Информация практикума. Формирование гидросферы и ее развитие в докембрии (по В.Д.Войлошникову)

Формирование гидросферы и ее развитие в докембрии (по В.Д.Войлошникову)

Образование гидросферы в конце Лунной эры связывают обычно с разделением парогазовой оболочки. Однако этой воды было бы недостаточно для образования современных океанов. Только на поверхности Земли теперь почти 1,5 млрд. км³ воды, Кора Земли содержит 1,3 млрд. км³, а мантия – до 12-13 млрд. км³. Однако основная масса этой воды физически и химически связана с глубинным веществом Земли. Доказано, что основная часть воды гидросферы имеет ювенильное происхождение. Она поступала в образовавшиеся первичные океаны в процессе тектоно-магматической деятельности и дегазации мантии на протяжении всей ее истории, но особенно в больших количествах в докембрии, когда вулканическая деятельность была очень интенсивной. Расчеты американского геохимика В. Рабея (1951) показывают, что во внешних оболочках Земли (гидросфере, атмосфере и стратосфере, или толще осадочных образований) содержится воды в 100 раз, углекислого газа в 80 раз, хлора в 60 раз, азота в 70 раз больше, чем их могло бы быть, если бы они возникали за счет выветривания однажды образовавшейся коры первично расплавленной и остывающей Земли и если бы не было глубинных, ювенильных поступлений вещества из мантии. Причем эти «избыточные» элементы внешних оболочек Земли газы содержат примерно в тех же соотношениях, что и гранитные породы, а также глубинные горячие растворы.

Водяной пар – главная составная часть летучих веществ гранитной магмы, а также фумарол и гейзеров (85,6% в гранитах и 99,4% в фумаролах и гейзерах).

Какова же скорость поступления воды в гидросферу? Если мы примем, что Мировой океан начал образовываться где-то около 4 млрд. лет назад, а количество воды в нем возрастает примерно с одинаковой скоростью и теперь в нем содержится 1,37 млрд. км³ воды, то в среднем ежегодно из земных недр должно выделяться около 0,3 км³ воды. Учитывая площадь Мирового океана (360 млн. км³, можно приблизительно подсчитать скорость подъема его уровня или скорость всеобщей океанической трансгрессии, которые составили в год около 0,001 мм, в 1000 лет – 1 мм, в 1 млн. лет – 1 м, а за 4 млрд. лет – более 4,0 км. Первичные океаны вначале были мелкими. Затем сформировались резко контрастные формы современного лика Земли: по мере увеличения гранито-метаморфического слоя происходило его поднятие, а на фоне поднимающихся материковых глыб, при условии стабильного положения тяжелой коры океанов, вернее, некоторого ее опускания под массой воды, произошло образование океанических впадин.

В воде раннеархейских океанов в связи с сильным вулканизмом еще в большом количестве были растворены газообразные продукты вулканической деятельности, создающие кислую среду, - пары соляной, фтористой, серной кислот, углекислый газ, метан. Воды содержали много растворенного кремнезема.

К середине архея кислоты, растворенные в океане под воздействием карбонатов калия, натрия, магния и кальция, а также силикатов, вступая в реакции и образуя различные соединения (например, хлориды), постепенно расходовались и воды океанов нейтрализовались, приобретая характер хлоридного раствора с примесью сульфатов (соленость до 1%), но к концу архея океаническая вода стала уже карбонатно-хлоридной (соленость 1-2%). Это было вызвано поступлением в океаны карбонатов, образующихся на крупных участках суши в результате химического выветривания. В океанах стали накапливаться карбонатные породы (доломиты, известняки), а также карбонатные соединения железа (сидериты) и марганца. В то же время начинают образовываться своеобразные кремнисто-железистые илы, состоящие из тонких прослоев кремнезема и железистых минералов и превратившиеся в результате метаморфизма в железистые кварциты (джеспилиты).

Гидросфера в течение протерозоя из карбонатно-хлоридной преобразуется в карбонатно-сульфатно-хлоридную, близкую к современной. Ее соленость возрастает до 2-3%. Увеличение сульфатов в водах океана связано с интенсивным вулканизмом, в процессе которого происходит выделение серы, сероводорода и их окисление.