Природа тектонической активности земли возможные причины тектонической активности Земли



Pdf просмотр
страница14/23
Дата28.01.2019
Размер0.78 Mb.
ТипГлава
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   23

175
вегенеровскую Пангею с последующим ее расколом и центробежным дрейфом континентов, продолжающимся до наших дней. Эти данные настолько убедительны и хорошо иллюстрированы многочисленными совпадающими реконструкциями, что сомневаться в них сегодня уже не приходится.
Чисто тепловая конвекция, управляемая подогревом мантийного вещества снизу
(теплом ядра) и его охлаждением с поверхности (опусканием в мантию океанических литосферных плит), должна была бы привести к возникновению в мантии стационарной конвекции бенаровского типа с неизменными положениями в ее теле восходящих и нисходящих потоков. На такой планете положения континентов всегда оставались бы фиксированными, привязанными к нисходящим потокам, а по периферии они окружались бы со всех сторон зонами субдукции. Лишь тепловая конвекция, возбуждаемая радиоактивным разогревом самого мантийного вещества, как это принимается в моделях
В.П. Трубицына и В.А. Рыкова, подобно химико-плотностной конвекции, является принципиально нестационарной. Однако для ее возбуждения с наблюдаемой в действительности интенсивностью тектонических процессов на Земле необходимо приблизительно в 10 раз увеличить содержание радиоактивных элементов в мантии по сравнению с их наиболее вероятными концентрациями в этой геосфере, поскольку современный вклад радиогенной энергии в эндогенную энергетику Земли не превышает
10% (см. раздел 5.5). Кроме того, при радиогенном механизме возбуждения тектонической активности Земли становится непонятным перегрев мантии в архее и резкий переход от архейской тектоники к тектонике литосферных плит в протерозое и фанерозое, поскольку при радиогенном разогреве мантии такой переход должен был бы быть плавным.
Таким образом, численное моделирование химико-плотностной конвекции в мантии явилось еще одним убедительным свидетельством в общей цепи доказательств, что глобальная эволюция Земли и ее тектоническая активность в основном управляются главным энергетическим процессом – химико-плотностной дифференциацией земного вещества на плотное окисно-железное ядро и остаточную силикатную мантию. Этот процесс продолжается и сегодня.
6.6. Так называемые “горячие точки” в мантии и мембранная тектоника
Рассматривая проблему конвективного массооборота в мантии, нельзя не коснуться критики понятия так называемых “горячих точек”. Впервые высказанная Т. Вильсоном
(1963) идея существования в мантии “горячих пятен”, над которыми возникают вулканы типа Гавайских островов, после работ В. Моргана (1971, 1972), попытавшегося дать ей теоретическое объяснение, неожиданно приобрела большую популярность среди многих геологов. Согласно В. Моргану, в мантии существуют горячие струи – плюмы, поднимающиеся с уровней нижней мантии к основаниям литосферных плит и проплавляющие (“прожигающие”) их, в результате чего и возникают внутриплитовые вулканы. К. Бурке и Т. Вильсон (1976) предположили даже существование на Земле 122
“горячих точек”. При этом принимается, что положение “горячих точек” как бы фиксировано по отношению к нижней мантии. Отсюда появилось множество работ, в которых авторы пробуют определить “абсолютные” движения литосферных плит по цепочкам вулканов, якобы оставшихся на поверхности Земли в виде следа “прожигания” плит после их перемещения над такими “горячими точками”.
Физических основ и соответствий с геологическими данными у этой идеи не более, чем у гипотезы “расширяющейся Земли”. Начнем с геологических данных. Обычно в вулканах, ассоциируемых с “горячими точками”, изливаются щелочные базальты. Однако известно (Грин, Рингвуд, 1968, 1970), что такие базальты выплавляются в области существования шпинелевых пиролитов (лерцолитов) при околосолидусных температурах, т. е. магмы щелочных базальтов являются не горячими, а предельно остывшими расплавами, которые могут существовать только непосредственно под подошвой


176
литосферы при малой степени парциального плавления мантийного вещества. При высоких температурах, существенно превышающих солидус мантийного вещества, т.е. при высоких степенях парциального плавления пиролита, должны были бы выплавляться пикритовые базальты или даже коматииты. Об этом же говорят и эксперименты по фракционной кристаллизации базальтовых магм. Действительно, щелочные базальты возникают только как остаточные жидкости при охлаждении и кристаллизации исходных оливин-базальтовых магм в условиях повышенных давлений (Иодер, Тилли, 1965), соответствующих РТ-условиям, существующим непосредственно под зрелыми океаническими плитами возрастом от 20 до 100–120 млн лет и мощностью 40–80 км.
Температура щелочных лав, извергающихся в вулканах “горячих точек” обычно лежит в пределах 1100–1200 °С, тогда как приведенное к поверхности значение адиабатической температуры мантии приблизительно равно 1320 °С, а ее пересечение с экспериментально определенной температурой плавления мантийного вещества происходит на глубинах около 80 км (см. рис. 6.2). Следовательно, только в пределах этих глубин и могло происходить зарождение самих базальтов.
Если бы магматические струи – плюмы зарождались в нижней мантии, как предполагали создатели гипотезы “горячих точек”, например, на глубине 1000 км (это только верхняя часть нижней мантии), то именно на такой глубине возникали бы и сами очаги первичных расплавов. Учитывая, что на этих глубинах температура плавления силикатов достигает 3500 °С, легко определить, что, попадая на поверхность температура этих расплавов равнялась бы примерно 2100°С, т.е. оказывалась бы перегретой приблизительно на 800°С по сравнению с реальными температурами щелочных базальтовых лав! Такого не происходило даже в архее, когда мантия была перегретой на
300–500°С и в обилии порождала коматиитовые расплавы.
Не увенчались успехом и все попытки установления с помощью сейсмических методов магматических струй или плюмов перегретого вещества в глубокой мантии под
Гавайскими островами: никаких аномалий в подлитосферной мантии там обнаружить так и не удалось. По этому поводу Д. Браун и А. Массет, авторы книги “Недоступная Земли”
(1984), отмечают, что сейсмические исследования не подтверждают существования в мантии плюмов.
Противоречит гипотеза “горячих точек” и проявлениям вулканизма на Гавайских островах, для объяснения которого она и была предложена. Так, по геологическим данным установлено, что основная фаза вулканизма, сформировавшая о. Оаху, закончилась около 3 млн лет назад. С тех пор произошла эрозия острова, сформировались поверхности выравнивания и глубокие эрозионные долины, но в течение более чем 2 млн лет никакой вулканической деятельности там больше не происходило. Однако уже в четвертичное время, около нескольких сотен тысяч лет назад, вулканическая активность внезапно вновь проявилась и закончилась лишь около 30 тыс. лет назад, сформировав свежие излияния и вулканические постройки гонолулской серии. За 2 млн лет перерыва вулканической деятельности существовавший ранее магматический канал должен был бы полностью раскристаллизоваться и прочно затампонироваться. Но чем тогда можно объяснить новую очень короткую вспышку вулканизма на о. Оаху? Новым
“прожиганием” литосферы над новой “горячей точкой”? Ведь старая “горячая точка” в это же самое время продолжала “действовать” на южном острове архипелага Гавайи, тогда как о. Оаху за эти 2–3 млн лет переместился к северо-западу от места активного вулканизма приблизительно на 200–300 км. По-видимому, такой короткий импульс повторного вулканизма Гонолулской серии (после длительного перерыва вулканической активности) можно объяснить только повторным образованием трещины в литосферной плите под о. Оаху.
Теперь кратко о физических основах “горячих точек”. Начнем с того, что идея таких точек полностью несовместима с концепцией конвектирующей мантии, лежащей в



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   23


База данных защищена авторским правом ©genderis.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница