Глава 06. ПРИРОДА ТЕКТОНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЗЕМЛИ (1119268), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Браун и А. Массет, авторы книги “Недоступная Земли”(1984), отмечают, что сейсмические исследования не подтверждают существования вмантии плюмов.Противоречит гипотеза “горячих точек” и проявлениям вулканизма на Гавайскихостровах, для объяснения которого она и была предложена. Так, по геологическимданным установлено, что основная фаза вулканизма, сформировавшая о. Оаху,закончилась около 3 млн лет назад.
С тех пор произошла эрозия острова, сформировалисьповерхности выравнивания и глубокие эрозионные долины, но в течение более чем 2 млнлет никакой вулканической деятельности там больше не происходило. Однако уже вчетвертичное время, около нескольких сотен тысяч лет назад, вулканическая активностьвнезапно вновь проявилась и закончилась лишь около 30 тыс. лет назад, сформировавсвежие излияния и вулканические постройки гонолулской серии. За 2 млн лет перерывавулканической деятельности существовавший ранее магматический канал должен был быполностью раскристаллизоваться и прочно затампонироваться. Но чем тогда можнообъяснить новую очень короткую вспышку вулканизма на о. Оаху? Новым“прожиганием” литосферы над новой “горячей точкой”? Ведь старая “горячая точка” в этоже самое время продолжала “действовать” на южном острове архипелага Гавайи, тогдакак о.
Оаху за эти 2–3 млн лет переместился к северо-западу от места активноговулканизма приблизительно на 200–300 км. По-видимому, такой короткий импульсповторного вулканизма Гонолулской серии (после длительного перерыва вулканическойактивности) можно объяснить только повторным образованием трещины в литосфернойплите под о. Оаху.Теперь кратко о физических основах “горячих точек”. Начнем с того, что идеятаких точек полностью несовместима с концепцией конвектирующей мантии, лежащей в177основе хорошо обоснованной теории тектоники литосферных плит.
Ведь в охваченнойконвективными движениями мантии, будь то тепловая или тем более химико-плотностнаяконвекция, распределение температуры всегда близко к адиабатическому с приведенной кповерхности температурой около 1320 °С. Следовательно, в такой мантии глубже 80 км(т.е. глубже перехода шпинелевых лерцолитов в гранатовые) никаких ювенильныхрасплавов существовать не должно (см. рис. 6.2). Тем более этот запрет полностьюотносится к нижней мантии. Кроме того, в конвектирующей мантии происходитпостоянное перемешивание вещества, и поэтому совершенно исключается предположениео существовании в ее глубинах каких-либо участков локального перегрева вещества на1000–2000 °С.
Для этого потребовались бы природные радиоактивные реакторы, сураганными концентрациями в них радиоактивных элементов. Но в мантии такихэлементов очень мало, к тому же они более или менее равномерно распределены по всемумантийному веществу, а их вклад в эндогенные энергетические процессы не превышает8–10% (см. раздел 5.5).Предвидя возражения, с напоминанием о генерации кимберлитовых,лампроитовых, карбонатитовых и щелочно-ультраосновных магм на глубинах бóльших 80км и вплоть до 250 км. Обратим внимание на то, что температуры этих магм непревышают 1000–1100 °С, а происхождение всех этих экзотических расплавов легкоможет быть объяснено переплавлением докембрийских водонасыщенных и богатыхокислами железа карбонатно-силикатных океанических осадков, затянутых на такиеглубины под архейские континенты по древним зонам поддвига плит (О.
Сорохтин, Ф.Митрофанов, Н. Сорохтин, 1996). Возможность затягивания железистых (тяжелых)осадков на такие глубины была показана в работе А.С. Монина и О.Г. Сорохтина (1986), атемпература плавления водонасыщенных осадков даже при давлениях около 50–70 кбар,как известно, не превышает 600–900 °С (подробнее об этом см. гл. 11).Для того чтобы проплавить вещество литосферы, необходимо подвести к ееподошве достаточный запас тепла. Если считать, что “прожигание” узкогомагматического канала происходит теми же магмами, которые поступают ввулканический канал, то исходная температура таких магм опять должна была быпревышать температуру астеносферы на те же 1000–1500 °С, а это, как показано выше,полностью исключается.
С точки зрения гидродинамики узкие плюмы не могутпорождаться и самим конвективным массообменом в мантии, так как для этого опятьпотребовался бы перегрев их вещества на многие сотни градусов, а вместо щелочных лавв вулканах, расположенных над такими горячими плюмами, изливались бы толькокоматииты.Иногда в качестве доказательства существования “горячих точек” и привноса в нихвещества из более глубокого “недеплетированного” резервуара мантии приводятстронциевые отношения 87Sr/86Sr = 0,7030–0,7036, слегка, но все-таки заметнопревышающие таковое для толеитов срединно-океанических хребтов 87Sr/86Sr = 0,7027.
Ноэту разницу изотопных отношений легко объяснить и без привлечения таких механизмовдифференциации, как плюмы “горячих точек”. Действительно, фракционное плавлениемантийного вещества на глубинах подлитосферной мантии при умеренных давлениях (от7 до 20 кбар) и близких к солидусу температурах, прежде всего, приводит к расплавлениющелочных пироксенов, содержащих и радиоактивный рубидий 87Rb. При этом в расплавпереходит избыточный радиогенный 87Sr, который накапливался в кристаллическихрешетках таких пироксенов (за счет распада 87Rb) еще до момента попадания даннойпорции мантийного вещества на уровень астеносферы. При меньших же давлениях ибóльшем парциальном плавлении мантийного вещества под срединно-океаническимихребтами уже в бóльшей мере переходят в расплав кальциевые пироксены и полевыешпаты (основные носители стронция), “запомнившие” отношения 87Sr/86Sr со временипредыдущего цикла расплавления мантийного вещества в астеносфере, происходившего178еще в прошлом конвективном цикле, характеризовавшемся меньшими значениями такихотношений.Таким образом, магматизм так называемых “горячих точек” на поверку оказываетсяпредельно холодным и никак не связанным с глубокой (нижней) мантией.
Поэтому всемногочисленные попытки определить по “горячим точкам” абсолютные перемещениялитосферных плит оказываются построенными на песке. Но в чем же тогда скрытаистинная причина появления внутриплитового магматизма? Сегодня на этот вопросможно ответить уверенно и однозначно: внутриплитовый магматизм появляется только втех случаях и только тогда, когда в литосферной оболочке возникают сквозные трещины,дренирующие верхние слои астеносферы и заполняемые поступающими из нихрасплавами.
Отсюда следует, что как океанический, так и континентальный рифтогенезвозникают только при расколах литосферных плит под влиянием растягивающихнапряжений, как это и следует из модели пассивного рифтогенеза Ю.Г. Леонова (2001).При таком механизме возникновения внутриплитового магматизма его геохимия итермодинамика определяются только давлением и температурными условиями вподлитосферной мантии, а также глубиной проникновения в нее дренирующих трещин. Сэтим механизмом оказываются полностью согласованными большинство геологическихданных по магматизму такого типа и экспериментальные результаты по плавлениюпиролита (лерцолитов) при разных РТ-условиях.
При этом не требуется привлечениякаких-либо дополнительных гипотез. Единственный остающийся вопрос – это выяснениемеханизмов возникновения самих расколов и трещин в литосферной оболочке Земли.Такие расколы, естественно, могут возникать и под влиянием конвективныхтечений в мантии (пример тому – Восточно-Африканская рифтовая система), а также подвлиянием столкновения плит и давления со стороны соседних плит (как это происходит вВосточной Азии и Забайкалье). Но такие расколы не создают иллюзий стоящих на местемагматических центров типа Гавайских вулканов. В этом отношении плодотворнойявляется гипотеза Д.
Таркота и Е. Оксбурга (1978), согласно которой литосферные плиты,перемещаясь по поверхности горячей мантии, вынуждены приспосабливаться кпеременной кривизне эллипсоида вращения Земли. И хотя радиусы кривизнылитосферных плит при этом меняются несущественно (всего на доли процента), ихдеформация вызывает в теле крупных плит появление избыточных напряженийрастяжения или сдвига порядка сотен бар. При наличии в астеносфере жидких расплавов,способных заполнять собой образующиеся трещины и принимать на себя всестороннеегидростатическое давление вышележащих пород, такие напряжения достаточны дляполного раскола литосферы от ее основания и до поверхности.Если же теперь крупная литосферная плита, например Тихоокеанская,перемещается из низких широт в более высокие, то в теле такой плиты должныпостепенно нарастать напряжения растяжения (рис. 6.13). После достижения ими пределапрочности пород на разрыв в литосферной оболочке, лежащей на пропитанном жидкимибазальтовыми расплавами астеносферном слое, будет происходить раскол и образованиезаполняемой этими же расплавами трещины.
В результате базальтовым магмамоткрывается доступ из-под подошвы литосферы на ее поверхность с образованиемвначале покровных излияний, а затем и вулканических построек. При длительномдействии такого механизма на критических широтах около 18–20º с. ш. (на которыхнапряжения растяжения достигают предела прочности пород на разрыв) возникнет“бегущая” трещина, на острие которой постоянно будут происходить излияниябазальтовых лав.В 1990 г.
одному из авторов монографии (О.Г. Сорохтину) посчастливилосьопускаться на глубоководном обитаемом аппарате “Мир” на дно Тихого океана к югу отдействующего подводного вулкана Лоихи (расположенного южнее о. Гавайи), вблизи отначала вновь формирующейся трещины раскола литосферы. В месте погружения179совершенно свежие и еще не присыпанные осадками базальтовые лавы с подушечнойтекстурой залегают в виде покрова непосредственно на осадках. В центральных частяхэтого покрова отчетливо видны открытые трещины – гъяры метровых размеров, явныеследы растяжения пород. К северо-западу площадь и мощность базальтовых покрововпоследовательно возрастала, пока постепенно не перешла в подножие молодогоподводного вулкана Лоихи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
