При отсутствии разогрева или охлаждения мантии средняя скорость конвективного массообмена в этой геосфере на больших интервалах времени остается постоянной, хотя ее флуктуации связанные с перестройками структуры конвективных ячеек, могут быть весьма заметными. Если мантия после архейского перегрева постепенно остывает, то соответственно будет снижаться и средняя скорость конвекции, а следовательно, столь же постепенно станут возрастать и периоды полных конвективных циклов массообмена в мантии. В противоположном случае разогрева мантии конвективный массообмен в этой геосфере ускоряется. Отсюда следует важный геодинамический закон: энергетический баланс Земли в среднем стабилизирует развитие конвективных процессов в мантии.
Периоды конвективных циклов пропорциональны массе мантии. Масса мантии после образования земного ядра в конце архея постепенно уменьшалась за счет выделения из нее "ядерного" вещества и роста самого ядра. Со временем это обстоятельство могло приводить к постепенному сокращению продолжительности конвективных, а следовательно, и тектонических циклов. Как происходило в действительности и какой из факторов (остывание мантии или уменьшение ее массы) был определяющим, можно установить только по геологической летописи Земли. Так, моменты формирования суперконтинентов Моногея, Мегагея, Мезогея и Пангея можно сопоставлять с временами завершения кеноранской, свекофеннской, гренвильской и герцинской тектонических эр (орогений), соответственно 2600 ± 100; 1800 ± 100; 1000 ± 70 и 230 ± 10 млн лет назад. Если это так, то периодичность формирования суперконтинентов в докембрии была равна 800 ± 100, а на рубеже с палеозоем - 770 ± 70 млн лет. Как видно, периодичность мегациклов в послеархейское время с точностью до определения возрастов орогений сохранялась приблизительно постоянной.
Следовательно, эффект остывания мантии в реальных условиях почти полностью компенсировался уменьшением ее массы, стабилизируя тем самым периодичность тектонических событий на Земле. Однако в будущем благодаря истощению энергетических запасов Земли и замедлению процесса дифференциации мантийного вещества фактор остывания мантии начнет играть более важную роль, в результате чего существенно замедлится конвективный массообмен в мантии и значительно увеличится продолжительность каждого последующего тектонического мегацикла.
Спостепенным угасанием бародиффузионного механизма дифференциации мантийного вещества за счет исчерпания запасов ядерноного" вещества в мантии постепенно должна снижаться интенсивность и мантийной конвекции. Согласно расчетам, активноссть конвективного массообмена, определяемая рассеиваемой в мантии энергией, в настоящее время по сравнению с пиком в раннем архее уменьшилась приблизительно в 12 раз, а по сравнению с позднеархейским пиком - в 7 раз. Начиная с раннего протерозоя удельное значение рассеиваемой в мантии энергии уменьшилось еще приблизительно в 2,5 - 3 раза.
Как уже отмечалось, архейская история завершилась формированием у Земли настоящего плотного ядра и возникновением в ее мантии мощнейшей одноячеистой конвективной структуры. Поэтому за начало отсчета послеархейской геологической истории, отвечающей главной последовательности развития Земли, удобно принять именно этот естественный рубеж - момент окончательного формирования в недрах нашей планеты тяжелого ядра около 2,6 109 лет назад. Такое допущение оправдано еще и тем, что в конце архея уже сформировалась одна из форм нормального режима развития конвективного массообмена в мантии, возбуждаемого' бародиффузионным механизмом дифференциации земного вещества, характерного именно для всего послеархейского этапа эволюции Земли. Рубеж этот наиболее четко фиксируется в геологической летописи, поскольку с ним связано изменение механизмов формирования континентальной коры и, кроме того, ему непосредственно предшествовал мощнейший тектонический процесс образования первого в истории Земли суперконтинента Моногеи (2,8-109 лет назад).
Перейти на страницу:
1 2 3 Еще статьи по географии
Страна Кения
Кения
одна из самых удивительно красивых стран Африки. Ее природа богата и
разнообразна: здесь есть безводные пустыни и ледники, горные массивы, озера и
леса. Кения владеет частью озера Вик ...
География вулканов
Вулканы
- это геологические образования над каналами или трещинами земной коры, по
которым на поверхность извергаются лава, горячие газы, пепел и водяной пар.
Проявление вулканизма представ ...
Экологические проблемы экваториального и субэкваториального поясов Евразии
Евразия
- самый большой материк на Земле, площадь - 53 893 тысяч километров квадратных,
что составляет 36 % площади суши. Население - более 4,8 миллиарда человек.
Континент
расположен в ...
