Глобальная тектоника плит

Основные геологические данные, используемыми этой парадигмой следующие:

1 – наличие гигантских подвижных зон – срединно-океанических хребтов (СОХ), осевая часть которых занята глубокими рифтовыми долинами;

2 – соответствие этим хребтам областей с аномальным тепловым потоком, а в осевой части – астеносфере;

3 – параллельное расположение по обе стороны СОХ полосовых магнитных аномалий с разным знаком намагниченности пород;

4 – уменьшение мощности осадочного слоя в океанах от окраин к СОХ, омоложение возраста пород в этом же направлении;

5 – материалы о земной коре и верхней части мантии – литосфере, позволяющие подтвердить возможность скольжения жёстких плит по астеносфере;

6 – образование зонами высокой сейсмичности и современного вулканизма узких поясов, подчинённых сверхглубинным разломам, разделяющим верхнюю часть мантии на несколько крупных блоков – литосферных плит.

В соответствии с рассматриваемой парадигмой литосфера состоит из восьми крупных и множества мелких жестких плит, плавающих по астеносфере. Границы плит в одних случаях совпадают с рифтовыми долинами, в других – с глубоководными желобами, расположенными на окраинах океанов и являющихся поверхностным выражением зон глубокофокусных землетрясений, называемых зонами Беньофа.

Основными положениями тектоники плит являются:

1. Верхняя, относительно хрупкая оболочка Земли – литосфера подстилается пластической и менее вязкой оболочкой – астеносферой.

2. Литосфера разделена на небольшое число крупных и средних плит, границы между ними – сейсмоактивные зоны.

3. Существует три рода перемещений плит: 1 – раздвиг, 2 – надвиг – подвиг, 3 – по трансферным разломам.

4. Движение плит подчиняется теореме Эйлера: траектория таких движений описывается дугой окружности, проведенной относительно некоего центра раскрытия. Это даёт возможность построения современной кинематики плит в глобальном масштабе, и восстановления её в прошлые эпохи с помощью графопостроений на компьютерах.

5. Раздвиг и новообразование океанической коры в осевых зонах спрединга компенсируется подвигом, поглощением этой коры в зонах субдукции на периферии океанов и объём Земли остаётся неизменным.

6. Причиной движений литосферных плит являются конвективные течения в мантии, вызванные её разогревом.

Аксиомы 1 – 3 вытекают из данных сейсмологии и основаны на эмпирических данных, четвертое положение – на законе сферической геометрии, пятое шестое – экперементально не проверяемы и носят характер постулатов. Этими положениями декларируются величина теплового потока, интенсивность магнитного поля, мощности и плотности литосферы и коры, глубины дна океана и так далее.

В рифтовых долинах происходят процессы растяжения и раздвигания плит. Через зияющие трещины снизу извергается базальтовая лава, застывающая в виде мощных даек. Они рассматриваются в качестве своеобразных «клиньев», распирающих и смещающих литосферные плиты в разные стороны по горизонтали. Дальнейший процесс расширения

приводит к формированию новых клиньев базальтов рождающейся океанической коры, а ранее образованная молодая кора сдвигается в стороны. Дайки намагничиваются в соответствии с магнитным полем времени их образования. Границы плит называются зонами спрединга, а процесс – спредингом.

Литосферные плиты смещаются от срединно-океанического хребта к окраинам океанов, где подвигаются под континентальные соседние плиты (рис. 4.6), а затем плавятся в мантии. При этом отмечается активный андезитовый магматизм и высокая сейсмическая активность. Слои осадочных пород как бы «соскабливаются» с океанических плит и сминаются в складки на приокеанском борту глубоководного прогиба. Границы погружения плит называются зонами субдукции, а сам процесс – субдукцией. Движущими силами перемещения плит являются конвекционные течения в мантии, возникающие в процессе гравитационного разделения вещества внутри мантии. Одни учёные видят причины движения плит космическими, другие – эндогенными

Если геосинклинальная теория родилась на основе континентальной геологии, то тектоника литосферных плит – океанской. Её базис составляет движение в стороны от спрединговых хребтов, образующих Мировую рифтовую систему с последующим погружением плит в мантию в глубоководных желобах. Стройность и логика построений достигли в новой теории очень высокого уровня, будучи в тоже время не столь сложными, чтоб их не понять. Теория тектоники плит непрерывно усложняется. Имеется несколько мобилистских подходов.

Первый из них – учение о тектонической расслоенности литосферы. В его основу легли принципиально иные тектонические трактовки строения таких крупных горных сооружений, как Урал, Кавказ, Тянь-Шань, Памир, Корякское нагорье, горы Монголии и Кубы, где обнаружены тектонические покровы больших амплитуд. Тем самым вопреки прежним взглядам констатировалась покровно-складчатая структура этих сооружений. Существенный вклад принесли также неотектонические исследования, раскрывшие несогласованность в литосфере глубинных тектонических планов. Установлено, что тектоническая расслоенность литосферы является её общим геологическим свойством, поскольку относится как к континентам, так и океанам и переходным между ними зонам.

Сущность подхода состоит в том, что литологические неоднородности, вещественные, реологические и геофизические, при тектонических импульсах создают условия для латеральных срывов или тектонического течения как поверхностных, так и глубинных масс (литопластин), движущихся с разными скоростями. Следствием такого движения является формирование ансамблей тектонического скучивания в одних местах и зон растяжения в других, общая перестройка тектонического плана, проскальзывание литопластин и даже земных оболочек одних относительно других. Движение происходит на разных мантийных и коровых уровнях по астенослоям и астенолинзам. Из этого видно отличие модели тектонической расслоенности литосферы от модели тектоники плит, предполагающее целостное перемещение тектонически пассивных литосферных плит.

Механизм тектонического расслоения литосферы связывается с двумя факторами: 1 – изменчивостью глубинных энергетических потоков, вызванной неравномерно протекающими эндогенными процессами; 2 – влиянием на Землю как на открытую систему эпизодических внешних (космических) воздействий. И в том, и другом случаях происходят резкие изменения полей напряжения в геосферах, а отсюда и смена их динамического и кинематического режимов.

Другое мобилистское направление составляет учение о террейнах. Первоначально оно выдвигалось как альтернатива тектонике плит, но затем было приспособлено к новой глобальной тектонике и фактически свелось к механизму континентальной аккреции. Его сущность состоит в движениях на большие расстояния фрагментов (террейнов) любых (континентальных, океанических, островодужных) структур по глубинным поверхностям, коровым или мантийным, с последующим причленением к материковым массам. Так объяснено образование Канадских Кордильер, Аляски и других регионов запада Северной Америки. «Террейновую тектонику» используют японские геологи, объясняя с её помощью геологическое многообразие своих островов. Возражением против трансокеанских движений террейнов состоит в их отсутствии в современных океанах.

Третье (вегенеровское) направление основывается на идее раскола и дрейфа континентов. Современная геология имеет серьёзные аргументы в пользу движений именно континентальных масс, притом очень крупных и на большие расстояния. Один из них заключается в том, что согласно сейсмической томографии корни континентов лежат очень глубоко, на уровнях 500 км. До этих уровней прослеживается объёмная оформленность континентов, которые действительно могут иметь степени свободы в смысле перемещения. Доказательством движения крупных континентальных масс, по мнению сторонников мобилизма, на относительно небольшие расстояния могут служить Мадагаскар, Аравия, Гренландия. На большие – Индия, Тибетский блок и другие «плавающие», глубоко сидящие крупные континентальные массы. Их движение в направлении с юга на север выявлено, в частности, для Центрально-Азиатского пояса. Среди них есть блоки с очень глубокими корнями, претерпевшие «вегенеровское» движение, хотя присутствуют и другие массивы, перемещавшиеся по неглубоким, «террейновым» уровням (поверхность Мохо).

В настоящее время имеются ряд фактов, не согласующихся с постулатами глобальной тектоники плит. К ним относятся:

1. Исходным положением тектоники плит является планетарная конвекция, обуславливающая конвейерное движение литосферных плит по глобальной астеносфере. Однако установлено, что в глубинных геосферах имеется множество астенослоёв и астенолинз. Та астеносфера, с которой связывается движение плит, располагается на разных уровнях и имеет прерывистый характер. Соответственно упорядоченный конвективный процесс в мантии с его линейными законами может быть распространен лишь ограниченно.

2. Краеугольным положением рассматриваемой теории является спрединг. Он доказан, но когда речь идёт об охватываемом им пространстве, то возникают затруднения. Обстоятельные исследования океанских разломов, ортогональных Мировой рифтовой системе, свидетельствует о релаксации (ослаблении) спрединга на разных расстояниях от осевой зоны этой системы. Объяснение этому с точки зрения тектоники плит дать трудно. Дополнительное осложнение вносит разнообразие разломов, среди которых в Атлантике выделяется несколько категорий: трансокеанские, приуроченные к центральным частям океана, развитые только по одну сторону срединного хребта, уходящие из океанов на континенты, далеко отстоящие от него и другие. В этом отражается действие каких-то других факторов, не имеющих отношения к тектонике плит. В самих океанах недавно выделены категории демаркационных разломных зон, разделяющих большие области океанов, резко отличающихся по структуре, тектоническому развитию и геодинамике. В большинстве случаев они не согласуются с границами литосферных плит.

Большие сомнения вызывает наличие зон субдукции, где происходит погружение в глубоководные желоба цельных литосферных плит до глубин 600-700 км. Признание в качестве цельной, например, Тихоокеанской литосферной плиты, занимающей огромную часть Тихого океана, крайне затруднительно. В ней симатическая кора подвержена значительным тектоническим преобразованиям. Здесь происходит разломообразование, вертикальные восходящие и нисходящие движения, формируются грабены, горсты, тектоно-вулканические структуры, а также структуры скучивания, обязанные своим происхождением горизонтальным срывам и движению литопластин. Это свидетельствует в пользу тектонической подвижности океанской литосферы, поэтому не только Тихоокеанская плита, но также Индо-Австралийская, Карибская, Евроазиатская и некоторые другие кажутся не более чем результатом искусственных построений, а отсюда представлений о субдукции.

Выдвинутая японскими геологами парадигма охватывает воедино триаду: тектонику ядра Земли, плюмтектонику, распространяющуюся на всю мантию от ядра до границы 670 км, и тектонику плит. Но этому противоречит невозможность существования жёстких плит на больших глубинах, где должны находиться флюидные субстанции.