ГЛОБАЛЬНАЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМЛИ И ГЛОБАЛЬНЫЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
Н.Л. Добрецов
Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, 630090, Новосибирск, просп. Академика Коптюга, 3, Россия
Ключевые слова: Глобальные геодинамические процессы, эволюция Земли, двухслойная конвекция в мантии, спрединг, субдукция, термохимические плюмы, эволюция биосферы.
Страницы: 761-784
Подраздел: ГЕОТЕКТОНИКА И ГЕОДИНАМИКА
Аннотация
Статья представляет анализ системы моделей, определяющих основные геодинамические процессы (спрединг, субдукция, переходящая в коллизию; мантийные плюмы) во взаимосвязи с эволюцией Земли и закономерно изменяющихся геодинамических параметров. Основные тенденции и этапы эволюции Земли отражают необратимое остывание Земли, окисление ее поверхности, периодические изменения геодинамических процессов и параметров трех характерных размеров (глобальные длительностью около 700-800 млн лет, более локальные с периодичностью 120, 90, 30 млн лет и короткопериодные вариации от десятков тысяч до десятков лет, обусловленные вариациями позиционирования Земли в космосе и, возможно, другими космическими факторами. Важнейшие события и оценки температуры мантии и поверхности, теплового потока, вязкости, а также соответствующих им режимов конвекции и плюмового магматизма сделаны для укрупненных этапов эволюции Земли: Хадейского (4.6-3.9 млрд лет), раннеархейского (3.9-3.3), позднеархейского (3.3-2.6), раннепротерозойского (2.6-1.9), среднепротерозойского (1.9-1.1), неопротерозойского (1.1-0.6), фанерозойского с двумя подэтапами (0.6-0.3 и 0.3-0 млрд лет).
Проанализированы модели основных процессов современной геодинамики. Процессы спрединга рассмотрены на основе базовой модели двухслойной конвекции в мантии с детализацией параметров процессов, локализованных вблизи срединно-океанических хребтов (СОХ). Задача зонального просачивания (миграции) базитовых расплавов в верхней мантии под СОХ рассмотрена на качественном уровне. При анализе процессов в зоне субдукции главное внимание уделено моделированию плавления, сопоставлению экспериментальных и наблюдаемых составов расплавов, их вариации в периоды активизации (длительностью около 100 тыс. лет) и затишья магматизма. Масштабы и модели взаимодействия поднимающихся из зон субдукции флюидов и расплавов с вышележащей мантией остаются наиболее дискуссионными. В качестве базовой модели плюмового магматизма рассмотрена модель термохимических плюмов, возникающих на границе ядро-мантия под воздействием "летучих" компонентов (H2, CH2, KH и др.), выделяющихся из металлического внешнего ядра, окисляющихся и понижающих температуру возникающего расплава. Эта модель образно может быть названа моделью газовой горелки.
В заключение рассмотрена многопорядковая периодичность эндогенных процессов и их влияние на поверхностные процессы и эволюцию биосферы.
|
