Глава 06. ПРИРОДА ТЕКТОНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЗЕМЛИ (1119268), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Поэтомуастеносферные течения в этом регионе могут распространяться только вдоль СрединноАтлантического хребта.Однако такое сокращение эффективного сечения астеносферы приводит ксущественному увеличению ее гидродинамического сопротивления. Действительно, вгидродинамике, как известно, действует закон, аналогичный закону Ома вэлектротехнике. По этому гидродинамическому закону аналогом электрическогонапряжения является давление, вовлекающее вязкое вещество в конвективныймассообмен, а поток вещества, участвующий в этом массообмене, играет роль силы тока.Отсюда легко находится и гидродинамическое сопротивление среды как частное отделения давления на поток вещества.
В нашем случае поток вещества задаетсямеханизмом дифференциации мантийного вещества на поверхности ядра. Поэтомуувеличение гидродинамического сопротивления астеносферы неизбежно приводит ксоответствующему повышению избыточного давления, действующего на вещество в этомслое.В Северной Атлантике действие такого избыточного давления проявляетсяисключительно наглядно. Прежде всего, с этим явлением связан повсеместныйсущественный подъем уровня океанского дна в этом регионе. Амплитудагидродинамического “вздутия” здесь такова, что Срединно-Атлантический хребет надцентром восходящего потока поднимается даже выше уровня океана и выходит надневную поверхность, образуя таким путем о. Исландия. Учитывая, что средняя глубинарасположения гребней срединных хребтов обычно достигает 2,5−2,7 км ниже уровняокеана, легко рассчитать, что избыточное давление восходящего конвективного потока,приподнявшего дно Северной Атлантики, не превышает 700−800 бар.
Интересноотметить, что это избыточное давление в сумме с давлением океанических литосферныхплит, соскальзывающих с астеносферной линзы под Атлантическим океаном, такжеприблизительно равным 700−800 бар, действует на краевые зоны континентальных плитЕвропы, Гренландии и Северной Америки, создавая там избыточные напряжения сжатиядо 1−1,5 кбар. Эти напряжения часто приводят к таким нежелательным последствиям, какгорные удары и выбросы в горных выработках, и даже к возникновению землетрясений вприбрежных зонах континентов, окружающих Северную Атлантику, о чем ужеупоминалось выше.Рис.
6.7. Карта вероятного расположения восходящих и нисходящих конвективных потоков в современной мантии Земли;Заштрихованы восходящие потоки (Океанология, Геофизика океана т. 2, 1979)165166Подъем океанского дна в Северной Атлантике приводит к возникновению в этомрегионе крупной положительной гравитационной аномалии. Динамическая природа этойрегиональной аномалии особенно четко проступает в изостатической редукции, послевычитания из нее поправки за эффект влияния “избыточного” рельефа, т.е.
разностимежду реальным рельефом океанического дна в этом регионе и средним рельефомсрединно-океанических хребтов в “невозмущенных” регионах. После выполнения такогопересчета на нормальный рельеф остаточное гравитационное поле над СевернойАтлантикой становится отрицательным (рис. 6.8), отмечая тем самым дефицит массы ввосходящем конвективном потоке под этим регионом.Рис. 6.8. А – Осредненная гравитационная аномалия в свободном воздухе (аномалия Фая) над СевернойАтлантикой, мГал; Б – остаточное аномальное гравитационное поле после исключения влияния“избыточного” рельефа Срединно-Атлантического хребта в Северной Атлантике – изостатическаяаномалия, мГал (Сорохтин, Ушаков, 1991)Полученный результат анализа регионального гравитационного поля над СевернойАтлантикой в сочетании с данными о подъеме под этим же регионом уровня рельефаземного ядра (см.
рис. 2.12) и фактом раздвижения океанского дна является вескимсвидетельством существования здесь мощного восходящего конвективного потока,пронизывающего собой всю мантию от поверхности ядра до поверхности Земли.Отметим, что судить о структуре конвективных течений в мантии только погравитационному полю Земли или формам геоида не всегда удается. Действительно, надСеверной Атлантикой, несмотря на существование под ней мощного восходящего потокалегкого мантийного вещества, наблюдаются региональная положительная гравитационнаяаномалия и соответствующий ей подъем уровня геоида на 60 м. С другой стороны, вмантии под западной частью Тихого океана явно функционирует столь же мощный167нисходящий конвективный поток, отмечаемый серией зон поддвига плит.
Тем не менееего внешнее проявление в гравитационном поле и геоиде Земли такое же, как и вСеверной Атлантике, – здесь также наблюдается положительная гравитационнаяаномалия и “вздутие” геоида амплитудой до 80 м (см. рис. 2.1). Объясняется это, повидимому, тем, что в первом случае доминирует “динамическая” составляющаягравитационного поля, вызванная подъемом океанского дна за счет избыточного давлениявосходящего потока, а во втором – “статическая” составляющая, связанная с избыткоммассы погрузившихся в мантию холодных (и потому тяжелых) литосферных плит, хотя издесь может присутствовать динамическая составляющая.Если бы литосферная оболочка Земли была однородной, неподвижной иповсеместно характеризовалась постоянной мощностью, то крупномасштабные ундации(волнообразные изгибы поверхности) геоида должны были бы однозначно отражатьструктуру конвективных движений в мантии.
Реальная ситуация, однако, значительносложнее, поскольку гидродинамические условия в астеносфере под океанами иконтинентами существенно отличаются друг от друга. Но если пространство междувосходящими и нисходящими потоками в мантии перекрыто только океаническими (илитолько континентальными) плитами, то можно ожидать, что в таких регионахкрупномасштабные гравитационные аномалии и ундации геоида останутся наименееискаженными.Так, по рельефу геоида на акватории Тихого океана и сопредельных территориях(см.
рис. 2.1) можно четко выделить две положительные ундации геоида – на западе июго-востоке океана, хорошо совпадающие с распространенными там зонами поддвигаплит. Между этими “вздутиями” геоида наблюдается широкая полоса пониженных иотрицательных отметок геоида, охватывающая всю центральную и южную части океана.Такой рельеф геоида в Тихом океане, по-видимому, можно уверенно интерпретироватькак свидетельство того, что под его пониженными уровнями развиваются восходящиеконвективные потоки в мантии, а под положительными ундациями геоида формируются идействуют нисходящие мантийные потоки (рис.
6.9).Сопоставление этой интерпретации с картой рельефа земного ядра (см. рис. 2.12),несмотря на всю схематичность и, вероятно, еще малую точность, лишь подтверждаетправильность этой интерпретации. Действительно, под западными акваториями океана ипод Южной Америкой наблюдаются отрицательные формы рельефа ядра – надежноотмечающие собой корни нисходящих потоков в мантии, тогда как под центральными июжными частями Тихого океана видны подъемы поверхности ядра – столь же надежныепризнаки существования над ними восходящих потоков.Если приведенное здесь описание геодинамических обстановок Тихоокеанскогосектора Земли близко к действительности, то можно ожидать, что восточно-тихоокеанскаяи южная ветви конвективных течений далее соединяются с мощными восходящимипотоками под Индийским океаном, Африкой и Северной Атлантикой (см.
рис. 6.7). Врезультате создается впечатление, что взаимосвязанная цепь восходящих конвективныхтечений как в теннисном мяче опоясывает единым широким поясом центр нисходящихпотоков под западной частью Тихого океана, Индонезией и Северной Австралией.Ясно также, что под Северной Атлантикой существует мощный восходящий поток,о чем мы уже говорили выше. Но как он связан с только что описанной системойконвективных течений: через Северную Америку или Европу? Пока это не совсем ясно.Скорее через Северную Америку, поскольку под Западной Европой и Северной Африкой(особенно вдоль Средиземноморского и Альпийско-Гималайского подвижных поясов)еще сохранились реликты некогда мощных нисходящих конвективных потоков,предопределивших в свое время закрытие океана Тетис.Рис.
6.9. Расположение нисходящих конвективных потоков в мантии на акватории Тихого океана и примыкающих к океану территориях нафоне карты сейсмической активности Земли (Barazangi, Dorman, 1968), изображенной на рис.2.6; крестиками отмечены центрыотрицательных ундуляций геоида в Тихом, Южном и Индийском океанах (соответственно −52, −60 и −105 м)168169Остается неясной ситуация с Африкой. С одной стороны, ее сравнительно высокоестояние над уровнем океана и геологические данные определенно указывают на расколы ипродолжающееся раздвижение Восточно-Африканской рифтовой зоны, что легчеобъяснить существованием под континентом восходящих потоков.
Но, судя по картерельефа земного ядра, оснований таких потоков здесь не обнаруживается. Поэтомуостается предположить, что бóльшая (западная) часть Африканской плиты как быотрывается от Сомалийского блока (вероятно, по ослабленным старым шовным зонам) идрейфует на запад за счет действия на ее подошву горизонтальных мантийных течений,идущих от восходящего потока в Индийском океане к нисходящему потоку под ЮжнойАмерикой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
