Ранняя эволюция земли, начало ее геологической истории: как и когда появились гранитоидные магмы

Земля имеет ряд отличий от планет Солнечной системы и других звездно-планетных систем. Эти отличия она приобрела в процессе формирования и в течение своей геологической истории. В ранний хаотичный эон произошли аккреция Земли, разделение первичного вещества Земли на мантию и ядро, возник спутник Земли - Луна. Геологическая история Земли началась 4500 млн лет назад, в гадейский эон. В это время эндогенные процессы на Земле в существенной степени контролировались метеоритно-астероидными бомбардировками, вызывавшими масштабное плавление и дифференциацию верхних оболочек Земли. В магматических камерах протекала дифференциация вплоть до появления расплавов гранитоидного состава. Континентальная кора гадейского времени была почти вся уничтожена метеоритными бомбардировками, последняя тяжелая бомбардировка произошла в конце гадейского эона 4000-3900 млн лет назад. О геологической обстановке в гадейское время можно судить только по сохранившимся цирконам из пород той эпохи. В частности, их геохимические особенности свидетельствуют о наличии у Земли атмосферы. гадейский эон сменился архейским, начиная с которого на Земле стали преобладать процессы самоорганизации. В это время формировалась кора, сложенная коматиит-базальтовыми и тоналит-трондьемит-гранодиоритовыми (ТТГ) сериями пород. В ее становлении ведущую роль играли процессы сагдукции - вертикального роста коры над поднимающимися мантийными плюмами. При этом низы базальтоидной коры погружались в мантию, эклогитизировалась и плавились, что приводило к появлению натриевых серий пород ТТГ. В конце архея (3.1-3.0 млрд назад) тектоника покрышки (LID tectonics), определявшая стиль строения и развития архейской коры, сменяется режимом тектоники малых плит, которая впоследствии постепенно сменилась современной тектоникой плит, совмещенной с тектоникой мантийных плюмов.

хаотичный и гадейский эоны, архейский период, LID-тектоника, тектоника плюмов, сагдукция, мантийная конвекция, Chaotic and Gadey eons, Archean period, LID tectonics, tectonics of plumes, sagduction, mantle convection

1. Батыгин К., Лафлин Г., Морбиделли А. (2016) Рожденные из хаоса. В мире науки, (7), 16-27.

2. Глуховский М.З., Моралев В.М., Кузьмин М.И. (1977) Тектоника и петрогенезис катархейского комплекса Алданского щита в связи с проблемой протофиолитов. Геотектоника, (6), 103-117.

3. Костицын Ю.А. (2012) Возраст земного ядра по изотопным данным: согласование Hf-W и U-Pb систем. Геохимия, (6), 531-554.

4. Кузьмин М.И. (2014) Докембрийская история зарождения и эволюции Солнечной системы и Земли. Ст. I. Geodynam. Tectonophys., 5(3), 625-640.

5. Кузьмин М.И., Ярмолюк В.В. (2017) Биография Земли: основные этапы геологической истории. Природа, (6), 12-25.

6. Кузьмин М.И., Ярмолюк В.В. (2016) Изменение стиля тектонических движений в процессе эволюции Земли. Докл. АН, 469(6), 706-710.

7. Лин Д. (2008) Происхождение планет. В мире науки, (8), 22-31.

8. Хаин В.Е. (2003) Основные проблемы современной геологии. М.: Науч. мир, 348 с.

9. Allègre C.J., Poirier J.P., Humler E., Hofmann A.W. (1995) The Chemical-Composition of the Earth. Earth Planet., Sci. Lett., 134(3-4), 515-526. http://dx.doi.org/10.1016/0012-821X(95)00123-T

10. Bauer A.M., Fisher C.M., Vervoort J.D., Bowring S.A. (2017) Coupled zircon Lu-Hf and U-Pb isotopic analyses of the oldest terrestrial crust, the >4.03Ga Acasta Gneiss Complex. Earth Planet. Sci. Lett., 458, 37-48.

11. Bédard J.H. (2006) A catalytic delamination-driven model for coupled genesis of Archaean crust and sub-continental lithospheric mantle. Geochim. Cosmochim. Acta, 79, 1188-1214.

12. Cameron A.G.W. (1986) The impact theory for origin of the Moon. Origin of the Moon (Eds W.K. Hartmann, R.J. Phillips, G.J. Taylor). Houston, TX: Lunar & Planetary Institute, 609-616.

13. Condie K.C. (2011) Earth as an evolving Planetary System. Elsevier, 574 p.

14. Garnero E.J., McNamara A.K. (2008) Structure and Dynamics of Earth’s Lower Mantle. Science, 320, 626-628.

15. Gilat A., Vol. A. (2012) Degassing of primordial hydrogen and helium as the major energy source for internal terrestrial processes. Geosci. Front., 1, 911-921. doi:10.1016/j.gsf.2012.03.009

16. Goldblatt C., Zahnle K.J., Sleep N.H., Nisbet E.G. (2010) The eons of chaos and hades. Solid Earth, 1, 1-3. http://dx.doi.org/10.5194/se-1-1-2010

17. Grange M.L., Pidgeon R.T., Nemchin A.A., Timms N.E., Meyer C. (2013) Interpreting the U-Pb data from primary and secondary features in lunar zircon. Geochim. Cosmochim. Acta, 101, 112-132. http://dx.doi.org/10.1016/j.gca.2012.10.013

18. Halla J., Whitehouse M.J., Ahmad T., Bagai Z. (2017) Archaean granitoids: an overview and significance from a tectonic perspective http://sp.lyellcollection.org/bu guest on February 3

19. Harrison T.M., Schmitt A.K., McCulloch M.T., Lovera O.M. (2008) Early (N = 4.5 Ga) formation of terrestrial crust: Lu-Hf, δ18O, and Ti thermometry results for Hadean zircons. Earth Planet. Sci. Lett., 268(3-4), 476-486.

20. Hartmann W.K. (1986). Moon origin: the impact-trigger hypothesis. Origin of the Moon (Eds W.K. Hartmann, R.J. Phillips, G.J. Taylor). Houston, TX: Lunar & Planetary Institute, 579-608. http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2008.02.011.

21. Iizuka T., Horie K., Komiya T., Maruyama S., Hirata T., Hidaka H., Windley B.F. (2006) 4.2 Ga zircon xenocryst in an Acasta gneiss from northwestern Canada: Evidence for early continental crust. Geology, 34(4), 245-248.

22. Jackson M.G., Carlson R.W., Kurz M.D., Kempton P.D., Don Francis, Blusztajn J. (2010) Evidence for the survival of the oldest terrestrial mantle reservoir. Nature, 466, 853-856.

23. Jackson M.G., Konter J.G., Becker T.W. (2017) Primordial helium entrained by the hottest mantle plumes. Nature, 542, 340-343.

24. Lauretta D. (2011) A cosmochemical view of the Solar System. Elements, 7(1), 11-16. http://dx.doi.org/10.2113/gselements.7.1.11

25. Maas R., Kinny P.D., Williams I.S., Froude D.O., Compston W. (1992) The Earths oldest known crust - a geochronological and geochemical study of 3900-4200 Ma old detrital zircons from Mt. Narryer and Jack Hills, Western Australia. Geochim. Cosmochim. Acta, 56(3), 1281-1300. http://dx.doi.org/10.1016/0016-7037(92)90062-N

26. Maruyama S., Ebisuzaki T. (2017) Origin of the Earth: A proposal of new model called ABEL. Geosci. Front., 8, 253-274.

27. Masset F., Snellgrove M. (2001) Reversing type II migration: resonance trapping of a lighter giant protoplanet. Mon. Not. R. Astron. Soc., 320(4), L55-L59.

28. McDonough W.G., Sun S.S. (1995) The composition of the Earth. Chem. Geol., 120(3-4), 223-253. http://dx.doi.org/10.1016/0009-2541(94)00140-4

29. Myers J.S. (1988) Early Archean Narryer gneiss complex, Yilgarn Craton, Western-Australia. Precambr. Res., 38(4), 297-307. http://dx.doi.org/10.1016/0301-9268(88)90029-0

30. Nebel O., Rapp R.P., Yaxley G.M. (2014)The role of detrital zircons in Hadean crustal research. Lithos, 190-191, 313-327.

31. Newsom H.E., Taylor S.R. (1989) Geochemical implications of the formation of the Moon by a single giant impact. Nature, 338, 29-34.

32. O’Neil J., Carlsona R.W., Paquetteb J.L., Francisc D. (2012) Formation age and metamorphic history of the Nuvvuagittuq Greenstone Belt. Precambr. Res., 220-221, 23-44.

33. Pease V., Percival J., Smitbies J., Stevens G., Kranendank M. (2008) When did plate tectonics begin? Evidence from the orogenic record. Geol. Soc. Amer., Spec. Paper, 440, 199-228.

34. Reimink J.R., Chacko T., Stern R.A., Heaman L.M. (2014) Earth’s earliest evolved crust generated in an Iceland-like setting. Nat. Geosci., 7, 529-533.

35. Roth A.S.G., Bourdon B., Mojzsis S.J., Touboul M., Sprung P., Guitreau M., Blichert-Toft J. (2013) Inherited 142Nd anomalies in Eoarchean protoliths. Earth Planet. Sci. Lett., 361, 50-57.

36. Stern R.J. (2008) Modern-style plate tectonics began in Neoproterozoic time: An alternative interpretation of Earth’s tectonic history. Geol. Soc. Amer., Spec. Paper, 440, 265-280.

37. Taylor D.J., McKeegan K.D., Harrison T.M. (2009) Lu-Hf zircon evidence for rapid lunar differentiation. Earth Planet. Sci. Lett., 279(3-4), 157-164. http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2008.12.030

38. Wood B. (2011) The formation and differentiation of Earth. Physics Today, 64(12), 40-45. http://dx.doi.org/10.1063/PT.3.1362

39. Wood B.J., Halliday A.N. (2010) The lead isotopic age of the Earth can be explained by core formation alone. Nature, 465(7299), 767-771. http://dx.doi.org/10.1038/nature09072