Книга Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты - Элизабет Эрвин-Бланкенхайм

плит. Условия инертной покрышки, как полагают, существуют на планетах земной группы внутренней части Солнечной системы – Меркурии, Венере и Марсе, – а также на Луне.

Первые континенты сформировались на Земле в архейском эоне 3,5–2,7 млрд лет назад. Геологи полагают, что эти первые массивы суши создавались в результате процессов, происходивших в мантии на глубине 100 км, но компьютерные геохимические модели опровергают этот сценарий. В 2012 г. исследователи показали, что первые континенты образовались из коры на глубинах 30–40 км, намного меньших, чем предполагалось[295]. Исследование проводилось в Западной Гренландии на древних базальтах, относящихся к раннему архею.

Со временем в результате повторяющихся процессов нагрева темный базальт разделился на более легкие материалы, которые мигрировали на поверхность, а более тяжелые минералы оседали на глубине в результате дифференциации. Геологи нашли свидетельства этого процесса в Западной Австралии на востоке Пилбары в горных породах возрастом 3,5 млрд лет[296]. В этом регионе представлены и более легкие граниты, и базальты, и ученые обнаружили в гранитах в следовых количествах элементы, указывающие, что базальты – это их материнская порода. Данные показывают, что существуют и «прародительские» горные породы. Это позволяет предполагать, что для образования гранитов, которые превратились в континентальные глыбы, потребовался большой период времени, в отличие от способа формирования океанических и континентальных плит в результате современных тектонических процессов на Земле.

Связать все воедино

В далеком прошлом суперконтиненты, объединяющие все массивы суши, многократно формировались и распадались. В докембрии в протерозойском эоне существовали два суперконтинента – Родиния и недолговечная Паннотия, а в конце палеозойской эры сформировалась Пангея, которая просуществовала 100 млн лет.

Геологи заметили, что горные пояса часто расположены близко к краям континентов и ориентированы так же. Когда была разработана теория тектоники плит, причина такого расположения гор стала очевидной: повторяющиеся столкновения массивов суши на протяжении долгого времени оказывают влияние на границы плит. Восточное побережье США с точки зрения тектоники в настоящее время является пассивной континентальной окраиной: это означает, что энергии вдоль побережья ниже, чем на активной окраине. В результате, например, континентальный шельф вдоль Атлантики более широкий, содержит больше отложений, а в более спокойных тектонических условиях могут формироваться барьерные острова. Тем не менее Аппалачи и другие горы на восточном побережье параллельны берегу и находятся в глубине континента на не очень большом расстоянии от побережья. Причина в том, что когда-то восточное побережье представляло собой активную континентальную окраину. Активные континентальные окраины – это области с высокой энергией, где происходит горообразование и поднятие наряду с формированием зон субдукции. Западное побережье США в настоящее время – активная континентальная окраина. Повторяющиеся циклы открытия и закрытия океанов привели к формированию горной цепи Аппалачей – это полный, хотя и сложный цикл Уилсона[297].

Края суперконтинентов и континентов испытывали и продолжают испытывать напряжение в результате движения плит, которое формирует пояса гор, зоны столкновений (коллизии) и ведет к наращиванию материала за счет аккреции. Некоторые из блоков, которые выталкиваются на континенты, называют «экзотическими» (или «подозрительными») террейнами (фрагменты континента, отколовшиеся от одного массива суши и «пришитые» к другому под действием тектонических сил). Экзотические террейны – это группы горных пород, сформировавшиеся в одном районе и переместившиеся в другой. Они состоят из материала, «соскобленного» с океанических плит или островных дуг, расположенных на границах активных континентальных окраин, и очень отличаются от других горных пород на прилегающей территории. Примером экзотических террейнов служат отложения океанического дна, офиолиты (рис. 6.2), состоящие из марганцевых конкреций, подушечных базальтов, ультрамафических магматических пород и вулканогенных и осадочных отложений островных дуг. Разломы отделяют эти фрагменты коры у их основания от залегающих ниже пород. Береговые хребты в Калифорнии сложены из экзотических террейнов так же, как и Альпы. На самом деле до появления знаний о тектонической активности обнаруженные высоко в горах материалы, происхождение которых связано с океаническим дном, долгое время озадачивали геологов. Некоторые экзотические террейны содержат ценные минералы и имеют промышленное значение.

Рис. 6.2. Активные континентальные окраины и экзотические террейны (Джим Хафтон. Палеонтологический исследовательский институт, 2000)

Внутренние части континентов – кратоны – в основном не деформированы потому, что они находятся далеко от действия сил растяжения или сжатия. Северо-Американский кратон охватывает значительную область в центре континента, но лишь малая его часть выступает на поверхность. Часть кратона, выступающая на поверхности, называется щитом, она состоит из кристаллических пород фундамента. Эти участки отличаются плоским рельефом, горы встречаются редко, и здесь представлены самые древние горные породы на планете возрастом несколько миллиардов лет, потому что эти области не подвергались переработке и разрушению. Северо-Американский кратон включает Канадский щит, охватывающий бо́льшую часть Канады, северные штаты США и Гренландию. Вокруг щита находятся участки платформы, где осадочные породы палеозоя и мезозоя скрывают кратон.

Аппалачи и горные цепи Центральной Европы, горная система Урал и Пиренеи формировались приблизительно в одно время и пережили три значительных периода горообразования в палеозойскую эру. История этих горных вершин началась еще раньше, в докембрийском суперэоне, когда происходил гренвиллский орогенез и в середине протерозоя, 1,2 млрд лет назад, сформировался суперконтинент Родиния. Все было хорошо на суперконтиненте, пока не вмешались тектонические силы и примерно 750 млн лет назад не началось рифтообразование. Когда тектонические силы разорвали суперконтинент на части, сформировалась неровная береговая линия с выступами, состоящими из территорий Алабамы, Нью-Йорка и района залива Святого Лаврентия, и заливами, состоящими из территорий Теннесси, Пенсильвании, Квебека и Ньюфаундленда, которые формируют фестончатый узор.

Родиния в позднем протерозое распалась на три континента: Северную Родинию, Южную Родинию и Конго. Всего 150 млн лет спустя в результате события, которое называют панафриканским столкновением, сформировался новый суперконтинент – Паннотия, – когда континенты поворачивались и сталкивались на протяжении периода 650–560 млн лет назад. Но почти сразу же после образования суперконтинент Паннотия распался на четыре континента палеозойской эры: Лаврентию (Северная Америка), Балтику (Европа), Сибирь и Гондвану. В результате панафриканского столкновения, создавшего недолговечную Паннотию, образовались горы, климат стал холоднее, что привело к понижению уровня моря. Хотя ледниковые щиты присутствовали на обоих полюсах, полагают, что океан был свободен от льда в районе экватора; это состояние называют «ледниковым миром»[298].

560 млн лет назад бассейн на востоке Северо-Американского континента раскололся, и образовался новый океан. Из смытых с континента осадков начали формироваться континентальный шельф и широкая карбонатная платформа. Вулканические отложения, связанные с разломом, оказались далеко от береговой линии. По мере удаления от срединно-океанического хребта новая океаническая кора остывала и начинала опускаться. Но затем, 420 млн лет назад, тектонические силы изменились – растяжение сменилось сжатием, – и плиты, на которых находились Северная Америка (Лаврентия), Европа и Африка (Гондвана), начали опять двигаться навстречу друг другу. На