Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Первоначально предположение о существовании этих суперконтинентов основывалось на геологическом картировании, которое показало формации сходного характера и близкого возраста, разбросанные по разным материкам. Палеомагнитные исследования прояснили исходные пространственные отношения между этими образованиями, показав, что некоторые из них когда-то располагались рядом. Таким образом ученые связали породы из таких далеких друг от друга мест, как центральная Австралия и западная часть Северной Америки, или Африка и Скандинавия, и точные определения возраста подтвердили такую связь. Этот процесс немного похож на сборку пазла, только картинка нечеткая и со временем меняется. Иногда имеющимся данным удовлетворяют несколько вариантов. Однако ясно, что в течение протерозоя собрались, а затем рассыпались два суперконтинента, каждый из которых включал всю или почти всю существовавшую тогда континентальную кору. Геологи называют их Колумбия и Родиния (последнее название образовано от русского слова «родина»). Есть определенные намеки на то, что существовал еще более ранний суперконтинент, который сформировался ближе к концу архейского эона и дожил до первой стадии протерозоя, но здесь доказательств пока не хватает.

Протерозойские суперконтиненты были не статичными, а динамичными объектами: они постоянно менялись, пусть даже эти изменения были медленными в геологических масштабах. Одни куски коры добавлялись, другие отделялись. Колумбия — более старый из суперконтинентов — собиралась в течение нескольких сотен миллионов лет: процесс начался около 2,1 миллиарда лет назад, а максимального размера массив суши достиг примерно 1,8 миллиарда лет назад. В течение большей части следующих 300 миллионов лет суперконтинент включал практически всю сушу мира, но затем разделился на несколько частей. Через несколько сотен миллионов лет отдельные части Колумбии постепенно объединились в Родинию. Это произошло в промежутке между 1,3 и 1 миллиардом лет назад; далее Родиния оставалась в целом единой еще 150–200 миллионов лет, а потом так же распалась на части (временная шкала протерозойских событий приведена на рисунке 21).

Основой Родинии^[45] было то, что мы сейчас называем Северной Америкой (или как минимум ее значительная часть — после отделения от Родинии Северная Америка увеличилась в размерах). Северную Америку долгое время считали «классическим» континентом: она играла центральную роль в развитии идей, как устроены материки. С геологической точки зрения поражает то (если говорить упрощенно), что породы, составляющие Северную Америку, становятся моложе при движении от центра к окраинам. Самые старые породы (образующие так называемый Канадский щит) находятся в центре и окружены более молодыми породами. Континент каким-то образом вырос из первоначального небольшого центрального ядра за счет добавления новой коры по краям.

После открытия тектоники плит стало понятно, что рост проходил в зонах субдукции. За это отвечали два процесса, и оба задействовали вулканическую деятельность: первый добавлял новый вулканический материал непосредственно к существующему континенту (как сегодня это делают вулканы Анд), второй строил прибрежные дуги вулканических островов, которые далее соединялись с краем материка посредством столкновений литосферных плит. Аппалачи, простирающиеся от Ньюфаундленда в Канаде почти до Мексиканского залива, образовались в результате обоих этих процессов, начавшихся почти 500 миллионов лет назад, когда зона субдукции проходила вдоль всей восточной окраины Северной Америки. Это происходило спустя много времени после распада Родинии и стало одной из стадий длительного формирования более позднего фанерозойского суперконтинента — Пангеи.

Рядом с Аппалачами ближе к центру материка идет параллельный, но гораздо более старый пояс пород, который образовался аналогичным путем во время формирования Родинии. Геологи называют его «Гренвильским поясом», и он отмечает древнюю зону субдукции, вдоль которой с Северной Америкой сталкивались и соединялись материки и островные дуги. Гренвильские породы формировались 1–1,1 миллиарда лет назад, когда столкновение материков подняло высокие горы, напоминающие Альпы и Гималаи, хотя сегодня мы их и не знаем. Все, что осталось — разрушенный плоский ландшафт из метаморфических пород, которые когда-то были глубокой сердцевиной горного хребта. Эрозия и геологическое время весьма эффективно сделали свое дело.

Рисунок 21. Временная шкала важных событий в протерозойском эоне. Даты приведены в миллионах лет до настоящего времени. Криогений показан для удобства сравнения с событиями, описанными в тексте, но формально он не является подразделением геологической временной шкалы.