В.Н. Жарков - Внутреннее строение Земли и планет (1119250), страница 51
Текст из файла (страница 51)
чем большая относительная доля площади плитызанята континентом, тем меньше ее скорость; 2) скорости плит коррелируютс относительной протяженностью границ субдукции, т.е. чем больше относительная длина границ поглощения плит, тем больше их скорость; 3) скоростиплит коррелируют с величиной среднего полярного расстояния плиты (π /2 − θ ),т.е. плиты, расположенные в полярных зонах, движутся медленно, а плиты, расположенные в экваториальной области, движутся быстро.226Таблица 12Мгновенная глобальная кинематическая модель движениялитосферных плит RM2Вектор относительного вращения1Парыплитθ , градσθ , градϕ , градσϕ , градCA–TOКО–ТОH–ТОЕА–ТОИ–ТОАН–ТОКО–СААФ–САЕА–САСА–КАКО–КАН–КАКО–НСА–ЮАКА–ЮАН–ЮААФ–ЮААН–ЮАИ–АФАР–АФАФ–ЕАИ–ЕААР–ЕАИ–АРН–АНАФ–АНИ–АН48.7738.7256.6460.6460.7164.6729.8080.4365.85−33.8323.6047.305.6325.5773.5159.0866.5687.6917.2730.8225–2319.7129–827.0843.219.4618.671.100.891.891.040.770.901.061.576.179.191.485.371.407.1211.753.762.831.300.973.444.251.402.532.154.503.771.16−73.91−107.39−87.88−78.92−5.79−80.23−121.2856.36132.44−70.48−115.55−97.57−124.40−53.8260.84−94.75−37.2975.2046.026.43−21.1938.46−1.6463.86−95.02−41.7032.741.941.011.813.041.832.322.0735.295.062.762.264.572.616.2248.863.732.6579.291.0611.480.982.669.572.303.283.551.41ω,градградσω ,млн летмлн лет0.8520.0252.2080.0701.5390.0290.9770.0271.2460.0230.9640.0141.4890.0700.2580.0190.2310.0150.2190.0521.5430.0840.7110.0560.9720.0650.1670.0290.2020.0380.8350.0340.3560.0100.3020.0180.6440.0140.2600.0470.1040.0360.6980.0240.3570.0540.4690.0660.6050.0390.1490.0090.6730.0111 Плита, указанная первой, вращается относительновторой плиты против часовой стрелки.
Приведены также средние квадратические ошибки определения σθ , σϕ , σω (θ —северная широта, ϕ — восточная долгота, знак “−” указывает на южную широту и западную долготу).227Таблица 13Модель абсолютных скоростей плит AM1-2Вектор абсолютного вращенияПарыплитθ , градσθ , градϕ , градσϕ , градАФАНАРКАКОЕАИНСАТОЮA18.7621.8527.29−42.8021.890.7019.2347.99−58.31−61.66−82.2833.9391.8112.4039.203.08124.356.699.3616.215.1119.27−21.7675.55−3.9466.75−115.71−23.1935.64−93.81−40.6797.1975.6742.2063.2018.2240.982.81146.676.578.1439.627.7185.88ω,градградσω ,млн летмлн лет0.1390.0550.0540.0910.3880.0670.1290.1041.4220.1190.0380.0570.7160.0760.5850.0970.2470.0800.9670.0850.2850.084Обозначения те же, что в табл.
12.Таблица 14Модели абсолютных скоростей плитВектор абсолютного вращенияТО плитыкоординатыградω,θ , ю. ш.ϕ , в. ш.млн лет62.93∘111.50∘0.736МодельКлиматическое условиеAM0-2Отсутствует вращениелитосферы как целогоAM1-2Наилучшее согласиес данными по ГТ61.6697.190.967AМ2-2Фиксирована АФ плита59.15109.601.043AMЗ-3Фиксирована КА плита63.52104.450.8532288.4.Механизмы тектоники плит8.4.1. Данные наблюдений. Модель Эльзассера. О конвекции в мантии, которая приводит в движение литосфериые плиты и, соответственно, определяеттектонику Земли, имеется очень мало прямых свидетельств.
В самом начале этойглавы мы отмечали, что без наблюдательных данных об океаническом дне былобы совершенно немыслимо создание тектоники плит. Не в меньшей степени этоотносится к поиску движущего механизма тектоники плит. Без рассмотрениявсех имеющихся признаков течений в мантии трудно рассчитывать на то, чтокому-нибудь просто удастся угадать этот механизм. Действительно, наиболееестественная идея, которой придерживались ведущие специалисты по тектонике плит в первые годы после ее создания, заключалась в том, что жесткиелитосферные плиты увлекаются мантийными течениями.
Теперь, как мы увидим, все склоняются к тому, что движение литосферы, которое является частьюкрупномасштабной конвекции в верхней мантии, увлекает за счет сил вязкоготрения подстилающую ее астеносферу. Таким образом, не астеносферный потоктянет литосферные плиты, а наоборот, литосферные плиты приводят в движениевязкую астеносферу и испытывают со стороны последней силу торможения.Суммируем данные наблюдений, которые могут нам помочь, хотя бы качественно, установить характер реальных течений в мантии Земли и соответственно правильно ориентироваться в выборе механизма тектоники плит. Прямымуказанием на то, что в мантии Земли имеются течения, является рождение литосферы в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов и ее уничтожение —погружение в мантию в местах глубоководных желобов. Полезные заключенияможно сделать, проводя различные корреляции параметров плит.
Три таких правила были сформулированы в конце предыдущего параграфа. Очень нагляднокорреляция между средней скоростью плит (скоростью, осредыенной по площади плит) и долей границ субдукции в общей протяженности границы плит виднана cxeме, построенной Форсайтом и Уедой в 1975 г. (рис. 62). Плиты Кокос, Тихоокеанская, Наска, Филиппинская и Индийская имеют протяженные границы,где они погружаются в мантию, и их средние скорости велики ∼ 6–9 см/год,а средние скорости остальных плит в большинстве случаев меньше 2 см/год.Быстрые плиты Наска, Кокос и Тихоокеанская отличаются в основном посвоей площади.
Отсюда можно сделать вывод, что если бы сцепление литосферэтих плит с астеносферой мантии было главной движущей силой в тектоникеплит, то Тихоокеанская плита должна была бы двигаться или заметно быстрее, или заметно медленнее плит Наска и Кокос. В первом случае можно былобы предположить, что астеносферное течение приводит в движение плиты, т.е.их волочит, а во втором — что вязкое торможение литосферы об астеносферу22930%20НаскаТихоокеанскаяКокос5ИндийскаяФилиппинскаяАравийская0ЕвразиатскаяСеверо-АмериканскаяЮжно-АмериканскаяАнтарктическаяАфриканскаяКарибская1010 см/годРис. 62.
Доля периметра плиты, приходящаяся на границы субдукции (в %), в сравнениисо средней абсолютной скоростью плит (см/год)является основной силой сопротивления в тектонике плит. Отсутствие корреляции скоростей этих плит с размерами их площади означает, что взаимодействиеокеанической литосферы с астеносферой не принадлежит к числу основных,определяющих взаимодействий в тектонике плит.Далее, мы видим, (рис. 62), что плиты, содержащие крупные континентальные регионы, движутся медленно. Отсюда на первый взгляд можно было бызаключить, что плиты с мощной литосферой испытывают сильное торможениепри своем движений.
Однако Индийская плита, которая несет на себе крупныеконтинентальные блоки (Индию, Австралию) и имеет длинный желоб (Яванский движется быстро. Отсюда Форсайт и Уеда сделали вывод, что главныйфактор, определяющий скорость движения плиты, это наличие или отсутствиекрупного, погружающегося в мантию блока, а не наличие или отсутствие континентов. Так постепенно сформировалась идея о том, что главной движущейсилой в тектонике плит является сила тяги холодного, тяжелого, погружающегося в мантию литосферного блока.
Плиты же, которые не скреплены с такимитонущими блоками, играют сравнительно пассивную роль, они расталкиваютсябыстрыми плитами, и скорости их относительно мантии малы.Форсайт и Уеда исследовали также корреляцию между скоростями движения плит и другими геометрическими факторами, такими как площадь плиты,площадь ее континентальной части, общая длина хребтов, длина трансформных230разломов и длина границ, проходящих по надвинутому борту желобов (т.е. границ плит, у которых поглощается сталкивающаяся с ними быстрая плита).
Былоустановлено, что скорость плохо коррелирует со всеми этими параметрами, заисключением площади континентальной части плиты, о чем уже говорилось.Посмотрим теперь, какие выводы можно сделать из данных о механизмахочага и их распределении в холодных литосферных блоках, погружающихсяв мантию. Здесь опять-таки реальные факты оказались в противоречий с ожиданиями геофизиков. Ожидалось, что в результате встречного движения континентальной и океанической плит погружающийся блок будет находиться всостоянии сжатия.
Оси сжимающих напряжений, определенные по механизмамочагов землетрясений, должны были бы лежать в горизонтальных плоскостях,параллельных поверхности. На практике оси сжатия оказались ориентированными по падению, т.е. параллельно поверхности погружающегося блока. Болеетого, иногда вдоль сейсмической плоскости плиты оказывались ориентированными оси растяжения.Правильную интерпретацию этих результатов, схематически показанных нарис. 63, с позиций тектоники плит дали в 1969 г. американские сейсмологиАйзеке и Молнар.
Они предположили, что слой мантии от подошвы литосферы до глубины ∼ 700 км можно разделить по прочности на две зоны: 1) доглубины ∼ 300–400 км расположена зона низкой прочности — астеносфера; растягивающие напряжения, направленные вдоль оси погружающегося блока, невстречаются глубже этой зоны; 2) на глубинах ∼ 400–700 км расположена зонавозрастающей прочности от низкой до высокой; на этих глубинах или имеются сжимающие напряжения, или наблюдается перерыв в сейсмичности. Глубже700 км расположена зона высокой прочности. Погружающийся литосферныйблок на глубинах ∼ 700 км встречает очень сильное сопротивление, что приводит к сжимающим напряжениям во всем блоке (схема В на рис. 63, б).
Применьшей глубине погружения, скажем ∼ 500 км, сопротивление блоку можетбыть недостаточным, чтобы сжать его вдоль сейсмической плоскости на всемпротяжении. В результате торцевая часть блока испытывает сжатие, а часть,расположенная ближе к поверхности, находится в состоянии растяжения (схема Б на рис. 63, б). Если блок погружен только в астеносферу, т.е.
при своемопускании он не встречает достаточного сопротивления, то он может находиться в состоянии растяжения (схема А на рис. 63, б). Перерыв в сейсмичностиможно объяснить тем, что нижняя часть блока отделилась от верхней (схема Гна рис. 63, б). Объяснение результатов, показанных на рис. 63, станет еще более естественным, если учесть тот факт, что отрицательная сила плавучестипогружающегося холодного литосферного блока, видимо, является основнойдвижущей силой в тектонике плит.231Алеутские о-ваО-ва РюкюЦентральная АмерикаНовая ЗеландияО-ва Новые ГебридыЗондские о-ваФилиппиныЧилиО-ва КермадекО-ва Идзу-БонинКурилыСев.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
