Окенический рифтогенез - Дубинин Е.П.
ISBN 5-89118-198-3
Скачать (прямая ссылка):
Важно отметить принципиальное отличие реологических свойств вещества в литосфере и астеносфере. Учитывая хорошее приближение (с точностью до 1,5-10'5) формы Земли к равновесной фигуре эллипсоида вращения, в первом приближении можно считать, что подлитосферная мантия характеризуется свойствами вязкой ньютоновой жидкости. При этом часть существующих ундуля-ций геоида естественным образом объясняется динамическими эффектами конвекции очень вязкой жидкости в мантии Земли [121], а другая часть -динамическими взаимодействиями литосферных плит в зонах субдукции [131] или краевыми эффектами на границах континентов и океанов [29]. С учетом отмеченных динамических эффектов можно и во втором приближении считать вещество подли-тосферной мантии идеальной вязкой ньютоновой жидкостью. Однако в связи с частичным расплавлением мантийного вещества в «классической» астеносфере, под океаническими плитами, сдвиговая вязкость в ней оказывается намного меньшей, чем под континентами: под океанами г\ок = Ю19-1020 П [133] иг« 1021-1022 П под континентами [395, 133]. Именно по этой причине под континентами
астеносферный слой всегда оказывается менее выраженным и постепенно переходящим в промежуточный слой Голицина между верхней и нижней мантией.
В отличие от астеносферы литосфера обладает конечной прочностью, характеризуемой пределом пластичности т0. Пока возникающие в литосфере под действием внешних нагрузок напряжения не превосходят этого предела, в ней происходят только обратимые упругие деформации. Когда же такие напряжения превосходят предел прочности, в литосфере начинают развиваться необратимые пластические деформации. Если же в области деформаций существуют жидкие и маловязкие расплавы, способные воспринимать гидростатическое давление, то такие деформации становятся хрупкими и могут распространяться в литосфере со скоростями, ограничиваемыми лишь скоростью заполнения возникающих хрупких трещин вязкой жидкостью расплава. Именно этим явлением можно объяснить стремительный подъем жидких и легких кимберли-товых магм и вынос ими плотных ксенолитов тяжелых пород с подошвы литосферы на земную поверхность по «бегущей» трещине, разрывающей за несколько часов всю толщину континентальной плиты, начиная с глубины около 200 км [118]. Поэтому в первом приближении литосферу можно описывать свойствами упруго-пластичного (упруго-хрупкого) тела, обладающего конечным значением предела прочности материала то 0. В этом случае за подошву литосферы следует принимать уровень то=0 либо уровень, на котором возникающие при конвективном массообмене мантии сдвиговые напряжения тл превышают этот предел XS>T0.
Имеющиеся геофизические и геологические данные показывают, что жесткость литосферы сохраняется практически по всей ее толщине. Так, на Гавайских островах, мощность литосферной плиты под которыми оценивается в 60 км, начало каждого нового цикла вулканической деятельности предваряется сейсмическими толчками (индикаторами хрупкого разрушения плиты), происходящими также на глубине около 60 км. То же можно сказать и о мощных ли-тосферных плитах под архейскими континентами. Как было показано в работе [121], литосфера под древними кЬнтинентами на предельных глубинах около 200 км обладает конечной прочностью.
1.3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕКТОНИКИ ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ, КИНЕМАТИКА ПЛИТ И ВОЗРАСТ ОКЕАНИЧЕСКОГО ДНА
Рождение в геологии нового научного направления -мобилизма в виде гипотезы дрейфа материков обычно связывают с именем немецкого геофизика Альфреда Вегенера. В первой четверти XX века
А.Вегенер [13] выдвинул предположение, что в конце палеозоя - начале мезозоя, около 200 млн лет назад все материки были сгруппированы в единый гигантский континент, который он назвал Пангеей. Этот суперконтинент состоял из двух крупных частей: северной - Лавразии, объединявшей нынешнюю Европу, Азию (без Индии) и Северную Америку, й южной - Гондваны, включавшей в себя Южную Америку, Африку, Антарктиду, Индостан и Австралию. Между юго-восточной границей Лавразии и северо-восточной - Гондваны в виде огромного залива находилась впадина океана Тетис. Первоначально гипотеза А.Вегенера основывалась на поразительном сходстве в очертании берегов Африки и Южной Америки. Однако в дальнейшем, отстаивая свою концепцию дрейфа материков, ученый черпал новые факты для ее подтверждения, в палеонтологии, палеоклиматологии, геологии, минералогии. Благодаря своей простоте и наглядности, предложенная А.Вегенером гипотеза дрейфа континентов дала мощный импульс развитию идей мобилизма. Однако в то время А.Вегенер не смог указать силы, ответственные за передвижение континентов и обладающие достаточной энергией для образования обширных горных систем. Позднее голландский геофизик Ф.Венинг-Мейнес предположил наличие конвективных течений в мантии Земли, а англичанин А.Холмс и американец Д. Григе связали их с дрейфом материков. _ И все же в те годы еще не было достаточно убедительных доказательств гипотезы А.Вегенера, поэтому большинство геологов относились к ней скептически.
Новый импульс в развитии теория тектоники литосферных плит получила в конце 50-х - начале 60-х годов, когда широкое развитие получили геофизические методы исследования Земли, гравитационная съемка областей материковых оледенений, палеомагнитные исследования горных пород и целенаправленная магнитная съемка океанов, охватывающих две трети поверхности Земли. В этот период был сделан ряд принципиально важных открытий в науках о Земле.
