Протерозой 2млрд 500млн - 540млн лет

Во время второго овертона, который начался в конце архея и закончился 2 млрд. 500 млн. лет назад, разрозненные архейские фрагменты континентальной коры встречались и скучивались над единственным нисходящим потоком – супераваланшем. Так образовался первый единый материк Земли Моногея. К архейским кратонам присоединились новообразованные раннепротерозойские острова. Места сочленения таких разновозрастных образований сегодня можно увидеть в виде крупных несогласий и перерывов. Образование Моногеи с консолидацией почти всех плит завершилось 2 млрд. 500 млн. лет назад.
Протерозойский океан был намного мельче современного океана, так каксуперконтинент стоял высоко над океанскими водами представляя собой высокогорное плато (в среднем около 3 км над уровнем океана) без особо выраженных вершин. Высокое стояние материка и резкоконтинентальный климат вызвали крупное оледенение, покрывшее почти весь континент и часть океана - на Канадском щите, Балтийском щите, на щитах Южной Африки, Южной Америки, Западной Австралии, Индии и Сибири обнаружены тиллиты – грубообломочные сцементированные породы, возникшие при движении льда.
В эти же времена в атмосфере стал появляться свободный кислород в основном за счет фотохимических реакций в верхних слоях атмосферы и фотосинтеза сине-зеленых водорослей.

В протерозойский эон океаническая кора приобрела достаточную мощность и устойчивость в результате чего получили распространение явления спрединга и субдукции. Спрединг – это раздвижение океанических плит под действием расходящихся в противоположные стороны горизонтальных струй восходящего конвективного течения мантии. Эти конвективные горизонтальные струи, проходящие под плитами, представляют собой частично расплавленное вещество называемое астеносферой, сменившей первичный магматический океан первичной океанической корой. В настоящее время мощность астеносферы под океаническими плитами составляет около 150км; под континентальными плитами мощность этого слоя значительно варьирует в среднем составляя меньше 100км. При спрединге в месте расхождения образуются обширные разломы, которые заполняются продуктами базальтового магматизма, создавая тем самым протяженные (тысячи километров) срединно-океанические хребты. Субдукция – это схождение и сжатие литосферных плит, где океаническая плита пододвигается под континентальную плиту под действием нисходящих конвективных течений. Погружение одной континентальной плиты под другую также называют процессом субдукции. Увлекаемая в мантию нисходящим течением океаническая плита, впоследствии полностью переплавляется в недрах мантии. При субдукции возникают также глубоководные желоба, образующиеся в месте пододвигания одной плиты под другую. Когда океаническая кора пододвигается под континент, происходят вулканические процессы с образованием магматических масс, тем самым наращивая массу и объем материка. Кроме того при субдукции континентальная плита иногда соскабливает с поверхности океанической плиты осадочные накопления и перед континентом образуются смятые слои морских осадков – аккреционная призма, которая также становится частью континента.

Архейские и протерозойские плиты не только «сваривались» друг с другом, но и разламывались, образуя широкие разломы – рифты. Рифты заполнялись вулканическими осадочными породами, здесь происходили внедрения базальтовых и гранитных магм, образуя так называемые зеленокаменные пояса. Были случаи надвигания одних частей кратонов на другие. Надвигались также фрагменты океанической базальтовой коры на континентальную кору, подобно речным льдинам во время ледохода выползающим на берег. Океанические плиты также испытывали континентализацию: привариваясь к континентальным плитам, они подвергались интрузивным и вулканическим процессам и накапливали осадочные толщи.

Большая часть морских осадков погружается в мантию, где вследствие переплавления и вулканических извержений значительная часть вещества, содержащегося в морских осадочных породах, поступает в атмосферу, в частности углерод в виде углекислого газа. Таким образом, процессы субдукции поддерживают стабильность климата планеты, поставляя углекислый газ.

Аналогичным образом формируются складчато-надвиговые (покровно-складчатые) горы, такие как Скалистые горы в Северной Америке или большая часть Центрально-Азиатской горной системы. Механизм складчато-надвигового горообразования (орогенеза) в кратком изложении такой:  плита, следуя направлению конвективного потока, поддвигается под противостоящую плиту. При этом верхние легкие осадочные слои погружающейся  плиты срезаются, сминаются и наползают в виде гор на противоположную плиту. Так горы могут надвигаться на десятки, и даже сотни километров на поверхность (обычно равнинную) уже другой плиты. Горы едут по равнине!

Горные области - результат тектонической активности. Деформацию коры с соответствующим горообразованием непосредственно вызывают конвективные круговороты в мантийной части литосферы которые возникают при повышении температуры в нижележащей мантии когда там появляется конвективное течение (смотрите схему).

Субдукция и спрединг

Коллизия континентальных плит

Горообразование при возникновении встречных конвективных круговоротов в литосфере (валиковая система)

Новых крупных раннепротерозойских кратонов не образовалось. Однако появились новые и довольно широкие зоны смятия при столкновениях (коллизии) и консолидации плит с соответствующим горообразованием.
Океаническая же кора постоянно обновлялась в зоне спрединга и исчезала в зоне субдукции. Поэтому на Земле отсутствует океаническая кора древнее юрского возраста, но существуют фрагменты океанической коры более древних возрастов на континентальной коре – офиолиты. Так на территории Китая обнаружены офиолиты архейского возраста.
В период раннего протерозоя произошло два важнейших события. Первое – уровень океана стал повышаться, перекрыв срединно-океанические хребты, которые до этого возвышались над океаном в виде цепей вулканических островов, опоясывая планету. В результате чего климат Земли потеплел. Второе событие – в ядре выделилось внутреннее твердое железоникелевое ядро.

2 млрд. 200 млн. лет назад начался распад Моногеи на десятки фрагментов. Моногея просуществовала примерно 400 млн. лет.

Что стало причиной распада суперконтинента? Во-первых – двухъярусная система конвекции сменившая общемантийную конвекцию, приобрела разнонаправленный характер течений мантийного вещества под суперконтинентом. Во-вторых – единый суперконтинент стоящий над супераваланшем стал препятствовать тепловыделению из мантии – под ним мантия перегревается и нисходящий поток сменяется восходящим. В-третьих – из-за своего вращения планета стремясь привести свою форму к симметричному эллипсоиду, разрушает возвышенную часть литосферы – суперконтинент и фрагменты материка расходятся, чему и способствует вновь возникшая двухъярусная конвекция с множеством восходящих и нисходящих потоков.

В результате Моногея распалась на 14 континентов и какое-то число мелких островов. Континенты представляли собой те же архейские кратоны с приваренными раннепротерозойскими «кусками» – континент Амазония (включавший в себя Гвиану и Центральную Бразилию), Сан-Франсиску, Северная Америка, Восточная Антарктида, Индия, Центральная Африка, Западная Африка, Южная Африка (Калахари), Западная Австралия, Сибирь, Восточная Европа, Синокорея, Южный Китай и Тарим.

Разбросанные более или менее равномерно волей конвективных течений по Земле, и медленно продрейфовав еще около 400 млн. лет по протерозойскому океану, континенты вновь стали собираться 2 млрд. лет назад в единый материк. Как и в прошлый раз это было вызвано перегревом нижней мантии и переохлаждением верхней мантии. Резкий подъем нижнемантийного вещества к поверхности планеты и одновременное опускание верхнемантийного вещества к ядру стало причиной общемантийного круговорота-овертона с несколькими восходящими струями и с одним опускающимся потоком-аваланшем. На этот раз аваланш возник на противоположной стороне Земли, над которым соответственно стал формироваться второй в истории суперматерик – Мегагея. Процесс формирования второго суперконтинента завершился 1,6 млрд. лет назад.

Кокшетау, Улытау и Бетпакдала объединенные в единую плиту – ядро будущего Казахстанского континента, вероятно, также входили в состав первых суперконтинентов.

Просуществовав примерно 400 млн. лет, Мегагея распалась в рифее, то есть около 1,4 млрд. лет назад на континентальные блоки, несколько изменившие свои конфигурации, которые, впрочем, менялись всю свою историю. Но появились новые континенты – бывшие небольшие острова, значительно выросшие в размерах. Это Западно-Нильский континент с ядром, возникшим еще в архее, и Ла-Плата с протерозойским ядром консолидации.

Через 200 млн. лет после распада Мегагеи начался четвертый овертон приведший 1000 млн. лет назад (в начале позднего рифея) к появлению суперконтинента Родиния (Мезогея). Родиния сформировалась в южном полушарии. В ее состав вошел новый Центральноазиатский континент, включавший территории современных гор Каракорум, Гиндукуш, Памир (имеющий архейское ядро), Иранское нагорье, Тянь-Шань, а также Кокшетау, Бетпакдалу, Улытау, Мангышлак и Устюрт. Континент представлял собой в то время высокое плато с многочисленными вулканами.
За свою 300-миллионную историю Родиния переживала множество бурных тектонических событий, среди которых наиболее грандиозное – перемещение отколовшейся 750 млн. лет назад от Северной Америки Восточной Гондваны (Восточная Антарктида, Западная Австралия и Индия), и присоединение ее через 150 млн. лет вновь к Родинии со стороны Африки.
750 млн. лет назад начался затянувшийся на 150 - 200 млн. лет распад Родинии с образованием океанов: Палеоазиатского, Палеояпетуса, Палеотетиса и Палеопацифики.
В Центральном Казахстане сохранились следы рифта в виде моласс (обломочного материала с бортов рифта или с гор) отколовшего от Родинии Кокшетау, Северный Тянь-Шань и Казахский мелкосопочник. Мелкосопочник, в венде, в результате развития рифтов представлял собой сложный архипелаг с внутренними мелкими морями на континентальной коре и возникшими на месте рифтов глубоководными морями на океанической коре.

В то время как в венде продолжала распадаться Родиния, на юго-западе стал протекать противоположный процесс консолидации (коллизии) Южноамериканских и Африканских континентальных плит с образованием нового континента – Западная Гондвана. Позднее к Западной Гондване присоединились остров Мадагаскар (имеющий архейское ядро) и Восточная Гондвана. Единая Гондвана образовалась в середине пятого овертона, то есть к началу кембрия, первого периода палеозойской эры 540 млн. лет назад.

В позднем рифее 720-635 млн. лет назад состоялась следующая серия оледенений покрывших всю планету льдом. Эта ледниковая эпоха выделяется по отложениям тиллитов, которые перекрываются известняками и доломитами, что говорит о произошедшем резком потеплении климата. Кроме того, крупный геохронологический перерыв в сотни миллионов лет глобального характера между рифеем и вендом и выравненная льдами поверхность позднерифейских массивов, косвенно свидетельствует о прекращении осаждения пород, разрушенных жидкими водами.
Первопричиной этих оледенений, которые объединены названием Сноубол, в этот раз являлось мощное выветривание горных пород на континентах в условиях жаркого климата экватора и тропиков с поступлением глинистого материала в океан. Химическое выветривание кремниевых и других пород привело к связыванию метана и углекислого газа из атмосферы. Освобождённые катионы кальция реагировали с растворённым бикарбонатом (CO2) в океане, образуя карбонат кальция как химически осаждённую горную породу, а углеводороды окислялись кислородом, растворенным в воде с образованием молекул воды. Эти процессы в геологических масштабах времени компенсировали выделение углекислого газа и метана вулканами. Низкая температура поддерживалась льдом, высокое альбедо которого приводило к тому, что большая часть приходящего солнечного излучения отражалась обратно в космос. С уменьшением количества CO2 снижалась и температура. Земля полностью покрылась льдом и CO2 перестал удаляться из атмосферы, потому что выветривание пород из-за оледенения почти прекратилось. Углекислый газ и метан, извергнутые вулканами, вновь стали накапливаться и создавать парниковый эффект. Освобождаясь ото льда, океан и суша темнели и поэтому поглощали больше солнечной энергии, запуская положительную обратную связь. Очередные водные потоки таявших ледников смывали новые массы глинистого материала, который вновь связывал углекислый газ, вызывая следующий ледниковый период. Этот цикл оледенений повторялся до тех пор, пока континенты не переместились в более полярные широты.
635 миллионов лет назад ледниковые периоды Сноубол закончились и вновь расцвели цианобактерии, быстро насыщавшие океан и атмосферу кислородом.

Моногея

Мегагея

Венд. Родиния. Вид с южного полюса. jan.ucc.nau.edu

Срединно-океанический хребет. Северная Атлантика

Зона спрединга протянувшаяся от Аляски до Зондского архипелага

Подводные склоны крупнейшей горы Земли - Гавайи

Гора Каприкорн у желоба Тонга. Подножие горы лежит на глубине 7315м, вершина на глубине 383м. Тихий океан

Вторая глубина Мирового океана - впадина Горизонт в желобе Тонга - 10 781м

Впадина Амундсена - глубочайшая впадина Северного Ледовитого океана и ближайшее место к ядру Земли на твердой поверхности планеты

Тиллиты. Венд. Улытау. Фото F. Zhimulev

Венд. Улытау во время ледникового периода Сноубол

Бурые граниты, выравненные ледниками Сноубола (самый нижний слой в котором течет река Колорадо). Аризона

 

Озеро Имантау на Кокшетауской возвышенности лежит на нижнепротерозойских метаморфических породах. Фото А. Григорьев

 

Запад Киргизского хребета. Ущелье Каинды. Массив нижнепротерозойских метаморфических пород возрастом 1,7млрд лет, в которых обнаружены одноклеточные водоросли - древнейшая ископаемая жизнь в Казахстане.

© 2010 - 2017 Александр Бабкин babkin.sasha@mail.ru
Использование материалов разрешается при условии ссылки на сайт