ТЕКТОНИКА ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ

Начало XX в. ознаменовалось появлением гипотезы, которой в дальнейшем было суждено сыграть ключевую роль в науках о Земле. Ф. Тейлор (1910), а вслед за ним А. Вегенер (1912) высказали идею о горизонтальных перемещениях материков на большие расстояния (дрейфе материков). Эта гипотеза возродилась в 1960-х гг. после открытия в океанах глобальной системы срединно-океанических хребтов, опоясывающих весь земной шар и местами выходящих на сушу (так называемая мировая система рифтов). Выяснилось также, что земная кора под океанами принципиально отличается от континентальной, а мощность осадков на дне увеличивается от гребней хребтов к их периферии. Были закартированы аномалии магнитного поля океанского ложа, имеющие симметричную относительно осей хребтов структуру; была установлена локализация глубин гипоцентров (очагов) землетрясений; был развит палеомагнитный метод, позволивший установить перемещения континентов относительно магнитных полюсов Земли. Все эти и другие результаты послужили основанием для возврата к идеям дрейфа континентов, но уже в новой форме — тектоники плит, которая остается ведущей теорией в науках о Земле.

На рубеже 1960-1970-х гг. в геологии возникла и быстро превратилась в ведущую геотектоническую теорию концепция тектоники литосферных плит. Основная идея теории литосферных плит базируется на разделении литосферы — верхней оболочки Земли— приблизительно на 15 жестких литосферных плит, находящихся в постоянном движении. Эти плиты разделены срединно-океаническими хребтами и глубокими океаническими желобами. Литосферные плиты имеют толщину 75-100 км и как бы «плавают» на верхнем вязком слое мантии — астеносфере. Вместе с ними перемещаются

рис. 22

континенты (следует иметь в виду, что плиты лишь весьма приблизительно соответствуют материкам и континентам, поэтому перемещения плит и перемещения материков — это не одно и то же). Если уподобить земной шар арбузу, то литосферные плиты превратятся в аналог арбузной корки, порезанной на несколько крупных фрагментов. Среди 15 литосферных плит различают 7 основных (Австралийская, Тихоокеанская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африканская, Евразийская, Антарктическая) и ряд малых плит (Аравийская, Китайская, Индокитайская, Наска, Охотская, Филиппинская и др.) (рис. 22).

Важным является тот факт, что внутри плит не бывает землетрясений, в то время как по их краям сейсмичность очень высокая. По характеру напряжений в очагах землетрясений, происходящих на краях плит, границы между ними делятся на два типа: дивергентные (там, где плиты расходятся) и конвергентные (там, где плиты сходятся). С помощью современных геодезических методов с использованием космической геодезии, лазерных измерений достоверно установлено, что литосферные плиты находятся в постоянном движении, и найдены закономерности их перемещений.

В частности, оказалось, что океанские плиты движутся быстрее тех, в состав которых входят континенты, причем с увеличением толщины плиты скорость ее движения уменьшается. Средняя скорость сближения литосферных плит составляет 10-12 см в год.

Причиной движения литосферных плит является конвективный перенос вещества мантии Земли, находящегося в нагретом пластическом состоянии (конвекция — перенос масс под влиянием различия плотности и температуры). Более нагретые слои мантии, поднимаясь к поверхности Земли, подвергаются плавлению и изливаются в виде базальтовых лав в рифтовых зонах срединно-океанских хребтов. В эти застывшие породы вновь внедряется базальтовая магма, и так происходит много раз подряд. В результате океанское дно как бы наращивается, разрастается (скорость его разрастания колеблется от нескольких миллиметров до 18 см в год). Этот процесс получил название спрединга.

По мере удаления от срединно-океанских хребтов океанская литосфера становится холоднее и тяжелее, поэтому она постепенно опускается, погружаясь в астеносферу и продавливая ее. Когда тяжелая океанская литосфера подходит к более легкой континентальной, она уходит под нее (как бы «подныривает»). При подходе океанской плиты к континентальной она начинает изгибаться, в ней возникают напряжения, при разряде которых происходят землетрясения. Гипоцентры землетрясений четко маркируют границу трения между двумя плитами, образующую наклонную зону, которая погружается под континентальную литосферу до глубины 700 км (так называемая зона Бвньофа).

Другой тип столкновения, характерный для континентальных литосферных плит, — их коллизия. В силу одинаковой относительной легкости слагающего их материала, они не могут погрузиться одна под другую и сталкиваются, образуя горно-складчатый пояс со сложным внутренним строением. Так, например, 50 млн лет назад при столкновении Индостанской плиты с Азиатской возникли Гималайские горы. Так сформировался Альпийский горно-складчатый пояс при коллизии Африкано-Аравийской и Евразийской континентальных плит. Величайшая горная цепь Земли —

Анды — появилась в результате столкновения Южно-Американской литосферной плиты с океанской плитой Наска, расположенной в юго-восточной части Тихого океана.

Движение литосферных плит привело к перемещению континентов. Перемещение Африки в северо-восточном направлении и постепенное сокращение расстояния между ней и южной Евразией вызвало сокращение и «закрытие» океана Тетис (от которого остались реликтовые Средиземное и Черное моря), а также образование Атлантического океана. Дно Тетиса вышло на поверхность Земли в виде горных систем Пиренеев, Альп, Карпат, Крыма, Кавказа, Эльбруса, горных систем Турции и Ирана. В тесной зависимости от тектонических движений и скоростей перемещения литосферных плит в течение всей геологической истории Земли менялся ее рельеф. Наиболее контрастным и возвышенным он был в местах столкновения континентальных литосферных плит. Тектоника плит дала объяснение не только поверхностной динамики Земли, но и многим другим явлениям, — землетрясениям, образованию цепочек островов, расположению гор, наступлению ледниковых периодов и др.

Движение литосферных плит повлекло за собой глобальные изменения оболочек Земли, что привело к изменению климата планеты. И все же, несмотря на грандиозные события, происходившие во время геологической истории Земли, некоторые ее параметры изменялись незначительно, оставаясь в достаточно узком диапазоне. К числу таких параметров относится средняя температура земной поверхности: она никогда не отклонялась ниже 8°С и выше 10°С от современной. Это одно из обстоятельств, способствовавших сохранению жизни на нашей планете в течение трех с половиной миллиардов лет.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >