ДОКЕМБРИЙСКАЯ ИСТОРИЯ ЗАРОЖДЕНИЯ И ЭВОЛЮЦИИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ И ЗЕМЛИ. СТАТЬЯ I

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.

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

2. Binder A.B., 1982. The Moon: Its figure and orbital evolution. Geophysical Research Letters 9 (1), 33–36. http://dx.doi.org/ 10.1029/GL009i001p00033.

3. Blichert-Toft J., Albarède F., 2008. Hafnium isotopes in Jack Hills zircons and the formation of the Hadean crust. Earth and Planetary Science Letters 265 (3–4), 686–702. http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2007.10.054.

4. Compston W., Pidgeon R.T., 1986. Jack Hills, evidence of more very old detrital zircons in Western-Australia. Nature 321 (6072), 766–769. http://dx.doi.org/10.1038/321766a0.

5. Dziewonski A.M. 1984. Mapping the lower mantle, determination of lateral heterogeneity up to degree and order 6. Journal of Geophysical Research 89 (B7), 5929–5952. http://dx.doi.org/10.1029/JB089iB07p05929.

6. Glukhovskii M.Z., Kuz'min M.I., 2013. The Kotuikan ring structure as possible evidence for a large impact event in the northern Siberian craton. Russian Geology and Geophysics 54 (1), 1–19. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2012.12.001.

7. Glukhovsky M.Z., Moralev V.M., Kuz'min M.I., 1994. The hot belt of the early Earth and its evolution. Geotektonika (Russian Geotectonics) (5), 3–15 (in Russian) [Глуховский М.З., Моралев В.М., Кузьмин М.И. Горячий пояс ранней Земли и его эволюция // Геотектоника. 1994. № 5. С. 3–15].

8. Goldblatt C., Zahnle K.J., Sleep N.H., Nisbet E.G., 2010. The Eons of Chaos and Hades. Solid Earth 1 (1), 1–3. http://dx.doi.org/10.5194/se-1-1-2010.

9. 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. Geochimica et Cosmochimica Acta 101, 112–132. http://dx.doi.org/10.1016/j.gca. 2012.10.013.

10. Harrison T.M., Schmitt A.K., McCulloch M.T., Lovera O.M., 2008. Early (N = 4.5 Ga) formation of terrestrial crust: Lu–Hf, delta O–18, and Ti thermometry results for Hadean zircons. Earth and Planetary Science Letters 268 (3–4), 476–486. http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2008.02.011.

11. Holden P., Lanc P., Ireland T.R., Harrison T.M., Foster J.J., Bruce Z., 2009. Mass-Spectrometric Mining of Hadean Zircons by Automated SHRIMP Multi-Collector and Single-Collector U/Pb Zircon Age Dating: The First 100,000 grains. International Journal of Mass Spectrometry 286 (2–3), 53–63. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijms.2009.06.007.

12. Khain V.E., 2003. Main Problems of Modern Geology. Nauchny Mir, Moscow, 348 p. (in Russian) [Хаин В.Е. Основные проблемы современной геологии. М.: Научный мир, 2003. 348 с.].

13. Kinny P., Wijbrans J.R., Froude D.O., Williams I.S., Compston W., 1990. Age constraints on the geological evolution of the Narryer Gneiss Complex, Western Australia. Australian Journal of Earth Sciences 37 (1), 51–69. http://dx.doi.org/ 10.1080/08120099008727905.

14. Kuzmin M.I., Yarmolyuk V.V., Kravchinsky V.A., 2010. Phanerozoic hot spot traces and paleogeographic reconstructions of the Siberian continent based on interaction with the African large low shear velocity province. Earth-Science Reviews 102 (1–2), 29–59. http://dx.doi.org/10.1016/j.earscirev.2010.06.004.

15. 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.

16. 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. Geochimica et Cosmochimica Acta 56 (3), 1281–1300. http://dx.doi.org/10.1016/0016-7037(92)90062-N.

17. Maruyama S., Kumazawa M., Kawakati S., 1994. Towards a new paradigm on the Earth’s dynamics. The Journal of the Geological Society of Japan 100, 1–3.

18. Maruyama S., Santosh M., Zhao D., 2007. Superplume, supercontinent, and postperovskite: mantle dynamics and anti-plate tectonics on the core–mantle boundary. Gondwana Research 11 (1–2), 7–37. http://dx.doi.org/10.1016/j.gr.2006.06.003.

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

20. Menneken M., Nemchin A.A., Geisler T., Pidgeon R.T., Wilde S.A., 2007. Hadean diamonds in zircon from Jack Hills, Western Australia. Nature 448 (7156), 917–920. http://dx.doi.org/10.1038/nature06083.

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

22. Nebel O., Rapp R.P., Yaxley G.M., 2014. The role of detrital zircons in Hadean crustal research. Lithos 190–191, 313–327. http://dx.doi.org/10.1016/j.lithos.2013.12.010.

23. Nebel-Jacobsen Y., Münker C., Nebel O., Gerdes A., Mezger K., Nelson D.R., 2010. Reworking of Earth's first crust: constraints from Hf isotopes in Archean zircons from Mt. Narryer, Australia. Precambrian Research 182 (3), 175–186. http://dx.doi.org/10.1016/j.precamres.2010.07.002.

24. O’Neil J., Boyet M., Carlson R.W., Paquette J.-L., 2013. Half a billion years of reworking of Hadean mafic crust to produce the Nuvvuagittuq Eoarchean felsic crust. Earth and Planetary Science Letters 379, 13–25. http://dx.doi.org/10.1016/ j.epsl.2013.07.030.

25. Taylor D.J., McKeegan K.D., Harrison T.M., 2009. Lu–Hf zircon evidence for rapid lunar differentiation. Earth and Planetary Science Letters 279 (3–4), 157–164. http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2008.12.030.

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

27. 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.

28. Wood B.J., Walter M.J., Wade J., 2006. Accretion of the Earth and segregation of its core. Nature 441 (7095), 825–833. http://dx.doi.org/10.1038/nature04763.

29. Yarmolyuk V.V., Kuzmin M.I., 2012. Late Paleozoic and Early Mesozoic rare-metal magmatism of Central Asia: Stages, provinces, and formation settings. Geology of Ore Deposits 54 (5), 313–333. http://dx.doi.org/10.1134/S1075701512050054.

30. Zhao, D., 2001. Seismic structure and origin of hotspots and mantle plumes. Earth and Planetary Science Letters 192 (3), 251–265. http://dx.doi.org/10.1016/S0012-821X(01)00465-4.

31. Zharkov V.N., 2000. On the history of the lunar orbit. Solar System Research 34 (1), 1–11.

32. Zonenshain L.P., Kuz'min M.I., 1983. Intraplate volcanism and its significance for the understanding of processes in the Earth's mantle. Geotektonika (Russian Geotectonics) (1), 28–45 (in Russian) [Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И. Внутри-плитовый вулканизм и его значение для понимания процессов в мантии Земли // Геотектоника. 1983. № 1. С. 28–45].

33. Zonenshain L.P., Kuz'min M.I., Moralev V.M., 1976. Global tectonics, magmatism and metallogeny. Nedra, Moscow, 231 p. (in Russain) [Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Моралев В.М. Глобальная тектоника, магматизм и металлогения. М.: Недра, 1976. 231 с.].

34. Zonenshain L.P., Kuz'min M.I., Natapov L.M., 1990. Plate Tectonics of the USSR Territory. Nedra, Moscow, V. 1, 326 p.; V. 2, 334 p. (in Russian) [Зоненшайн Л.Р., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. М.: Недра, 1990. Кн. 1, 326 с. Кн. 2, 334 с.].