В.Н. Жарков - Внутреннее строение Земли и планет (1119250), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Теперь, задним числом мы понимаем,что это было замечательное предвидение, а сам Холмс выступает как один изнаиболее прозорливых геологов нашего столетия. Необходимо также вспомнитьамериканского геофизика Д. Григгса, который в конце 30-х годов на основе экспериментального моделирования конвекции в мантии пришел к заключению,что геологические особенности островных дуг можно объяснить, если предположить, что их развитие происходит над нисходящим потоком мантийного материала. Известный голландский геофизик Ф.
Венинг-Мейнес, открывший в 30-хгодах большие отрицательные гравитационные аномалии над глубоководнымижелобами, также выдвигал гипотезу, согласно которой происхождение желобови островных дуг связано с нисходящим конвективным потоком в мантии.Концепция тектоники плит была сформулирована в серии работ 1967 и1968 гг., когда в полной мере было осознано значение следующих трех основныхположений.1. Механическая модель верхней мантии состоит из упругого жесткого наружного слоя — литосферы и подстилающего его размягченного слоя — астеносферы.
Один из создателей НГТ Мак-Кензи отметил, что аналогичная модельдля длиннопериодных механических воздействий была намечена Фишеромеще в 1889 г. Баррел в 1914 г. формализовал механическую модель верхнеймантии и ввел термины «литосфера» и «астеносфера». Эльзассер (1967 г.),Мак-Кензи (1967 г.) и Оливер и Айзекс (1967 г.) рассмотрели различные аспекты, связанные с указанной реологической стратификацией верхней мантии. Построение современной механической модели верхней мантии — ее188разделение на литосферу и астеносферу — нашло свое завершение в работеТуркотта и Оксбурга в 1967 г., где океаническая литосфера была определенакак наружный холодный погранслой конвективных ячеек верхней мантии.Эта фундаментальная идея служит основой при физической интерпретациитектоники плит (см. §8.4).2.
Для разделения литосферы на плиты используют сводки по сейсмичностиЗемли (см. §1.3, рис. 9), впервые в полном объеме составленные Гутенбергом и Рихтером (1941, 1954 гг.). Согласно этим данным большая частьмеханической энергии, выделяемой в поверхностном слое Земли, расходуется в нескольких узких сейсмических поясах, а остальная энергия — приэпейрогенических движениях1 .3. Литосферные плиты являются жесткими телами, поэтому кинематика их перемещения на сфере подчинена строгим геометрическим правилам.Мы уже знаем, что существуют два типа границ плит – границы типа рифтов, где происходит рождение или наращивание литосферных плит, и границыв районах глубоководных желобов, где происходит уничтожение, т.е. погружение в мантию литосферных плит.
Границы первого типа являются зонамирастяжения коры (точнее, литосферы), а границы второго типа — зонами сжатия. Это хорошо видно на карте распределения упругих напряжений в литосфере (рис. 11), определенных по механизмам очагов землетрясений. Однакоглобальная система срединно-океанических хребтов и континентальных рифтови система океанических желобов во многих местах оказываются разорваннымикрупными разломами, протяженность которых достигает многих сотен километров.
Эти разломы «трансформируют» хребет в хребет, желоб в желоб илихребет в желоб. Канадский геолог Уилсон (1965 г.), впервые давший правильную интерпретацию относительному движению плит по этим разломам, назвалих трансформными разломами. По трансформным разломам происходит горизонтальное проскальзование плит друг относительно друга. Этот вывод Уилсонаполностью подтвердился данными по механизмам очагов землетрясений, расположенных на таких разломах.
Трансформные разломы бывают двух типов: еслипротивоположный берег разлома движется влево — это левосторонний разлом,если вправо, то правосторонний разлом.1 В геологическом словаре дано следующее определение: Epelrogeny — эпейрогения. По определению Гильберта (Gilbert, 1890), эпейрогения — вид тектонических движений, которые создаютболее крупные черты строения континентов и океанов (например, плато и бассейны), в противоположность более локализованному процессу орогенеза, под воздействием которого образуютсягорные хребты. Преимущественно вертикальные, направленные вверх или вниз эпейрогенические движения затрагивают большую часть континентов не только в пределах кратонов (щитови платформ), но также и стабилизированные бывшие орогеиические пояса, в пределах которыхони создают большинство современных гор.189Теперь, когда были открыты и стали понятны все типы движений литосферных плит, создались предпосылки для окончательной формулировки НГТ.Ограничения, существующие при движении жестких плит на плоской Земле,впервые были описаны Уилсоном в 1965 г.
в его классической работе «Новыйкласс разломов и их отношение к континентальному дрейфу», опубликованнойв журнале Nature. В том же году была опубликована работа Булларда, Эвереттаи Смита, где рассматривались геометрические ограничения при движении плитна сфере.Вот как описывает Ле Пишон кульминационный момент в создании НГТ.«Как и для большинства других гипотез, трудно восстановить точную историюстановления тектоники плит. Когда основы заложены, новые идеи могут возникнуть практически одновременно у нескольких ученых. В наши дни интенсивныйобмен информацией еще больше ускорил распространение новых идей. Морганвпервые сформулировал гипотезу в своем выступлении на ежегодной конференции Американского геофизического союза в Вашингтоне в апреле 1967 г.Мак-Кензи и Паркер (1967 г.) дали четкое определение гипотезы тектоники плити использовали ее для объяснения ориентировки напряжений в очагах землетрясений и природы тектонических структур на периферии северной части Тихогоокеана.
Они занимались в основном геометрическими проблемами, связанными с соединением трех плит. Ле Питон (1968 г.) показал, что тектоника плитобеспечивает получение согласованной кинематической картины в глобальноммасштабе, и предпринял небезуспешную попытку применить тектонику плитдля изучения палеокинематической эволюции Земли в кайнозое. Айзекс, Оливер и Сайкс (1968 г.) впервые систематически использовали тектонику плит дляобъяснения глобальных тектонических явлений. Они показали, что гипотеза может объяснить большинство происходящих на Земле сейсмических явлений и непротиворечит основным эмпирическим фактам. По всей вероятности, именноих работа впервые оказала реальное влияние на геологический мир».И далее: «Приведенная краткая история развития гипотезы показывает, что,хотя все основные положения тектоники плит были опубликованы и широкоизвестны ранее, ее оформление потребовало некоторого времени, потому чтоспециалистам в области наук о Земле было трудно осознать концепцию относительных движений на сфере.
Подобно этому ранее была не сразу принятаконцепция трансформных разломов Уилсона, так как ученым было трудно воспринять представление об относительных движениях на плоскости. И толькоблагодаря тому, что предсказания, сделанные на основе этих гипотез, были подтверждены многочисленными новыми открытиями, главным образом в океанах,эти гипотезы получили широкое признание. Первые открытия в области изучения структуры дна океанов и природы срединно-океанических хребтов были190описаны в работах М. и Дж. Юингов (1964 г.) и Хизена (1962 г.). В целом можно считать, что гипотеза тектоники плит развивалась поэтапно на протяжениипоследнего столетия, причем на каждом этапе ей удавалось удовлетворительнообъяснить большинство известных в то время фактов. Основные этапы развитияконцепции были инициированы Вегенером в 1912 г., Хессом в 1960 г., Вайноми Мэтьюзом в 1963 г., Уилсоном в 1965 г.
и Морганом в 1967 г.».Идеи НГТ оказали большое влияние на развитие многих разделов наук о Земле. Как всякая новая теория, НГТ имеет не только много сторонников, но встречает и оппозицию, в особенности среди геологов, которые считают, что многиеважные факты геологии континентов невозможно объяснить с позиций тектоники плит. Трудности усугубляются и чисто психологическими причинами в связис тем, что НГТ сделала первый шаг по переводу геологии из разряда описательных наук в разряд точных наук естествознания. Но то, что это только первыйшаг на указанном трудном и длинном пути, редко подчеркивается и еще режеосознается. Трудности, с которыми встречаются представители наук о Земле,в конечном счете обусловлены двумя обстоятельствами: 1) невозможностьюпроникнуть в недра Земли и 2) утерей колоссальной информации об эволюцииЗемли. В более частном плане иногда говорят и так: «Об океаническом днеизвестно меньше, чем об обратной стороне Луны!».Тектоника плит является поверхностным проявлением конвективных движений в недрах мантии.
Эти движения очень сложны и еще плохо поняты.Важнейшей особенностью тектоники Земли является линейность ее основныхструктур — срединно-океанических и континентальных рифтовых систем и систем глубоководных желобов. Это обусловлено структурой развитой конвекциив верхней мантии, которая такова, что образуются линейные восходящие горячие потоки — слои, выходящие на поверхность в рифтовых зонах и рождающие наружный тепловой погранслой — океаническую литосферу. Отодвигаясьв стороны от срединно-океанических хребтов, океаническая литосфера остываети заканчивает свой путь, снова погружаясь в мантию у глубоководных желобовс образованием холодного нисходящего потока — слоя, разогревающегося и тонущего в горячей мантии.На поверхности Земли были выявлены менее яркие «следы» конвекции в мантии, которые тем не менее имеют важное значение для понимания тектоникиЗемли.
Мы имеем в виду выделенные Уилсоном (1963 г.) куполообразные структуры выхода базальтовых магм, которые не связаны с границами плит. Диаметрэтих структур может достигать 200 км, и они характеризуются повышенным тепловым потоком. Уилсон назвал эти образования горячими пятнами (hot spots), нов русской литературе больше привилось название горячие точки. Согласно Бурке и Уилсону (1970 г.) на поверхности Земли можно выделить по меньшей мере191122 горячие точки, которые на протяжении последних 10 миллионов лет былимагматически активны. По первоначальному предположению Уилсона горячаяточка располагается над фиксированным объектом в мантии, который прожигает проходящую над ним литосферу, как папироса лист бумаги.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
