и деформаций литосферы
Современные представления о механизме тектонических движений
На предыдущих лекциях мы рассмотрели, что в основе современных представлений о механизме тектогенеза лежит концепция тектоники литосферных плит, сформулированная к 1968 г. Там же была сделана оговорка, что эта концепция в свете накопленных в последующем фактов нуждается в уточнении и дополнении, что и является предметом данного раздела. Начнем с основных положений концепции.
1. Исходной предпосылкой тектоники плит служит представление о разделении верхней твердой Земли на две резко различные по реологическим свойствам оболочки — литосферу и астеносферу. В общей форме это положение, как и остальные, сохраняет силу, но с теми существенными оговорками, что, во-первых, контраст между вязкостьюлитосферы и астеносферы существенно уменьшается от океанов к континентами, во-вторых, мощность литосферы и соответственно глубина залегания и мощность астеносферы испытывают значительные изменения при переходе от океанов к континентам. Под кратонами мощность литосферы достигает 200 и, возможно, 300-400 км.
Серьезной поправки требует и тезис о монолитности и жесткости литосферы. В действительности литосфера, особенно континентальная, характеризуется реологической расслоенностью, и в ней наряду с жесткими и хрупкими верхней корой и литосферной мантией выделяется пластичная нижняя и (или) средняя кора.
2. Основополагающим постулатом рассматриваемой концепции является разделение литосферы в глобальном масштабе на ограниченное число (в настоящее время - семь) крупных и примерно столько же среднемасштабных плит, каждая из которых монолитна, т. е. не способна к внутриплитным деформациям. Последние сосредоточиваются, как показывает распределение сейсмичности, на границах плит. Этот тезис нуждается в двух поправках. Во-первых, наряду с главными плитами и между ними в подвижных поясах Земли приходится выделять большое число малых плит — микро- и мини-плит, из которых последние являются, очевидно, не литосферными, а коровыми блоками. Выделяемые в подвижных поясах террейны в общем соответствуют последним. Во-вторых, главные плиты не являются, строго говоря, монолитными, в них существуют ослабленные зоны на месте древних межплитных швов - сутур, а также древних и молодых рифтовых систем, вдоль которых и концентрируются внутриплитные деформации. Это дает основание выделять в пределах крупных плит субплиты, разделенные, в частности, континентальными рифтовыми системами.
3. Согласно третьему положению тектоники плит, литосферные плиты испытывают относительные горизонтальные перемещения трех родов - дивергенцию (раздвиг, спрединг) вдоль осей срединно-океанских хребтов и межконтинентальных рифтов, конвергенцию (субдукцию, коллизию) вдоль окраин океанов и во внутриконтинентальных орогенах и смещение по трансформным разломам. Все эти три процесса оказались значительно более сложными, чем это первоначально рисовалось, хотя их реальность и получила полное подтверждение.
Спрединг, как выяснилось, существенно изменяет свою скорость не только в пространстве, но и во времени, протекает не всегда симметрично относительно своих осей, а сами оси испытывают неоднократный перескок параллельно самим себе. Наблюдается разрастание осей спрединга по простиранию, а в ряде случаев они распадаются на короткие искривленные отрезки, кулисообразно заходящие друг за друга.
Субдукция протекает в существенно различающихся формах; соответственно изменяются и сопровождающие ее процессы. Значительной изменчивостью отличаются скорость субдукции, наклон ее поверхности — от почти горизонтального до почти вертикального, глубина проникновения субдуцирующей плиты в мантию. Наряду с аккрецией субдукция сопровождается тектонической эрозией. Над очень пологими участками зон субдукции отсутствует вулканизм.
Субдукции, хотя и на короткое время, иногда подвергается не только океанская, но и континентальная кора, которая может погружаться до глубин 150-200 км. Об этом свидетельствуют высокобарические минералы, обнаруженные в породах такой коры, поднявшихся обратно к поверхности.
Трансформные разломы оказались неодинаковыми по своей протяженности и значению. Они могут быть разделены на несколько порядков — от трансокеанских, магистральных, до пересекающих лишь гребневые зоны срединно-океанских хребтов. Перемещения по ним сводятся не только к сдвигам, но и к раздвигам или надвигам, т. е. происходит транстенсия или транспрессия. Конфигурация тройных сочленений на границах плит неустойчива во времени.
(Транспрессия и транстенсия – сжатие и/или растяжение в зоне разлома в зависимости от геометрических соотношений).
4. Следующее положение тектоники плит, согласно которому взаимные перемещения плит могут быть рассчитаны на основе теоремы Эйлера, полностью сохраняет свое значение и служит основой для реконструкции кинематики плит.
5. Иначе обстоит дело с постулатом, касающимся автоматической компенсации спрединга субдукцией и неизменности радиуса Земли. Постулат этот может считаться справедливым лишь относительно, с некоторым допуском, ибо уже периодические изменения скорости вращения Земли указывают на изменения ее объема и радиуса; с этим может быть увязана и определенная периодичность в колебаниях интенсивности сейсмичности, вулканизма, интрузивного магматизма, метаморфизма и тектонических деформаций.
Однако доказывается, что изменения радиуса Земли не могут превышать 1 %.
Установлено вместе с тем, что компенсация спрединга осуществляется не только путем субдукции океанской литосферы, но и ее обдукции, а также локальной субдукции континентальной литосферы и ее перемещения по крупным сдвигам в орогенах и коробления по периферии зон коллизии.
6. Причиной перемещения плит признается конвекция в мантии Земли, причем эта конвекция считается общемантийной и тепловой, а ее воздействие на движение плит — осуществляющимся через сцепление литосферных плит с движущимся под влиянием конвекции астеносферным конвейером, т. е. волочением (drag) литосферы.
В настоящее время в механизме перемещения плит не меньшая роль отводится их смещению от осей спрединга (ridge push) и особенно затягиванию в зоны субдукции (slab pull) под воздействием силы тяжести.
Сама конвекция рассматривается не как просто тепловая, а как химико-плотностная, и наряду с моделью общемантийной конвекции активно обсуждается модель двухъярусной конвекции, раздельно в нижней и верхней мантиях. Наиболее вероятно, что в истории Земли чередовались периоды общемантийной и двухъярусной конвекции, так же как одноячеистой и двух- (или более) ячеистой. Кроме того, приходится допустить проявление относительно мелкомасштабной конвекции в астеносфере океанов и континентов, а в районах интенсивного разогрева — и в самой литосфере. Таким образом, следует полагать, что конвекция является многоярусной; подчиняясь расслоению твердой Земли на оболочки (геосферы), но наряду с ее автономным проявлением в отдельных геосферах имеет место взаимодействие их конвективных систем — более глубокие системы инициируют конвекцию в менее глубоких.
Как можно видеть из вышеизложенного, главные положения тектоники плит в своей основе выдержали испытание временем, но существенно дополнились и уточнились. В полной мере это справедливо применительно к последнему миллиарду лет истории Земли. Что касается более раннего времени, то, в раннем протерозое господствовала «тектоника малых плит», а для архея можно предполагать эмбриональную плитотектонику.
Из аспектов тектогенеза, не нашедших своего объяснения в классической тектонике плит, одним из важнейших является внутриплитная тектоника (и магматизм). Мы видели, что значительная часть проявлений внутриплитной тектоники, а именно окраинно- и внутриплатформенные дислокации и внутриконтинентальное горообразование, вполне удовлетворительно объясняется отдаленным воздействием коллизии крупных плит с «раздавливанием» ансамбля промежуточных микро- и мини-плит, а также импульсами сжатия, исходящими от осей спрединга срединно-океанических хребтов. Но остаются линейные и изометричные вулканические и невулканические (криптовулканические) цепи и поднятия, для объяснения происхождения которых была предложена гипотеза горячих точек, изложенная в главе 7. В пользу этой гипотезы, связывающей появление горячих точек на поверхности Земли с мантийными струями — плюмами, поднимающимися с больших глубин, в основном от границы мантии и ядра, говорят две категории фактов:
1) закономерное увеличение возраста вулканических построек линейных хребтов с удалением от современного вулканического центра, совпадающее по направлению с направлением движения соответствующей литосферной плиты (классический пример — Гавайско-Императорская вулканическая цепь в Тихом океане);
2) установленное сейсмической томографией совпадение области максимального сгущения горячих точек в Тихом океане с областью наибольшего возмущения граничной поверхности мантии и ядра.
В последние годы концепция мантийных плюмов или, как ее стали называть, плюм-тектоника привлекает к себе повышенное внимание и ей начали придавать значение, почти сравнимое со значением плейт-тектоники. Вместе с тем остается предметом дискуссии сама реальность существования мантийных плюмов. Она была взята под сомнение О. Г. Сорохтиным и С. А. Ушаковым (1991 г.), а затем американскими учеными Д. Андерсоном и У. Гамильтоном, допускающими, что источники внутриплитного магматизма лежат непосредственно под литосферой. Действительно, непосредственное обнаружение плюмов, особенно в нижней мантии, в отличие от прослеживания субдуцирующих слэбов, представляет для сейсмотомографии весьма трудную задачу и дает неоднозначные результаты.
Для объяснения происхождения линейных вулканических цепей с увеличением возраста магматизма по мере удаления от современного центра извержений был предложен ряд механизмов, альтернативных гипотезе Моргана. В большинстве из них речь идет о разрастающихся разломах литосферы; некоторые авторы привлекают при этом влияние мантийных течений, связанных с осевым вращением Земли (А. Смит, Ч. Льюис). Тем не менее, большинство исследователей признает реальность существования плюмов и допускает, что они могут иметь весьма глубокие корни.
Ряд важных вопросов, касающихся плюмов, продолжает обсуждаться с разных позиций. Один из них — пространственное соотношение между плюмами и их проекцией на дневную поверхность — горячими точками (hot spots), другой — закономерность локализации последних. Как справедливо показано в ряде работ, особенно для Восточной Африки, далеко не каждая горячая точка обязана своим появлением отдельному плюму; один и тот же плюм, расщепляясь в пределах литосферы или даже коры, может породить целое семейство горячих точек. Плюмы, зарождающиеся в нижней мантии, могут испытывать такое расщепление уже на границе между нижней и верхней мантиями (660 км). Следует учитывать и отклоняющее мантийные струи влияние конвективных течений, особенно в верхней мантии, главным образом под наиболее быстро движущимися литосферными плитами.
Что касается локализации плюмов на поверхности, то в океанах большинство размещается на осях или вблизи осей спрединга, тяготея либо к их тройным сочленениям (Азоры, о. Буве в Атлантике, о. Родригес в Индийском океане), либо к их пересечению крупными трансформными разломами (о. Исландия, о. Ян-Майен в Атлантике, о-ва Амстердам и Сен-Поль в Индийском океане, о. Пасхи в Тихом океане). На континентах многие горячие точки также приурочены преимущественно к рифтовым системам (Эйфель в Западной Европе). В Индийском океане Восточно- Индийский и Мальдивский хребты простираются параллельно трансформным разломам. Плюмы могли формироваться на осях спрединга, а порожденные ими вулканические аппараты затем расщепляться и отодвигаться вдоль трансформных разломов на периферию хребтов, как это и наблюдается в Атлантике и Северном Ледовитом океане. Так или иначе, локализация горячих точек на поверхности Земли и разломная тектоника литосферы (особенно глобальная система рифтовых зон) тесно взаимосвязаны.
Дискуссионным является и вопрос о положении корней плюмов. Сложность его решения связана с трудностями сейсмотомографического определения этих корней. Наиболее вероятно, что плюмы могут зарождаться на разных уровнях мантии, а именно на тех, где наблюдаются понижение ее вязкости, плотностная и химическая неоднородность. Такими уровнями являются слой D" в основании мантии, слой в основании границы 660 км, где наблюдается скопление субдуцирующего материала, и, наконец, астеносфера (рис.). По мнению французских исследователей (В. Куртийо и др.), из почти 50 признаваемых ими горячих точек около десятка имеют корни на границе мантии и ядра (это подтверждено и последующей томографией), и около 20 — на двух друг уровнях. Наиболее глубокими являются так называемые суперплюмы, в современную эпоху они занимают антиподальное и близэкваториальное положение в Восточной Африке и в Тихом океане, в районе Французской Полинезии. Менее глубокие плюмы, возможно, являются производными от таких суперплюмов. По имени известных исследователей их предлагают называть моргановскими, а астеносферные плюмы — андерсоновскими. Промежуточные можно было бы соответственно называть рингвудовскими, поскольку именно этот австралийский геохимик развивал идею о зарождении плюмов на границе верхней и нижней мантий,
Но самый сложный вопрос относится к стационарности корней плюмов, которая постулировалась в концепции У. Моргана и используется при определении направления и скорости абсолютного перемещения литосферных плит в координатах горячих точек. Палеомагнитные и палеонтологические данные свидетельствуют, что отдельные вулканические постройки Гавайско-Императорской вулканической цепи образовались на разных широтах и что излом этой цепи, датируемый 45 млн лет, не отвечает времени смены направления в движении Тихоокеанской плиты. Было замечено систематическое смещение взаимного расположения горячих точек Тихоокеанской и Индо-Атлантической областей. Недавно появились результаты бурения, специаль проведенного на четырех гайотах Императорского хребта. Они показалди, что плюм, породивший этот хребет, испытал смещение на 20° в южном направлении. Вполне вероятно, что уже в ближайшем будущем удастся определять и учитывать то сравнительно медленное перемещение горячих точек, которое изначально предполагалось исследователями.
Не менее сложным представляется вопрос о соотношении конвекции и подъема плюмов, т. е. их адвекции. Единственное, что очевидно, — это приуроченность большинства плюмов к восходящим ветвям конвективных течений.
Еще одна сторона тектогенеза первостепенной важности, не учитывавшаяся классической тектоникой плит, — периодичность в изменении интенсивности тектонических и вообще эндогенных процессов.
Рис.Вероятное происхождение мантийных плюмов/горячих точек разной глубинности с учетом рециклинга вследствие субдукции литосферного материала до границы с нижней мантией и дальнейшего его погружения до слоя В" у границы с ядром. Размещение плюмов контролируется Тихоокеанским и Африканским максимумами мантийного апвеллинга. По В. Куртийо и др., 2003. Цифры в квадратах (1-3) — три категории плюмов по их глубинности
Периодичность эта проявляется в различных масштабах — от короткопериодических, происходящих на наших глазах изменений сейсмической и вулканической активности до тектонических (тектономагматических) мегациклов длительностью порядка 600 млн лет. Эта периодичность эндогенных процессов находит отражение в процессах изменения рельефа, осадконакопления, развития органической жизни и увязывается, с одной стороны, с изменениями частоты инверсий магнитного поля, т. е. с изменениями в глубоких недрах Земли, и, с другой стороны, с изменениями скорости осевого вращения Земли и параметров ее орбитального вращения (эксцентриситет орбиты, наклон оси, прецессия). Последние были привлечены М. Миланковичем для объяснения периодичности четвертичных покровных оледенений и получили теперь убедительное подтверждение, причем применительно и к более ранней истории Земли. Можно говорить, следовательно, о проявлении определенного резонанса между внутренними и внешними, космическими, факторами геодинамики и согласованной периодичности изменений их интенсивности.
Наконец, еще один важный вопрос — о существовании общей тенденции в изменении радиуса и объема Земли. Происходит вековое охлаждение Земли в связи с утратой тепла, запасенного в эпоху ее аккреции, со снижением темпов глубинной дифференциации, с постепенным исчерпанием запаса радиоактивных элементов, с убыванием интенсивности лунных приливов. Свидетельством уменьшения объема Земли служит почти повсеместное, кроме рифтовых зон, преобладание сжатия в земной коре и то обстоятельство, что замедление вращения Земли, обусловленное влиянием лунных приливов, оказывается меньшим, чем можно было ожидать по расчетам; его объясняют наложением ускорения, обусловленного уменьшением радиуса планеты. Как отмечалось выше, имеются основания считать, что на эту монотонную тенденцию накладывается эффект периодического возрастания тепловыделения, ведущий к пульсации Земли, с чередованием периодов уменьшения ее радиуса и временного его увеличения.
Как известно, существует и противоположная концепция, согласно которой пульсация Земли происходит на фоне ее нарастающего расширения (Е. Е. Милановский) или что такое расширение является абсолютно преобладающим (У. Кэри). С точки зрения сторонников этой гипотезы еще в начале мезозоя Земля была одета сплошной сиалической оболочкой (океаны отсутствовали), которая затем оказалась разорванной вследствие быстрого, с увеличением радиуса в 1,5 раза и объема в 3,4 раза, расширения Земли и образования океанов. Признавая, таким образом, спрединг (но в некоторых работах ограничивая его масштаб современными срединно-океанскими хребтами), сторонники данной гипотезы отрицают субдукцию.
Гипотеза расширяющейся Земли с физической ее стороны исчерпывающе раскритикована О. Г. Сорохтиным и С. А. Ушаковым, а также Н. В. Короновским с соавторами-астрономами, показавшими, что не существует сколько-нибудь удовлетворительного механизма, который мог бы обусловить расширение Земли. Несостоятельна эта гипотеза и с геологических позиций. Без признания субдукции невозможно объяснить образование складчато-покровных горных сооружений, асимметрию Тихого океана в отношении распределения коры разного возраста. Распространение офиолитов, а также типичных отложений пассивных континентальных окраин океанов, свидетельств приливно-отливных явлений и апвеллинга указывает на существование доюрских океанов; кроме того, невозможно допустить образование лишь начиная с юры того огромного объема воды, который заполняет современные океаны.
Пульсации объема Земли представляются более правдоподобными, тем более что для ограниченных (в пределах нескольких процентов) изменений радиуса Земли предложен удовлетворительный механизм, связывающий их с фазовыми превращениями в мантии Земли (В. Л. Барсуков, В. С. Урусов). Было бы неправильным, однако, считать, что в истории Земли чередовались периоды абсолютного растяжения — рифтогенеза и абсолютного сжатия — орогенеза, ибо в действительности, как это наблюдается в современную эпоху, эти явления всегда сосуществовали на лике Земли. Речь может идти лишь о преобладании в одни периоды рифтинга, а в другие, вероятно более короткие, — субдукции и коллизии.
С появлением в 80-е гг. прошлого века данных сейсмотомографии стали очевидными два очень важных обстоятельства. Во-первых, было обнаружено, что структуры, описываемые тектоникой литосферных плит, уверенно прослеживаются, как правило, лишь до глубины 250-300 км и, во всяком случае, не глубже кровли переходной зоны от верхней к нижней мантии. Это означает, что тектоника плит действует главным образом в тектоносфере, т. е. литосфере и астеносфере. Во-вторых, было установлено, что вопреки более ранним представлениям динамическая активность, проявляющаяся на поверхности, характеризует не только тектоносферу, но и более глубокие геосферы, до внутреннего ядра включительно. Тем самым стало очевидным, что понимание глобальной геодинамики и эволюции Земли немыслимо без расшифровки глубинной геодинамики, т. е. процессов, происходящих глубже тектоносферы. И в настоящее время именно процессы глубинной геодинамики, в контексте глобальной геодинамики в целом, оказались в центре внимания специалистов по наукам о Земле, в основном геофизиков и геохимиков.
В первую очередь это касается современного понимания конвекции. Прежде всего, отметим, что все более широкое признание получает представление о глубинной конвекции Земли как термохимической, а не просто тепловой, поскольку появляется все больше данных о химической неоднородности глубокой мантии, в частности слоя D". Но при этом очевидно, что тепловая компонента является основной, и этим объясняется успешное математическое моделирование конвекции, например В. П. Трубициным, основанное на ее трактовке лишь как чисто тепловой. Но более реалистична, как будет показано ниже, ее термохимическая трактовка.
В последние годы модель термохимической конвекции получила развитие в работах Л. И. Лобковского и В. Д. Котелкина, ими были численно проанализированы важнейшие конвективные процессы, развивающиеся в мантии, в частности подъем легкого мантийного вещества с границы ядро — мантия с образованием глобальных и региональных плюмов, погружение тяжелого мантийного вещества с учетом эклогитизации океанской коры в зонах субдукции, перемежающийся характер мантийной конвекции, обусловленный эндотермическим фазовым переходом на глубине 670 км. На рис. 18.4 дается несколько кадров из полученного численным моделированием анимационного ряда, иллюстрирующего виртуальную картину гидродинамической эволюции Земли. Они относятся к ранней стадии этой эволюции (архей — начало протерозоя). На последнем из изображенных кадров видно развитие первого общемантийного нисходящего потока — аваланша и компенсирующего глобального восходящего потока — суперплюма. Судя по продолжению этого анимационного ряда, подобные потоки, возникая с определенной периодичностью, могли определять геологические суперциклы Вильсона. Модельная картина отражает и другие особенности эволюции Земли, в частности развитие субдукционных потоков и региональных плюмов, ограниченных верхней мантией, взаимодействие нижнемантийных плюмов с фазовой границей между нижней и верхней мантиями, накопление больших масс «горячего» восходящего и «холодного» нисходящего вещества вблизи фазовой границы и горизонтальное растекание этого вещества вдоль нее. Многие из полученных при моделировании кадров напоминают картины глубинного строения Земли по данным сейсмической томографии.
Рис. Результаты численного моделирования термохимической конвекции в мантии, учитывавшего наряду с тепловым и химический фактор плавучести, а также воздействие на конвекцию эндотермического фазового перехода на границе верхней и нижней мантий (660-670 км), по Л. И. Лобковскому и В. Д. Котелкину, 2003. Видны подъем легкого мантийного вещества от границы ядро/мантия и сопряженное с ним погружение тяжелого мантийного вещества, а в дальнейшем — развитие нисходящего потока — аваланша и компенсирующего его плюма
Очень остро стоит вопрос об общемантийном или двухъярусном проявлениях конвекции. Основной аргумент в пользу общемантийной конвекции — это проникновение субдуцирующих слэбов в нижнюю мантию и в некоторых случаях до границы ядра. Заметим, однако, что в других случаях слэбы достигают лишь границы 660 км и непосредственно ниже нее их материал образует скопления, которые, как предполагается, временами лавинообразно обрушиваются в глубь мантии, достигая слоя D". Аргументация сторонников двухъярусной конвекции, в основном геохимиков, основывается на необходимости допустить существование в глубинах мантии резервуара примитивного состава, более или менее отвечающего составу аккретированного метеоритного материала. Магма, родоначальная для базальтов океанских островов и вообще внутриплитных вулканов, имеет именно подобный состав в отличие от базальтов срединноокеанских хребтов — продуктов плавления мантии, деплетированной при экстракции коры. О том же свидетельствует и изотопный состав благородных газов — гелия, неона, а также тепловой поток из недр Земли. По оценке французского геохимика К. Аллегра (2002), деплетированная мантия составляет 40 % от общего объема мантии.
Вместе с тем некоторые исследователи считают возможным обойтись вообще без гипотетического резервуара примитивной мантии. Обогащенность литофильными элементами магматитов океанских островов они объясняют рециклингом океанской коры (с ее осадочным слоем) в результате глубокой субдукции с последующим вовлечением корового материала в восходящие плюмы. Достаточно ли этого механизма для объяснения наблюдаемых геохимических особенностей и теплового потока, пока не выяснено. Но явления рециклинга действительно имеют существенное значение, как показывает, в частности, изучение лав Гавайских островов.
Представляется перспективным представление о том, что в истории Земли чередовались эпохи преобладания либо общемантийной, либо двухъярусной конвекции и что это чередование увязывалось с циклами формирования и распада суперконтинентов, т. е. с циклами Вилсона.
Во время существования суперконтинентов господствовала общемантийная конвекция, во время их распада — двухъярусная. Последня была преобладающей и на ранней стадии эволюции Земли, когда планета была сильнее разогрета, так как этому благоприятствовало более высокое значение числа Рэлея.
Целесообразно увязать проявления конвекции (и их структурны следствия) не только с циклами Вилсона, но и с циклами Бертрана и Штилле на основе идей, высказанных М. А. Гончаровым и В. Е. Хаиным. С этих позиций общемантийная конвекция ответственна за суперконтинентальные циклы Вилсона, верхнемантийная компонент двухъярусной конвекции — за циклы Бертрана с образованием в результате субдукции систем островных дуг и окраинных морей, а конвекция астеносфере — за циклы Штилле, выражающиеся в коллизии островных дуг и микроконтинентов с континентами, формировании складчато-покровных орогенов. Эти три уровня конвекции отвечают трем геодинамическим системам в иерархии М. А. Гончарова. Кроме них он различает еще самый высокий уровень — Земли в целом, на котором проявляются упоминавшиеся выше западный и северный дрейфы литосферных плит и, добавим, кардинальная дисимметрия планеты с ее разделением на континентальное и океанское полушария и антиподальностью Арктики и Антарктики. Пятый, низший по значению уровень составляет кора с её проявлениями термофлюидодинамического диапиризма.
В последние годы стало подвергаться пересмотру устоявшееся представление о том, что основной импульс, приводящий в движение «машину Земля», идет снизу, от горячего ядра к холодной литосфере. Начиная с работ японских исследователей (М. Кумазава, С. Маруяма и др., 1994) и продолжая недавней работой Д. Андерсона (2001), возникло противоположное представление о ведущей роли субдукции, связанной с охлаждением Земли сверху, и о мантийных плюмах как ответной реакции на достижение субдуцирующими слэбами границы ядра. Д. Андерсон полагает, что не конвекция определяет кинематику плит, а, наоборот, последняя контролирует распределение конвективных потоков в мантии (речь идет, по-видимому, об астеносфере). При этом, как выяснилось после обнаружения глубоких литосферных корней под континентами, конвективным токам может принадлежать ведущая роль в перемещении литосферных плит (А. П. Трубицын и некоторые зарубежные авторы). Отмечается также, что конвекция в нижней мантии, в силу высокой вязкости последней, происходит значительно медленнее, чем в верхней мантии, а возможно, как думает У. Гамильтон, и не происходит там вовсе. В этом случае компенсацией нисходящих холодных потоков, выраженных субдуцирующими слэбами, являются лишь восходящие мантийные струи — плюмы. Если это так, то справедливо представление упоминавшихся выше японских ученых о том, что нижняя мантия — это область господства плюм-, а не плейт-тектоники.
Таковы некоторые темы, на которых концентрируется внимание современных исследователей глобальной геодинамики. Независимо от результатов дальнейших изысканий уже в настоящее время можно заключить, что Земля представляет собой сложную многооболочечную динамически активную неравновесную самоорганизующуюся и саморазвивающуюся открытую систему, уникальную среди других планет Солнечной системы.
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Конвекция в мантии Земли | | | Исторический обзор и современное состояние методики математического развития |
Дата добавления: 2015-11-28; просмотров: 1368;