Геодинамическая система первого уровня (ранга, ГС-1)

Охватывает всю мантию и состоит из 2-х глобальных конвективных ячеек:

- одна – под суперконтинентом (например, современный Африканский суперплюм),

- другая – под панокеаном (например, Тихоокеанский суперплюм).

Граница ячей – субмеридиональная полоса нисходящего потока между 100^ов.д. и 80^о з.д. Здесь мантия относительно холоднее.

ГС-1 обусловливает становление и распад суперконтинентов (циклы Вилсона).

1 – западная компонента дрейфа континентов в ГС-0; 2 – направление конвекции в суперплюмах мантии (под континентальным сегментом это общемантийная конвекция, под Тихоокеанским – нижнемантийная); 3 - направление конвекции в верхней мантии (в случае двухъярусной конвекции под Тихоокеанским сегментом); 4 – условный равноглубинный уровень в нижней мантии; 5 – условная изотерма в нижней мантии; 6 – зона спрединга в океанической мантии, мигрирующая под влиянием конвекции в ячейках ГС-1; 7 – рифтовая зона в континентальной мантии, возникающая над областью восходящего потока в ГС-1; 8 – континенты, испытывающие горизонтальное растяжение над областью восходящего потока (Африка) и дрейф между областями восходящего и нисходящего потоков (Америка и Евразия-Австралия)

«Сценарий цикла Вилсона» (Хаин, Короновский, 2008. с. 49).

1. В экваториальной зоне существует «горячий пояс», обусловленный ротацией Земли вокруг оси.

Под суперконтинентом образуется восходящий поток (суперплюм), который приводит к расколу континента.

На противоположной части Земли – второй суперплюм.

Восходящие конвекционные потоки вызывают нисходящие потоки в субмеридиональной полосе.

Всё вместе – это геодинамическая система 1 (ГС-1) с двумя конвективными ячеями.

2. Под действием конвекции континенты (части распавшегося суперконтинента) смещаются в зону нисходящего потока конвекции.

При этом под действием ротационных сил (ГС-0) они смещаются в сторону Южного пояса (как при распаде Родинии) или Северного – как при распаде мезозойской Пангеи.

Здесь они смыкаются в мегаконтинент (типа Гондваны), тем самым заканчивается 1-я половина цикла.

3. Под мегаконтинентом начинает накапливаться избыточное тепло, конвекция в системе ГС-1 ослабевает. Начинают над ней преобладать ротационные силы (ГС-0). Они стремятся привести поверхность Земли к форме геоида, сплюснутой у полюсов.

Континенты начинают смещаться из субмеридиональной относительно холодной полосы к экватору и собираются в суперконтинент. Цикл Вилсона заканчивается и начинается новый.

Существующие проблемы

Причина распада суперконтинентов?

Б-во: накопление избыточного тепла под суперконт ввиду его большой ширины и низкой теплопроводности.

Возражение: мегаконт Гондвана обладал этими качествами, но не распался в палеозое.

Современный суперплюм зафиксирован под Африкой – не самым большим континентом. Под Евразией его нет. Суперплюмы распол-ся близ экватора (рис.).

Пояснение к рис. В экваториальной полосе пониженных скоростей выделяются 2 области, расположенные антикордантно и соответствующие центрам Тихоокеанского и Африканского суперплюмов.

Следовательно, для распада суперконт-в необходимы

1) теплоэкранный эффект,

2) нахождение близ экватора в «горячем поясе» Земли.

Лекция 6. 2013. 01.11.2013