1. предмет и задачи на историчната геология



страница3/19
Дата25.07.2016
Размер1.48 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   19

4. ПРОИЗХОД НА ЗЕМНАТА КОРА И ЗЕМНАТА МАНТИЯ

Една от уникалните особености на Земята, което я отличава от останалите планети от Слънчевата система са нейните континенти и океани. За да се отговори на въпроса кога? И как? Те са се образували се използват данни не само от различните геоложки дисциплини, но и данни от останалите природни науки.


I. Koга и как се е образувала най-ранната земна кора, която не е запазена до днес?

Въпреки усилията на геолозите, скали с възраст по-стара от 4млрд. г. не са открити на Земята. Изотопните данни показват, че Земята заедно с останалите планети от Слънчевата система се е образувала преди 4,6млрд. г. За първите 600млн.г. нямаме преки доказателства и за това се използват данните от анализите на скални образци от Луната. Изотопната възраст на лунната кора е 4,5млрд. г., т.е. на Луната се е образувала кора или преди тази на Земята, или земната кора, ако се е образувала преди 4млрд. г. е унищожена. Най-старите запазени до днес фрагменти от континенталната земна кора са с възраст между 3,8млрд. г. и 4млрд. г. Това са гранитоидни скали с тоналитов до гранодиоритов състав. Тоналитите съдържат обилен Pl и Qz и са богати на Ca, Na и Al. Гранодиоритите съдържат освен това KFsp и са богати на К. Тези гранитоиди съдържат фрагменти от ултрабазични скали и базалти, някои от които са парчета от най-ранната океанска земна кора.




Океанска кора

Континентална кора

Първа поява

4,5 млрд. г.

4 млрд. г.

Място на образуване

Океански хребети

В зоните на субдукция

Състав

Хуматити и базалти

Тоналити и гранодиорити

Разпространение

Повсеместно

Локално

Начин на образуване

Частично разтапяне на УБ

скали в горната мантия



Частично разтапяне на базалтови скали в потъващите плочи

Най-ранната земна кора е образувана от фракционна кристализация на магма. Този произход се подкрепя от текстурните и геохимични данни на образци от най-ранната лунна кора, която вероятно се е образувала също чрез фракционна кристализация на магма. Текстурните особености, еднаквият състав и възрастта на лунната кора предполагат наличието на един широко разпространен магмен океан в началните етапи от историята на Луната. Именно кристализацията в тази магмен океан може да доведе до кора с еднакъв състав. На земята в ранните етапи на нейната история е съществувала много висока температура, което ни дава основание да предположим, че на нашата планета също е съществувал магмен океан с вероятна дълбочина от 100 до над 1000km. Неговия състав вероятно е бил с високи съдържания на Mg и Fe, като първоначално кристализацията е започнала от дъното на океана и е могла да завърши за около 10млн. г. От такъв магмен океан се е образувала най-ранната земна кора. Тя е била изградена от коматити (вулкански скали с ултрабазичен състав, образувани при ерупции на лави при много висока температура). Това са предположения за образуването на първата земна кора. Данните от изследванията на другите планети показват, че земната кора е уникална в Слънчевата система. Липсата на данни за образуването на земна кора през първите 600млн. г. от нейното развитие се обяснява с потъването на тази най-първа земна кора обратно в мантията и нейното унищожаване. Някои изследователи считат, че най-ранната земна кора е била с гранитов състав, но това е малко вероятно, защото най-старата лунна кора не е гранитова. Гранитната кора е е с по-малка плътност и не се поддава на субдукция. Лунната кора е изградена от габро и анортозити и се е образувала от кристализация в един базалтов магмен океан. Най-вероятно е състава на най-ранната земна кора да е била от коматити или базалти. Изследването на метаморфните скали също ни позволяват да разберем еволюцията на най-ранната земна кора. Сегменти от дълбоките части на земната кора, изградена от метаморфни скали се връщат отново на повърхността в резултат на тектонските процеси и там те се подлагат на интензивна ерозия. Наличието на метаморфни скали на земната повърхнина показва тяхното бързо издигане от дълбочината, на която са се образували. Вероятно това е станало за по-малко от 50млн. г., защото ако те се издигнат към повърхността със скоростта, с която те са се потопили ние няма да можем да наблюдаваме метаморфни скали днес.



Земна

повърхн.



мин. асоц. А

п

о

т



ъ

в

а



н

е


Бавното потъване води до променяне на мин. асоциация А в мин. асоциация В.


40km

мин. асоц. В

бавно










мин. асоц. А

бързо





мин. асоц. В



и

з

д



и

г

а



н

е


Има няколко големи района на Земята, където големи части от континенталната кора, включваща парчета от горната мантия са издигнати и се разкриват в момента на повърхността.

В повечето случаи това са докамбрийски терени, а тези с фанерозойска възраст се срещат в младите колизионни планински пояси като Алпите и Хималаите. По време на сблъсъка континент с континент сегменти от земната кора се навличат върху друг сегмент от земната кора и този сегмент потъва в дълбочина много бързо. Това води до удебеляване на земната кора в тези места на сблъскване на континентите и издигане и интензивна ерозия, както и разполагане на високометаморфни скали на земната повърхност.

Първите континенти – за разлика от океанската кора, която може бързо да потъне в мантията и да се преобразува, континенталната кора със своята по-малка плътност плува вурху океанската кора и не може да потъне в нея. Геохимичните данни показват, че най-ранната архайска континентална кора се е образувала над зоните на субдукция или океанските плата от частичното разтопяване на първична океанска кора в потъващите плочи. Океанската кора се е образувала преди континенталната, тя е първичната кора на Земята. Частичното разтапяне на потъващите океански базалтови плочи води до образуването на тоналитови магми, които издигайки се към повърхността са образували малки острови, които са били разположени върху зоните на субдукция. Продължаващата субдукция под тези острови води до образуването на нови магми и съответно тяхното уголемяване. Последвалата колизия на тези острови води до образуването на първите скални континенти.

Останки от континентална кора с възраст – 3,5-3,8млрд.г. са намерени на много от сега известните ни континенти. Те са с рамери по-малки от 500km и са изградени от тоналити и гранодиорити. Тези първи континенти са дали началото на образуването на стабилните области на земната кора. Тези стабилни области са известни като платформи, с нисък релеф, асеизмични и се характеризират с липсата на съвременен вулканизъм. Разкриващите се по повърхността стари, силно променени части от първите архайски и протерозойски останки на земната кора се наричат щитове.



Дебелината на седиментния слой върху платформите

варира от 1 до 10km
Една платформа е изградена от: I-ви структурен етаж – силно нагънат и отговаря на образуването на континенталната кора, а седиментната обвивка е II-ри структурен етаж. Най-голямото разкритие на стара континентална докамбрийска земна кора се разкрива в Канада.

II. Развитие на мантията

Детайлните изследвания на земното гравитационно поле по сателитни данни показва, че то е различно в различните части на Земята. Има два големи района, където гравитационното поле е много ниско. Те се намират единият под Африка, а другия под Тихия океан. Тези два района се характеризират с ниски скорости на разпространение на океанските вълни. Сателитните данни показват и една друга особеност в региона: повърхността на Земята там е леко издигната. Това се обяснява с издигането на мантията под Африка и под Тихия океан. Това издигане, водещо със себе си до една по-висока температура по-близко до земната повърхност, която води до намаляване на гравитационното налягане и скоростта на разпространение на сеизмичните вълни. Тази по-висока температура вероятно идва от земното ядро, като доказателство се явява факта, че в тези два региона границата между ядрото и мантията е по-близко до повърхността от останалите части на Земята. Тези места се наричат горещи точки. Те се характеризират със съвременна вулканска дейност и от тях излизат асеизмични подводни океански хребети. В тези точки мантийното вещество е по-близо до повърхността (в момента са известни около 40 такива горещи точки на Земята). Те се срещат както в континенталните, така и в океанските области. Такава горещи точки са: Хавайските, Галапаговските, Великденските острови, Исландия, Йелоустопския парк в САЩ. Изчисленията показват, че горещи точки могат да съществуват до 100 млн. г., след което те започват да изстиват и престават да имат характеристики на тази мантийна температура. Основата на океанската литосфера е термична граница на дълбочина от 50 до 200km, която се разпростира върху зона с частично разтапяне в горната мантия. Дебелината и стабилността в литосферата се контролира главно от температурното разпределение в горната мантия. Първичната литосфера е била идентична с първата земна кора. Тя е била тънък и нестабилен слой на повърхността на Земята. Колко бързо океанската литосфера се е удебелявала във времето е зависело от понижаването на температурата в мантията. Стръмните океански геотерми през докамбрия се дължат на по-горещата Земя през този еон. Разпространението на архайските коматити, чието образуване се е контролирало от по-големите степени на разтапяне в мантията подвърждават тези стръмни океански геотерми през архая. Тънката океанска литосфера през архая е водила след себе си много важни тектонски последствия. Тази литосфера по-лесно се е разцепвала на отделни плочи, които са били много по-малки и по-нестабилни от съвременните. От своя страна при сблъсъците на тези плочи, тяхното потъване в мантията е довело до образуването на първичната континентална кора.
Активните зони от земната кора са границите между литосферните плочи – СОХ, рифтовите зони – зони на спрединг (разширяване). Други зони са: на субдукция – поглъщане на земната кора. Най-фрапантен за СОХ е Средиземно-Атлантическия хребет. Зони на спрединг има и на континентите в Червено море и Източна Африка – Танганайска, зони на субдукция са Тихоокеанското крайбрежие на Южна Америка, Японските острови. Има и трансформни граници.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   19


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница