Механизм зонной дифференциации земного вещества
Распад радиоактивных элементов в катархее согревал Землю более или менее равномерно по всему её объёму. Зато разогрев земного вещества приливными деформациями был неравномерным и в основном происходил в верхних частях экваториального пояса Земли. Следовательно, и возникновение первой астеносферы в самом начале архея скорее всего произошло все в том же экваториальном поясе, на глубинах около 200-400 км, т.е. там, где геотерма разогревающейся Земли впервые достигла уровня начала плавления железа и силикатов (рис. 30).
Напомним, что в первичном веществе Земли содержалось около 13% металлического железа, поэтому дифференциация земного вещества первоначально была связана с сепарацией расплавов металлического железа от силикатов земного вещества. Дальнейшее развитие процесса дифференциации происходило по механизму зонного плавления земного вещества, впервые подробно рассмотренному А. П. Виноградовым и А. А. Ярошевским (1965, 1967), принявшими за основу, правда, функционирование нереального источника радиогенной энергии.
В современной Земле не существует источников энергии, способных поддерживать процесс зонной плавки земного вещества незатухающим. В противоположность этому в молодой Земле такой источник энергии существовал и был значительным — это энергия гравитационной дифференциации земного вещества. Как только содержащееся в первичном земном веществе свободное железо стало плавиться, процесс дальнейшей дифференциации Земли уже смог самостоятельно распространяться и вверх и вниз только за счёт высвобождения гравитационной энергии. Энергия эта генерировалась в самом астеносферном слое (в слое расплавленного железа) благодаря опусканию вниз тяжёлых расплавов железа и всплыванию вверх (флотации) более лёгких силикатов.
Термодинамический расчёт процесса зонной плавки мантии в молодой Земле показывает, что этот процесс сопровождался выделением значительной гравитационной энергии, которая тратилась на прогрев земного вещества, подстилающего слой расплавленного железа, на расплавление железа и его перегрев. Процесс сепарации расплавленного железа от силикатов тем не менее не мог распространяться глубже некоторого предельного уровня, начиная с которого высвобождавшейся гравитационной энергии уже не хватало на прогрев нижележащего земного вещества до уровня плавления железа. Однако на глубинах, превышающих 860 км, помимо железа, стала выплавляться и окись железа FeO, концентрация которой в первичном веществе достигала 24%. Это придало новый импульс процессу зонной дифференциации Земли в архее.
Рассмотренный процесс зонной дифференциации земного вещества молодой Земли хорошо объясняет важную и интересную особенность развития мантийного магматизма в архее — перегрев верхней мантии и выплавление из неё высокотемпературных (до 1 800 °С) коматиитовых лав. Кроме того, этот же механизм объясняет и тонкую специфику перегрева мантии во времени — наличие двух температурных максимумов. Первый из них проявился в раннем архее, приблизительно 3,8-3,4 млрд лет назад, второй импульс перегрева произошёл в позднем архее около 3,0-2,6 млрд лет назад, тогда как около 3,2 млрд лет назад наблюдался относительный минимум этих температур (рис. 31). Интересно отметить, что точно этим же периодам максимального перегрева мантии соответствуют и две эпохи массового выплавления коматиитовых лав (от 3,8 до 3,4 и от 3,0 до 2,6 млрд лет назад) с перерывом в середине архея (Коваленко и др., 1987).
Перегрев верхней мантии произошёл достаточно резко примерно через 200 млн лет после начала действия процесса зонной дифференциации металлического железа и сначала быстро возрастал. Снижение температуры мантии после первого максимума перегрева объясняется постепенным увеличением с глубиной разности температур плавления железа и земных недр на фронте зонной дифференциации. Второй же максимум перегрева мантии, прежде всего, был связан с вовлечением в процесс выплавления «ядерного» вещества окислов железа и начавшимся в позднем архее процессом формирования земного ядра (выжимания из центральных областей Земли её первозданной сердцевины).
В связи со сравнительно низкой температурой глубинных областей первозданной Земли вязкость вещества в её недрах была исключительно высокой, глубже 1 000 км превышала 1027 П и резко возрастала с глубиной до 1035-1040 П в центре. При столь высокой вязкости любая конвекция, в том числе стекание сквозь такую среду плотных железистых расплавов к центру Земли, как это предполагали В. Эльзассер (1963) и некоторые другие исследователи, полностью исключается. По этой же причине невозможно было быстрое формирование земного ядра сразу после образования самой планеты. Лишь благодаря постепенному прогреву холодного вещества глубинных недр Земли на фронте развития процесса зонной дифференциации земного вещества этот процесс мог постепенно продвигаться в глубь Земли. Но сам прогрев относительно холодного вещества молодой Земли развивается достаточно медленно (со скоростями около 0,2 см/год), поэтому и процесс формирования земного ядра растянулся приблизительно на 1,6 млрд лет (от 4 до 2,6 млрд лет назад). Развитие процесса зонной дифференциации земного вещества в архее привело к возникновению резкой гравитационной неустойчивости планеты. Действительно, образовавшиеся благодаря зонной плавке плотный (тяжёлый) кольцевой слой расплавленного железа и его окиси располагался тогда над более лёгким веществом первозданной «сердцевиной» Земли (рис. 32).
Каким же образом тогда разрешилась отмеченная выше ситуация гравитационной неустойчивости в Земле? Только единственным способом — путём выжимания первозданной земной «сердцевины» в экваториальном поясе одного из полушарий Земли и опускания тяжёлых расплавов к центру Земли со стороны противоположного полушария, как это и показано на рис. 32. Такое событие, безусловно, создавало сильную асимметрию в строении нашей планеты конца архейской эпохи, но одновременно с этим обеспечивало устойчивую ориентацию главной оси инерции Земли вдоль оси её собственного вращения и, следовательно, устойчивое вращение планеты.
Процесс этот должен был развиваться по нарастающему катастрофическому сценарию, с образованием в конце концов у Земли плотного ядра. Объясняется это существенной неравномерностью прогрева молодой Земли. Действительно, после захвата Землёй Протолуны, образования Луны и дальнейшей эволюции её орбиты основная доля приливной энергии, а она была огромной — около (4-5)×1037 эрг, выделилась преимущественно в верхних слоях Земли и в её экваториальном кольцевом секторе. В результате Земля в низких широтах оказалась разогретой в заметно большей мере, чем в полярных секторах. Поэтому первая астеносфера и связанная с ней зона сепарации железа должны были возникнуть именно под экваториальным поясом нашей планеты. Это привело к тому, что в течение всего архея зонная дифференциация земного вещества развивалась в мантии только под низкими и умеренными широтами Земли (рис. 32). В этом же экваториальном поясе возникли и все древнейшие архейские континентальные щиты и платформы. Одновременно с этим под обоими полюсами Земли температура верхней и средней мантии оставалась сравнительно более низкой, из-за чего там долгое время не возникали астеносферные слои. Отсюда следует, что в раннем и среднем архее кольцевой слой плотных расплавов «ядерного» вещества мог существовать, расширяться и окружать собой холодную и жёсткую (с вязкостью меньше 1030 П) сердцевину молодой Земли только со стороны её низкоширотного пояса. В то же время эта сердцевина через высокоширотные и полярные области планеты по-прежнему оказывалась жёстко связанной со средней и верхней мантией Земли и поэтому сохраняла своё стабильное положение.
Когда же благодаря постепенному прогреву высокоширотных областей за счёт энергии распада радиоактивных элементов и приливных возмущений Земли вязкость их вещества снизилась ниже уровня 1024-1025 П, жёсткая связь холодной сердцевины Земли с верхней мантией начала нарушаться. С этого момента возникшая ранее гравитационная неустойчивость Земли уже могла разрешаться путём выжимания её жёсткой, но более лёгкой сердцевины к земной поверхности (рис. 32, в).
В связи с большими массами «ядерного» вещества, накопившимися к середине позднего архея в кольцевых зонах дифференциации (до 12-13% массы Земли), и высокой плотностной контрастностью этого вещества по сравнению с исходным земным веществом (около 4 г/см3) процесс выталкивания сердцевины молодой Земли из её центральных областей должен был развиваться в ускоренном режиме и носить катастрофический характер. При этом по мере подъёма первичного вещества к земной поверхности его вязкость должна была уменьшаться. Тем не менее скорость развития процесса выделения земного ядра все-таки сдерживалась сравнительно высокой вязкостью относительно холодного первичного вещества бывшей земной сердцевины, растекавшейся тогда по активному поясу верхней мантии под влиянием гигантских избыточных давлений, действовавших на неё со стороны формировавшегося ядра Земли и крупного нескомпенсированного выступа земной поверхности над областью подъёма глубинного вещества (рис. 32, в, г). Этот процесс сопровождался выделением огромной энергии — 5,5×1037 эрг, половина из которой пошла на увеличение теплозапаса Земли или, что то же, на дополнительный разогрев мантии и земного вещества бывшей сердцевины Земли, а вторая половина (судя по теореме о вириале) перешла в тепловое излучение планеты. Прогрев же земных недр, в свою очередь, привёл к ускорению процесса выделения ядра. В результате весь процесс формирования земного ядра, занявший около 400-500 млн лет, развивался в ускоренном режиме и завершился только в конце архея, около 2,6 млрд лет назад, катастрофическим событием образования в центре Земли плотного ядра. О таком развитии сценария, в частности, свидетельствуют и палеомагнитные данные, показывающие, что дипольное магнитное поле современного типа у Земли появилось только около 2,6×109 лет назад (Hale, 1987), т.е. как раз на рубеже архея и протерозоя (рис. 33). До этого времени у Земли также могло существовать магнитное поле, но оно должно было быть не дипольным, а тороидальным.
Выделение земного ядра сопровождалось возникновением исключительно интенсивных конвективных течений в мантии Земли, полностью перестроивших весь существовавший до того тектонический план литосферной оболочки Земли. Судя по рассматриваемому сценарию процесса, в конце архея должна была возникнуть одноячеистая конвективная структура с одним восходящим потоком над местом всплытия бывшей сердцевины Земли и одним нисходящим потоком над областью стока «ядерного» вещества. Поэтому есть все основания полагать, что именно над этим нисходящим мантийным потоком на рубеже архея и протерозоя около 2,6 млрд лет назад сформировался первый в истории Земли суперконтинент, названный нами Моногеей (Сорохтин, Ушаков, 1989). Предположение о существовании раннепротерозойского суперматерика по независимым геологическим данным делали также В. Е. Хаин и Н. А. Божко (1988), назвав его «Пангея 0».
Из механики известно, что свободное (инерционное) вращение осесимметричного тела может быть устойчивым и стационарным только в том случае, когда ось его вращения совпадает с осью максимального значения главного момента инерции тела. Применительно к Земле это значит, что направление оси её вращения в пространстве неподвижных звёзд в среднем остаётся неизменным, тогда как сама Земля должна поворачиваться относительно этой оси так, чтобы максимум приподнятых континентальных масс оказался на экваторе вращения (Монин, 1988). В процессе формирования земного ядра ось симметрии Земли лежала в её экваториальной плоскости и проходила через центры восходящего и нисходящего конвективных потоков, а ось максимального значения главного момента инерции Земли располагалась перпендикулярно к ней. Следовательно, ориентация Земли по отношению к оси её вращения на рубеже архея и протерозоя должна была быть такой, чтобы центры тяжести суперматерика Моногея и антиподного ему вздутия земной поверхности над всплывшей сердцевиной Земли располагались тогда строго на экваторе (см. рис. 32).
Учитывая сказанное, представляется заманчивым связать описанную геодинамическую катастрофу с наиболее выдающейся эпохой кеноранского тектономагматического диастрофизма, завершившего собой архейский этап развития Земли, в результате которого возник и первый в её истории суперконтинент Моногея. Заполнением центральных областей нашей планеты «ядерным» веществом и смещением первозданной земной сердцевины к периферии Земли завершилась первая и наиболее бурная стадия формирования земного ядра. В это же время закончился и первый этап дифференциации Земли по механизму зонной сепарации железа и его окислов от земного вещества. Дальнейшее выделение «ядерного» вещества и рост самого ядра уже происходили по более спокойному бародиффузионному механизму.
После образования земного ядра на рубеже архея и протерозоя температура мантии стала постепенно снижаться. При расчёте скорости остывания мантии мы исходили из того, что в настоящее время ещё продолжается остывание Земли, создающее хоть и слабый, но вполне заметный суммарный тепловой поток около 0,25×1020 эрг/с. По нашим оценкам, приведённая к поверхности температура мантии сейчас близка к 1 320 °С, но постепенно снижается со скоростью около 0,015 °С за 1 млн лет.
Рисунок 30. Распределение температуры в молодой Земле:
1 — начальная температура Земли около 4,6 млрд лет назад; 2 — температура на рубеже катархея и архея около 4 млрд лет назад; 3 — температура плавления железа; 4 — температура плавления силикатов.
Напомним, что в первичном веществе Земли содержалось около 13% металлического железа, поэтому дифференциация земного вещества первоначально была связана с сепарацией расплавов металлического железа от силикатов земного вещества. Дальнейшее развитие процесса дифференциации происходило по механизму зонного плавления земного вещества, впервые подробно рассмотренному А. П. Виноградовым и А. А. Ярошевским (1965, 1967), принявшими за основу, правда, функционирование нереального источника радиогенной энергии.
В современной Земле не существует источников энергии, способных поддерживать процесс зонной плавки земного вещества незатухающим. В противоположность этому в молодой Земле такой источник энергии существовал и был значительным — это энергия гравитационной дифференциации земного вещества. Как только содержащееся в первичном земном веществе свободное железо стало плавиться, процесс дальнейшей дифференциации Земли уже смог самостоятельно распространяться и вверх и вниз только за счёт высвобождения гравитационной энергии. Энергия эта генерировалась в самом астеносферном слое (в слое расплавленного железа) благодаря опусканию вниз тяжёлых расплавов железа и всплыванию вверх (флотации) более лёгких силикатов.
Термодинамический расчёт процесса зонной плавки мантии в молодой Земле показывает, что этот процесс сопровождался выделением значительной гравитационной энергии, которая тратилась на прогрев земного вещества, подстилающего слой расплавленного железа, на расплавление железа и его перегрев. Процесс сепарации расплавленного железа от силикатов тем не менее не мог распространяться глубже некоторого предельного уровня, начиная с которого высвобождавшейся гравитационной энергии уже не хватало на прогрев нижележащего земного вещества до уровня плавления железа. Однако на глубинах, превышающих 860 км, помимо железа, стала выплавляться и окись железа FeO, концентрация которой в первичном веществе достигала 24%. Это придало новый импульс процессу зонной дифференциации Земли в архее.
Рассмотренный процесс зонной дифференциации земного вещества молодой Земли хорошо объясняет важную и интересную особенность развития мантийного магматизма в архее — перегрев верхней мантии и выплавление из неё высокотемпературных (до 1 800 °С) коматиитовых лав. Кроме того, этот же механизм объясняет и тонкую специфику перегрева мантии во времени — наличие двух температурных максимумов. Первый из них проявился в раннем архее, приблизительно 3,8-3,4 млрд лет назад, второй импульс перегрева произошёл в позднем архее около 3,0-2,6 млрд лет назад, тогда как около 3,2 млрд лет назад наблюдался относительный минимум этих температур (рис. 31). Интересно отметить, что точно этим же периодам максимального перегрева мантии соответствуют и две эпохи массового выплавления коматиитовых лав (от 3,8 до 3,4 и от 3,0 до 2,6 млрд лет назад) с перерывом в середине архея (Коваленко и др., 1987).
Рисунок 31. Эволюция приведённой к поверхности температуры верхней мантии Tm в архее (Н. Сорохтин, 2001):
Ts — температура солидуса базальтов; T0 — приведённая к поверхности современная температура верхней мантии; TFe — температура плавления железа в нормальных условиях; I и II — эпохи выплавления перегретых коматиитовых лав по (Коваленко и др., 1987).
Перегрев верхней мантии произошёл достаточно резко примерно через 200 млн лет после начала действия процесса зонной дифференциации металлического железа и сначала быстро возрастал. Снижение температуры мантии после первого максимума перегрева объясняется постепенным увеличением с глубиной разности температур плавления железа и земных недр на фронте зонной дифференциации. Второй же максимум перегрева мантии, прежде всего, был связан с вовлечением в процесс выплавления «ядерного» вещества окислов железа и начавшимся в позднем архее процессом формирования земного ядра (выжимания из центральных областей Земли её первозданной сердцевины).
В связи со сравнительно низкой температурой глубинных областей первозданной Земли вязкость вещества в её недрах была исключительно высокой, глубже 1 000 км превышала 1027 П и резко возрастала с глубиной до 1035-1040 П в центре. При столь высокой вязкости любая конвекция, в том числе стекание сквозь такую среду плотных железистых расплавов к центру Земли, как это предполагали В. Эльзассер (1963) и некоторые другие исследователи, полностью исключается. По этой же причине невозможно было быстрое формирование земного ядра сразу после образования самой планеты. Лишь благодаря постепенному прогреву холодного вещества глубинных недр Земли на фронте развития процесса зонной дифференциации земного вещества этот процесс мог постепенно продвигаться в глубь Земли. Но сам прогрев относительно холодного вещества молодой Земли развивается достаточно медленно (со скоростями около 0,2 см/год), поэтому и процесс формирования земного ядра растянулся приблизительно на 1,6 млрд лет (от 4 до 2,6 млрд лет назад). Развитие процесса зонной дифференциации земного вещества в архее привело к возникновению резкой гравитационной неустойчивости планеты. Действительно, образовавшиеся благодаря зонной плавке плотный (тяжёлый) кольцевой слой расплавленного железа и его окиси располагался тогда над более лёгким веществом первозданной «сердцевиной» Земли (рис. 32).
Рисунок 32. Последовательные этапы развития процесса зонной дифференциации земного вещества и формирования плотного ядра Земли.
Чёрным показаны расплавы железа и его окислов, белым — деплетированная мантия, обеднённая железом, его окислами и сидерофильными элементами; чёрточками — первичное земное вещество, радиальной штриховкой — континентальные массивы.
Каким же образом тогда разрешилась отмеченная выше ситуация гравитационной неустойчивости в Земле? Только единственным способом — путём выжимания первозданной земной «сердцевины» в экваториальном поясе одного из полушарий Земли и опускания тяжёлых расплавов к центру Земли со стороны противоположного полушария, как это и показано на рис. 32. Такое событие, безусловно, создавало сильную асимметрию в строении нашей планеты конца архейской эпохи, но одновременно с этим обеспечивало устойчивую ориентацию главной оси инерции Земли вдоль оси её собственного вращения и, следовательно, устойчивое вращение планеты.
Процесс этот должен был развиваться по нарастающему катастрофическому сценарию, с образованием в конце концов у Земли плотного ядра. Объясняется это существенной неравномерностью прогрева молодой Земли. Действительно, после захвата Землёй Протолуны, образования Луны и дальнейшей эволюции её орбиты основная доля приливной энергии, а она была огромной — около (4-5)×1037 эрг, выделилась преимущественно в верхних слоях Земли и в её экваториальном кольцевом секторе. В результате Земля в низких широтах оказалась разогретой в заметно большей мере, чем в полярных секторах. Поэтому первая астеносфера и связанная с ней зона сепарации железа должны были возникнуть именно под экваториальным поясом нашей планеты. Это привело к тому, что в течение всего архея зонная дифференциация земного вещества развивалась в мантии только под низкими и умеренными широтами Земли (рис. 32). В этом же экваториальном поясе возникли и все древнейшие архейские континентальные щиты и платформы. Одновременно с этим под обоими полюсами Земли температура верхней и средней мантии оставалась сравнительно более низкой, из-за чего там долгое время не возникали астеносферные слои. Отсюда следует, что в раннем и среднем архее кольцевой слой плотных расплавов «ядерного» вещества мог существовать, расширяться и окружать собой холодную и жёсткую (с вязкостью меньше 1030 П) сердцевину молодой Земли только со стороны её низкоширотного пояса. В то же время эта сердцевина через высокоширотные и полярные области планеты по-прежнему оказывалась жёстко связанной со средней и верхней мантией Земли и поэтому сохраняла своё стабильное положение.
Когда же благодаря постепенному прогреву высокоширотных областей за счёт энергии распада радиоактивных элементов и приливных возмущений Земли вязкость их вещества снизилась ниже уровня 1024-1025 П, жёсткая связь холодной сердцевины Земли с верхней мантией начала нарушаться. С этого момента возникшая ранее гравитационная неустойчивость Земли уже могла разрешаться путём выжимания её жёсткой, но более лёгкой сердцевины к земной поверхности (рис. 32, в).
В связи с большими массами «ядерного» вещества, накопившимися к середине позднего архея в кольцевых зонах дифференциации (до 12-13% массы Земли), и высокой плотностной контрастностью этого вещества по сравнению с исходным земным веществом (около 4 г/см3) процесс выталкивания сердцевины молодой Земли из её центральных областей должен был развиваться в ускоренном режиме и носить катастрофический характер. При этом по мере подъёма первичного вещества к земной поверхности его вязкость должна была уменьшаться. Тем не менее скорость развития процесса выделения земного ядра все-таки сдерживалась сравнительно высокой вязкостью относительно холодного первичного вещества бывшей земной сердцевины, растекавшейся тогда по активному поясу верхней мантии под влиянием гигантских избыточных давлений, действовавших на неё со стороны формировавшегося ядра Земли и крупного нескомпенсированного выступа земной поверхности над областью подъёма глубинного вещества (рис. 32, в, г). Этот процесс сопровождался выделением огромной энергии — 5,5×1037 эрг, половина из которой пошла на увеличение теплозапаса Земли или, что то же, на дополнительный разогрев мантии и земного вещества бывшей сердцевины Земли, а вторая половина (судя по теореме о вириале) перешла в тепловое излучение планеты. Прогрев же земных недр, в свою очередь, привёл к ускорению процесса выделения ядра. В результате весь процесс формирования земного ядра, занявший около 400-500 млн лет, развивался в ускоренном режиме и завершился только в конце архея, около 2,6 млрд лет назад, катастрофическим событием образования в центре Земли плотного ядра. О таком развитии сценария, в частности, свидетельствуют и палеомагнитные данные, показывающие, что дипольное магнитное поле современного типа у Земли появилось только около 2,6×109 лет назад (Hale, 1987), т.е. как раз на рубеже архея и протерозоя (рис. 33). До этого времени у Земли также могло существовать магнитное поле, но оно должно было быть не дипольным, а тороидальным.
Рисунок 33. Изменения интенсивности магнитного поля Земли по палеомагнитным данным (Hale, 1987).
Горизонтальными и вертикальными линиями показаны доверительные интервалы измерений; кружком с крестиком отмечена интенсивность современного геомагнитного поля.
Выделение земного ядра сопровождалось возникновением исключительно интенсивных конвективных течений в мантии Земли, полностью перестроивших весь существовавший до того тектонический план литосферной оболочки Земли. Судя по рассматриваемому сценарию процесса, в конце архея должна была возникнуть одноячеистая конвективная структура с одним восходящим потоком над местом всплытия бывшей сердцевины Земли и одним нисходящим потоком над областью стока «ядерного» вещества. Поэтому есть все основания полагать, что именно над этим нисходящим мантийным потоком на рубеже архея и протерозоя около 2,6 млрд лет назад сформировался первый в истории Земли суперконтинент, названный нами Моногеей (Сорохтин, Ушаков, 1989). Предположение о существовании раннепротерозойского суперматерика по независимым геологическим данным делали также В. Е. Хаин и Н. А. Божко (1988), назвав его «Пангея 0».
Из механики известно, что свободное (инерционное) вращение осесимметричного тела может быть устойчивым и стационарным только в том случае, когда ось его вращения совпадает с осью максимального значения главного момента инерции тела. Применительно к Земле это значит, что направление оси её вращения в пространстве неподвижных звёзд в среднем остаётся неизменным, тогда как сама Земля должна поворачиваться относительно этой оси так, чтобы максимум приподнятых континентальных масс оказался на экваторе вращения (Монин, 1988). В процессе формирования земного ядра ось симметрии Земли лежала в её экваториальной плоскости и проходила через центры восходящего и нисходящего конвективных потоков, а ось максимального значения главного момента инерции Земли располагалась перпендикулярно к ней. Следовательно, ориентация Земли по отношению к оси её вращения на рубеже архея и протерозоя должна была быть такой, чтобы центры тяжести суперматерика Моногея и антиподного ему вздутия земной поверхности над всплывшей сердцевиной Земли располагались тогда строго на экваторе (см. рис. 32).
Учитывая сказанное, представляется заманчивым связать описанную геодинамическую катастрофу с наиболее выдающейся эпохой кеноранского тектономагматического диастрофизма, завершившего собой архейский этап развития Земли, в результате которого возник и первый в её истории суперконтинент Моногея. Заполнением центральных областей нашей планеты «ядерным» веществом и смещением первозданной земной сердцевины к периферии Земли завершилась первая и наиболее бурная стадия формирования земного ядра. В это же время закончился и первый этап дифференциации Земли по механизму зонной сепарации железа и его окислов от земного вещества. Дальнейшее выделение «ядерного» вещества и рост самого ядра уже происходили по более спокойному бародиффузионному механизму.
После образования земного ядра на рубеже архея и протерозоя температура мантии стала постепенно снижаться. При расчёте скорости остывания мантии мы исходили из того, что в настоящее время ещё продолжается остывание Земли, создающее хоть и слабый, но вполне заметный суммарный тепловой поток около 0,25×1020 эрг/с. По нашим оценкам, приведённая к поверхности температура мантии сейчас близка к 1 320 °С, но постепенно снижается со скоростью около 0,015 °С за 1 млн лет.