Откуда и куда движутся литосферные плиты
Главный источник движения находится под литосферой, где происходит круговое движение — циркуляция, или конвекция, мантийного вещества под действием тепловых и иных эффектов. Там, где конвективные кольца сходятся в восходящий поток, литосфера приподнимается и раздвигается в стороны. Образуются срединно-океанические хребты с их расщелинами-рифтами, где по трещинам изливаются базальтовые лавы. Под поверхностью дна магма, заполнившая такую трещину, застывает и превращается в кристаллическую горную породу. Поэтому по мере того как две половины срединно-океанического хребта расходятся в стороны, зияние между ними заполняется веществом, вышедшим из глубины, и происходит образование новой океанической коры, разрастание морского дна, его спрединг (от англ. spreading — «развёртывание», «расстилание»). Скорости спрединга — от нескольких миллиметров до 18 см в год, если измерять их в одну сторону от оси хребта, а полные скорости вдвое больше.
Размер земного шара на протяжении нескольких миллионов лет (небольшого отрезка времени, с геологической точки зрения) можно считать неизменным. Значит, если в срединно-океанических хребтах литосфера разрастается, то где-то она должна поглощаться или же сокращаться за счёт смятия в складки, надвигания одного участка на другой. Это действительно происходит там, где потоки мантийного вещества встречаются и затем направляются вниз. В таких местах океаническая литосфера сначала пододвигается под встречную плиту и затягивается мантийными потоками на глубину, а потом при высоких давлениях она уплотняется и начинает сама погружаться, «тонуть» в вязкой астеносфере, опускаясь на поверхность нижней мантии. В некоторых местах, как, например, под Камчаткой, литосфера затягивается и дальше, на глубину более 1 тыс. км, где она теряется. Такое пододвигание, погружение и поглощение океанической литосферы называют субдукцией. На дне океана, там, где литосфера «ныряет» в мантию, образуются глубоководные желоба. Самый глубокий из них — Марианский в Тихом океане (более 11 км). Рядом с желобами обычно цепочкой выстраиваются действующие вулканы, например вулканы Курильской островной дуги и Камчатки рядом с Курило-Камчатским жёлобом. Они образуются над тем местом, где литосфера, наклонно уходящая на глубину, начинает плавиться при высоких температурах и давлениях. В разных зонах скорость субдукции различна: от 1 до 12 см в год.
Итак, литосферные плиты движутся от срединно-океанических хребтов, где разрастается океаническая литосфера, к глубоководным желобам, где она уходит на глубину и там поглощается. Вместе с океанической литосферой движутся и континенты, которые, будучи спаяны с ней, образуют единые плиты. При столкновении двух континентов (в тектонике это называют коллизией) происходит нагромождение высочайших гор, таких, как Гималаи, Памир, Альпы.
Размещение зон спрединга (растяжения) и субдукции (пододвигания), а значит, и движение литосферных плит зависят от общих для всей Земли глобальных процессов. В последние 200 млн лет (мезозой и кайнозой в геологическом летоисчислении) в движении литосферных плит господствуют распад суперконтинента Пангея и центробежное перемещение его частей. Раскрылись Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый океаны; они продолжают разрастаться и в наши дни.
Если в зонах спрединга рождается океаническая литосфера, то в зонах субдукции наращивается континентальная. В тех и других зонах располагается большинство наземных и подводных вулканов, в них поднимаются горячие растворы, в том числе несущие металлы; образуются рудные месторождения. Так что учение о тектонике литосферных плит не ограничивается выявлением закономерностей их движений; оно рассматривает, как формируется океаническая и континентальная кора и как в зависимости от этих движений возникают рудные месторождения и проявляется магматизм.
Оказалось, что когда океаническая кора погружается и возвращается в мантию, она уносит с собой морские отложения, накопившиеся на дне, в том числе горные породы органического происхождения. Таким образом, воздух атмосферы, вода океанов и даже животные и растения оказывают влияние на состав мантии Земли до глубин в сотни, а может быть, и тысячи километров! Время от времени в геологической истории происходила перестройка глубинных процессов. Прежние зоны спрединга и субдукции литосферы отмирали, закладывались новые, но круговорот вещества Земли не останавливался, «машина» тектоники плит продолжала работать.
Впечатляющая картина того, что происходит в зонах спрединга и субдукции — самых активных областях Земли, — каждый год пополняется всё новыми наблюдениями. В расщелины срединно-океанических хребтов и в глубоководные желоба вновь и вновь опускаются исследователи в батискафах и других аппаратах для подводного плавания. Скважины, которые бурят со специальных кораблей, вскрывают глубокие слои на океанском дне и даже проникают в напряжённую зону, где одна плита пододвигается под другую. Сейсмологи следят за землетрясениями; геофизики «просвечивают» литосферу и мантию упругими волнами, измеряют электрическую проводимость пород и идущий из глубины тепловой поток, обнаруживают аномалии магнитного поля и силы тяжести. С помощью спутников и радиотелескопов измеряют направление и скорость движения одного континента относительно другого. Исследователи изучают особенности состава вулканических лав, несущих информацию о глубинных процессах. Это и многое другое лежит в основе современного учения о тектонике литосферных плит.
Тем удивительнее прозорливость, с которой ещё в 30—40-х гг. XX в. Артур Холмс из Эдинбургского университета (Великобритания) определил основные черты всего круговорота: рождение базальтовой коры посреди океана, её перемещение расходящимися конвективными течениями, а потом — погружение в глубины мантии. Движущийся базальтовый слой он уподобил «бесконечной транспортировочной ленте», передвигающей континенты. Прошли десятилетия, прежде чем в конце 60-х гг. эти идеи обрели новую жизнь в теории тектоники плит. Она сложилась как итог ряда блестящих исследований, особенно по сейсмологии, магнитометрии и морской геологии. Ведущая роль в этих исследованиях принадлежала учёным США, Канады, Англии и Франции. XX век подходит к концу, и можно с уверенностью сказать, что эта теория — одно из главных достижений столетия, оказавшееся очень плодотворным для всех наук о Земле.
Постоянная ссылка на страницу: http://pochemy.net/?n=1000
Случайная статья
