Игорь Резанов - Великие катастрофы в истории Земли

• Название: Великие катастрофы в истории Земли
• Автор: Игорь Резанов
• Издательство: Наука
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1984

Эта книга — об известных современной науке и предполагаемых крупных катастрофах, в результате которых менялись очертания морей и континентов, рельеф и климат нашей планеты. Грозные события, происходившие в разные периоды истории Земли, возможно, оказали определенное влияние на ее геологическое развитие. Характеризуя причины возникновения катастроф, автор обращается к вопросам современной геологии, геофизики, метеорологии, биологии, истории. Настоящее издание переработано и дополнено новыми материалами.

---

После окончания геотектонического этапа, часто завершавшегося горообразованием, одни геосинклинальные зоны вновь вовлекались в прогибание, другие же длительное время оставались как бы законсервированными — становились платформами. Такие зоны получили название по времени последнего этапа прогибания. Геосинклинальные зоны, прекратившие прогибаться и смятые в складки к концу байкальского этапа, стали именоваться байкалидами, к концу каледонского — каледонидами, далее — герцинидами и альпидами.

Третья стадия развития Земли до некоторой степени продолжается и сейчас, что подтверждается различными типами тектонических движений на континентах. Однако, по-видимому, с палеозойской эры, т. е. примерно 0,5–0,3 млрд. лет назад, Земля вступила в четвертую стадию эволюции, которую с полным правом можно именовать океанической. Важнейшей особенностью этой стадии жизни нашей планеты является уничтожение мощной континентальной коры и превращение ее в тонкую (5–7 км), океаническую.

Главной особенностью процесса океанообразования является то, что, начавшись, вероятно, в пределах относительно узкой, может быть линейной, зоны, он затем постепенно расширялся, захватив к настоящему времени пространство, превышающее площадь материков.

Какие глубинные условия определяли начало процесса океанообразования, остается пока неясным. Несомненно лишь одно, что в основе этих процессов лежит разогревание Земли в результате радиоактивного распада.

Обширные глубоководные океанические равнины — это, очевидно, былые платформы. Недаром многие геологи по аналогии с континентами называют их талассократонами (опустившимися платформами). О сходстве океанических равнин с платформами материков свидетельствуют их огромные размеры, отсутствие в них каких-либо активных тектонических движений, например сейсмической деятельности.

Протяженные полосы мелководий и островов в океанах (подводный Гавайский хребет) — это, возможно, некогда существовавший геосинклинальный пояс. Не случайно именно к этим зонам приурочено большинство находок в океанах кислых пород (гранитов).

Океаническую стадию следует рассматривать как завершение гигантского мегацикла в истории Земли, длившегося 4–5 млрд. лет. В течение этого периода в коре близ ее поверхности накапливались такие элементы, как кремнезем, щелочи, кальций, создавался гранитный слой, выделялась вода. Некоторое количество воды достигло земной поверхности, но большую ее часть, как губка, впитал в себя верхний слой мантии. Возник мощный слой обводненных ультраосновных пород. В океаническую стадию жизни Земли вода, наконец, была «выжата» на поверхность Земли. Может быть, впервые за всю многомиллиардную жизнь коры слагающие ее химические элементы расположились в закономерной последовательности: вверху самые легкие, ниже тяжелые и плотные — вода, под ней кремнезем, еще ниже алюмосиликаты и внизу силикаты с высоким содержанием магния и железа.

На рис. 1 показана относительная длительность каждой из названных стадий эволюции нашей планеты. Наиболее продолжительная — геосинклинальная.

В дальнейшей геологической эволюции нашей планеты, по-видимому, будет продолжаться рост океанов за счет континентов. Значит, материки со временем окажутся почти полностью поглощенными Мировым океаном? А где же тогда будут жить люди? Однако столь мрачная перспектива не должна нас пугать. Процесс поглощения континентов океанами идет крайне медленно даже для геологического летосчисления. Для полного уничтожения континентов потребуются еще сотни миллионов лет.

Метеоритные кратеры

Некоторое представление о древних космических катастрофах дает обследование наиболее крупных метеоритных кратеров, сохранившихся до наших дней.

Следами падения крупных метеоритов на земной поверхности являются необычные кольцевые геологические структуры, получившие название «астроблемы» — звездные раны. Внутри астроблем наблюдаются радиальная деформация пластов раздробленных пород, необычные минералы и другие признаки, свидетельствующие о мощном ударном взрыве. Сейчас на Земле обнаружено более 100 таких кольцевых структур — мест падения гипотетических гигантских метеоритов. Но следует заметить, что кольцевые структуры во многом сходны с нарушениями земной поверхности, возникающими после некоторых вулканических извержений, — вулканическими кальдерами.

Поэтому вопрос о том, является ли данная кольцевая геологическая структура результатом падения метеорита или вулканического извержения, в каждом отдельном случае специально изучается. Происхождение некоторых из них остается дискуссионным на протяжении многих десятков лет. Причем сомнительны наиболее крупные кольца, которые образовались десятки и сотни миллионов лет назад. Так, существует предположение, что залив Св. Лаврентия в Канаде — часть гигантского ударного кратера диаметром около 290 км и глубиной порядка 6 км.

Метеоритные кратеры подразделяются на два типа.

Первый тип — ударные кратеры диаметром не более 100 м. Они образуются при частичном дроблении и выбрасывании горных пород и возникли вследствие падения относительно небольших метеоритов, летевших со скоростью не более 2,5 км/с.

Второй тип — взрывные кратеры, возникающие при взрыве метеорита в момент его соударения с земной поверхностью. Крупный метеорит, подлетающий к Земле со скоростью 3—20 км/с, при столкновении с ней взрывается в результате торможения о горные породы. Вещество его полностью или почти полностью испаряется при взрыве. Взрывные кратеры бывают заполнены раздробленной породой, которая нередко оплавлена. В некоторых наиболее крупных кратерах обнаружены своеобразные породы, получившие название импакитов. Они почти целиком состоят из переплавленных пород, застывших в виде стекла. В небольшом количестве содержатся в них и обломки нерасплавленных пород.

Горные породы, подвергшиеся метеоритному взрыву, разбиваются коническими трещинами. Вершины трещин конусов разрушения указывают направление, откуда пришла ударная волна. Импакиты и конусы разрушения являются доказательством метеоритного происхождения древнего кратера.

Расскажем о некоторых наиболее крупных космических катастрофах на нашей планете.

Самый крупный из достоверных метеоритных кратеров — Попигайская котловина. Она расположена на севере Сибирской платформы, в бассейне реки Хатанги, в долине ее правого притока реки Попигай. Размеры внутреннего кратера составляют 75 км, а диаметр внешнего достигает 100 км. Катастрофа произошла 30 млн. лет назад. Космическое тело с большой скоростью пробило толщу осадков в 1200 м и затормозилось в породах фундамента Сибирской платформы (рис. 3). По предварительным оценкам, энергия взрыва достигала 1023 Дж, т. е. была в 1000 раз больше, чем при самом сильном вулканическом взрыве. Об условиях, существовавших в эпицентре в момент взрыва, можно судить по тому, что в кратере найдены возникшие при катастрофе минералы.

Рис. 3. Схема образования Попигайского метеоритного кратера и его предполагаемое строение (по В.Л. Масайтису) а — столкновение метеорита с поверхностью Земли и торможение; б — испарение метеорита и плавление окружающих пород; в — разогрев газов, выброс раздробленных и частично расплавленных пород; г — падение материалов выброса в кратер и за его пределы; д — подъем основания кратера и выдавливание части расплава к поверхности. 1 — осадочные породы; 2 — фундамент; 3 — надвиги; 4 — раздробленные породы в начальной стадии выброса; 5 — трещины; 6 — расплавленные породы; 7 — Раздробленные породы, заполняющие кратер; 8 — предполагаемая гранича зоны трещиноватых пород фундамента; 9 — выжатый к поверхности Расплав (импакиты). (Вертикальный и горизонтальный масштабы примерно одинаковы)

Такие минералы удалось получить искусственным путем при ударных давлениях в 1 млн. бар и температуре около 1000 °C. Выброшенные во время взрыва крупные глыбы кристаллических пород фундамента платформы разлетелись на расстояние до 40 км от края кратера. Космический взрыв вызвал расплавление горных пород, в результате чего образовалась лава с высоким содержанием кремнезема (65 %), резко отличная по составу от глубинных базальтовых излияний Сибирской платформы.

Второй по величине метеоритный кратер расположен вблизи города Горького. С помощью геологической съемки и буровых работ была обнаружена Пучеж-Катунская впадина диаметром около 100 км, вероятно вызванная падением метеорита.

Диаметр около 50 км имеет Карский кратер на хребте Пай-Хой. Он заполнен образовавшимися при взрыве обломками пород, частично переплавленными и застывшими в виде стекловидной массы.

В 1920 г. известный финский ученый-геолог П. Эскола обследовал северную часть Ладожского озера. Он обратил внимание на необычную лаву около озера Янисъярви, которая по составу очень напоминала импакиты взрывных кратеров. Озеро Янисъярви, расположенное в 95 км от города Сортавалы, имеет размер 14х26 км и, вероятно, является древним метеоритным кратером. В пользу этого свидетельствуют также два скалистых лавовых островка в центре озера.