В.А. Магницкий - Общая геофизика (1119278), страница 17

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 17)

Эта часть Земли наиболеедоступна для геофизического изучения и наиболее важна для жизничеловечества. Верхняя мантия простирается от границы Мохо доглубины 400 км. В состав верхней мантии входит нижняя частьлитосферы и верхняя часть астеносферы. Литосфера представляетсобой каменную (твердую и прочную) верхнюю оболочку Земли.Ее толщина изменяется от 50 до 150 км в разных регионах Земли,следовательно, литосфера включает земную кору и часть верхнеймантии, в которой мантийное вещество настолько остыло, что пре­вратилось в горную породу.Глубже литосферы находится зона пониженных скоростей (посравнению с таковыми в литосфере) сейсмических волн.

Эта зона,простирающаяся от подошвы литосферы до —300-400 км, называетсяастеносферой. Слои астеносферы легко деформируются под действи­ем сдвиговых напряжений за счет пластичности (ползучести) астеносферного вещества. Такое поведение вещества связано с его час­тичным плавлением. Прохождение поперечных сейсмических волнчерез астеносферу указывает на то, что плавление не может бытьполным и вещество должно находиться в состоянии, близком к твер­дому.

Процент расплава вещества по разным косвенным даннымизменяется от нескольких единиц до 20. Такое состояние астеносфе­ры приводит к достаточно сильному затуханию поперечных сейсми­ческих волн.Литосфера в зависимости от географических координат изменя­ется не только по толщине, она вообще не является однородноймонолитной оболочкой. Основную структуру литосферы можно по­нять, рассматривая строение поверхности Земли.

В первом прибли­жении поверхность разделяется на приподнятый над средним уров­нем моря континентальный регион и опущенный океанский реги­он. К континентам примыкает материковая отмель (шельф), затемидет с резким углублением континентальный склон, переходящийв типичное океанское дно. Рассыпанные в океанах острова, цепоч­ки островов, островные дуги, отделяющие от океанов краевые моря,являются самостоятельными структурами, имеющими свое особоестроение и историю.

Средний уровень океанского дна расположенна 4,6 км ниже среднего уровня суши.Если мысленно рассматривать сверху земной шар без его воднойоболочки, то можно увидеть горные системы и обширные континен­тальные равнины, на океанском дне — линейные системы срединно­океанских хребтов и глубоководных желобов, которые во многихместах разорваны трансформными разломами.

Эти линейные систе­мы делят литосферу на части, называемые литосферными плитами.Линейные системы характеризуются высоким уровнем сейсмично­сти, поэтому на карте их можно выделить по оконтуривающим ихузким поясам сейсмичности (см. рис. 2.15). Как следует из рис. 4.5,разделение литосферы на плиты не связано с разделением на мате­рики и океаны. Большинство плит включает как материковые, таки океанские участки. Только одна крупная плита (Тихоокеанская)имеет исключительно океанскую поверхность. Границы плит быва­ют трех типов: 1) конструктивные границы, где происходит наращи­вание плит, 2) деструктивные границы — границы поглощения плити 3) границы скольжения, связанные с трансформными разломами.Каждый тип границ имеет свое выражение в рельефе, что позволяетпроводить разбиение литосферы на плиты на основе данных о геоло­гическом строении Земли.Срединно-океанские хребты и внутриконтинентальные рифтовые зоны образуют единую глобальную систему рифтов (разломов).Оба типа структур являются зонами, где действуют напряжениярастяжения.

Срединно-океанские хребты имеют в ширину одну-дветысячи километров и возвышаются над дном океанских котловин на2-3 км. Полная протяженность хребтов составляет около 80 ООО км.На осях большинства хребтов расположены рифтовые долины ши­риной 10-20 км и глубиной (от гребней гор) ~2 км.Т ЕКТО Н И КА Л И ТО СФ ЕРН Ы Х П ЛИ ТКак уже отмечалось, в результате поступления на поверхностьЗемли в осевых зонах срединно-океанских хребтов мантийного ве­щества происходит раздвигание (спрединг) океанского дна в сторо­ны от хребтов, опоясывающих весь земной шар. Гипотеза спрединга была выдвинута в 1960 г. и пришла на смену гипотезе дрейфаконтинентов, предложенной А.

Вегенером еще в 1912 г.По гипотезе спрединга расширение океанского дна обусловленоконвективными потоками вещества в подстилающей литосферу ман­тии, горячее вещество которой выносится наружу в осевой зонеокеанских хребтов — местах расположения рифтов. Поскольку пло­щадь земной поверхности остается постоянной, появление допол­нительного вещества литосферы (и соответственно коры) должносопровождаться уменьшением этого вещества в каких-то других зо­нах.

Такими зонами (зонами субдукции) являются океанские же­лоба, расположенные вблизи островных дуг или так называемыхактивных континентальных окраин (например, западное побережьеЮжной Америки). В области желобов происходит погружение оке­анской литосферы, которая вначале уходит под островную дугу,а затем дальше под континент на глубину, достигающую « 700 км.По-видимому, именно этот процесс вызывает дрейф континентов.Например, Северная Америка и Европа постепенно удаляются другот друга по мере того, как между ними образуется новая океанскаякора и раздвигается Атлантический океан.Естественно, что поступление мантийного вещества в глобальнойсистеме рифтовых зон приводит к сложной картине взаимосвязанныхперемещений литосферных плит.

Теоретическая концепция, котораярассматривает и объясняет эти перемещения, получила названиеконцепции тектоники литосферных плит . Существенным шагом вразработке тектоники плит (или новой глобальной тектоники) былагипотеза Вайна и Метьюза (1963), объясняющая природу линейныхокеанских магнитных аномалий.В первые годы после создания основных представлений текто­ники плит ученые предполагали, что движение плит происходит пу­тем увлечения жестких литосферных плит мантийными течениями.В настоящее время большинство геофизиков считают, что само дви­жение литосферы является частью крупномасштабной конвекциив верхней мантии, при этом литосферные плиты за счет сил вязко­го трения увлекают подстилающую их астеносферу.

Таким обра­зом, не астеносферный поток тянет литосферные плиты, а, наоборот,плиты приводят в движение вязкую астеносферу, которая это движе­ние тормозит. Главной движущей силой в тектонике плит являетсясила тяги холодного, тяжелого, погружающегося в мантию литосферного блока, т.е. в конечном счете сила гравитации. Однако полнаякартина течений в мантии Земли зависит от величины и распределе­ния источников энергии в земных недрах.Долгое время оставался загадочным механизм передачи внутрен­ней энергии Земли на ее поверхность, в результате действия которо­го земная поверхность приобрела тот неповторимый облик, кото­рый отличает нашу планету от Луны и других планет земной груп­пы. Только с открытием разрастания океанского дна появилась воз­можность объяснить этот механизм.

При разрастании дна из недрЗемли выносится огромное количество тепловой энергии. По совре­менным представлениям такие процессы, как рождение литосферных плит в рифтовых зонах срединно-океанских хребтов, их после­дующее раздвигание в стороны и, наконец, погружение в мантиюу глубоководных желобов, являются частью конвекции в верхнеймантии.

Конвекция в нижней мантии происходит отдельно от кон­векции в верхней. Из нижней мантии в верхнюю поступает потоктепла, который заметно больше, чем дает тепловыделение в обеднен­ной радиоактивными элементами верхней мантии. Таким образом,конвекция в верхней мантии обусловлена подводом тепла снизу.Вопрос о внутренних источниках тепла в верхней мантии до концане выяснен.Большая часть выводов тектоники плит следует из чисто геомет­рических соображений независимо от характера процессов, вызыва­ющих движение плит.

Любое возможное на сферической поверх­ности перемещение плиты получается вращением ее около неко­торой оси, проходящей через центр сферы. Точки пересечения этойоси с поверхностями плит называются полюсами. Относительноедвижение двух плит определяется полюсом вращения и угловой ско­ростью изменения соответствующих осей. Используя геометричес­кие представления, можно произвести реконструкции расположенияплит в древнее геологическое время, можно также реконструироватьи их будущее расположение. Французский ученый Ле Пишон ещев 1968 г.

произвел основные реконструкции, разделив поверхностьЗемли на шесть главных плит. С помощью рассчитанных им данныхо полюсах вращения и угловых скоростях каждой пары раздвига­ющихся плит при предположении постоянства площади поверхностиЗемли он получил следующие основные результаты. Евразия и Аме­рика сближаются со скоростью около 2-4 см/год.

При такой скоростиТихий океан должен исчезнуть приблизительно через 300 млн лет,хотя полного исчезновения океана может не произойти из-за столк­новения континентов Евразии и Америки. Из расчетов следует, чтоАмериканская, Евразиатская и Африканская плиты в настоящее вре­мя увеличиваются в размерах, размеры Индийской и Антарктическойплит заметно не изменяются, а Индийский океан и Срединно-Атлан­тический подводный хребет должны удаляться друг от друга. Придетальном изучении направлений разрастания в Атлантическом оке­ане получилось, что Северный и Южный Американские континентыдвижутся навстречу друг другу. Это встречное движение противоре­чит постоянству площади поверхности Земли, поэтому автор расче­тов предположил, что излишки поверхности разрушаются в сложномпо структуре районе островных дуг, глубоководных желобов и транс­формных разломов Карибского моря.По данным геофизических исследований дна Красного моря, на­блюдается разрастание этого меридионально вытянутого моря так,что Аравийский полуостров удаляется от Африки.

Характеристики

Список файлов книги