеводов. Растения после смерти постепенно накапливаются в мощных осадочных пластах и под воздействием температуры и давления превращаются в торф и угли. В морских отложениях захоронились органические остатки водных животных. Из этого органического вещества спустя миллионы лет образовались газ, нефть или горючие сланцы. Обширные осадочные бассейны с углеродосодержащими породами являются своеобразными долговременными хранилищами колоссальных ресурсов углерода. Кроме того, в зонах субдукции, где океанические литосферные плиты погружаются в мантию, углеродосодержащие породы могут высвобождать углерод для формирования новых минералов. Таким образом, разнообразные химические и геологические процессы как конвейерная лента перемещают углерод из атмосферы в земную кору либо в мантию. В результате содержание углекислого газа в атмосфере уменьшается, что снижает парниковый эффект [31] и вызывает похолодание климата.

31

Парниковый эффект – это нагрев нижних слоев атмосферы благодаря способности парниковых газов (в основном: метана, воды и углекислоты) пропускать к поверхности планеты коротковолновое излучение Солнца и удерживать длинноволновое излучение Земли.

В коре и мантии Земли углерод залегает в значительно большем количестве, чем в сумме на поверхности и в атмосфере. Если бы геологический конвейер работал только на захоронение углерода, тогда бы уже в тот или иной момент содержание двуокиси углерода (CO2) в атмосфере сократилось бы до критически минимального значения, и планета замерзла бы. Эволюционный маршрут природы к человечеству на этом бы прервался окончательно. Но геологический конвейер продолжает продвигать вещество, включая углерод от зон субдукции к месту выхода из земных недр в атмосферу. Такими местами являются зоны дивергенции (спрединга), где раздвигаются литосферные плиты под воздействием огромных масс раскаленной, всплывающей и циркулирующей магмы. Горячие массы пород, насыщенные водяным паром, углекислым и другими газами извергаются на поверхность континентов или на дно океанов через глубокие трещины в земной коре или через жерла вулканов. Когда появятся люди, они начнут сжигать торф, уголь, сланец, нефть, газ, тем самым освобождая углерод из подземного заточения и направляя его в круговорот. Человек будет выступать всего лишь как один из геологических факторов. В атмосферу возвращается углекислый газ, повышая её парниковый эффект, повышается температура поверхности планеты. Увеличивается объем дождей и ускоряется эрозия горных пород и их снос в океаны, а также погружение этих пород в недра. То есть ускоряется вывод углекислоты из атмосферы. Так саморегуляция планеты стремится уменьшить повышение температуры, которое происходит в результате постепенного возрастания объема солнечного излучения.

Кроме того, постоянное перемешивание земного вещества является своеобразным конвейером по производству все более сложных химических соединений, по их сепарации и концентрации в месторождениях земной коры. Хотя объем концентрированных химических элементов – относительно небольшой по сравнению с основной массой химических

элементов, находящихся в рассеянном состоянии, эти скопления имеют огромное значение для развития человеческой цивилизации. Природа как бы позаботилась о людях, создав скопления (месторождения) таких полезных ископаемых, как: горючие (нефть, природный газ, горючие сланцы, торф, уголь), нерудные (строительные материалы; сырье для производства минеральных удобрений, красок, для общехимического производства, для металлургии; технические кристаллы; драгоценные и поделочные камни; абразивные материалы), рудные (черные и цветные металлы и др.). Уместно здесь напомнить, что человечество получило в свое распоряжение также водные, лесные и биологические ресурсы. Неисчерпаемые объемы световой и тепловой солнечной энергии, влаги и движения воздуха являются теми климатическими ресурсами, которые Земля использует в своей эволюции и которые в своё время предоставит живым организмам.

Возвращаясь к характеристике тектоники плит, заметим, что о первичных размерах и контурах древнейших литосферных плит отсутствуют достоверные сведения, поскольку со временем их конфигурация менялась. Плиты могут раскалываться в результате рифтинга (образования вытянутых щелевидных прогибов, ограниченных глубинными разломами) и спаиваться, создавая единую плиту в результате коллизии (столкновения плит, смятия коры и образование горных цепей). Границами древнейших плит, возможно, были первые глубинные разломы в твердой мантии, по которым поднималась магма для базальтовой коры. К настоящему времени литосфера представлена 8 крупнейшими плитами: Тихоокеанская-103 300 000 км?, Северо-Американская-75 900 000 км?, Евразийская-67 800 000 км?, Африканская-61 300 000 км?, Антарктическая-60 900 000 км?, Австралийская-47 000 000 км?, Южно-Американская-43 600 000 км? и Сомалийская-16 700 000 км? (Рис. 2.3.1). Кроме того выделяются 5 крупных плит: Наска-15 600 000 км?, Индостанская-11 900 000 км?, Филиппинская-5 500 000 км?, Аравийский субконтинент-5 000 000 км? и плита Кокос – 2 900 000 км?. Имеются также множество средних и мелких плит. Тринадцать вышеперечисленных плит покрывают около 90 % земной поверхности. Средние и мелкие плиты расположены между крупнейшими и крупными блоками. Блоки литосферы перемещаются по астеносферному слою с разной скоростью: от 1 до 6 см/год в процессе надвигания одной плиты на другую и до 10–18 см/год при расхождении плит. Все плиты в той или иной степени являются комбинированными, т. е. слагаются океанической и континентальной типами коры. В то же время, Тихоокеанская плита – в основном океаническая, а Евразийская – преимущественно континентальная. Основная сейсмическая, тектоническая и магматическая активность нашей планеты, проявляемая на поверхности вулканизмом, землетрясениями, горообразованием, приурочена к границам плит. В разделах об Океанической и Континентальной развилках приводится краткая характеристика разных типов земной коры.

Границы плит стали зонами раздвига, надвига, поддвига или горизонтального смещения одних плит относительно смежных. Сформировались три типа границ между плитами: 1- рифт срединного хребта (зона спрединга), 2- зона столкновения (зона субдукции) и 3- зона сдвига (трансформный разлом) [32] . Вдоль этих границ проявились и происходят до сего времени максимальные тектонические, вулканические и сейсмические явления. В рифтовых зонах срединных хребтов плиты раздвигаются, и пустоты возникающих трещин заполняются расплавленной базальтовой магмой, всплывающей из астеносферы. Конвекционные течения вещества в астеносфере растаскивают плиты в стороны от осей срединных хребтов.

32

Границы плит также называют, соответственно: 1-дивергентными, 2-конвергентными и 3-трансформными.

В зонах раздвижения плит, т. е. на участках распространения коры сухого океана, а также на прилегающих участках распространения первичного базальтового слоя приблизительно через 110 млн. лет после начала активной плитной тектоники возникнут океаны (см. "Океаническая развилка, 4,27 млрд. л.н."). В зонах субдукции (сближения) плит одна из них погружается под другую, а если они сталкиваются, тогда обе сминаются, образуя горную цепь. После возникновения океанов в участках распространения гор будет формироваться материковая (континентальная) кора (см. Континентальная развилка, 4,2 млрд. л.н.). По трансформным разломам происходит сдвигание (скольжение) плиты относительно смежной. Кроме того, даже внутри плит происходят такие явления, как: долговременные базальтовые магматические извержения в некоторых районах, называемых горячими точками, а также грандиозные излияния расплавов, формирующих траппы на континентах и океанические плато в океанах. Перечисленные проявления динамики твердой корово-мантийной оболочки являются разными характеристиками глобальной тектоники литосферных плит, о которой уже было упомянуто выше. Конечно, в течение первых 200–400 млн. лет после начала тектоники плит (около 4,38 млрд. л.н.), кора была тоньше и вязкость мантийных конвекционных потоков непосредственно под корой была намного ниже той, которые сформировались в последующем. Поэтому в этот начальный период динамика литосферы характеризовалась относительно низкой активностью. Тем не менее, тектоническая активность оказалась достаточной, чтобы обеспечить некоторую дифференциацию рельефа планеты, необходимую для образования океанов разной глубины, морей, озер и речных потоков, а также, чтобы создать необходимые условия для появления зон генерации континентальной коры.

2.3.3. Гидрожен – в горячей атмосфере, Оксижен – в литосферном блоке. Карбомал, Карбожен с Нитроженом и Флюор с Ферумом мчатся вокруг Солнца

После Литосферной развилки, Гидрожен, прибывший на Землю практически одновременно с образованием Луны, продолжал парить над Землей в составе Гидроженной водяной молекулы, поскольку температура поверхности планеты еще оставалась очень горячей (500°C – 300°C). Вся постоянно выделявшаяся из недр вода всё ещё находилась в парообразном состоянии. Огромные объемы пара превратятся в жидкую воду после снижения температуры ниже точки кипения воды. При существовавшем тогда атмосферном давлении в пределах около 3–4 атм. этот фазовый переход произошел, приблизительно при температуре поверхности планеты около 250–200°C около 4,27 млрд. л.н.