докт. геол.-мин. наук, академик РАН Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН 664033, Иркутск, ул. Фаворского, 1А, Россия Тел.: (3952)426500
Doctor of Geology and Mineralogy, Academician of RAS A.P. Vinogradov Institute of Geochemistry of SB RAS 1A Favorsky street, Irkutsk 664033, Russia Tel.: (3952)426500
На основе последних данных по формированию Солнечной системы и образованию первых континентальных пород, исследований оставшихся от этих пород обломков цирконов сделан обзор ранних этапов образования Солнечной системы и геологической истории Земли. Начало формирования Солнечной системы из пылевой и газовой туманности датируется 4568 млн лет назад. Через полтора миллиона лет сформировался лед, который был сконцентрирован на периферии системы и послужил материалом для образования самых крупных планет – Сатурна и Юпитера. А в центральных частях системы зарождались малые тела, астероиды с диаметром порядка 10 км, сложенные основным веществом солнечной туманности, которое зафиксировано в углистых хондритах CI, состав которых соответствует составу Солнца, кроме водорода, гелия и летучих компонентов, послуживших основным материалом для периферийных планет Солнечной системы. Коллизия малых тел, которые сталкивались и частично соединялись, дала начало формированию эмбрионов планет земного типа. В дальнейшем эти эмбрионы, благодаря гравитации, начали группироваться в более крупные тела. Большие астероиды и планета Марс сформировались через 7 млн лет, Земля, с массой 63 %, была образована через 11 млн лет, а 93 % ее массы сформировалось через 30 млн лет. Почти с начала формирования Земли, благодаря короткоживущим радионуклидам (26Al; 60Fe), происходило разогревание малых планетных тел и формирование ядер этих тел. На начальных этапах образовывались малые магматические бассейны и частицы расплавленного железа собирались в центре планетных тел. Судя по соотношению 182W/184W большая часть ядра сформировалась уже через 20 млн лет, но его окончательная масса накопилась за последующие 50 млн лет. Через 30–40 млн лет после начала создания Солнечной системы произошло столкновение Земли с космическим телом массой, близкой к массе Марса; это послужило началом образования ее спутника Луны. 4.5–4.1 млрд лет тому назад крупная метеоритная бомбардировка, захватившая систему Земля – Луна, привела к образованию цирконов под действием импактов на Луне, а на Земле она вызвала большие извержения основных базальтовых магм, дифференциация которых приводила к образованию малых объемов кислых магм, послуживших причиной образования цирконов – единственных остатков этих первых континентальных пород Земли. В дальнейшем продолжающиеся метеоритные бомбардировки способствовали захоронению первых континентальных кислых и основных пород в мантии, где они в дальнейшем стали частью мантии, которая стала прародителем гранит-зеленокаменных ассоциаций пород. В серых гнейсах сохранились следы первых континентальных образований Земли, что зафиксировано в древних цирконах многочисленных зон. Это удалось доказать благодаря детальным исследованиям зональных цирконов с использованием современного аналитического оборудования, способного делать локальные анализы с высокой точностью.
The paper provides a review of early stages of development the Solar System and the geological history of Earth with reference to the latest data on the origin of the Solar System and the formation of the first continental rocks and results of studies of zircon, the oldest mineral so far dated on Earth. The formation of the Solar System from a gas-and-dust nebula is estimated to have begun 4.568 billion years ago. Ice was formed 1.5 million years later; it concentrated at the periphery of the system and served as the material for the largest planets, Jupiter and Saturn. In the central areas of the system, asteroids with diameters of about 10 km were formed. Their small bodies were composed of the basic material of the solar nebula, as evidenced by carbonaceous chondrite, CI, which composition is similar to the composition of the Sun, with the exception of hydrogen, helium, and volatile components that served as the main material for peripheral planets of the Solar System. Due to collision and partial merger of such small bodies, the formation of embryos of the terrestrial planets was initiated. Gravity made such embryos to cluster into larger bodies. After 7 million years, large asteroids and planet Mars were formed. It took 11 million years to form Planet Earth with a mass of 63 %, and 30 million years to form 93 % of its mass. Almost from the beginning of the formation of the Earth, short-lived radionuclides, 26Al and 60Fe, caused warming up of the small planetary bodies which led to the formation of their cores. During the initial stages, small magma reservoirs were formed, and molten iron particles gathered in the centres of the planetary bodies. As suggested by the ratio of 182W/184W, the major part of the core was formed within 20 million years, while its full mass accumulated completely within the next 50 million years. In 30–40 million years after the creation of the Solar System, the Earth collided with a cosmic body which mass was close to the mass of Mars, and it was the beginning of the formation of its satellite, Moon. When the Earth – Moon system was subject to the major meteorite bombardment 4.5–4.1 billion years ago, zircons formed due to impact activity on the Moon, and on Earth it caused major eruption of basaltic magma, the differentiation of which led to the formation of acid magmas in small amounts which caused the formation of zircons, the only remnants of the first continental rocks of Earth. Later on, meteorite bombardment continued and contributed to the burial of the first continental acid and basic rocks in the mantle, wherein such rocks eventually became part of the mantle which became the progenitor of granite-greenstone rock associations. Grey gneisses contain traces of the first continental formations of Earth as evidenced by ancient zircons that are ubiquitous in the crust of Earth. The above is confirmed by results of detailed studies of regional zircons with the use of modern analytical equipment providing for high accuracy of local analyses.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.