Тектоника литосферных плит

Формирование ядра, являясь, безусловно, самым важ­ным событием в геологической истории, сопровождается целым рядом процессов, обусловливающих появление раз­нородных оболочек как внутри тела Земли, так и в непо­средственной близости от ее поверхности. В этом парагра­фе мы рассмотрим верхний слой мантии, который сам по себе имеет довольно сложную структуру. Прежде всего еще раз отметим, что на глубине 60-250 км вещество мантии частично расплавлено и представляет собой «кашеобраз­ную» массу с пониженной (в тысячи раз по сравнению с базальтом) вязкостью. Этот слой называется астеносфе­рой. Выше расположена литосфера, которая расколота на гигантские плиты, «плавающие» по поверхности астено­сферы. Выделяют семь наиболее крупных плит: Евра­зийская, Африканская, Тихоокеанская, Австралийская, Северо-Американ­ская, Южно-Американская и Антарктическая.

Табл.3 Крупнейшие литосферные плиты

В результате вулканических процессов на поверхности литосферы образуется слой твердых веществ с несколько меньшей (на 10-15%), чем у верхней литосферы, плотно­стью. Этот слой, который называется земной корой, пред­ставляет собой уникальный продукт геологической эволю­ции. Земная кора отделена от литосферы довольно резкой границей, которую в 1909 г. открыл известный югославский сейсмолог Мохоровичич. Поэтому граница между земной корой и литосферой называется поверхностью Мохоровичича. Средняя толщина коры ~30 км. Однако оказывается, что континентальная и океаническая кора имеют разную глубину и строение. Океаническая кора гораздо тоньше, ее толщина не превышает 10 км. Континентальная кора, на­против, весьма толстая, до 50-80 км. Кроме того, океаниче­ская кора состоит из двух слоев — подстилающего слоя ба­зальтов вулканического происхождения и покрывающего слоя осадочных пород (песчаников, сланцев, глин, извест­няков и др.). Континентальная кора, помимо этих слоев, имеет еще многокилометровую толщу гранитов. Эти отли­чия далеко не случайны, они объясняются тем, что факти­чески континентальная кора образуется из океанической в результате движения литосферных плит.

Литосферные плиты не являются чем-то раз и навсе­гда образовавшимся и неподвижным. Они двигаются, ро­ждаются из мантии и снова уходят в нее. Еще в 1946 г. было высказано предположение о том, что океанские ли­тосферные плиты заглубляются под континентальные в областях земной поверхности, которые получили назва­ние зон Заварицкого-Беньофа. Этизоны, как показали исследования, расположены на периферии океанов. Зна­чит, где-то внутри океанов должны находиться области зарождения и растяжения вновь образующейся океанской литосферы.

Такими областями являются срединно-океанские хреб­ты, достигающие нескольких километров в высоту. По оси этих хребтов располагаются довольно узкие рифтовые долины — глубокие пропасти с почти отвесными стенками. Именно в этих долинах астеносфера почти под­ходит к поверхности коры, и именно здесь изливается свежая базальтовая лава из небольших вулканов (с вы­сотами в десятки или несколько сотен метров) вдоль по­лосы шириной 1-3 км по оси рифтовой долины. Засты­вая, эта лава и образует нарождающуюся океаническую литосферу.

Родившись в рифтовых долинах срединно-океанских хребтов, новая океанская литосфера раздвигается в обе стороны восходящими конвективными потоками мантий­ных течений. Это расхождение океанических плит назы­вается спредингом. Таким образом, срединно-океанские хребты, образующие практически непрерывную цепь дли­ной более 60000 км, фактически являются общей грани­цей двухячейковой конвективной структуры в мантии. Двигаясь от хребтов со скоростью 2-5 см в год, литосферная плита, в конце концов, достигает зоны Заварицкого-Беньофа, где она заглубляется под океаническую плиту и под углом почти 45° уходит в мантию. Эти области, которые называ­ются зонами субдукции, отмечены высокой сейсмично­стью и вулканизмом. Так что дно океанов движется, как лента конвейера, непрерывно собирая на себя все новые и новые слои осадков. Если принять типичную полушири­ну океана 5000 км, то возраст дна океана на его периферии оказывается 100-250 млн. лет, то есть много меньше, чем возраст океана. Отсюда следует важный вывод о том, что Мировой океан является древним образованием с моло­дым, все время обновляющимся дном.

После открытия срединно-океанских хребтов концеп­ция движения континентов получила новый импульс раз­вития: двигаются литосферные плиты с «впаянными» в них континентами. Такая концепция получила название глобальной тектоники. В настоящее время эта концепция считается общепри­знанной, особенно после того, как движение литосферных плит было надежно зарегистрировано наблюдения­ми из космоса.

Глобальная тектоника позволяет проанализировать динамику земной поверхности как в прошлом, так и в будущем. Сейчас надежно реконструирована динамика континентов в течение всего фанерозоя (от 550 млн. лет назад до настоящего времени). Из этой реконструкций, в частности, следует, что около 250 млн. лет назад, в мезозой­скую эру, вся суша на Земле представляла собой один континент - Пангею-2. Спустя 60 млн. лет Пангея-2 в очередной раз разделилась на гигантские оскол­ки, которые в дальнейшем образовали современные очер­тания материков.