Как измеряют движение литосферных плит
Если все литосферные плиты на Земле находятся в непрерывном движении, то как измерить его направление и скорость? Ведь для этого надо иметь какую-то неподвижную точку отсчёта, по отношению к которой и будет определяться их движение. Ни одна из литосферных плит не может служить таким ориентиром. Горизонтальное движение мы замечаем главным образом на границе двух плит или сравнивая повторные измерения расстояния между точками, находящимися на разных плитах. Это всего лишь относительные движения, т.е. движения одних плит относительно других.
Они очень важны, но не дают полного представления о перемещении литосферы по отношению к глубоким недрам Земли, т.е. к её нижней мантии и ядру.
Один из способов вычисления расстояний между континентами — определение разности во времени приёма радиосигнала квазара, очень далёкого космического источника радиоизлучения, находящегося вне нашей Галактики. Моменты приёма сигнала определяют и сравнивают по атомным часам, точность хода которых составляет несколько десятимиллиардных долей секунды! При другом способе используются лазеры: луч с одного континента направляют на Луну или на искусственный спутник Земли таким образом, чтобы, отражённый, он попал в нужную точку на другом континенте. Оба способа дают почти одинаковую точность и позволяют уловить изменение расстояния между континентами, произошедшее за несколько лет. Относительные движения были измерены подобным образом между всеми литосферными плитами.
Относительные движения плит, происходящие за длительное время (миллионы лет), изучают другими методами. Мы уже знаем, как по размещению и возрасту линейных магнитных аномалий на дне океана вычисляют скорость спрединга по одну сторону от оси срединно-океанического хребта. Если эту величину удвоить, получим полную скорость относительного движения двух расходящихся от хребта литосферных плит.
Но как измерить движение литосферной плиты в координатах планеты Земля, т.е. по отношению к её глубоким недрам? Эта задача решается только приблизительно, на основе гипотезы о горячих точках, которую высказал в 1963 г. Дж. Тузо Вилсон из Университета Торонто (Канада). После посещения Гавайских островов в Тихом океане он предложил объяснение того факта, что действующие вулканы этих островов находятся на окончании целой гряды давно уже остывших древних вулканов, протянувшейся на 2600 км к северо-западу вдоль подводного Гавайского хребта. Возраст этих вулканов увеличивается по мере удаления от Гавайских островов, а самый дальний вулкан этой гряды извергался 42 млн лет назад. Согласно гипотезе, вулканические извержения происходят сейчас в той «горячей точке», где снизу к подошве литосферы подходит пересекающая астеносферу восходящая мантийная струя. Она несёт с очень больших глубин тепло и вещество, которые необходимы для образования магматического очага. Если литосфера перемещается, скользит над неподвижной мантийной струёй, то вместе с ней отодвигается вулкан, и так выстраивается цепочка мёртвых вулканических гор, причём каждая следующая моложе предыдущей. Мантийная струя как бы прочерчивает снизу на скользящей над ней океанической плите свой горячий след. По возрасту вулканов и расстоянию между ними определяют скорость движения литосферной плиты, которая для Гавайского хребта оказалась равной 10 см в год.
В дальнейшем удалось обнаружить более 20 таких «горячих точек». Там, где следы, идущие от них, отчётливы (как в случае Гавайского хребта), прослежен путь движения литосферы за десятки миллионов лет. По изломам линий, прочерченных мантийными струями, судят об изменениях направления, в котором двигались литосферные плиты. Оказалось, что переломные моменты геологической истории, такие изменения происходили одновременно с несколькими плитами.
Такие движения литосферы относительно глубоких недр Земли условно называют абсолютными движениями. К сожалению, точность их измерения невелика, к тому же главные ориентиры — мантийные струи — нельзя считать вполне неподвижными даже для не очень длительных отрезков геологической истории.
Если по стрелкам-векторам на карте литосферных плит сравнить движение плит на запад и восток, нетрудно заметить, что первое преобладает. А это означает небольшое общее проворачивание на запад всей литосферы Земли относительно её ядра и нижней мантии!
Геофизики и астрономы давно уже знают, что приливные волны, вызываемые притяжением Луны, непрерывно возмущают не только океанскую воду, но и земную кору, где они намного меньше и поэтому незаметны. При образовании такой волны литосфера сопротивляется изгибу, что порождает силы приливного торможения. Под действием этих сил в ходе вращения Земли вокруг собственной оси литосфера немного отстаёт от более глубоких оболочек, которые отделены от неё пластичной астеносферой. В таком западном дрейфе участвуют и важнейшие зоны спрединга, такие, как Срединно-Атлантический хребет и Восточно-Тихоокеанское поднятие; они тоже перемещаются на запад.
Таким образом, быстрые движения литосферных плит от зон растяжения (спрединга) к зонам пододвигания (субдукции), обусловленные циркуляцией мантии, накладываются на их общее, хотя и неодинаковое, смещение в западном направлении. Самое устойчивое положение при этом сохраняют зоны субдукции на западе Тихого океана (под островными дугами и желобами на востоке Азии и Австралии), которые круто уходят вниз и, таким образом, глубоко «заякорены» в мантии.
Западным дрейфом литосферы под действием сил приливного торможения объясняют асимметрию Тихого океана: с одной стороны он обрамляется гирляндами островных дуг, а с другой — берегами континентов. Этот дрейф определил и надвигание Северной Америки на Восточно-Тихоокеанское поднятие, что сильно повлияло на горообразование и вулканизм в Кордильерах.
Если в дополнение к сказанному напомнить о центробежном перемещении континентов по мере распада Пангеи, то станет ясно, насколько сложна сумма всех движений, в которых участвуют литосферные плиты. И не одному поколению исследователей предстоит ещё потрудиться над её расшифровкой.
Постоянная ссылка на страницу: http://pochemy.net/?n=1058
Случайная статья
