Окенический рифтогенез - Дубинин Е.П.
ISBN 5-89118-198-3
Скачать (прямая ссылка):
40 см/год до ее современного значения около 5 см/год. Снижение средней скорости движения плит будет происходить и далее, вплоть до того момента, когда благодаря увеличению мощности океани-
Время.Ю9 лет
Рис. 9.7. Эволюция средней скорости движения океанических литосферных плит (пунктирной линией отмечен момент образования земного ядра), по [122]
ческих плит и их трению друг о друга это движение не прекратится вообще, что приведет к исчезнове-
нию океанической рифтовой системы. Однако произойдет это, по-видимому, еще только через 1-1,5 млрд лет в будущем.
Во всех приведенных построениях использовались лишь осредненные характеристики тектонической активности Земли и не учитывались ее периодические колебания. Такие колебания интенсивности конвективного массообмена в мантии и скоростей движения литосферных плит в реальных условиях, по-видимому, имели место. Так, например, по данным возрастной идентификации полосчатых магнитных аномалий на океаническом дне, получается, что средняя скорость движения Тихоокеанской плиты в позднем мелу была почти в 1,5 раза выше современной, а в миоцене, наоборот, она снижалась заметно ниже современного уровня [281].
Мантийная конвекция - нестационарный процесс и она все время сопровождается структурными перестройками. Теоретические выводы [116] и численные эксперименты подтверждают возникновение одноячеистых конвективных структур в мантии, которое сопровождалось некоторым усилением общего конвективного массообмена, а, следовательно, увеличением скорости движения плит [122]. Но при возникновении одноячеистых конвективных структур в мантии формируются единые суперконтиненты. Следовательно, можно предположить, что в моменты их формирования, т.е. приблизительно 2,6; 1,8; 1,1 и 0,3 млрд лет назад, наблюдались и соответствующие всплески тектонической активности Земли. Следующий такой всплеск, согласно расчетам, может произойти примерно через 550 млн лет.
Определение глубинного теплового потока От (t) позволяет рассчитать еще и другие важные характеристики тектонической активности Земли, определяющие периодизацию ее основных этапов развития. Одной из таких характеристик является упоминавшаяся выше средняя продолжительность жизни океанических плит:
\~SLlQl- (9-2)
Другой характеристикой является средняя мощность Н, литосферных плит к моменту их деструкции - погружения в мантию по зонам субдукции. Учитывая известную зависимость,
н, -VF получено:
~ SjQm . (9.3)
Так как мантийный тепловой поток Qm фактически характеризует собой тектоническую активность Земли, можно ввести еще и параметр, определяющий тектоническую активность Земли:
Z~Qm/M, (9.4)
где М - масса Земли. Параметр Z удобно нормировать так, чтобы z = 1 при х = 1. Тогда
Z=\Q.,dtl)QJt (9.5)
1 0 0
и параметр Z становится безразмерным. В этом случае производная Z имеет размерность | / ‘1 I. Используя введенный параметр, было получено [122]:
\ ~sL/z2 р-6)
и
H,~sjz (9.7)
Принимая, что современная средняя продолжительность жизни океанических плит приблизительно равна 120 млн лет, а их мощность
Н, «7,5^ -80 км
(здесь Ht выражено в км, а тс - в млн лет), то оказывается, что в позднем архее значение Н, снижалось до 14 км, а время жизни океанических плит было исключительно малым - всего 4 млн лет; незначительными были величины этих параметров и в раннем архее ~ 20-30 кмится 10-15 млн лет (рис. 9.8).
Однако в середине архея, около 3,3-3,1 млрд лет назад, наблюдалось некоторые ослабление тектонической активности Земли и образование более стабильных океанических плит с Hi ~ 60 км и тс ~
50-60 млн лет. В то время скорость движения литосферных плит уменьшилась приблизительно до 10 см/год. Для сравнения отметим, что Г.Поллак [442], анализируя имеющиеся данные по геотермометрам, определил время жизни океанических плит в среднем по ар-хею приблизительно равным 10-20 млн лет, что весьма близко к приведенным оценкам.
Уменьшение тектонической активности в середине архея объясняется тем, что именно в это время фронт зонной дифференциации земного вещества подошел к тем глубинам (около 800-1000 км), где существенно возросла разность между температурой плавления металлического железа и геотер-мой Земли. В результате, начиная с этого времени (приблизительно с 3,4'109 лет назад) значительная часть гравитационной энергии, освобождавшейся при сепарации расплавов железа от силикатов, ста-
Рис. 9.8. Среднее время жизни тс и эволюция строения океанических литосферных плит Ht и значение критической мощности Н,кр. при которой еще возможна субдукция (если Н, > Н, *р), no [ 122]
1 - Я/ ; 2 - мощность базальтового слоя океанических плит; 3 -Н,кр; 4- тс; I - эпоха приливной экзотектоники, II - эпоха тектоники тонких литосферных пластин; III - эпоха тектоиики литосферных плит; IV - эпоха тектонической смерти Земли
ла расходоваться не только на возбуждение конвективных движений в верхней мантии (т.е. не только на тектоническую активность Земли), но и на прогрев нижележащей и еще сравнительно холодной первозданной сердцевины молодой Земли.
