Геотектоника с основами геодинамики - Хаин В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Дальнейшее развитие и совершенствование плитнотектонической концепции ведет, очевидно, к ее перерастанию в более общую теорию глобальной геодинамики, приближающую нас к построению настоящей теории Земли. Постепенно вырисовываются основные принципы этой теории: 1) дифференциальная подвижность оболочек Земли, более существенная в тангенциальном, чем в радиальном, направлении; 2) проявление в отдельных оболочках автономных систем конвективных течений, обнаруживающих вместе с тем взаимосвязь по вертикали, - конвекция в более глубоких оболочках индуцирует конвекцию в более внешних оболочках; 3) взаимосвязь глубинных эндогенных процессов от ядра до земной коры, поверхностных процессов, обусловленных действием солнечной энергии и силы тяжести, а также космогенных процессов, связанных с изменениями ротационного режима Земли, внешних гравитационного и магнитного полей; 4) вековое охлаждение Земли, затухание ее эндогенной активности, уменьшение ее радиуса и на таком фоне пульсация этого радиуса, согласованная с изменением тепловыделения, интенсивности конвективных течений и их перестройкой.
Как можно видеть из только что сказанного, основой будущей обобщенной теории остается тектоника плит, но вместе о тем она должна будет полнее вобрать в себя позитивные элементы предшествующих тектонических гипотез - контракционной, пульсационной, ротационной, глубинной дифференциации. Это естественный путь развития парадигмы - от отрицания более ранних представлений до постепенной ассимиляции того рационального, что в них содержалось.
Уже когда настоящая кни/га была в наборе, в Москве был получен юбилейный, сотый том журнала Японского геологического общества, ознакомление с которым позволяет считать, что нашими японскими коллегами сделан новый крупный шаг в направлении создания глобальной модели динамики Земли, о которой говорилось выше. Авторы помещенных в этом томе тематически взаимосвязанных статей - С. Маруяма, М. Кумазава, С. Каваками и др. - справедливо исходят из того, что (как это было уже отмечено) теория тектоники литосферных плит объяснила лишь процессы, происходящие в верхних оболочках твердой Земли, в тектоносфере, под которой они понимают кору и верхнюю мантию, и что наступило время создания подлинно глобальной геодинамической модели. Они указывают, что появилось достаточно предпосылок создания такой модели, а именно: 1) данные сейсмотомографии; 2) результаты экспериментов при сверхвысоких давлениях; 3) математическое моделирование с применением суперкомпьютеров; 4) данные исследований Земли и планет из космоса; 5) новые регионально-геологические исследования, существенно пополнившие наши сведения о строении континентов и океанов.
Рис. 18.5. Схематическая иллюстрация глобальной тектоники (по С. Маруяме и др., 1993). Тектоника плит поставляет холодный материал в область плюм тектоники. Катастрофический коллапс застоявшейся на глубине 670 км пластины вызывает не только восходящее мантийное течение, стимулирующее плейт-тектонику, но и изменение конвективной циркуляции во внешнем ядре, контролирующее тектонику роста во внутреннем ядре
Отмечая, что тектоника плит, положения которой они отнюдь не отрицают, освещает лишь динамику тектоносферы, японские ученые приходят к заключению, что на уровне нижней мантии господствует уже не тектоника плит, а тектоника мантийных струй, т.е. плюм-тектоника, связанная, однако, с тектоникой плит. Эта связь выражается в том, что субдуцируемая холодная литосфера погружается до границы верхней и нижней мантии (670 км), здесь накапливается, частично продавливаясь вниз, а затем через 300-400 млн лет проникает в нижнюю мантию, достигая ее границы с ядром (рис. 18.5). Это вызывает изменение характера конвекции во внешнем ядре и его взаимодействия с внутренним ядром и, в порядке компенсации притока материала сверху, образование на границе ядро/мантия восходящих суперплюмов. Последние поднимаются до подошвы литосферы, частично испытывая задержку на границе нижней и верхней мантии, а в тектоносфере расщепляются на более мелкие плюмы, с которыми и связан внутриплитный магматизм. Они же, очевидно, стимулируют конвекцию в астеносфере, ответственную за перемещение литосферных плит.
Процессы, происходящие в ядре, японские авторы обозначают, в отличие от плейт- и плюм-тектоники, как тектонику роста, (growth tectonics), имея в виду рост внутреннего, чисто железо-никелевого ядра за счет внешнего ядра, пополняемого корово-мантийным силикатным материалом.
Таким образом, в их глобальной модели (см. рис. 18.5) выделяются три уровня, различающиеся по характеру происходящих в них конвективных процессов: верхний (тектоносфера) с тектоникой плит, средний (нижняя мантия) с плюм-тектоникой и нижний (ядро) с тектоникой роста.
В истории Земли, по мнению японских исследователей, до начала архея господствовала плюм-тектоника, ей предшествовала тектоника роста. В архее она начала вытесняться плейт-тектоникой (аналогичный вывод был сделан и нами), которая затем, с начала протерозоя, стала господствующей формой движений в тектоносфере. В будущем развитии Земли тектоника плит должна смениться контракционной тектоникой, когда литосфера образует единую оболочку, испытывающую общее сжатие.
