Геотектоника с основами геодинамики - Хаин В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
В природе преобладают границы первых двух типов (см. рис. 3.1). Дивергентные границы приурочены к осевым зонам срединно-океанских хребтов и межконтинентальным рифтам, конвергентные - к осевым зонам глубоководных желобов, сопряженных с островными дугами. Некоторые границы, как видно из той же схемы, являются одновременно конвергентными и трансформными, т.е. сочетают элементы поддвига и сдвига (транспрессивные границы).
На дивергентных границах, в зонах спрединга, происходит непрерывное рождение новой океанской коры; поэтому эти границы называют еще конструктивными. Кора эта перемещается астеносферным течением в сторону зон субдукции, где она поглощается на глубине; это дает основание называть такие границы деструктивными, что не очень удачно, так как за счет океанской коры здесь рождается континентальная.
Все границы плит на поверхности Земли сочленяются друг с другом. Особый интерес представляют тройные сочленения, где сходятся три такие границы, причем эти границы могут быть разного рода - оси спрединга, оси глубоководных желобов, т.е. зоны субдукции, трансформные разломы. Некоторые примеры таких комбинаций приведены на рис. 3.4. Наиболее распространено сочленение трех осей спрединга типа наблюдаемого в районе о. Буве на юге Атлантики или в центре Индийского океана.
4. Четвертое положение тектоники плит заключается в том, что при своих перемещениях плиты подчиняются законам сферической геометрии, а точнее теореме Эйлера, согласно которой любое перемещение двух сопряженных точек по сфере совершается вдоль окружности, проведенной относительно оси, проходящей через центр Земли. Выход этой воображаемой оси на земную поверхность называется полюсом вращения или раскрытия. Поскольку на поверхности Земли трансформные разломы простираются вдоль тех же дуг окружностей, в центре которых находится полюс вращения, эта воображаемая точка может быть найдена как точка пересечения перпендикуляров, проведенных относительно трансформных разломов (рис. 3.5).
Это положение тектоники плит накладывает вполне определенные ограничения на реконструкции их перемещений и позволяет использовать ЭВМ в таких реконструкциях, что чрезвычайно важно.
5. Пятое положение тектоники плит гласит, что объем поглощаемой в зонах субдукции океанской коры равен объему коры, нарождающейся в зонах спрединга. Таким образом, субдукция полностью компенсирует спрединг, и объем Земли и ее радиус остаются постоянными вопреки тому, что допускалось гипотезами контракции, пульсации и расширения Земли. Именно это постоянство радиуса Земли обеспечивает достоверность плитнотектонических палеореконструкций.
6. Шестое положение тектоники плит усматривает основную причину движения плит в мантийной конвекции. Эта конвекция в классической модели 1968 г. является чисто тепловой и общемантийной, а способ ее воздействия на литосферные плиты состоит и том, что эти плиты, находящиеся в вязком сцеплении с астеносферой, увлекаются течением последней и движутся на манер ленты конвейера от осей спрединга к зонам субдукции. В целом схема мантийной конвекции, приводящей к плитнотектонической модели движений литосферы, состоит в том, что под срединно-океанскими хребтами располагаются восходящие ветви конвективных ячей, под зонами субдукции - нисходящие, а в промежутке между хребтами и желобами, под абиссальными равнинами и континентами - горизонтальные отрезки этих ячей.
В настоящее время непосредственное увлечение литосферных плит астеносферным течением вследствие вязкого сцепления между литосферой и астеносферой не считается единственной и даже главной, движущей плиты, силой, поскольку вязкости литосферы и астеносферы существенно различаются. Значительно большая роль отводится двум другим силам - отталкиванию литосферных плит от осей срединных хребтов под влиянием гравитации, вследствие их значительного превышения над абиссальными равнинами и их затягиванию в зоны субдукции вследствие того, что в результате охлаждения океанская литосфера оказывается более тяжелой, чем астеносфера, и утрачивает благодаря этому свою плавучесть.
Мантийная конвекция не является чисто умозрительным построением. Ее неизбежность стала очевидной после того, как были открыты явления интенсивной гидротермальной деятельности (горячие источники) в зонах спрединга. не только срединно-океанских, по и окраинно-морских, что заставило резко увеличить оценку теплового потока, идущего из глубин Земли. Если бы это тепло удалялось из недр только путем кондуктивной теплопроводности. Земля должна была бы достаточно быстро разогреться, а ее верхние оболочки - расплавиться (собственно, такой разогрев, хотя и меньшего масштаба, и предполагался в ранних тепловых моделях Земли, когда не учитывался конвективный теплоперенос). Конвекция является гораздо более эффективным механизмом удаления внутреннего тепла Земли. В настоящее время, как указывалось выше, ее реальность подтверждена сейсмотомографией, выявившей существование в мантии чередования областей разогрева и охлаждения.
Источники внутреннего тепла Земли в тектонике плит, основные положения которой мы только что изложили, не рассматриваются. Все геофизики согласны в том, что Земля "работает" как тепловая машина, но сильно расходятся в оценке относительной роли отдельных из этих источников. Современные специалисты в области планетной космогонии сходятся в том, что Земля на стадии своего формирования должна была сильно разогреться вследствие соударения планетезималей, вплоть до образования на поверхности или близ поверхности "магматического океана", а через какое-то время, не позднее 3,5 млрд. лет, когда появилось магнитное поле, - возникновения расплавленного внешнего ядра.
