Суперсоседи

Южная Сибирь и Канада миллиард лет назад были частью гигантского континента

Фото: Klaus Stiefel/Flickr

Южная Сибирь и Канада 1,9—0,7 миллиарда лет назад были одним континентом площадью более 25 миллионов квадратных километров, рассказал «Чердаку» старший научный сотрудник Института геохимии СО РАН в Иркутске.

«Реконструкции положения Сибирского кратона и Северной Лаврентии (Канада) в период 1,9—0,7 миллиарда лет позволили предположить, что Южная Сибирь и Северная Лаврентия были максимально сближены по меньшей мере на протяжении 1,2 миллиарда лет», — сказал Мехоношин, один из авторов статьи, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

Ключевую роль в реконструкции суперконтинентов играют крупные области, охватывающие до нескольких миллионов квадратных километров, в которых присутствуют в основном магматические породы: базит, ультрабазит, базальт. Такое сочетание пород встречается в местах выхода на поверхность магмы, которую выносят из недр Земли мантийные плюмы — горячие потоки твердого пластичного вещества, поднимающиеся в мантии от ядра Земли к ее поверхности со скоростью до нескольких метров в год.

«В России такие места есть на Кольском полуострове, в Карелии, на Дальнем Востоке и Камчатке. В Сибири их изучением занимаются Институт геохимии, Институт земной коры, Институт геологии алмаза и благородных металлов и Институт тектоники и геофизики СО РАН», — пояснил Мехоношин.

Он и его коллеги из Канады, России, Швеции и США определили четыре возрастных соответствия между Южной Сибирью и Северной Канадой (1870, 1750, 1350 и 720 миллионов лет назад), которые указывают на то, что они были, вероятно, близкими соседями в интервале 1,9—0,7 миллиарда лет, формируя единый континент площадью более 25 миллионов квадратных километров.

Суперконтиненты на Земле

«Изучение истории перемещений континентов показало, что с периодичностью около 600 миллионов лет все континентальные блоки собираются в единый блок, который затем раскалывается. Это так называемый суперконтинентальный цикл», — рассказал Мехоношин.

Один из самых древних предполагаемых суперконтинентов на Земле — Колумбия. Ученые оценивают время ее существования с 1,7 по 1,3 миллиарда лет назад. Суперконтинент включал в себя почти все существующие сегодня материки, а в центре находился континент Лаврентия — современная Канада. После распада Колумбии из «обломков» образовался и существовал 1,1—0,7 миллиарда лет назад суперконтинент Родиния. После его распада материки собрались вновь, образовав суперконтинент Пангею около 250 миллионов лет назад. Она начала распадаться около 170 миллионов лет назад, изначально расколовшись на две крупные части — Лавразию и Гондвану. Гондвана затем разделилась на известные нам Африку, Южную Америку, Индию, Австралию и Антарктиду, а Лавразия раскололась на Евразию и Северную Америку, что в конечном счете дало ту карту мира, которую мы знаем сейчас.

Когда именно начался этот процесс, точно неизвестно. «По существующим гипотезам материки с древней корой из древних коматиит-базальтовых пород стали появляться после 4,5 миллиарда лет. Затем появилась гранитная оболочка — зачатки современной континентальной коры, вместе с которой появляются океаны, зарождаются процессы, контролирующие движение и раскол первичной континентальной гранитной коры. Следы первых океанов появились 4,3 миллиарда лет назад», — пояснил исследователь.

Что движет материками?

Движение тектонических плит управляется мантийными плюмами. Наглядно представить себе мантийные плюмы можно, посмотрев на лавовую лампу, в которой воск нагревается внизу лампы, заполненной глицерином, становится менее плотным, поднимается со дна, доходит до верха лампы, остывает, снова набирает плотность и опускается обратно. Этот процесс называется конвекцией.

Современные исследователи объясняют цикличность процессов образования и распада суперконтинентов особенностями конвекции в мантии Земли. Во время существования суперконтинентов конвекция в мантии Земли имела один центр (как в чайнике, который греется на конфорке), а во время их распада — в двух (как в ванне, в разные концы которой опустили два кипятильника).

В каждой ячейке тектонические плиты, увлекаемые мантией, двигаются из той области, где мантийный плюм поднимается к поверхности, к краям ячейки, где вещество мантии снова опускается в недра Земли. Если ячейка одна, то литосферные плиты, которые мантийный поток «разгоняет» к краям ячейки, в конце концов собираются в противоположной точке земного шара и из находящихся на них материков образуется огромный континент. Если ячеек две, то литосферные плиты образуют две группы. Это наблюдается на Земле сейчас: Африка, Евразия и Австралия образуют одну группу материков, Северная и Южная Америка и Антарктида — другую.

Две эти схемы конвекции постоянно переходят одна в другую. При циркуляции с одним центром из-за того, что точка подъема мантийного плюма не всегда находится строго напротив точки, в которой вещество опускается обратно, образуются застойные области, вещество в которых постепенно тоже начинает «проваливаться» вниз, и возникает второй центр циркуляции мантийного вещества. С течением времени одна область конвекции поглощает другую, и центр циркуляции снова на некоторое время остается один.

Учитывая периодичность этого процесса, следует ожидать, что в ближайшие несколько сотен миллионов лет материки на Земле снова образуют суперконтинент.
Теги:

Читать еще на Чердаке: