Происхождение материковой коры и рождение материков

Главная > Естественные науки > Науки о Земле > Науки о геосфере > Тектоника > Происхождение материковой коры

В  то время, как океанская кора постоянно обновляется и ее возраст не превышает 200 млн лет, материковая кора накапливалась миллиарды лет. В составе современных материков есть крупные блоки возрастом до 3-3,5 млрд лет. Химический состав двух типов коры также различен: океанская кора сложена базальтами (затвердевшей лавой с 50-55% SiO2 и высоким содержанием оксидов магния и железа), а в континентальной коре преобладают граниты – тоже изверженные породы, но содержание SiO2 в них достигает 72%, а из металлов преобладает алюминий, натрий и кальций. Граниты менее плотны, чем базальты, благодаря чему континентальная кора плавает на поверхности жидкой базальтовой магмы и при столкновениях с океанской корой оказывается сверху.

Как такая система могла сформироваться при сборке Земли из планетарных зародышей? Пока ответа нет. Древнейшую историю Земли мы знаем в чем-то хуже, чем древнейшую историю Солнечной системы, от которой остались следы в виде метеоритов и астероидов. Причина такой плохой сохранности истории Земли – в ее геологической активности.
(http://users.livejournal.com/_hellmaus_/140744.html)

Разделы страницы:

  • Граниты - основа материковой коры
  • Разновидности гранитов и материковых метаморфических пород
  • Глина - мать или дочь гранитов?
  • Статьи об образовании континентальной коры
  • Новости о рождении первых континентов

Смотрите также о минералогенезе.


Граниты - основа материковой коры

В  конце XVIII века ученые всерьез полагали, что граниты образовались путем осаждения кристаллов на дне океана, заполненного морской водой. Эта гипотеза поддерживалась научной школой нептунистов, которую возглавлял немецкий геолог А.Г. Вернер (1749-1817) [А ведь они смотрели в корень! Т олько этими кристаллами были твёрдые остатки биоты]. Однако уже в начале XIX века ошибочность такой интерпретации стала очевидной, и она уступила место концепции плутонистов, которые привели убедительные доказательства в пользу того, что граниты возникли в результате охлаждения и затвердевания силикатных расплавов - магм, поднимавшихся из глубин Земли. Первым сформулировал эту идею англичанин Дж. Геттон (1726-1797).

В  середине XX века происхождение гранитов стало предметом новой дискуссии. В качестве альтернативы представлений о магматической природе этих пород была высказана идея о возможности формирования гранитов путем преобразования (трансформации) пород иного состава при их взаимодействии с горячими водными растворами, которые приносят компоненты, необходимые для создания гранита, и выносят (растворяют) "лишние" химические элементы. Идея гранитизации земной коры под влиянием горячих растворов продолжает развиваться и в наши дни.

Граниты - породы, характерные для верхней части континентальной земной коры [а что в нижней части?]. Они неизвестны на дне океанов, хотя на некоторых океанических островах, например в Исландии, распространены довольно широко [значит расплавленная гранитная масса имеется в мантии]. Граниты формировались [и формируются] на протяжении всей геологической истории континентов. По данным изотопной геохронологии, самые древние породы гранитного состава датируются 3,8 млрд лет [считается началом жизни на Земле, а, на самом деле, уже сложившаяся и долго существующая биосфера], а самые молодые граниты имеют возраст 1-2 млн лет.

Сейчас считается, что граниты Земли образовались в ходе многократного частичного плавления и застывания базальтовой лавы в присутствии воды, когда более легкая и легкоплавкая алюминий-силикатная фракция [осадочный слой нанобактерий?] постепенно концентрировалась и выдавливалась наверх. Наибольшую роль в образовании гранитов на Земле играют зоны субдукции, где одна плита коры погружается под другую.

Упрощенно говоря, земная кора делится на базальтовую океаническую и гранитную материковую. Граниты встречаются только на Земле [но и немного на Марсе!], базальты - на Луне, [астероидах?] и других планетах земной группы.

Следовательно, граниты - органического происхождения, и по их наличию на планетах (на Марсе есть немного!) можно судить, что там имело место биологическая переработка вещества. Граниты состоят из минералов, в чьём составе содержатся оксиды кремния, алюминия, железа, магния, кальция, калия, натрия, титана. Этот же примерно состав имеет якобы неограническая глина ("продукт выветривания") и органический ракушечник.

До сих пор нет четкого общепринятого объяснения происхождения гранитов, а ведь это так просто: твердые остатки органики с песком на океаническом дне под большим давлением и последующим сплавлением после тектонических процессов и дают гранит, состоящий, в основном, из кварца и полевого шпата. Т.е., в основе гранита - глина, ракушечник и песок. Но орагническое происхождение гранита не только из-за ракушечника. Глина - основа существования и, одновременно, продукт жизнедеятельности нанобактерий. Следовательно, возникает жизнь - возникает гранит.

Состав гранитоидов

Общим названием гранитоиды объединяют граниты и гранодиориты, которые представляют собой кислые глубинные породы, обычно зернистые, иногда порфировидные, массивные и обычно состоящие из

  1. кварца,
  2. калиевого полевого шпата,
  3. кислого плагиоклаза и
  4. темноцветного минерала, чаще биотита, реже амфибола и еще реже пироксена.

В  связи со значительным колебанием количественных соотношений породообразующих минералов существуют различные минералогические классификации гранитоидов, номенклатура которых запутанна и чрезвычайно сложна.

Классификации гранитов

Одна из общепризнанных классификаций основана на составе полевых шпатов, их количественном соотношении и характере преобладающего цветного минерала. В ней выделяются:

По характеру цветного минерала различают: биотитовые, двуслюдяные, роговообманковые, рибекитовые и т. д., а содержащие менее 5% цветного минерала называются аляскитами.

Другой, широко принятой классификацией, является классификация А. Штрекайзена, которая строится в виде диаграммы по салическим минералам, приведенным к 100 %. Главный классификационный признак — величина соотношения "палагиоклаз : калишпат : кварц". Часто используется также классификационная диаграмма Дж.О. Коннора, которая основана на соотношении нормативных количеств ортоклаза, альбита и анортита. На диаграмме выделяются поля тоналитов, гранодиоритов, адамелитов, трондьемитов и гранитов.

Кроме чисто минералогических и минералого-геохимических классификаций в зависимости от условий образования выделяются три главные гранитоидные ассоциации:

  1. габбро-диорит-плагиогранитная (натрово-известково-щелочная);
  2. габбро-диорит-гранодиорит-гранитная (калиево-натрово-известково-щелочная);
  3. габбро-монцонит-гранитная (щелочно-известковая, субщелочная).

Эти три ассоциации в общем виде отражают вещественную эволюцию гранитоидного магматизма в складчатых поясах, прошедших полный цикл тектонического развития — от спрединга и субдукции до коллизии и постколлизионного рифтинга.

В  современной петрологии гранитов широко используется геохимическая классификация, основы которой были заложены более 30 лет назад Чаппелом и Уайтом (Chappell, White, 1974), а затем продолженная и дополненная Коллинзом и Валеном. В соответствии с этой схемой граниты разделяются на 4 группы, обозначаемые буквенными символами: I-, S-, M- и A-граниты. Граниты А-типа появились в этой схеме позже других, и их положение представляется менее определенным. Буквенные обозначения первых трех типов имеют прямое отношение к происхождению соответствующих пород. Для I и S гранитов буквенные символы характеризуют тип исходного (гранитообразующего) субстрата. Символ «I» образован от слова igneous – магматический. Они развиваются за счет преобразования магматогенных (точнее – апомагматических) субстратов. Символ «S» образован аналогичным образом от слова sedimentary – осадочный («апоосадочный»). Символ «М» не имеет отношения к субстрату, но тоже несет существенную генетическую нагрузку, указывая на область генерации исходного материала: mantle – мантийный (White, 1979). Эта группа объединяет гранитоидные дифференциаты негранитных магм мантийного происхождения.

Напротив, литера «А» не имеет отношения к способу образования соответствующих пород. Она символизирует целый набор неких особых качеств, присущих данному типу гранитов. «А» означает и «сухой» (anhydrous), и щелочной (alkaline), и анорогенный (anorogenic). Гранитоиды, обладающие соответствующими характеристиками, впервые были выявлены и описаны М. Лоизеллом. Их петротипом послужили так называемые «Красные граниты Нигерии» (Loiselle, Wones, 1979). Одной из особенностей последних является их пространственная ассоциация с толеитовыми базальтами. По мнению М. Лоизелла, это не могло быть случайным. Он полагал, что «Красные граниты» были сформированы путем фракционирования этих базальтов или в результате их селективного плавления. Соответственно, они не могли составлять особого генетического типа. В случае принятии первой версии их следовало рассматривать как М-граниты, тогда как модель селективного плавления базитов требовала отнесения их к I-гранитам.

Ознакомившись с материалами М. Лоизелла и других исследователей, изучавших А-граниты, Б. Чаппел включил, тем не менее, этот тип в свою классификацию, уделив особое внимание природе исходного материала, как это было принято для других подразделений его схемы. Б. Чаппел пришел к заключению, что А-граниты не являются производными базальтов. Подобно породам первых двух групп они принадлежат, по его мнению, к коровым анатектитам, однако субстратом для них служат породы, уже претерпевшие ранее ультраметаморфизм и гранитизацию. Этим объясняются и три отмеченные выше главные особенности А-гранитов. Они оказываются безводными (anhydrous) именно потому, что их субстрат был уже «осушен» в процессе развития предшествовавшего регионального метаморфизма и ультраметаморфизма. Повышенная щелочность (alkaline granites), причем с преобладанием калия над натрием, обусловлена тем, что привнос калия является одним из определяющих факторов гранитизации. Наконец, А-граниты формируются только в блоках литосферы с мощной зоной гранитизированных пород, то есть – с мощной континентальной корой, что неизбежно определяет их тектоническую позицию как анорогенную (anorogenic) или посторогенную (Whalen et al, 1987).

К  идентичным выводам пришел Г. Эйби, который тоже полагает, что А-граниты формируются в результате повторного плавления основания гранитного слоя литосферы. По его мнению, это плавление обусловлено теплом поднимающейся из астеносферы базальтовой магмы. Именно этим объясняется сочетание А-гранитов с базитами. Однако последние служат в таких ассоциациях только источником энергии, но не вещества. (Махлаев Л. В. А-граниты: особенности состава, происхождение, структурно-геологическая позиция - http://geo.stbur.ru/info/granites/st/st145.html)

Гипотезы о происхождении гранитоидов

Происхождение массивов гранитоидов представляет собой стержневую проблему строения и металлогении континентальных орогенов. Граниты являются главным продуктом субдукционного процесса. Существует несколько гипотез происхождения гранитов.

  1. Одна из них утверждает, что гранитная магма образуется в результате кристаллизационной дифференциации базальтовой магмы. Эти представления прекрасно сформулированы Боуэном.
  2. Другая группа гипотез предполагает, что гранитная магма образуется при расплавлении ранее существовавшей гранитной коры, с последующей дифференциацией расплава. Этот процесс в большом масштабе может называться палингенезом.
  3. В гипотезах третьей группы утверждается, что граниты формируются при просачивании флюида через горные породы (метаморфические), который реагирует с ними, вызывая метасоматоз и приводит к гранитизации (влажная гранитизация).
  4. Гипотезы четвертой группы предполагают, что при метаморфизме и формировании гранитов флюиды отсутствуют, а гранитообразование связано с диффузией молекул и ионов вдоль границ кристаллов и внутри их (сухая гранитизация).
  5. В связи с появлением тектоники плит доминирующим стало предположение о том, что как вулканические дуги, так и ассоциирующие с ними гранитные пояса образуются из одних и тех же магм, генерирующихся в верхних слоях субдуцированной океанической литосферы ассимилирующих коровый материал вмещающих пород.

Обзор различных гипотез показывает, что выделяется два типа гранитоидов, называемых по-разному:

С  S-гранитами связано W, Sn и Mo оруденение, а с I-гранитами - золото-серебряное, медно-порфировое, молибденовое. Чаще же всего, гранит - это смесь переплавленного корового вещества (S-компоненты) и возгонки мантийных дифференциатов (I-компонента). Практически никогда S-граниты не бывают чисто коровыми, а I-граниты чисто мантийными. В настоящее время по ряду петрологических и геохимических признаков возможно выявить различия между океаническими, островодужными, коллизионными и внутриплитными типами гранитоидов.

Стадии гранитообразования

При всем многообразии обстановок и условий гранитообразования от спрединга до коллизии и постколлизионных процессов, основная масса гранитоидов связана с субдукционной и коллизионной обстановками. Коллизионная обстановка возникает на месте субдукционной после поглощения океанической коры по зонам Заврицкого-Беньофа. Коллизия - это длительный и сложный процесс схождения литосферных плит. При этом, на краях столкнувшихся континентов происходит скучивание и утолщение литосферы, интенсивная деформация пород, метаморфизм, шарьяжи, растут горные хребты и формируются внутриконтинентальные складчатые пояса, вмещающие гранитные батолиты.

  1. На предколлизионной (вулканодужной) стадии развивается известково-щелочные интрузии (в т. ч. граниты I-типа), наследующие магматизм островной дуги.
  2. На синколлизионной стадии образуются высокоглиноземистые лейкогранитовые интрузии, которые могут выплавляться из гидратированного основания поддвигаемой континентальной коры (мусковитовые граниты). Причем обилие летучих компонентов создает условия для анатексиса вышележащих пород. Расплав обогащается Rb, F, B, Ta и обедняется редкоземельными элементами -Zr, Hf.
  3. На позднеколлизионной стадии (вплоть до постколлизионной) вновь появляются известково-щелочные интрузии мантийного генезиса (I-граниты), близкие к таковым вулканических дуг, магмы которых интенсивно контаминированы коровым веществом (с высоким значением отношения Ta/Hf и Na/Zr).
  4. Постколлизионная стадия характеризуется развитием щелочных интрузий, которые могут выплавляться из мантийной литосферы вблизи коллизионных зон и содержат повышенные концентрации как литофильных, так и сидерофильных элементов, т.е. имеют уже внутриплитные характеристики.

(Попова Н.М., Грановский А.Г. Особенности состава и происхождения коллизионных гранитоидов передового хребта (Северо-Западный Кавказ) - http://sibac.info/13497)

Разновидности гранитов и материковых метаморфических пород

Гнейсы на Земле и на Венере

Гнейс (от нем. Gneis) - метаморфическая порода, состоящая преимущественно из кварца, калиевого полевого шпата, плагиоклаза и темноцветных минералов (пироксенов, роговой обманки, слюд) и характеризующаяся параллельно-сланцеватой, часто тонкополосчатой текстурой и гранобластовыми, порфиробластовыми и пойкилобластовыми структурами.

Второстепенные минералы гнейса: гранат, кордиерит, дистен, силлиманит и др. Акцессорные минералы: сфен, рутил, циркон, апатит, магнетит, карбонаты.

Гнейсы, возникающие при метаморфизме осадочных пород, обычно обогащены глинозёмом и нередко содержат такие минералы, как андалузит, силлиманит, кианит, гранат. Такие гнейсы называют высокоглинозёмистыми.

И  на Венере, и на Земле в катархее преобладали базальты [и сейчас преобладают?]. На Земле за 300-600 млн. лет (до 4-3,8 млрд. лет назад) они частично или полностью были переработаны в "серые гнейсы", которые отличались от типичных гранитов меньшим содержанием кремнезема [остаток планетезимальной органики?] и калия [это откуда?].

Близкие по составу породы, образованные поднимающимися с глубин горячими растворами или газами, были обнаружены и на Венере в месте посадки АМС "Венера-8". Самое интересное - возраст геологических образований на Венере, как и возраст геологических образований на Земле, до формирования гранитогнейсовой коры оценивается в 300-500 млн. лет!

Глина - мать или дочь гранитов?

Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китае), монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы.

Как правило, породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47% (массы) оксида кремния (IV) (SiO2), 39 % оксида алюминия (Al2О3) и 14 % воды (Н2O).

Основным источником глинистых пород служит полевой шпат, при распаде которого под воздействием атмосферных явлений образуются каолинит и другие гидраты алюминиевых силикатов. Глина — это вторичный продукт земной коры, осадочная горная порода, образовавшаяся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания.

Минералы, загрязняющие глины и каолины: Кварц (SiO2) [?], Гипс (CaSO4·2H2O), Доломит (MgO·CaO·2CO2), Кальцит (CaO·CO2), Глауконит (K2O·Fe2O3·4SiO2·10H2O), Лимонит (Fe2O3·3H2O), Магнетит (FeO·Fe2O3), Марказит (FeS2), Пирит (FeS2 [тоже?]), Рутил (TiO2), Серпентин (3MgO·2SiO2·2H2O), Сидерит (FeO·CO2).

Статьи об образовании континентальной коры

Граниты, гнейсы, зеленокаменные пояса...

Я так понимаю, и глины, и граниты, и базальты почти едины по составу, отличаясь, в основном, их пропорциями. Основными их минералами являются глинозем (оксид алюминия) и кремнезем (оксид кремния). Гранит - переработанный жизнью базальт. Гипс, скорее всего, тоже органического происхождения. Возможно, и гнейс.

Новости о рождении первых континентов


Главная
Геотектоника : Геоциклы | Геомобилизм | Структурная геология | Закономерности месторождений золота
Близкие по теме страницы: География | Карты | Музеи и библиотеки
На правах рекламы (см. условия):    


© «Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005. Пишите письма (Письмо И.Гаршину).
Страница обновлена 31.10.2017
Я.Метрика: просмотры, визиты и хиты сегодня