Молот для суперконтинента
К самым крупным геологическим событиям Земли можно отнести раскол суперконтинента. Он происходил каждый раз после объединения всех континентов в единую сушу. Почему? Поиск ответа непрост, но кое-что начинает сегодня приоткрываться.
Тектоника
Наша история связана с движениями в недрах. Движения крупных блоков земной коры, или литосферных плит, называются тектоническими. Они охватывают плиту разными формами. Вертикальные проявляются поднятиями и опусканиями отдельных участков плиты, вздутиями сводов и прогибами. Горизонтальные движения перемещают плиту по планете, иногда вращают, и сталкивают с другими плитами.
Природа этих движущих сил не всегда полностью понятна. Она присутствует и в конвективных ячейках, существующих в мантии, и в не связанных с ними вертикальных подъемах вещества с глубин нижней мантии. Тектонические движения охватывают всю поверхность Земли, и кратоны с материками, и тонкие плиты океанической коры. Они медленно меняют глобальную картину земной поверхности. Континенты движутся, иногда отделяя от себя крупные части, иногда сближаясь и сталкиваясь. Расстояния между краями континентов где увеличиваются, где сокращаются. Это открываются и закрываются океаны, разделяющие континенты. Время от времени континенты собираются все вместе в единый гигантский суперконтинент.
В прошлом такие объединения возникали не один раз.
Суперконтинентальный цикл
Считается, что суперконтинентов в истории Земли было несколько. Но, естественно, чем дальше в прошлое, тем более размыты оценки длительности, границ во времени и конфигураций. Ближайшим к нам в прошлом был суперконтинент Пангея, существуя 160 млн лет, от 335 млн до 175 млн лет назад: ровно наполовину палеозойский, наполовину мезозойский. Перед ним в прошлом возникала короткоживущая нестабильная Паннотия V-образной формы. 600 млн лет назад она мимоходом сложилась скользящим касанием больших континентов и быстро распалась их продолжающимся движением. До нее существовала длительная (вдвое дольше Пангеи) стабильная Родиния, образовавшаяся 1,1 млрд лет назад и распавшаяся 750 млн лет назад. Между центрами времени существования стабильных Пангеи и Родинии (255 млн и 925 млн лет назад) лежит 670 млн лет.
Интересно, что примерно на таком же отрезке времени в прошлом лежит и еще более древний предыдущий суперконтинент, названный Колумбия или Нуна. По многим геологическим признакам он существовал 1,8–1,5 млрд лет назад, в конце палеопротерозоя. Центр его времени существования приходится на 1,65 млрд лет назад — и это на 725 млн лет древнее Родинии. Два отрезка времени, 670 млн и 725 млн лет, отличаются лишь на 7%, они практически одинаковы. В еще большей древности находят более размытые геологические данные о существовании единой суши архейских суперконтинентов Кенорленд (2,7 млрд лет), Ур (3 млрд лет) и Ваальбара (3,6– 2,8 млрд лет, первая и древнейшая). Датировки расплывчаты, что немудрено, и пересекаются на краях. Тем не менее существование этих суперконтинентов считается достаточно обоснованным. Так или иначе они являют собой циклический процесс — повторяющиеся со временем возникновение и распад суперконтинентов.
Он получил название суперконтинентальный цикл. Его периодом принято время между двумя последовательными сборками суперконтинентов в максимуме их развития. Оно скорее разное, чем одинаковое, составляя от 300 млн до 700 млн лет. Если убрать случаи «мимолетного» касательного объединения вроде Паннотии, останутся стабильные, долго существующие суперконтиненты с периодом между ними 600–800 млн лет.
Раскол
В фазе сборки суперконтинента составляющие его континенты сближаются, движущие их силы направлены на объединение суши. Однако спустя некоторое время эти силы перестают действовать, а суперконтинент раскалывается на континенты, которые затем расходятся. Почему происходит такая противоположная смена воздействия? Чем вообще можно расколоть суперконтинент или даже просто континент?
По всей видимости, это раскалывающее начало возникает после сборки суперконтинента и действует на него до распадения. Какова природа этого молота для суперконтинента и как он возникает после образования своей цели?
Молот может быть внешним, космическим. В виде астероида большого размера, энергия падения которого достаточна для разбивания континента. И регулярно падающего именно в середину суперконтинентов, и именно в фазе их наибольшей сборки. Такая прицельность, точная повторяющаяся привязка случайных событий во времени и территориях, в природе не встречается. Да и геологических следов падений, коловших суперконтиненты, не выявлено.
Молот наверняка внутренний и расположен в недрах. Он создает большое силовое действие, поскольку действительно раскалывает огромные толщи горных пород на большие глубины. Разломы, разъединяющие континенты, тянутся на многие сотни и тысячи километров. Мощность молота огромна и трудно представима; он работает медленно, но длительно, не только разрывая суперконтинент, но и растаскивая его континенты в разные стороны, создавая новые течения в мантии.
Мантийный плюм и его свойства
Мантия, основная каменная часть Земли, лежащая под земной корой, состоит из раскаленного, сжатого, твердого камня. Твердые вещества могут обладать пластичностью, иногда большой. Так в горах лед течет твердым потоком ледника. И иногда быстро, на метры и десятки метров за сутки. Твердый воск может оплывать книзу. Подобным образом движется и твердое вещество мантии, образуя циркуляционные движения и другие потоки.
Мантия делится на две части, внутреннюю и наружную оболочки, верхнюю и нижнюю мантию. Они разделены на глубине 660 км, где давление сплющивает кристаллическую решетку уже сжатой модификации оливина (рингвудит), основного минерала мантии, в самую компактную, окончательную, ультравысокобарическую форму (бриджманит). Толща этого сверхсжатого минерала уходит вниз на две с четвертью тысячи километров, до глубины 2900 км, где опирается на жидкое железное ядро. Между твердым камнем и жидким железом лежит переходная зона горячего слоя D” толщиной 150– 200 км.
Сейсмическое зондирование по мере своего развития выявило в мантии вертикальные столбы, отличающиеся от окружающей мантии. Это твердые восходящие потоки, твердые струи разогретого и пластичного вещества, движущиеся из нижней мантии к земной поверхности. Их назвали мантийный плюм, от английского plume — «струйка, султан, плюмаж». Начинаются плюмы в слое D”, весьма неоднородном и более горячем, чем прилегающая сверху нижняя мантия. Крупные нагретые неоднородности в нем могут развиваться в поднимающиеся струи. Размеры плюмов и время их существования разные, и обнаруживаются они в разных местах Земли.