Глава 06. ПРИРОДА ТЕКТОНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЗЕМЛИ (1119268), страница 12
Текст из файла (страница 12)
По нашему мнению, наблюдавшаяся картина базальтовыхизлияний к югу от Гавайских островов практически однозначно свидетельствует офункционировании здесь механизма разрыва Тихоокеанской литосферной плиты, а не еепроплавления мантийным веществом “горячей точки”.Рис. 6.13. Растяжение и раскол жесткой литосферной плиты при ее движении с юга на север по поверхностиэллипсоида вращения Земли: 1 – направление движения плиты; 2 – напряжения растяжения; 3 – напряжениясжатия; 4 – “бегущая” трещина растяжения; 5 – зона сдвиговых деформаций в области сжатия плитыЕсли после залечивания первого разлома (благодаря охлаждению и полнойкристаллизации магмы в подводящем канале) напряжения растяжения все-такипродолжают возрастать (за счет продолжающегося изменения кривизны перемещающейсялитосферной плиты), то может возникнуть новая трещина и произойти повторныйимпульс вулканизма, как это и наблюдалось в голоцене на о. Оаху в Гавайскомархипелаге.После полного развития раскола кривизна литосферы вновь приспосабливается кформе эллипсоида вращения Земли, напряжения в ней исчезают, а базальтовые магмы,когда-то внедрившиеся в образовавшиеся трещины, полностью остывают,кристаллизуются и вновь спаивают воедино расколовшуюся было литосферную плиту.Однако остающиеся на ее поверхности потухшие вулканы четко отмечают путь движенияплиты над критической широтой (но не долготой и тем более не над “горячей точкой”!).При движении плит из высоких широт в низкие вместо напряжений растяжения вних появляются напряжения сжатия (действующие в широтном направлении), и какследствие в таких плитах возникает ортогональная система сдвиговых деформаций,ориентированная под углом 45° к направлению главных сжимающих напряжений.
В узлахсети сдвиговых деформаций (на пересечении сдвигов) возникают, как правило,изолированные каналы – зияния, по которым происходят вулканические извержения,создающие затем площадные группы вулканических островов. Как и в предыдущемслучае, эти острова также формируются в основном на критических широтах (но недолготах!). Если взять в пример Тихоокеанскую плиту, то архипелаги таких острововвозникают приблизительно на 25–30° ю.
ш. и всегда тяготеют к ослабленным зонамтрансформных разломов. На этих же широтах в середине мелового периода возникли180многочисленные вулканические острова, превратившиеся в позднем мелу вплосковершинные подводные горы – гайоты (Богданов и др., 1990). К настоящемувремени все гайоты этого возраста уже переместились в Северное полушарие.Посмотрим теперь с количественной точки зрения, насколько мембранная гипотезаотвечает реальной обстановке возникновения внутриплитового вулканизма гавайскоготипа на Тихоокеанской плите. Для расчета используем параметры эллипсоида вращенияЗемли: экваториальный радиус Rэ =6378,16 км, полярный радиус Rп = 6356,78 км.
Каквидно из этих данных, эксцентриситет эллипсоида вращения Земли очень небольшой,всего е = 1/298,3. Это позволяет приближенно решать задачу о деформацияхперемещающихся по поверхности Земли литосферных плит с использованием толькоупрощенных моделей.Рассмотрим опять движение крупной литосферной плиты от экватора на север. Приэтом благодаря жесткости плиты и разности радиусов ее кривизны на экваторе и на болеевысоких широтах в ее центральной части возникает подобие арки амплитудой в сотниметров и более (на полюсе высота такой “арки” превышала бы 21 км). Если в качествепримера взять Тихоокеанскую плиту и учесть, что на ее флангах (по краям плиты)отсутствуют упоры, поскольку в этих местах плита по зонам субдукции погружается вмантию или только формируется в рифтовых зонах, то оказывается, что у такой плиты неможет возникнуть арочный эффект сжатия. Наоборот, у такой плиты должна наблюдатьсяобратная картина – растяжение за счет ее соскальзывания с астеносферного выступа подаркой.Согласно расчетам (Сорохтин, Ушаков, 1993), учитывающим размерыТихоокеанской плиты, превышающие 11 тыс.
км, и ее упругое сжатие, высота такой“арки” в центре плиты могла бы превышать несколько сотен метров. Судя по широкойположительной гравитационной аномалии в свободном воздухе амплитудой около 10мГал, протянувшейся строго по центральной зоне Тихоокеанской плиты в северозападном направлении от экватора до широты Гавайских островов, и широкимдепрессиям гравитационного поля (до –20 мГал) на флангах этой плиты (рис. 6.14),суммарная высота ее “арки” достигает 330 м. Возникающие при этом напряжениярастяжения в своде такой “арки” на 18–20º с. ш. (т. е. как раз в зоне развитияупоминавшихся выше базальтовых покровов к югу от о. Гавайи) достигают –70 бар. Длясравнения напомним, что, судя по интенсивности большинства землетрясений и размерамих очаговых зон, подвижки (разломы) в горных породах происходят при избыточныхнапряжениях порядка нескольких десятков бар. В присутствии же жидкого базальтовогорасплава, воспринимающего на себя литостатическое давление пород, их прочностьоказывается существенно сниженной.Интересно отметить, что в южной котловине Тихого океана, где литосферная плитадвижется из высоких широт в низкие, как и следует из гипотезы мембранной тектоники, вцентре плиты располагается пологая отрицательная гравитационная аномалия всвободном воздухе, а по ее периферии, наоборот, положительные аномалии.
Общийразмах аномалий достигает все тех же 30 мГал. Следовательно, относительная амплитудапрогиба плиты здесь также достигает 330 м, а напряжения сжатия (и сдвига) +70 бар.Из приведенных примеров расчета видно, что возникающих за счет мембранногоэффекта напряжений в Тихоокеанской плите достаточно для ее разрыва и возникновения вней крупных трещин – подводящих магматических каналов. Ширину образующихсятрещин можно определить по относительным деформациям плиты с учетом ее упругих ипрочностных свойств.
Проведенные оценки показывают, что ширина трещинырастяжения Тихоокеанской плиты на 20º с. ш. уже может достигать 1,3 км. В реальныхусловиях, однако, ширина трещины будет еще большей, поскольку значение“долговременного” модуля упругости (благодаря релаксационным явлениям в породахлитосферы) всегда оказывается существенно меньшим принятого в расчете его“мгновенного” значения. Естественно, такие широкие трещины являются великолепными181подводящими каналами для базальтовых магм, поднимающихся из-под расколовшейсялитосферы на ее поверхность, чем в конечном итоге и объясняется внутриплитовыйвулканизм гавайского типа.Рис.
6.14. Карта осредненных по 10-градусной сетке гравитационных аномалий в редукции свободноговоздуха для Тихого океана (Geodynamic map, 1985)С течением времени базальтовая магма, заполняющая образовавшуюся трещину,должна остывать и кристаллизоваться в габбро. Если после полной кристаллизациибазальтовых расплавов в подводящем канале литосферная плита на некоторой широтеϕ вновь спаивается в единую упругую оболочку, то на этот раз она приобретает ужекривизну эллипсоида вращения Земли на той же самой широте ϕ.
Поэтому при расчетевозникающих в движущейся плите новых напряжений на более высоких широтахнеобходимо уже учитывать параметры не экваториального сечения Земли, а сечения,проходящего через широту ϕ и оба полюса вращения плиты. Полное восстановлениеединства Тихоокеанской плиты, с восстановлением ее упругих свойств в месте старогоразрыва, судя по карте гравитационных аномалий, в осредненном виде изображенной нарис. 6.14, по-видимому, происходит только на широтах около ϕ ≈ 26º с. ш. В этом случае кмоменту перемещения плиты на широты около 40° с. ш. в ее теле вновь нарастаютнапряжения, близкие к пределу прочности литосферы (по гравитационным данным около47 бар).
Но, как мы знаем, второй раз Тихоокеанская плита все-таки не раскалывается,вероятно, из-за быстрого снятия напряжений в связи с уменьшением ее линейныхразмеров в северной части Тихого океана. Тем не менее не исключено, что сравнительномолодая структура Императорского трога на дне этой части океана как раз и образоваласьблагодаря развитию начальных стадий растяжения плиты, не дошедших, однако, дополного ее разрыва.Таким образом, из приведенных оценок видно, что, несмотря на малостьэксцентриситета эллипсоида вращения Земли, мембранный эффект, связанный сдеформациями литосферных плит, перемещающихся по его поверхности, геологическивесьма ощутим и может приводить к разрывам крупных плит.
В дальнейшем эти плитывновь восстанавливают свое единство (за счет охлаждения и кристаллизации заполнявшихразломы магм), однако оставшиеся на их поверхности шрамы в виде цепочек потухшихвулканов, действовавших когда-то на критических широтах около 18–20о, четко отмечаютслед “бегущих” трещин движущихся плит. Таким же путем и “бегущая” трещина в телеТихоокеанской плиты оставила неизгладимый след в виде цепи островов Гавайского182архипелага и подводных вулканических построек Гавайского и Императорского хребтов.Но эти хребты и острова вовсе не являются следами так называемых “горячих точек”.6.7.
Общие закономерности тектонической активности ЗемлиПод тектонической активностью Земли будем понимать интенсивность протеканиявсей совокупности геологических процессов, приводящих к деформациям ее литосфернойоболочки (включая земную кору) и проявлениям любых форм магматизма в пределах этойоболочки.
После появления теории тектоники литосферных плит стало ясно, чтонаглядной оценкой средней тектонической активности Земли может служить некая мерадвижения ансамбля литосферных плит, например скорость их относительногоперемещения. Однако наиболее общей, удобной и физически обоснованной оценкойтектонической активности Земли, по-видимому, следует все же считать ее энергетическуюмеру, определяемую в конечном итоге идущим из мантии глубинным тепловым потокомQ&m .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
