Сучасні уявлення про утворення земної кори.

Утворення земної кори нерозривно пов'язано з походженням Землі. Історія розвитку геологічних знань говорить нам про те, що є дві принципово різні групи гіпотез про походження Землі. Перша з них об'єднує уявлення про первинно розжарену Протоземлю, яка була викладена в праці П.С.Лапласа і яка мала на геологію великий вплив на протязі сотні років. Але на початку ХХ століття ця гіпотеза почала втрачати своє значення. Друга група гіпотез базується на уявленнях про первинно холодну Землю, що утворилась з холодної космічної речовини, які виклали зарубіжні вчені Т.Чемберлін, Ф.Мультон і вчені колишнього Радянського Союзу О.Ю.Шмідт, В.Г.Фесенков, О.В.Виноградов, В.А.Амбарцумян, П.П.Паренаго та інші.

Принципова відміна в уявленнях про утворення земної кори полягає в тому, що у випадку первинно розплавленої Протоземлі, кора утворилась при поступовому охолодженні, яке продовжується і до цього часу, а при первинно холодній Протоземлі формування її відбувалось після того, як почалось розігрівання космічної речовини під впливом радіоактивного розпаду, енергії акреції (виділення тепла під впливом ударів метеоритів, поступового стягування, збирання і злипання речовини), припливних сил і гравітаційної диференціації мантійної речовини. Розігріта речовина зазнала гравітаційного розшарування, в результаті чого утворились основні оболонки Землі: кора, мантія і ядро. Під час диференціації мантійної речовини першими викристалізувались тугоплавкі (високотемпературні) речовини: Fe, Ni, Cr, Co, Mg та інші, які сконцентрувались в ядрі. За ними викристалізувались легкоплавкі (відносно низькотемпературні) елементи: Si, Al, K, Ca, V, Th та інші. Вони поступово піднялися вверх і утворили "базальтовий" шар. Проте, розігрівання надр Протоземлі відбулось, як допускав академік О.В.Виноградов, у вигляді окремих вогнищ або зон, що привело до уявлення про зонну плавку речовини. Причому, вчений розрахував, що максимальне розігрівання було у верхній мантії – до глибини 500 м. Від окремо розігрітих локальних зон речовина підіймалась вверх і розігрівала холодну речовину. В результаті цього на поверхні планети виникли первинні вулкано-плутонічні кільцеві структури, що були заповнені базальтовою лавою. Цей процес почався приблизно 4,6 млрд. років назад і знаменує собою початок геологічного етапу розвитку Землі. Поряд з ними часто зустрічаються метеоритні кратери, яких на всіх континентах нарахували більше сотні. Зовнішній вигляд рельєфу нашої планети в той дуже давній час нагадував сучасну поверхню Місяця. Тому академік А.П.Павлов назвав цю стадію "місячною". Вона продовжувалась в інтервалі 4,6–4,0 млрд. років назад.

В цю ж стадію з мантії інтенсивно виділялась величезна кількість різних газів, які утримувались в навколоземному просторі завдяки земному притяганню. Вчені передбачають, що в той час атмосфера складалась з метану, аміаку, водню, парів води, двооксиду і оксиду вуглецю. Вільного кисню практично не було.

Пройшло багато часу і в результаті конденсації парів води, на Землі утворились перші водні басейни. На думку американського вченого Г.Юрі води тоді було всього лише 10% від сучасної кількості в морях і океанах. Але А.П.Виноградов доводив, що при зонній плавці було виділено майже всю сучасну кількість води планети.

Отже, в кінці "місячної" стадії утворився "базальтовий" шар, первинна атмосфера і гідросфера.

В інтервалі від 4,0 до 3,7-3,6 млрд. років назад, тобто на початку архейської ери, на поверхні Землі існували високі гори вулканічного походження. Вони досить інтенсивно руйнувались під впливом атмосфери, тимчасових і постійних водотоків. пухкі осадочні породи, заповнювали великі западини в рельєфі, які утворились в результаті опускання земної кори. За великий відрізок часу (десятки млн. років) в глибоких западинах нагромадились потужні товщі таких порід. Вони під впливом великого тиску, високої температури і фізико-хімічних процесів перетворились у дуже міцні, в тому числі і гранітоїдні породи. Утворились величезні масиви нових порід великої потужності і округлої форми в плані. Розташовані такі геологічні тіла на давніх платформах хаотично. Враховуючи своєрідність етапу в розвитку земної кори, коли утворювались нуклеари (від "нуклеос" – ядро), Е.В.Павловський запропонував назвати цю стадію нуклеарною.

Сучасні космічні знімки глобального рівня дозволили встановити раніше невідомі нуклеари гігантських розмірів. Вони виділяються тільки в межах давніх платформ. Всього на суші геологи виділили 33 найбільших нуклеарів, серед яких є гігантські: Північно-Американський – понад 3800 км в діаметрі, Амазонський – понад 3200 км, Західно-Африканський – 3600 км. В межах Росії оконтурені Обський нуклеар – 1500 км, Хета-Оленекський – 1100 км, Алдано-Становий – 1300 км, Сарматський (Верхньоволзький) – 1000 км та інші. Цікаво, що вся рівнинна Україна попадає на Скіфський (Дніпровський) нуклеар діаметром до 1000 км. Звичайно, ці структури виникли не одночасно. Різниця у їх віку могла досягати 500 млн. років. За цей час вони були поширені майже повсюдно і, зливаючись, утворювали майже суцільний "гранітний" шар давніх платформ. І тільки 200 млн. років назад (на початку мезозойської ери), коли в результаті конвекційних течій в мантії Землі, почав розпадатися суперматерик Пангея на окремі літосферні плити, деякі нуклеари розірвались і їх частини опинились по різні боки Атлантичного та Індійського океанів: на території Африки, Південної Америки, Австралії та Індостану. Детальніше про рух літосферних плит і утворення океанів (а значить і океанічної кори) ми розповімо окремо.

Звичайно ж, і на початку формування земної кори поверх "гранітного" шару не суцільним покривом існував осадочний шар, але його породи дуже відрізнялись від тих, що утворились пізніше.

Всі три шари земної кори змінювались в кількісному і якісному відношенні: "базальтовий" шар постійно наростав знизу за рахунок надходження мінеральних речовин з мантії; "гранітний" – розширювався за рахунок гранітизації і метаморфізації в умовах активних рухів земної кори; осадочний - в зв'язку з постійними змінами гідрокліматичних і біологічних умов протягом останніх 600 млн. років.

Отже, розглянувши ідеї про розвиток Землі від середини XVII до кінця XX століття, ми уявляємо, як важко добувались наукові знання про найголовніший об'єкт природознавства – планету Земля: її будову в цілому, форму, розміри, фізичний стан оболонок (геосфер), особливості будови земної кори і сучасні уявлення про її утворення.

Запитання і завдання

1. Як змінювались наукові погляди про утворення і розвиток Землі?

2. Яка будова Землі?

3. Яке значення геофізики і геохімії у вивченні будови Землі?

4. Охарактеризуйте типи земної кори.

5. Які сучасні уявлення про утворення земної кори?