Файл: Войткевич, Г. В. Происхождение и химическая эволюция Земли.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 59

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

тенсивным

поток в океан с первичных

континентов рас­

творенных

карбонатов

— Na 2 C0 3 , К 2 С 0 3

, С а С 0 3 , MgC0 3 ,

FeC03 , MnCOg, S i 0 2 и

других компонентов, возникших

путем химического выветривания поверхности суши. По ­ ступление карбонатов в Мировой океан вызвало в нем существенные химические изменения. Т а к , в океане постепенно исчезли остатки сильных кислот и появилась нозможность прогрессивного накопления карбонатных солей. Обилие С 0 2 в атмосфере и воде обусловило соот­ ветственно обилие растворенных карбонатов. В атмосфере

на этом этапе происходит, вероятно, дальнейшее

очищение

от аммиака

и метана, все большую

роль приобретают

азот и

С 0 2 .

 

 

 

В новых условиях седиментация приобретает сущест­

венно

новые

черты. Зарождение и

развитие

обширных

континентальных массивов способствовали возникновению

климатических

зон:

сухого — аридного климата,

холод­

ного — ледникового

и влажного — гумидного. Следова­

тельно, условия д л я седиментации стали более

разно­

образными, чем

раньше . Произошли зарождение

и раз ­

витие карбонатной седиментации вследствие накопления карбонатов в составе морской воды. По химическому составу это были, очевидно, доломиты CaMg(C03 )2 , осе­

дающие чисто химическим путем на обширных

площадях

океанического дна. В этих же пространствах,

удаленных

от массивов суши, происходило усиленное

накопление

кремнезема, железа и марганца . По своему облику это были джеспилиты и илы, в которых тонкие прослойки кремнезема чередовались с такими же прослойками желе ­ зистых минералов, представленных закисными формами железа — сидеритом и силикатами (хлоритом). H . М. Стра­ хов считает, что появление и развитие железистых мине­

ралов

я в л я ю т с я характерной особенностью именно

второго,

археозойского этапа, когда сильные кислоты

ис­

чезали из состава океанических вод. Н а этом этапе

воз­

никали т а к ж е глинистые минералы, давшие начало гли­ нистым отложениям . Однако среди них отсутствовали горючие сланцы, поскольку количество живого вещества было еще очень мало, не было и соленосных — гало ­ генных пород.

Следующий, третий этап, в истории земной коры на­ чался примерно 3 млрд. лет назад и закончился к началу кембрийского периода — 0,6 млрд. лет назад. Этот этап


представлен многочисленными каменными

документами

как в виде сильнометаморфизоваштых

пород — гней­

сов, сланцев, кварцитов, джеспилитов, так в виде слабо

либо вовсе

не

метаморфизованных

осадочных

пород.

З е м н а я

кора

у ж е

обладала

обширными

размерами

и про­

д о л ж а л а

нарастать . В ней отчетливо

стали выделяться

геосинклииальиые

зоны,

подвергавшиеся складчатости,

с мощными отложениями осадочных пород и обширные платформенные области с осадочным чехлом на разру ­ шенном складчатом основании. Тектоническое развитие литосферы определяло ход осадкообразования в целом. Сиалическая земная кора разрасталась не только в ши­ рину, но и в глубину, увеличивая свою мощность. Это

приводило

к

тому, что

древние

осадочные породы по­

г р у ж а л и с ь

на

большие

глубины

и подвергались процес­

сам метаморфизма и гранитизации, при этом, естественно,

терялись легкоподвижные

компоненты, сосредоточенные

в осадочных породах. Так,

при метаморфизме

карбонат­

ные минералы осадочных

пород разрушались,

перехо­

дили в силикатные с выделением С 0 2 в атмосферу и гидро­ сферу. То же самое происходило с водой, сосредоточен­ ной в межпоровых промежутках между топкими минера­ лами, либо сорбированной на глинистых частицах. Таким образом, если на ранних этапах развития Земли поступ­

ление Н 2 0 и С 0 2 в атмосферу

и гидросферу происходило

из глубинных частей мантии

за счет ее дегазации, то

теперь н а р я д у с их ювенильным поступлением из мантии прогрессирует поступление возрожденных Н 2 0 и С 0 2 . Газы метаморфического происхождения все более от­ тесняют газы ювенильные.

Возрастающие платформенные участки создают об­ ширные континенты, на которых устанавливается физикогеографическая зональность, что отражается на дифферен­ циации процессов осадкообразования. .Встречаются явные

признаки

материкового

— ледникового

осадкообразова­

н и я . Д о

нас

впервые

доходят ледниковые отложения,

известные

в

геологических разрезах Северной Америки,

Ю ж н о й Африки и Австралии . Развитие

континентальных

обширных площадей служит ареной сноса обломочного (кластического) и растворенного материала. Однако реша­

ющее значение

в

изменении обстановки

осадкообразова­

н и я имели рост

и развитие

фотосинтеза

зеленых растений

в докембрийских

морях . В

отложениях

рассматриваемого

148


этала мы находим явные следы фотосинтезирующих орга­ низмов.

Развитие фотосинтеза приводило к освобождению больших количеств свободного кислорода в гидросфере и затем в атмосфере, а т а к ж е знаменовалось ростом массы живого вещества и усложнением его организации. По ­ глощаемый фотосинтезом С 0 2 значительно убывает в ат­ мосфере. Аммиак и метан практически полностью ис­ чезают из состава атмосферы в результате окисления. К концу этапа атмосфера в основном приобретает каче­ ственно современный вид, характеризуясь азотно-кисло- родным составом с подчиненным количеством С 0 2 . По­ добные же изменения происходили в Мировом океане,

который

терял С 0 2

и обогащался

0 2 .

 

 

Все

эти

я в л е н и я

изменили гидрохимический

облик

гидросферы.

В у л к а н и ч е с к а я

сера

и

сероводород, по­

ступавшие в

гидросферу и атмосферу в условиях

обилия

кислорода,

переходили в

сульфатную

форму

H 2 S 0 4 .

Серная кислота, р е а г и р у я в гидросфере с растворенными карбонатами, вытесняла С 0 2 , обогащая воду сульфат­ ным ионом ( S 0 4 ) 2 _ .

В этих условиях подвижность многих элементов тя­

желых металлов (Fe, Ми, AI) резко сократилась

и про­

д о л ж а л а все более сокращаться . Менялись т а к ж е

формы

осаждения Fe, M n , V , Си и других многовалентных ме­ таллов . Естественно, что в кислородной среде они начали

осаждаться преимущественно в высших

стадиях

окисле­

н и я Fe(OH)3 , M n 0 2 - 7 i H z O , C u ( 0 H ) 2 и др .

Закисные

формы

осаждения приобретали все более второстепенное зна­ чение.

Д л я третьего этапа осадкообразования характерно накопление огромных толщ железосодержащих пород, которые отлагались преимущественно в интервале вре ­ мени 3000—2000 млн. лет назад. Сюда относятся железо­

рудные формации

Кривого

Рога, К у р с к о й

магнитной

аномалии, К а р е л и и

в СССР,

Верхнего Озера

и Лабра ­

дора в Северной Америке, Н а м а - Т р а н с в а а л ь в Южной

Африке, Хамерслей в Западной

Австралии . Докембрий -

с к а я

эпоха 3000—2000 млн. лет назад

была

особенно

продуктивной в отношении железорудного

осадкообразо­

вания .

П р и этом в зависимости

от конкретных

условий

развития бассейна отлагались окисные, карбонатные и сульфидные разности полосчатых железистых пород.

149



Происходило дальнейшее накопление карбонатных пород — известняков и доломитов химическим путем. Однако в отдельных горизонтах начинают возникать водорослевые осадки — строматолитовые слои, косвенно связанные с жизнедеятельностью разнообразных коло­

ниальных синезеленых

водорослей.

 

Возросшая масса живого вещества в морях

среднего

и позднего докембрия

приводит к накоплению

органи­

ческого вещества в осадочных породах. Оно становится постоянным и обязательным компонентом осадочных по­ род особенно в позднедокембрийских отложениях . Ме­

стами

возникают

горючие

сланцы,

метаморфизованные

разности которых

известны

под названием шуигитов.

В

целом формирование

осадочных

пород в среднем

ÎI позднем докембрии (рифее) становится все более раз ­ нообразным. Исходя из главных особенностей осадко­ образования H . М. Страхов называет его двухстадийным окисно-закисным доломито-джеспилитовым. Появляются

первые солеиосные

— галогенные

отложения .

 

Последний,

И Л И

исторический,

этап развития

верхних

геосфер Земли охватывает время от начала

кембрия

доныне (около

570

млн. лет), т.

е. относится к

фаиеро-

зою. Возникают обширные платформенные массивы в

южном полушарии (Гоидвана)

и в северном

(Лавразия) .

Б л а г о д а р я этому

широко развиваются все

известные

типы осадочных

пород внутри

континентов

в понижен­

ных местах. Происходят крупные изменения в гидро­ сфере и атмосфере, влияющие на сам характер осадко­ образования, главным образом связанные с развитием жизни .

У ж е в самом начале палеозойской эры живое вещество переходит на сушу, занимая территории с в л а ж н ы м (гумидным) климатом. Формируются наземная флора и фауна. Завоевание континентов живыми организмами неизбежно сопровождается увеличением их массы, по

некоторым оценкам, — вдвое. Ш и в а я материя

проникает

по дну в более глубокие области

океана,

завоевывая

новые площади.

 

 

 

Однако происходит не только

рост

биологической

массы. У с л о ж н я е т с я качественный

состав.

Эволюциони­

руют новые виды организмов, все больше усваивая мине­

ральные вещества д л я

построения внутреннего и

н а р у ж ­

ного скелета. П р и этом

используются S i 0 2 , СаСО э ,

MgC0 3 ,

150