Концепция тектоники литосферных плит (вопр 42)

45) Дискретно-волновой механизм горизонтальных тектонических движений (not found and «впадлу»)

Рассмотрение Земли как сферического тела, покрытого твердой тонкой оболочкой, по которой периодически движутся поперечные приливные волны деформации, неизбежно приводит к выводу о возникновении необратимых смещений земной коры в субширотном направлении относительно ее внутренних слоев. Такая модель укладывается в схему, которая может рассматриваться как одно из сечений земного шара плоскостью, параллельной плоскости экватора.

Принятие такой модели позволяет выдвинуть гипотезу о природе движущей силы медленных горизонтальных смещений земной коры, факт существования которых сегодня считается доказанным. Гипотеза о дрейфе континентов, высказанная около 70 лет назад немецким геофизиком А. Вегенером и поддержанная сегодня большинством ученых, имеет слабое звено. Это отсутствие достоверного физического объяснения причин такого движения. Механизм же волнового деформационного движения твердой оболочки Земли под действием приливных волн внеземного происхождения может лечь в основу такого объяснения явления. При этом из-за отличий механических свойств твердой оболочки Земли в разных местах и сил ее сцепления с астеносферой должны происходить неодинаковые смещения, что неизбежно приводит к появлению напряжений сжатия и растяжения коры. Это согласуется с наблюдаемыми фактами образования зон растяжения (рифтов) и зон сжатия (складчатых структур) в различных местах земной поверхности.

В пользу предположения о транспортирующем действии приливных волн говорит и то, что наблюдаемая скорость смещения земной коры, как и общая тектоническая и сейсмическая ее активность, максимальны в экваториальном поясе Земли и математически строго убывают по направлению к полюсам, где они практически не прослеживаются. Это объяснимо с позиций механизма дискретно-волнового движения, так как приливные выступы, образованные под действием Луны и Солнца, максимальны в экваториальном поясе и, убывая, становятся равными нулю на полюсах.

Основные закономерности развития литосферы и планеты в целом

Основные закономерности эволюции Земли и земной коры

Общая направленность развития нашей планеты определяется неуклонным снижением величины теплового потока и флюидопотока, поступающих из глубоких, недр Земли к ее поверхности. Его уменьшение не было плавным и монотонным; происходили периодическое накопление и сбрасывание эндогенного тепла, И это сказывалось в периодическом изменении интенсивности тектогенеза и магматизма, последний максимум которой приходится, по-видимому, на заключительную, неотектоническую, стадию последнего, позднемезозойско-кайнозойского, этапа развития Земли. С этими изменениями должны коррелироваться изменения радиуса Земли, ее полярного сжатия и скорости вращения, вызывающие обновление регматической сети. Обшей тенденцией должно быть уменьшение радиуса Земли, ее контракция, сказывающаяся в повсеместном преобладании в земной коре напряжений сжатия над напряжениями растяжения, локализованными в рифтовых системах. На этом фоне прогрессирующего охлаждения Земли и ее контракции происходила дифференциация первично-однородного или почти однородного вещества планеты на оболочки.

Сначала, возможно уже в период аккреции, т.е. в первые 100 млн лет истории Земли, выделилось ее внутреннее ядро; затем, но не позднее 3, 5 млрд лет, — ее внешнее ядро; еще до 4, 0 млрд лет назад за счет выплавления из верхней мантии начала формироваться первичная базальтовая кора, а в интервале 4, 0—3, 0 млрд лет ее стала замещать протоконтинентальная тоналитовая кора; к 2, 5 млрд лет ее в свою очередь в значительной степени заместила зрелая континентальная кора, почти тотчас же разделившаяся на верхний, гранитогнейсовый, и нижний, гранулито-базитовый, слои. Интенсивный рост континентальной коры продолжался до 1, 7 млрд лет; к этому рубежу могло возникнуть от 60 до 80% современной континентальной коры. Наращивание континентальной коры должно было идти за счет истощения верхней мантии; нижняя мантия подпитывала верхнюю главным образом флюидами. Таким образом, к концу раннего докембрия в основном завершилось разделение твердой Земли на оболочки, из которых каждая более верхняя отличается от подстилающей более сложным химическим и минералогическим составом. Ядро состоит из железа с примесью никеля и, возможно, кремния, серы или кислорода, т.е. из отдельных элементов. Нижняя мантия сложена уже силикатами очень простого состава и окислами, верхняя мантия — также силикатами, но более сложными (пироксены, гранаты). Но наиболее сложным составом обладает земная кора, обогащенная литофильными элементами и их соединениями. В позднем докембрии и фанерозое рост континентальной коры продолжался, но уже в более замедленном темпе, прерываясь ее деструкцией, первая фаза которой приходится еще на ранний протерозой. Рост континентальной коры происходил за счет более просто построенной более примитивной океанской, в результате ее субдукции, скучивания в аккреционных клиньях, островодужного и коллизионного магматизма, метаморфизма, гранитизации. Поскольку континентальная кора обладает «плавучестью» по отношению к океанской, а континентальная литосфера — по отношению к астеносфере, она, в принципе, является «непотопляемой». Но все же разрушение континентальной коры идет, причем двояким путем. Один из них известен давно — это денудация континентов, но основной объем сносимого с континентов материала оседает в пределах континентальных склонов и подножий и в дальнейшем, при столкновении континентов и островных дуг, возвращается в состав континентальной коры. Другой способ разрушения континентальной коры установлен недавно — это тектоническая эрозия краев континентов в зонах субдукции. Продукты этой эрозии, поглощаясь зонами субдукции, наращивают континент снизу, а также, вместе с частью осадочного слоя океанской коры, уносятся на большую глубину, а затем могут вовлекаться в мантийные струи и обогащать магму вулканических островов. Последние рано или поздно сталкиваются с континентами и входят в их состав. Таким образом, континентальный материал в конечном счете возвращается в состав континентов, пройдя круговорот — рицайклинг (recycling).

В ходе развития земной коры и литосферы менялся и общий стиль деформаций и создаваемых ими структурных форм. В архее деформации проявлялись повсеместно примерно с одинаковой интенсивностью и были в основном пластичными. В конце архея верхняя кора стала хрупкой, в ней появилась сеть разломов, по которым в раннем протерозое началось раскалывание эпиархейского суперконтинента. Оно привело к разделению литосферы и коры на устойчивые блоки непереработанной континентальной коры — протоплатформы (эократоны) и подвижные пояса, закладывающиеся на той же коре, но утоненной и переработанной или даже замещенной корой океанского типа. Протоплатформы отличались повышенной подвижностью от своих более поздних аналогов и, в частности, появлением гранитогнейсовых куполов, обязанным разогреву и ремобилизациии кристаллического фундамента под их слаботеплопроводным чехлом. Также в конце архея, но главным образом в протерозое получил распространение особый вид подвижных поясов — гранулито-гнейсовые пояса, продукты энергичного столкновения протоплатформ. С позднего протерозоя стиль деформаций приобрел уже характер, близкий современному. Появление эвапоритовых формаций способствовало широкому развитию галокинеза — соляного диапиризма, к которому в позднем кайнозое присоединились глиняный диапиризм и грязевой вулканизм (не исключено, что последние проявлялись и раньше, но их следы стерты в геологической летописи).

Параллельно с развитием литосферы и земной коры шло развитие астеносферы. Зародившаяся в виде расплавленного слоя, вероятно, на поверхности планеты («магматический океан»), затем ушедшая на некоторую глубину под новообразованную первичную кору, астеносфера приобрела затем характер лишь частично подплавленной оболочки изменчивой мощности и вязкости. Удаление выделявшегося в недрах Земли тепла на всем протяжении ее истории должно было обеспечиваться конвекцией, но тип конвекции сам изменялся в течение этой истории. Хаотическая конвекция двух наиболее ранних этапов сменилась более упорядоченной в архее, как об этом свидетельствуют относительно организованный план расположения зеленокаменных поясов и закономерное изменение их возраста в пределах отдельных щитов в определенном направлении. Несколько другой, но также все еще мелкоячеистый тип конвекции — конвекция Рэлея—Бенара с относительно небольшими полигональными ячеями — установился в раннем протерозое. Начиная с позднего протерозоя господствует уже крупноячеистая конвекция — одноячеистая в эпохи существования суперконтинентов — Пангей, дву- или многоячеистая в эпохи их распада. Периодическое образование Пангей начиная с конца архея и их распад представляют одну из важнейших закономерностей развития литосферы, равно как и постоянная, также с отдаленных времен, диссимметрия Земли с ее разделением на материковое и океанское полушария: Пангее постоянно должна была противостоять Панталасса. Пангеи, как и крупные империи в социальной истории Земли, всегда оказывались неустойчивыми. Не успев образоваться, они уже начинали подвергаться раскалыванию, рифтогенезу, что логично объясняется накоплением под их мощной и слаботеплопроводной литосферой эндогенного тепла.

Кроме чередования в истории Земли периодов возникновения и разрушения Пангей отмечается закономерность более подчиненного значения. Она заключается в общей тенденции перемещения континентов в течение позднего фанерозоя в северном направлении с их откалыванием от Антарктиды. Кроме того, в течение палеозоя и мезозоя шло откалывание микроконтинентов от Гондваны с их последовательным причленением к Лавразии. В Тихоокеанской области откалывание микроконтинентов сменялось их обратным причленением к материнским континентам; процесс носил «аккордеонный» характер, по выражению китайского геолога Хуан Цзыциня. В мезозое и кайнозое в северной половине Тихоокеанской области по обе стороны океана шло смещение микроконтинентов и океанских поднятий в северном направлении. Причины всех этих смещений пока не ясны; они должны быть связаны с перестройками систем конвективных течений в астеносфере. Намечаются некоторые закономерности и в общем структурном плане Земли, в частности возрастание амплитуды смещений по транаформным разломам от полюсов к экватору, некоторая тенденция левостороннего смещения Северного полушария относительно Южного и др.