76

И тут линией раздела служит 35-я параллель в обоих полушариях. Их называют «ревущими сороковыми широтами». Теплые, поверхностные течения Мирового океана и встречные им холодные течения при неодинковой скорости вращения, являются причиной возникновения тайфунов (рис. 22).

Многие поколения моряков и метеорологов выделяют их в обоих полушариях, на широтах 20-25 , так как здесь самая высокая циклоническая активность земной атмосферы.

Тропические циклоны, возникая над океанами на широте 20-250 в северном и южном полушариях, развивают свою силу на широте 350 (рис. 23).

Рис. 23. Районы зарождения и основные пути движения тропических циклонов (Л.С. Минина).

Эти же «ревущие сороковые» медленно, но неотвратимо действуют в твердой коре Земли. Зарождение и траектории движения тропических циклонов тесно связаны с количеством солнечного тепла, поступающего на земную поверхность. Это количество определяется высотой Солнца над горизонтом – географической широтой. Чем ближе к экватору, тем больше угол падения солнечных лучей, а значит, сильнее нагревается земная поверхность и выше температура приземного слоя атмосферы. Поэтому близ экватора средняя годовая температура равна +25, +26°С, а на севере Евразии и Северной Америки средняя годовая температура – 10°, а местами значительно ниже. Наиболее низкие температуры наблюдаются у полюсов.

Климаты отдельных мест отличаются не только температурой, но и осадками, преобладающими ветрами, которые зависят, прежде всего, от распределения атмосферного давления. На поверхности Земли выделяют три пояса с преобладанием низкого и четыре пояса с преобладанием высокого давления (рис. 24).

Воздух перемещается не только в горизонтальном, но и в вертикальном направлении. Сильно нагретый воздух близ экватора расширяется, становится

77

легче и поэтому поднимается, т.е. происходит восходящее движение воздуха.

Всвязи с этим у поверхности Земли близ экватора образуется низкое давление.

Уполюсов из-за низких температур воздух охлаждается, становится более тяжелым и опускается, т.е. происходит нисходящее движения воздуха.

Всвязи с этим, у поверхности земли на широтах 650 в обеих частях полушарий давление высокое. В верхней тропосфере над экваториальной областью, где преобладает восходящее движение воздуха, давление высокое. Поднявшись над экватором, воздух рассекается к полюсам, к областям пониженного давления. Вследствие вращения земли вокруг своей оси, движущейся воздух от экватора, постепенно отклоняется к востоку и не доходит до полюсов.

Рис. 24. Распределение поясов атмосферного давления и основных типов воздушных масс. (ЦПВ – циркумполярный вихрь).

Охлаждаясь, он становится тяжелее и опускается примерно у 350 северной и южной широты, формируя при этом в обеих частях полушарий области высокого давления. Таким образом, над земным шаром в приземном слое атмосферы выделяются пять поясов низкого давления, четыре пояса высокого давления. Критические широты, 350 и 650 – области высокого атмосферного давления, характеризующиеся нисходящими движениями воздушных масс и растеканием их у поверхности.

В начале 20-х годов ХХ столетия Бьеркнесом и Сульбергом была предложена схема циркуляции, которая для наглядности была разбита на две схемы: горизонтальную и вертикальную.

Эти схемы представляют крупный шаг вперед в том отношении, что на них с большой ясностью показано первостепенное значение процесса трансформации воздушных масс в механизме общей циркуляции атмосферы. В вертикальной схеме (рис. 25) показана трансформация воздуха тропического в воздух умеренных широт, а также в арктический, происходящая в высоких слоях под действием излучения. На схеме горизонтальной циркуляции северо-восточные полярные течения встречаются с юго-западными тропическими, образуя четыре ветви полярного фронта

(рис. 26).

78

Рис. 25. Схема вертикальной циркуляции атмосферы.

Рис. 26. Схема горизонтальной циркуляции атмосферы (Я. Бьеркнес, Сульберг).

79

Между этими фронтами воздух из умеренных широт проникает в субтропический пояс высокого давления, где прогревается под действием подстилающей поверхности, трансформируясь в воздух тропический. Часть этого воздуха вливается в пассаты, другая возвращается в умеренные широты в виде теплого юго-западного течения.

Этот междуширотный обмен осуществляется, как видно из схемы, при посредстве циклонической деятельности, необходимым условием развития которой является трансформация воздушных масс и встреча разнородных воздушных течений.

Не только в средних и высоких широтах, но и в низких широтах междуширотный обмен воздуха осуществляется главным образом горизонтальным переносом. Это в известной мере можно объяснить разностью скоростей между горизонтальными (меридиональными) составляющими ветра и вертикальными движениями воздуха. Средние горизонтальные скорости воздушных течений составляют около 30 км/час, а средние упорядоченные вертикальные скорости определяются в см/сек., т.е. горизонтальные скорости превышают вертикальные в несколько сот раз.

Результаты расчета горизонтальной и вертикальной составляющих меридионального обмена показали, что в зоне пассатов на вертикальную циркуляцию в классическом понимании приходится лишь 14% меридионального обмена. Остальные 86% меридионального обмена воздуха осуществляются горизонтальным переносом.

Области пониженного и повышенного давления на климатических картах называются центрами действия атмосферы (ЦДА). Среди ЦДА к перманентными центрам относится экваториальная депрессия, которая, однако, не совпадает с географическим экватором и располагается в большей своей части к северу от экватора; только в Индийском океане зимою она смещена в южное полушарие (под зимою мы подразумеваем зиму северного полушария).

От зимы (северного полушария) к лету экваториальная депрессия и зона затишья несколько смещается к северу; например над Атлантическим океаном зона затишья располагается в марте между экватором и 3° широты, в сентябре между 3° и 11° широты с давлением 1013,3 гПа. По обе стороны от экваториальной, формируются субтропические зоны повышенного давления, с наивысшим, давлением на широтах 30° - 40° до 1020 - 1025 мб. Эти зоны распадаются на отдельные области, так называемые субтропические антициклоны, преимущественно океанические.

ВСеверном полушарии: 1) азорский (северо-атлантический) антициклон

всубтропических широтах Атлантики; 2) гонолульский (северотихоокеанский) антициклон в субтропических широтах Тихого океана.

ВЮжном полушарии океанических антициклонов три: 1) южноатлантический, или антициклон острова Святой Елены; 2) южнотихоокеанский антициклон; 3) южно-индийский, или антициклон острова Святого Маврикия.

«Прорывы» в зонах повышенного давления возникают над северной Африкой, Азией и Австралией. Зимою (соответствующего полушария) давление в северной Африке, на юге Азии и над материками южного

80

полушария повышено; но эти области высокого давления не имеют перманентного (в климатологическом смысле) характера, как перечисленные выше; летом они сменяются областями низкого давления. Океанические антициклоны в северном полушарии летом развиты сильнее и сдвинуты дальше от экватора к умеренным широтам; азорский антициклон дает летом отрог на Европу. Географическое положение постоянных и ритмично повторяющих областей высокого и низкого давлений (цетров действия атмосферы) представлены на рисунке 27.

Пассаты текут к экватору именно в южных частях субтропических антициклонов. Эти воздушные течения имеют в северном полушарии в общем северо-восточное, а в южном юго-восточное направление. На юго-восточной периферии субтропического антициклона в северном полушарии преобладает северная слагающая, а на юго-западной периферии направление пассатов становится чисто восточным и может приобрести южную слагающую. На высотах близких к 1 км пассаты направлены по изобарам антициклона и, следовательно, являются более восточными, чем северо-восточными и юговосточными ветрами. В верхней половине тропосферы области повышенного давления смещаются к экватору и располагаются главным образом, над материками. Этому направлению ветра в области пассатов на этих высотах преимущественно будут западными, со слагающими, направленными в высокие широты, – это так называемые антипассаты.

Режим воздушных течений в течение года отличается большой изменчивостью. В основном эта изменчивость связана с тем, что общий характер течений в атмосфере определяется двумя, действующими в различных направлениях, но косвенно влияющими друг на друга причинами: разностью температур экватор – полюс, вызывающей меридиональный перенос воздуха, и отклоняющим действием вращения земли, стремящимся создать зональную циркуляцию.

Таким образом, во-первых, возникает замкнутое кольцо пассатной циркуляции. Во-вторых, теплые течения, распространяющиеся от экваториальных полос – повышенного давления в сторону полюсов, встречаются с холодными течениями из околополюсных областей приземного высокого давления. Здесь образуются, в районе широт 60° северного и южных полушарий, области, в которых соприкасаются две воздушные массы, разные по происхождению, т.е. создаются условия для возникновения климатических фронтов. Между полосами и указанными зонами пониженного давления образуется второе кольцо – кольцо полярной циркуляции, с движением воздуха обратным по отношению к кольцу пассатной циркуляции. Оба они лежат в пределах тропосферы (рис. 25, 26).

Многие ученые – А. Гангнус, В. Шардетский, Р. Ревель, Б. Мунк – находят и в земной коре признаки неравной скорости вращения на разных широтах. Это проявляется в медленном поворачивании гигантских блоков земной коры, расположенных вблизи всё той же 35-й параллели. Индийские острова, по некоторым данным, медленно вращается против часовой стрелки, а Австралия – по часовой. Так пульсирует, или, если осторожнее, может пульсировать, Земля, вся в целом или отдельными своими частями, закономерно и ритмично, вздымая цепи гор, раздвигая материки.

81

Рис. 27. Географическое положение постоянных и ритмично повторяющихся центров действия атмосферы.

А-январь. Максимумы: I – Гренландский; II – Азорский, III – Азиатский, IV – Канадский, V – Северо-Тихоокеанский, VI – Южно-Атлантический, VII – ЮжноИндийский, VIII – Южно-Тихоокеанский; минимумы: а – Исландский, б – Алеутский, в – Южно-Американский, г – Южно-Африканский, д – Австралийский.

Б-июль. Максимумы: I – Гренландский, II – Азорский, III – СевероТихоокеанский, IV – Южно-Атлантический, V – Южно-Индийский, VI – Австралийский, VII – Южно-Тихоокеанский; минимумы: а – Исландский, б – Западно-Индийский, в – Северо-Американский, а – Баффиновой Земли. Изобары проведены через 3 гГТа.

82

Приливы на Земле не постоянны, и раз в 1850 лет они бывают особенно сильными: Луна, Земля и Солнце оказываются в позиции, особо благоприятной для приливов.

Внутренние приливные волны поднимают в океанах нижние холодные горизонты к поверхности воды. На огромных пространствах охлаждаются воды полярных и умеренных широт. Увеличиваются белые полярные шапки Земли, переходят в контрнаступление горные ледники. Это означает, что значительная часть влаги переходит из океанов на материки и в полярные льды. Земля «худеет в талии» и начинает вращаться быстрее.

И наоборот, подсчитано, что если за какое-нибудь лето лед, покрывающий одну только Антарктиду, подтает и потеряет в своей многокилометровой толщине всего лишь 1,2 сантиметра, то уровень мирового океана повысится на 1,2 миллиметра. Такое «похудение» ледникового щита Антарктиды и тем более ничтожное повышение уровня моря измерить практически невозможно. Но если подобное лето повторится 100 раз, то за один только век земные сутки удлинятся на 18 секунд!

Скорость вращения Земли в век значительного похолодания климата заметно возрастает. Возрастают и центробежные силы, сплющивающие Землю у полюсов. Часть ее массы перетекает к экватору. Но если в твердой земле это происходит далеко не сразу, с расстановкой и инерцией, то водная поверхность «геоида» перестраивается быстро.

К экватору перетекает масса воды. В морях умеренных и северных широт берега как бы поднимаются из пучины, обнажается морское дно. В периоды потеплений, в сухие века, когда скорость вращения земли падает, идет обратный процесс: морские воды текут на север.

Возможно, именно так можно объяснить приключения храма Сераписа и современное наступление Черного моря на его берега, особенно северные. Здесь уровень воды повышается в 2-3 раза быстрее, чем в Мировом океане. Здесь, не без помощи человека, съедаются километры пляжей, рушатся и обваливаются в море подмытые прибоем высокие берега.

Реки тоже «чувствуют» глубокое «внутреннее влечение» к северу, когда начинает быстро падать скорость вращения Земли. Если река течет на юг, то эта встречная сила как бы подпруживает её. Течение реки замедляется, русло искривляется, появляются старицы, протоки, дельта расчленяет ее устье. Там медленно текущая вода нагромождает наносы. Пример – дельты Волги и Днепра.

Мы живем, подчиняясь космическим ритмам. День – ночь. Зима – лето. Приливы – отливы. И вот, оказывается, приливное взаимодействие трех космических тел – Солнца, Земли и Луны – может проявить себя не только в полусуточном приливном дыхании нашей планеты.

Каждый день на водную и твердую оболочку Земли действует не та приливная сила, что действовала вчера. В течение месяца все три светила дважды бывают примерно на одной линии. Такие положения тел астрономы именуют сизигиями. В эти моменты складываются гравитационные возмущения от Солнца и Луны, и тогда бывают большие приливы. И дважды за тот же месяц Солнце и Луна действуют на Землю под прямым углом. Это моменты квадратур, во время которых приливное действие Солнца как бы

83

вычитается из лунного. Приливы в это время наименьшие. Но и это еще не все. Раз в месяц Луна подходит к Земле максимально близко в своем беге по эллиптической орбите. Прилив в это время усиливается – на 40%! А к Солнцу Земля бывает ближе всего зимой – тогда увеличивается солнечная приливная сила. Зависит приливная сила и от многих других вещей, например, она больше, если Луна и Солнце проходят точно над экватором Земли. Но главное взаимодействие всех этих причин.

Еще древние халдеи выделяли «сверхгод» или период Сарос. Он составляет 18,6 года. Через такой промежуток времени плоскости вращения Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца совпадают на некоторый срок, и на Земле происходит сразу несколько подряд солнечных и лунных затмений, то есть полных сизигий. Значит, раз в 18,6 года приливы на Земле особенно сильны. Но есть, оказывается, и периоды еще более сильных приливов. Раз в 1 800 – 1 900 лет Земля, Луна и Солнце входят в полосу «сверхсароса». Все три тела часто попадают в точное «сизигийное» положение, одновременно и Земля оказывается ближе к Солнцу, а Луна – к Земле.

Безусловно, общий ход исторических событий определяется внутренними причинами – экономическими, политическими и социальными, но обстоятельства, внешние, географические и даже астрономические, могли иногда вмешиваться в этот общий ход, спрямляя или усугубляя иные зигзаги истории. Все это относится и к 1850-летним природным ритмам. Учение советского географа А.В. Шнитникова об этих ритмах сейчас уже пользуется широкой известностью в научном мире и уважительным признанием многих географов.

Со времени последнего большого похолодания горные ледники повсеместно отступают. Но отступают не плавно (тогда конечная морена ледника тянулась бы непрерывной полосой от самой нижней точки, достигнутой когда-то ледяным языком, до теперешнего его положения), а как бы «гляциологическими квантами».

Конечных морен, четких, ясно очерченных, на пути очень многих ледников обычно восемь – в Японии и в Альпах, на Кавказе и Тянь-Шане и во многих других местах. Это значит, что за последние 15 тысяч лет, то есть за период голоцена, восемь раз ледники прекращали отход и даже наступали. Тут-то и накапливались отдельные конечные морены. Затем ледник снова отходил и оставлял следующую морену – зарубку на память. Восемь циклов за 15 тысяч лет. Так обнаружилась связь между климатическими ритмами и периодами сверх приливных эпох.

Связь между климатическими ритмами и периодами сверх приливных эпох объясняется сменой сезонных и вековых типов атмосферной циркуляции. Вековые изменения в зональной циркуляции атмосферы соответствуют существенным изменениям свободной энергии имеющейся в тропосфере. Именно зональный тип циркуляции атмосферы (в отличие от меридианального) формирует периоды сверх приливных эпох. Как сезонные, так и вековые изменения широт, на которых господствуют западные потоки, обычно следуют за смещениями границ снежного и ледяного покровов.

В смене климатических ритмов большое значение имеет расположение полюса динамической системы тропосферы (циркумполярного вихря). В

84

эпоху, когда циркумполярный вихрь расположен над территорией северной Аляски над североамериканским континентом устанавливается режим влажной и прохладной погоды. В это же время над североазиатским материком преобладают зональные ветры и перенос сухих горячих воздушных масс с юго-запада на северо-восток. Установление влажной и довольно прохладной погоды над Гренландией способствует формированию ледников. В эпохи, когда циркумполярный вихрь расположен над Таймыром, над Аляской и Гренландией устанавливает режим теплой и сухой погоды. Это обуславливает таяние ледников и образование айсбергов.

Смена положений центра гидродинамики над полюсами обусловливает различия в формировании погодных условий над отдельными частями северного и южного полушарий. В вопросе о потеплении или похолодании климата на Планете определяющую роль играет количество солнечной энергии, поступающей через тропосферу к земной поверхности.

При потеплении температуры повышается, прежде всего, у полюсов, затем этот процесс распространяет по полушарию с запада на восток к экватору. Соответственно, тают ледники, разливаются реки, повышается уровень Мирового океана.

При похолодании температура воздуха у полюсов снижается. Ледяные покровы в горах растут, уровень Мирового океана понижается.

5.3.Геологическая история Земли

Образование складчатости и вулканизм соответствовали активным периодам жизни Земли; накопление осадочных толщ шло в сравнительно спокойные периоды, а континентальные отложения появлялись после образования гор. Эти и другие подобные факты для разных районов поверхности Земли устанавливались в природе, наносились на геологические карты с таким расчетом, чтобы проследить все события во времени.

Возможность объективно восстановить общий ход геологического развития земной коры со времен ее образования и сопоставить историю разных районов Земли появилась совсем недавно благодаря широкому применению радиометрических методов определения возраста горных пород.

При общей продолжительности существования нашей планеты 5,5 млрд. лет и земной коры порядка 4,5 – 4,7 млрд. лет возраст наиболее древних пород – гранитов и гнейсов, который удалось определить достаточно надежно, составляет лишь 3,5 млрд. лет. Правда, совсем недавно на отдельных участках земной коры – наиболее древних щитах (Канадском, Балтийском и ЮжноАфриканском) – в глубинных породах обнаружены минералы, возраст которых достигает 4 – 5 млрд. лет.

Ранние этапы формирования земной коры Догеологический этап (5,5 – 5,0 млрд. лет). На этом этапе завершилось

формирование нашей планеты. При этом вещество Земли разделилось на две основные геосферы: ядро и мантию. Земля возникла из газово-пылевого скопления. Затем постепенно её первично-однородная масса разделилась

85

(дифференцировалась) на тяжелое, преимущественно железное, ядро и более легкую каменную, силикатную мантию путем «оттекания» железа в ядро; этот процесс сопровождался сильным разогревом (до 2000° К). Разделение первичного вещества Земли на ядро и мантию было следствием того же процесса, благодаря которому впоследствии из мантии выделилась земная кора. Граница между ядром и мантией не застывшая, а подвижная, динамическая и что процессы дальнейшего разделения вещества Земли на мантию и ядро могли еще долго продолжаться, хотя и замедленно. А это очень важно для понимания дальнейшей эволюции нашей планеты.

Катархейский этап (5,0 – 4,5 млрд. лет) ознаменовался формированием первичной океанической коры. В течение этого этапа в результате деятельности многочисленных вулканов и трещинных излияний образовалась первичная базальтовая оболочка Земли. Эта оболочка, по мнению ученых, была похожа на современную кору Луны. Однако этот наиболее ранний земной ландшафт уже тогда существенно отличался от лунного. Земля на этом этапе приобрела и затем, в отличие от Луны, сохранила водную и газовую оболочки. Однако древнейшая базальтовая оболочка после своего образования подверглась сильным изменениям. На первичный базальтовый слой давила весьма значительная нагрузка более молодых образований, а снизу из мантии на него воздействовал тепловой поток, а также внедрялись газообразные и жидкие вещества. В ходе этих процессов метаморфизма и должны были образоваться сильно измененные породы – гранулиты.

Первичная базальтовая оболочка Земли могла сохраниться от последующего уничтожения в пределах современных древних платформ, где ей может соответствовать самый глубокий слой земной коры или даже верхняя часть мантии. Окончательно природа этого слоя может быть установлена лишь с помощью глубинного бурения.

Архейский этап (4,5 – 4,0 – 3,5 млрд. лет). В этот промежуток времени формируется первичная континентальная кора. Некоторые исследователи считают древнейшими породами земной коры сильно метаморфизированные основные вулканические породы типа так называемой кивотинской серии, залегающие близ озера Верхнего в пределах Канадского щита. Но уже несколько лет назад стало выясняться, что во многих районах земного шара в щитах древних платформ ниже пород, аналогичных кивотинской серии, залегают граниты и гнейсы возрастом 3,5 млрд. лет. Есть основания полагать, что эти гранито-гнейсовые породы, или гранитоиды, распространены в пределах всех древних платформ. Видимо, это время процессы гранитизации охватили всю планету.

Древнейшие гранитоиды могли непосредственно выделиться из материала мантии и внедриться в кору в виде интрузий. Действительно, в составе излияний древнейших вулканов известны, и притом в значительном количестве, не только породы базальтового состава, но и более кислые (андезиты и кварцевые порфиры). В современных островных дугах, по мнению многих исследователей, развиты андезиты, выделившиеся из верхней мантии. Поэтому можно считать, что в раннем архее мантия могла дать не

86

только базальтовую, но и андезитовую магму, из которой и сформировался древнейший гранито-гнейсовый слой.

Не исключено, что древнейшие гранитоиды могли образоваться благодаря замещению состава осадочно-вулканогенных толщ горячими выделениями газов и расплавов, приносившими кремнезем и щелочи. Эти газы и расплавы могли поступать снизу из верхней мантии или из нижних слоев самой коры. Если они шли из мантии, то гранитизации могли подвергнуться как осадочно-вулканогенный слой, так и первичная базальтовая кора.

Так или иначе, за время течения архейского этапа образовалась древнейшая часть гранитного слоя древних платформ. Его образование означало переход от первичной океанической к первичной континентальной коре. Последняя, вероятно, не везде имела одинаковую мощность. На следующем этапе более обогащенные гранито-гнейсовыми породами участки коры как более легкие «всплыли» среди базальтовых пород и образовали первые участки (зародыши) будущих континентов. Эти участки имели в плане овальную или амебовидную форму и достигали в поперечнике многих сотен километров.

Таковы наиболее ранние этапы развития земной коры, о которых можно лишь высказать более или менее правдоподобные предположения; следующие этапы устанавливаются лучше, достовернее.

Позднеархейский – раннепротерозойский этап (3,5 – 2,0 млрд. лет). На этом этапе продолжалось наращивание земной – коры: на её поверхности со временем накапливались мощные вулканические и осадочные толщи. За время течения этапа процессы резкого изменения пород, т.е. метаморфизма и гранитизации, а также образование складчатости проявились дважды – на рубежах около 2,6 и 2,0 млрд. лет назад; это дает основание выделить два подэтапа: позднеархейский и раннепротерозойский.

В течение первого подэтапа в результате главным образом подводных извержений накапливались мощные толщи вулканических пород преимущественно базальтового состава. Наряду с ними накапливаются и осадочные толщи, нередко со значительным содержанием кварца. Мощность осадочных толщ, например, на Канадском щите местами огромна – она достигает 6-9 км. Следовательно, уже на данной стадии развития коры существовали и разрушались достаточно крупные ее поднятия, сложенные гранито-гнейсовыми породами. Эти поднятия выступали в виде островов среди морей архея. Архейский подэтап завершился эпохой складчатости, сопровождавшейся метаморфизмом и гранитизацией горных пород. В результате на многих щитах – Канадском, Южно-Африканском, Балтийском – образовались чрезвычайно характерные многочисленные «семейства» гранито-гнейсовых куполов, группирующихся нередко в овалы. Кое-где такие купола располагаются настолько тесно, что осадочно-вулканогенные толщи архея сохранились лишь в узких промежутках между ними, где они слагают сжатые и сильно смятые в складки зоны прогибов – так называемые

синклинории (рис. 28).

Архейские области прогибания обладают многими чертами сходства с будущими геосинклиналями – в них чередуются осадочные и вулканические

87

отложения, суммарная мощность которых, весьма значительна – нередко превышает 10 и достигает 20 км. Во всех областях прогибания наблюдались явления складчатости различной интенсивности, сопровождавшиеся метаморфизмом, а также процессами гранитизации. Платформ в архее ещё не было, а глубинные разломы в условиях высокопроницаемой и разогретой земной коры быстро «залечивались» и перемещались в новое положение. Мало различался и состав осадочно-вулканических толщ разных районов. Однако, как показывают исследования, проведенные в последнее время, в архее намечаются глубинные разломы и более жесткие структуры с осадками

илавами разного состава.

Врезультате процессов складчатости, метаморфизма и гранитизации обширные площади, поднявшиеся над уровнем океана, объединились в первичные материки, или протоконтиненты. Однако в начале раннепротерозойского подэтапа объединение сменилось раздроблением коры, при этом обособились относительно устойчивые глыбы земной коры. Эти глыбы (иногда их называют протоплатформами) включают и более древние жесткие ядра из пород гранито-гнейсового состава. На поверхности глыб местами возникли плоские прогибы, заполнившиеся красноцветными обломочными, карбонатными и вулканогенными толщами. Устойчивые глыбы имеют угловатые контуры: они ограничены разломами в древнейшей континентальной коре.

Большинство будущих древних платформ возникло в результате слияния ряда таких глыб, или массивов, разделенных узкими (в десятки километров), но длинными прогибами. Наряду с узкими прогибами существовали и более широкие подвижные пояса, сохранившие свою подвижность и на следующих этапах геологической истории. По всем основным особенностям своего строения и развития эти раннепротерозойские подвижные пояса уже вполне соответствуют современному представлению о геосинклиналях. Но высоких гор, от разрушения которых образуется обломочный материал, на месте геосинклиналей того времени еще не возникло. Во многих раннепротерозойских геосинклиналях уже довольно отчетливо различаются внешние зоны, в которых отлагались почти исключительно осадочные толщи, включая известняки и доломиты, и внутренние зоны, в которых накапливались продукты подводных извержений – лавы, вулканические туфы

идр. Раннепротерозойское время закончилось новой эпохой складчатости, метаморфизма и гранитизации. Первичный гранито-гнейсовый слой еще раз увеличился таким образом; его формирование в пределах современных древних платформ на этом по существу закончилось.

Отметим, что тектонические процессы в раннем протерозое сопровождались выносом из мантии и более глубоких горизонтов коры значительных количеств естественнорадиоактивных элементов – урана, тория, калия, которые концентрировались в гранитоидах и в обломочных толщах. Конец раннего протерозоя – 2 млрд. лет до н.э. – оказался очень важным рубежом в тектонической истории Земли. К этому времени в основном закончились процессы изменения общего характера развития литосферы, начавшиеся на рубеже 2,5 млрд. лет, поэтому ранний протерозой можно считать переходным этапом в развитии земной коры.

88

Рис. 28. Схема развития геосинклинальнои области (по В. Е. Хаину)

(1-9 – слагающие горные породы)

Среднепротерозойский этап (2,0 – 1,4 млрд. лет). Этот этап, в течение которого продолжалось развитие континентальной коры, относительно плохо «документирован» осадками и потому с трудом поддается расшифровке. Как постепенно проясняется в последние годы, эволюция коры на протяжении этого периода подразделялась, видимо, на два подэтапа.

В течение первого подэтапа (2 – 1,7 млрд. лет), соответствующего среднему протерозою, еще «доживали» отдельные геосинклинальные системы, заложенные в раннем протерозое, а также развивались узкие

89

прогибы. Этот процесс завершился новой эпохой складчатости, вулканизма и движений коры в интервале примерно 1,7 – 1,6 млрд. лет, при этом формировались толщи из излившихся и глубинных (интрузивных) пород, включающие кислые лавы и граниты типа рапакиви.

Эти очаги магматизма в пределах самой земной коры свидетельствуют о ее разогреве (вплоть до нижней части гранитного слоя) под воздействием все еще высокого теплового потока из глубоких недр. Благодаря частичному плавлению гранитного слоя и насыщению его щелочными растворами повышалась однородность фундамента будущих древних платформ. На ранее объединившихся участках коры в течение этого подэтапа местами возникли плоские прогибы и впадины – так называемые синеклизы, в которых накапливались красноцветные толщи обломочных пород с прослоями покровных базальтовых излияний, поднимавшихся из мантии по расколам уже охлажденной коры. В начале среднего протерозоя в некоторых районах (в частности, в Центрально-Азиатском поясе между Сибирской и Китайской платформами) возобновились опускания и накапливались не мощные и однородные карбонатные толщи.

На втором подэтапе (1,7 – 1,4 млрд. лет) на площади современных континентов преобладали поднятия, в ходе которых к началу позднего протерозоя, вероятно, сформировался огромный континентальный платформенный, массив – «Большая Земля», занимавший все континентальное полушарие Земли. Предположение о его существовании теперь подтверждается данными радиогеохронометрии.

Какова же была при этом судьба океанов? В раннем протерозойском этапе воды покрывали практически всю поверхность Земли за исключением вулканических архипелагов и небольших участков островной суши – «микроконтинентов». За счет появления этих осушенных участков и дополнительного поступления образовавшейся в недрах ювенильной, т.е. первичной, воды, поднимавшейся на поверхность в ходе вулканических извержений, глубина первичного океана должна была несколько возрасти – примерно до 2,5 – 3,0 км. Но ведь в среднем протерозое уже огромная площадь стала сушей. Отдельные участки ее временами покрывались неглубоким морем, в котором отлагались известняки. Куда же в таком случае делась вода? Приходится допустить, что вместилищем воды стала возникшая в это время впадина Тихого океана, породившая затем по своей окраине геосинклинальный пояс вокруг всего океана. Протерозойская кора, бывшая на месте этого океана, могла в дальнейшем войти в состав фундамента складчатых горных сооружений, опоясывающих Тихий океан.

Новые этапы развития земной коры

Позднепротерозойский - палеозойский этап (1,4 – 0,25 млрд. лет). В

конце среднепротерозойского этапа началось дробление «Большой Земли» и заложилась сеть геосинклинальных поясов, затем развивавшихся уже на протяжении всей остальной истории Земли. Этот этап подразделяется на два подэтапа: Позднепротерозойский и палеозойский.

Существует две группы геосинклинальных поясов нашей планеты: Западно- и Восточно-Тихоокеанские, Атлантический, Урало-Мальгашский

90

вытянуты в меридиональном направлении, Арктический, Средиземноморский и Южный – в широтном. В ячеях, образованных решеткой этих поясов, обособились древние платформы: Гиперборейская (ныне не существующая) в районе Северного полюса; Северо-Американская, Восточно-Европейская и Сибирская – между Арктическим и Средиземноморским поясами; ЮжноАмериканская, Африканская, Индостанская и Австралийская – между Средиземноморским и Южным поясами и Антарктическая у Южного полюса. Наконец, особенно подвижная Китайская платформа расположена между двумя ветвями Средиземноморского геосинклинального пояса – ЦентральноАзиатской на севере и Куньлуньско-Индонезийской на юге; с востока ее окаймляет Западно-Тихоокеанский геосинклинальный пояс.

На ранних этапах развития погружения в области геосинклинальных поясов шли сравнительно спокойно, в них накапливался по преимуществу материал, снесенный со смежных платформ, – кварцито-песчаники, глинистые сланцы, а также карбонатные толщи. Суммарная мощность отложений редко достигает 15-20 км. Глубокие прогибы были нешироки, а вулканизм, сопровождавшийся излиянием основной базальтовой магмы, протекал на ограниченных площадях.

Пока изучены лишь внешние части (зоны «замыкания») позднепротерозойских геосинклинальных поясов. Имеющиеся данные показывают, что эти подвижные пояса возникли на континентальной коре.

В пределах древних платформ в позднем протерозое образовывались понижения двух типов – геосинклинальные прогибы и относительно глубокие, ограниченные разломами узкие зоны опускания платформ (их называют авлакогенами). Геосинклинальные прогибы отличались не только большими мощностями отложений, в том числе и морских, но и их интенсивной складчатостью, образованием разломов, метаморфизмом и вторжением гранитных интрузий. Однако излияния основной магмы, т.е. базальтов, в их пределах были крайне редки. Примером таких протерозойских геосинклинальных прогибов, образовавшихся внутри платформ, могут служить Тиманский кряж на Европейской платформе и Енисейский кряж в Сибири. Характерно, что среди осадочных толщ, накопившихся в этих прогибах, встречаются выступы континентально-платформенного фундамента.

Глубоких понижений, связанных с разломами, особенно много обнаружено в пределах Русской платформы; есть они и на других платформах. В отличие от геосинклинальных прогибов эти глубокие понижения обычно заполнены только осадочными породами, часто континентального происхождения, мало измененными и лишь слабо смятыми в складки; граниты в них обычно отсутствуют.

Особенно важно, что в позднем протерозое образовались и геосинклинальные пояса, и платформы, придавшие основные черты современному структурному плану литосферы. На протяжении следующего, палеозойского, подэтапа геосинклинальные пояса и платформы, наметившиеся в позднем протерозое, продолжали развиваться. В результате байкальской складчатости на рубеже протерозоя и палеозоя южные части геосинклиналей Атлантического и Урало-Мальгашского поясов потеряли

91

подвижность. Консолидировались и складчатые системы Африки и Южной Америки (Мавритании, Конго, Капской области, Мозамбика, Бразилии, Патагонии), спаявшие воедино древние платформы Южного полушария (вместе с Индостанской). В результате образовался огромный южный континент Гондваны. В течение всего раннего палеозоя он оставался сушей, в то время как платформы и даже щиты Европы я Северной Азии неоднократно погружались и заливались водами моря. Такое разное поведение северных складчатости и горообразования зародилась вначале у северного их края, а затем последовательно перемещалась к югу, достигнув окраины АфриканоАравийской, Индостанской и Китайской платформ лишь в конце палеозоя (Китайская платформа), в конце мезозоя (Аравия) или даже в кайнозое (юг Африки, Индостан).

В результате байкальской, каледонской и герцинской эпох складчатости пояса геосинклинальных прогибов постепенно сужались; в отдельных окраинных геосинклиналях погружения сменялись поднятиями – они превращались в складчатые горные сооружения, окаймляющие древние щиты (например, Скандинавские горы на окраине Балтийского щита). В дальнейшем эти горы постепенно утрачивают подвижность и размываются, превращаясь в молодые платформы. За счет слагающих эти складчатые зоны пород верхнего протерозоя и палеозоя, подвергшихся умеренному изменению и частичной гранитизации, нарастал «гранитный» слой, в пределах молодых платформ.

К концу рассматриваемого этапа в северных частях Атлантического и Урало-Мальгашского (Урал) поясов образовался новый огромный континент – Лавразия. В то же самое время уже начала распадаться Гондвана: в ее пределах образуется целая система глубоких разломов и опускании и возобновляется бурное излияние базальтовых лав. Очевидно, аналогичная судьба постигла и Гиперборейский континент, располагавшийся в Арктике.

Формирование современной структуры земной коры

Мезо-кайнозойский этап (0,25 млрд. лет – до современности). Главным, определяющим событием последней главы истории литосферы, несомненно, было образование молодых океанов – Атлантического, Индийского, Северного Ледовитого, а также сопутствующей им грандиозной системы срединно-океанических хребтов, осложненных рифтовыми зонами.

Рифты – глубокие и очень протяженные (в тысячи километров) расселины земной коры на континентах и в океаническом дне. Чрезвычайно существенно, что растяжение земной коры, вызвавшее образование этих молодых океанов, шло в полном соответствии со структурным планом, сложившимся еще в позднем протерозое; породившие их рифтовые зоны образовались вдоль осевых зон палеозойских складчатых горных поясов. Одновременно обновился и более древний Тихий океан. В это же время в сохранившихся от предыдущих этапов глубоких участках Тихоокеанского кольца и Средиземноморского пояса геосинклиналей шли процессы складчатости и горообразования, сопровождавшиеся метаморфизмом горных пород; вместе с тем в земную кору внедрялось значительное количество гранитных интрузий.

92

На этом этапе, особенно в его заключительном, олигоцен-четвертичном периоде, образуется много новых высоких гор. Они возникли не в ходе складчатости, а в результате того, что древние складчатые сооружения были вновь приподняты тектоническими силами. Дело в том, что горы, возникшие ранее в ходе байкальской, каледонской, герцинской и киммерийской складчатости, подверглись сильному разрушению и выравниванию. Поднятия оживили эти горы.

Подобные омоложения древних горных систем происходили и на более ранних этапах истории Земли. Но теперь впервые древние омоложенные горы стали играть такую же или даже большую роль в формировании земной поверхности, что и молодые горы, возникающие непосредственно в ходе складчатости в геосинклинальных зонах. Это связано со значительным уменьшением площади геосинклиналей уже к началу мезозоя и особенно в кайнозое. Вторичные, или омоложенные, горные системы располагаются по окраинам геосинклинальных поясов или по границам платформ и океанов. От платформ вторичные горные системы отделяются тесно связанными с ними предгорными прогибами.

Итак, на последнем этапе тектонической истории Земли, наряду с классическими структурными элементами литосферы – континентальными платформами и геосинклиналями, на первый план выступили океанические впадины со срединно-океаническими поднятиями и вторичные горные пояса.

На ранних этапах развития литосферы, в условиях сильного теплового потока и высокого содержания летучих и легкоплавких веществ в верхней мантии, сначала к 4,0 млрд. лет до н.э. формировалась первичная океаническая кора, а затем и первичная континентальная (к 3,5 – 2,0 млрд. лет до н.э.). Этот процесс, постепенно ослабевая, закончился в основном к 2,0 млрд. лет до н.э. созданием, вероятно, довольно равномерного и сравнительно небольшой мощности (в среднем не более 30-35 км) слоя континентальной коры. Вместе с тем со временем ослабевал и тепловой поток из недр, а повсеместная подвижность коры сменилась неравномерной ее подвижностью вдоль сети глубинных разломов в охлажденной твердой оболочке Земли.

Затем наступило время раздробления континентальной коры – заложились широкие подвижные геосинклинальные пояса, внутренние части которых на начальных стадиях своего развития приближались к океанам по размерам и характеру коры. Позже в подвижных поясах возникли зоны резкого утолщения коры – местами она почти вдвое толще «нормальной» первичной континентальной коры. Иначе говоря, произошло перераспределение коры: ее толщина на одних площадях резко возросла, а на других не менее резко уменьшилась, при этом возрастала мощность (толщина) литосферы под континентами в связи с погружением ее подошвы. В то же время мощность литосферы под океанами стала уменьшаться, что связано с образованием глубоких разломов – рифтов, в которых выступы глубинного подкоркового слоя пониженной плотности и вязкости достигают подошвы коры.