Геотектонические и палеогеографические следствия приливного взаимодействия Луны с Землей

тектонический луна земля Геотектонические и палеогеографические следствия приливного взаимодействия Луны с Землей

Благодаря приливным деформациям Земли в ее недрах в катархее (за первые 600 млн лет) выделилось около 2,1 * 1037 эрг тепловой энергии. Такая существенная добавка энергии привела к заметному дополнительному разогреву верхней мантии, а это, безусловно, значительно ускорило образование у молодой Земли астеносферы. Появление астеносферы с ее быстрым разрастанием и перегревом (под влиянием лунных приливов) возбудило главный процесс, управляющий глобальным развитием нашей планеты, — гравитационную дифференциацию земного вещества и как следствие этого — тектоническую активность Земли.

Следовательно, лунно-земные приливные взаимодействия, прежде всего, сыграли роль «пускового» механизма, запустившего тектонические процессы на Земле. Это очень важное и, по-видимому, главное следствие влияния Луны на нашу планету. Если бы Луны не существовало и предварительный разогрев Земли происходил только за счет распада радиоактивных элементов, то наша планета оставалась бы еще в течение около 2−2,5 млрд лет тектонически пассивной и ее криптотектоническая (катархейская) эпоха продолжалась бы не 600 млн лет, а 2,6 — 3,1 млрд лет подряд, и первые тектонические движения земных недр проявились бы лишь около 2−1,5 млрд лет назад. Отсюда следует, что если бы у Земли не было ее крупного спутника, то сейчас на ней царили бы тектонические условия раннего протерозоя или даже позднего архея. Возможно, именно по этой причине тектоническое развитие Венеры, у которой никогда не существовало массивного спутника, задержалось настолько, что сейчас она переживает архейскую стадию тектонического развития, о чем свидетельствуют формы поверхностного рельефа «утренней» планеты.

Вторым важным следствием влияния Луны на развитие Земли стало исключительно быстрое «накачивание» приливной энергии в астеносферу в самом начале раннего архея в интервале времени от 4,0 * 109 до 3,8 * 109 лет назад. В результате за столь короткое время произошло «включение» тектонической активности Земли, что и предопределило около 3,8 * 109 лет назад резкий переход от практически полного покоя к конечной тектономагматической активности нашей планеты.

Примечательно совпадение, на которое одним из первых обратил внимание В. Е. Хаин: начало тектонической активности Земли (4,0 * 109−3,8 * 109 лет назад) очень близко соответствует эпохе интенсивного проявления базальтового магматизма на Луне (тоже 4,0 *109−3,8 * 109 лет назад). В модели Сорохтина-Ушакова образования Луны и эволюции системы Земля-Луна это получило объяснение: эпоха интенсивного базальтового магматизма на Луне была вызвана вторым импульсом ускоренного отодвигания Луны от Земли и выметанием ею других естественных спутников (микролун) из околоземного пространства. Такой импульс отодвигания Луны на рубеже катархея и архея возник только благодаря образованию в то время у Земли ее астеносферного слоя, резко снизившего механическую добротность нашей планеты быстрым расплавлением и перегревом вещества верхней мантии. Астеносфера стала и непосредственной причиной процесса дифференциации земного вещества, мантийной конвекции, тектонических движений в литосферной оболочке Земли. Таким образом, именно общей причиной (возникновением около 4,0−109 лет назад у Земли астеносферы) объясняется примечательное совпадение, казалось бы, совершенно разноплановых явлений: ударной тектоники на Луне, сопровождавшейся интенсивным базальтовым магматизмом, с началом тектонической активности Земли. Подчеркнем, что во время усиленной бомбардировки Луны крупными метеоритами и спутниками астероидных размеров сама Земля не подвергалась столь же существенной метеоритной обработке, как это нередко еще представляют некоторые геологи. На земную поверхность тогда могли выпадать лишь сравнительно мелкие осколки, освобождавшиеся при катастрофических столкновениях спутников с Луной на околоземных орбитах.

Тектонический рубеж катархей-архей обусловил появление первых магматических излияний на Земле и ее дегазацию, происходивших первоначально по трещинам, возникшим в приповерхностных слоях благодаря интенсивным приливным деформациям. При этом максимальное трещинообразование, как и наибольшее развитие астеносферы, в начале архея происходило в низких широтах, поэтому и максимальные базальтовые излияния, и дегазация мантии тогда сосредоточивались главным образом в приэкваториальном поясе.

Вероятно, из космоса эта дегазация внешне представлялась бы не очень бурной, поскольку объемы дегазируемой мантии еще оставались сравнительно небольшими. Над тропической зоной непрерывно «курились» слабые дымки, интенсивность выделения которых заметно повышалась в областях бегущих приливных выступов, так как максимальное раскрытие трещин всегда мигрировало вслед за Луной. Вскоре после возникновения астеносферы, по-видимому, около 3,9−109 лет назад произошли и первые базальтовые излияния, быстро охватившие всю экваториальную, а затем тропическую зоны Земли. В результате первозданная ультраосновная земная оболочка в этой зоне столь же быстро (вероятно, за 108 лет) сменилась тонкой базальтовой литосферой.

Первые порции воды, выделившиеся из мантии около 4 млрд лет назад, скорее всего, были практически полностью поглощены рыхлым реголитом земного грунта и первозданной трещиноватой литосферой. Одновременно с водой активно сорбировались и другие дегазированные из мантии биологически активные элементы и их соединения. При этом высокая пористость и сорбционная способность реголита могли обеспечить наиболее благоприятные условия для формирования сложных органических соединений и зарождения жизни. Связано это с тем, что первозданный реголит в изобилии содержал в свободном состоянии хром, железо, кобальт, никель, свинец, платину и некоторые другие переходные металлы, обладающие наиболее активными каталитическими свойствами по отношению к синтезу органических соединений. Следовательно, можно ожидать, что первозданный реголит, покрывавший поверхность молодой Земли, после начала ее дегазации стал именно тем природным объектом, в котором и зародилась тогда еще примитивная, но уже вполне дееспособная жизнь. Это стимулировалось и тем обстоятельством, что только в мелких порах реголита благодаря их большой сорбционной активности и повышенным капиллярным давлениям, концентрация элементоорганических соединений могла достигать уровня, необходимого для синтеза более сложных органических веществ (в морских бассейнах эти соединения оказались бы слишком разбавленными). Таким образом, есть основание полагать, что первая жизнь на Земле зародилась в пропитанном водой и элементоорганическими соединениями первозданном грунте на рубеже катархея и раннего архея, около (4,0−3,9) * 109 лет назад, т. е. в период, определенный приливным взаимодействием Луны с Землей.

Под влиянием конвективных течений в перегретом веществе верхней мантии молодая и тонкая базальтовая литосфера вскоре оказалась разбитой на большое количество движущихся относительно друг друга мелких пластин. Следовательно, возможно, что около 3,8 * 109 лет назад уже появились первые пологие срединно-океанические хребты и рифтовые зоны, в которых начала формироваться базальтовая океаническая кора. В связи со сравнительной легкостью базальтовых пластин они не могли тогда глубоко погружаться в более плотную ультраосновную мантию, поэтому в архее зоны субдукции формировались в исключительных случаях. Их роль тогда выполняли зоны торошения базальтовых литосферных пластин, повторное переплавление которых в перегретой мантии способствовало образованию магм среднего и более кислого состава. Они вместе с остатками базальтовых пластин, вероятно, и сформировали в бывших зонах торошения архейские гранито-зеленокаменные пояса древнейших участков континентальной коры. Следовательно, момент начала формирования континентальной коры на Земле также был предопределен лунно-земными приливными связями.

После насыщения первозданного грунта водой она затем стала Скапливаться и на поверхности Земли в лужах, мелких водоемах.

Однако уже приблизительно через 200 млн лет после начала дегазации (т.е. около 3,8 * 109 лет назад) воды на земной поверхности скопилось столько, что стали возникать первые, правда, сравнительно мелководные морские бассейны. Эти молодые моря еще были изолированы друг от друга, но в них уже начали отлагаться древнейшие осадочные породы.

Одновременно с водой из мантии дегазировались «кислые дымы», содержащие хлор, фтор, бор, йод, серу, диоксид, оксид углерода и другие химически активные компоненты. Попадая в атмосферу и гидросферу, эти элементы и соединения вступали в реакции с водонасышенными вулканическими породами и, разрушая их, образовывали легкорастворимые соли и карбонаты поступавшие затем в воды молодых морей. Поэтому вода ранне-архейских морей уже должна была быть соленой, хотя ее химический состав мог заметно отличаться от современной океанской воды.

Таким образом, можно уверенно утверждать, что только в катархее и в начале раннего архея лунные приливы существенно влияли на тектоническое развитие Земли; начиная с позднего архея и тем более в протерозое воздействие Луны на тектоническое развитие Земли уже практически полностью прекратилось.

Очень важно иметь в виду, что возникновение Луны на близкой околоземной орбите существенно ускорило тектоническое развитие Земли. Если бы у нашей планеты не было массивного спутника, Земля, скорее всего, подобно Венере, медленно вращалась бы в обратную сторону и также задержалась бы в своем тектоническом развитии на 2,5 — 3 млрд лет. В таком варианте сейчас на Земле господствовали бы условия позднего архея с плотной углекислотной атмосферой (с давлением до 3 — 4 атм) и высокими температурами (не менее 90−100 °С), а вместо современной высокоорганизованной жизни Землю населяли бы только примитивные одноклеточные прокариоты.