Геотектоника с основами геодинамики - Хаин В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
1 - океанская литосфера; 2 - континентальная литосфера; 3 - конвективные течения в астеносфере и нижней мантии
Конвективные течения в достаточно мощном слое принимают форму замкнутых ячей. Идеальная ячейка в разрезе как бы вписана в квадрат, внутри которого происходит конвективное вращение. В этой ячейке расстояние между конвективными валами и компенсирующими их впадинами соизмеримо с мощностью конвектирующего слоя. Такому представлению отвечает подмеченная в геотектонике закономерность, заключающаяся в соизмеримости размеров структур с глубиной их заложения. Однако такие идеальные условия реализуются не всегда; "степень свободы" конвекции может снижаться в случае, если подогрев горизонтального слоя происходит не снизу, а сбоку или при ограниченной длине конвектирующего горизонтального слоя. В первом случае конвективная ячейка оказывается резко удлиненной по горизонтали, с подтоком вещества к зоне подогрева в нижней части слоя и противотоком в верхней части. Во втором случае возникает интерференция частных и общих конвективных (адвективных) движений.
К категории вынужденной конвекции относится процесс, происходящий при субдукции литосферных плит. В этом случае со стороны субдуцируемой плиты к основанию вышележащей геосферы приложено сдвиговое усилие, возбуждающее в этой геосфере горизонтальное течение в направлении субдукции (в нижней части геосферы) и компенсационный горизонтальный противоток (в верхней части геосферы). Нижний поток вызывает образование зоны горизонтального сжатия - скучивания на фронте субдукции, что мы и видим в аккреционном клине ее висячего крыла, а в тылу - зоны горизонтального растяжения, что и наблюдается на внешнем, обращенном к океану склоне глубоководного желоба. В тылу верхнего потока в обстановке горизонтального растяжения формируются впадины окраинных морей. Фронтальной части этого потока соответствует зона надвигообразования на внутреннем склоне желоба (верхняя часть аккреционного клина).
Особый интерес представляют ситуации, когда имеются две геосферы, из которых нижняя более плотная и вязкая, чем верхняя, а конвекция происходит в нижней геосфере, кровля которой остается горизонтальной. В этом случае нижняя геосфера "задает" на своей верхней поверхности, являющейся одновременно подошвой верхней геосферы, горизонтальные перемещения, характерные для конвекции. В результате в верхней геосфере возникает вынужденная конвекция в виде как бы зеркального отражения конвекции в нижней геосфере, с восходящим потоком над зоной нисходящего потока в нижней геосфере и с нисходящим над зоной восходящего потока. Соответственно в этой, системе, состоящей из двух геосфер, возникает двухъярусная конвекция с таким расположением ячей, что вращение в них соответствует вращению шестеренок, сцепленных как по вертикали, так и по горизонтали. При этом в нижней геосфере конвекция осуществляется свободно (квадратная ячейка в вертикальном разрезе), а в верхней - горизонтальный размер ячеек навязывается конвекцией в нижней геосфере, вертикальный размер определяется мощностью верхней геосферы.
Как мы увидим в следующем разделе, описанная ситуация может иметь место в мантии Земли, где роль нижней геосферы может играть нижняя мантия, а верхней геосферы - верхняя мантия (рис. 18.2 и 18.3).
18.4. Современные представления о механизме тектонических движений и деформаций
Как было изложено в начале настоящей книги, в основе современных представлений о механизме тектогенеза лежит концепция тектоники литосферных плит, сформулированная к 1968 г. Там же была сделана оговорка, что эта концепция в свете накопленных за четверть века фактов нуждается в уточнении и дополнении, что и является предметом данного раздела. Начнем с основных положений концепции, которые были перечислены в гл. 3.
1. Исходной предпосылкой тектоники плит служит представление о разделении верхней твердой Земли на две резко различные по реологическим свойствам оболочки - литосферу и астеносферу. В общей форме это положение, как и остальные, сохраняет силу, но с теми существенными оговорками, что, во-первых, контраст между вязкостью литосферы и астеносферы существенно уменьшается от океанов к континентам, и это, очевидно, обусловливает меньшую подвижность континентальных плит, и, во-вторых, мощность литосферы и соответственно глубина залегания и мощность астеносферы испытывают значительные изменения при переходе от океанов к континентам; под последними мощность литосферы может достигать 150-200 и, возможно, 400 км.
Серьезной поправки требует и тезис о монолитности и жесткости литосферы. В действительности литосфера, особенно континентальная, характеризуется реологической расслоенностью и в ней наряду с жесткими и хрупкими верхней корой и литосферной мантией выделяется пластичная нижняя и (или) средняя кора.
2. Основополагающим постулатом рассматриваемой концепции является разделение литосферы в глобальном масштабе на ограниченное число (в настоящее время 7) крупных и примерно столько же среднемасштабных плит, каждая из которых монолитна, т.е. не способна к внутриплитным деформациям. Последние сосредоточиваются, как показывает распределение сейсмичности, на границах плит. Этот тезис нуждается в двух поправках. Во-первых, наряду с главными плитами и между ними в подвижных поясах Земли приходится выделять большое число малых плит, микро- и мини-плит, из которых последние являются, очевидно, не литосферными, а коровыми. Во-вторых, главные плиты не являются, строго говоря, монолитными, в них существуют ослабленные зоны на месте древних межплитных швов - сутур, а также древних и молодых рифтовых систем, вдоль которых и концентрируются внутриплитные деформации. Это дает основание выделять в пределах крупных плит субплиты, разделенные, в частности, континентальными рифтовыми системами.
