Природа тектонической активности земли возможные причины тектонической активности Земли



Pdf просмотр
страница16/23
Дата28.01.2019
Размер0.78 Mb.
ТипГлава
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   23

179
совершенно свежие и еще не присыпанные осадками базальтовые лавы с подушечной текстурой залегают в виде покрова непосредственно на осадках. В центральных частях этого покрова отчетливо видны открытые трещины – гъяры метровых размеров, явные следы растяжения пород. К северо-западу площадь и мощность базальтовых покровов последовательно возрастала, пока постепенно не перешла в подножие молодого подводного вулкана Лоихи. По нашему мнению, наблюдавшаяся картина базальтовых излияний к югу от Гавайских островов практически однозначно свидетельствует о функционировании здесь механизма разрыва Тихоокеанской литосферной плиты, а не ее проплавления мантийным веществом “горячей точки”.
Рис. 6.13. Растяжение и раскол жесткой литосферной плиты при ее движении с юга на север по поверхности эллипсоида вращения Земли: 1 – направление движения плиты; 2 – напряжения растяжения; 3 – напряжения сжатия; 4 – “бегущая” трещина растяжения; 5 – зона сдвиговых деформаций в области сжатия плиты
Если после залечивания первого разлома (благодаря охлаждению и полной кристаллизации магмы в подводящем канале) напряжения растяжения все-таки продолжают возрастать (за счет продолжающегося изменения кривизны перемещающейся литосферной плиты), то может возникнуть новая трещина и произойти повторный импульс вулканизма, как это и наблюдалось в голоцене на о. Оаху в Гавайском архипелаге.
После полного развития раскола кривизна литосферы вновь приспосабливается к форме эллипсоида вращения Земли, напряжения в ней исчезают, а базальтовые магмы, когда-то внедрившиеся в образовавшиеся трещины, полностью остывают, кристаллизуются и вновь спаивают воедино расколовшуюся было литосферную плиту.
Однако остающиеся на ее поверхности потухшие вулканы четко отмечают путь движения плиты над критической широтой (но не долготой и тем более не над “горячей точкой”!).
При движении плит из высоких широт в низкие вместо напряжений растяжения в них появляются напряжения сжатия (действующие в широтном направлении), и как следствие в таких плитах возникает ортогональная система сдвиговых деформаций, ориентированная под углом 45° к направлению главных сжимающих напряжений. В узлах сети сдвиговых деформаций (на пересечении сдвигов) возникают, как правило, изолированные каналы – зияния, по которым происходят вулканические извержения, создающие затем площадные группы вулканических островов. Как и в предыдущем случае, эти острова также формируются в основном на критических широтах (но не долготах!). Если взять в пример Тихоокеанскую плиту, то архипелаги таких островов возникают приблизительно на 25–30° ю. ш. и всегда тяготеют к ослабленным зонам трансформных разломов. На этих же широтах в середине мелового периода возникли


180
многочисленные вулканические острова, превратившиеся в позднем мелу в плосковершинные подводные горы – гайоты (Богданов и др., 1990). К настоящему времени все гайоты этого возраста уже переместились в Северное полушарие.
Посмотрим теперь с количественной точки зрения, насколько мембранная гипотеза отвечает реальной обстановке возникновения внутриплитового вулканизма гавайского типа на Тихоокеанской плите. Для расчета используем параметры эллипсоида вращения
Земли: экваториальный радиус R
э
=6378,16 км, полярный радиус R
п
= 6356,78 км. Как видно из этих данных, эксцентриситет эллипсоида вращения Земли очень небольшой, всего е = 1/298,3. Это позволяет приближенно решать задачу о деформациях перемещающихся по поверхности Земли литосферных плит с использованием только упрощенных моделей.
Рассмотрим опять движение крупной литосферной плиты от экватора на север. При этом благодаря жесткости плиты и разности радиусов ее кривизны на экваторе и на более высоких широтах в ее центральной части возникает подобие арки амплитудой в сотни метров и более (на полюсе высота такой “арки” превышала бы 21 км). Если в качестве примера взять Тихоокеанскую плиту и учесть, что на ее флангах (по краям плиты) отсутствуют упоры, поскольку в этих местах плита по зонам субдукции погружается в мантию или только формируется в рифтовых зонах, то оказывается, что у такой плиты не может возникнуть арочный эффект сжатия. Наоборот, у такой плиты должна наблюдаться обратная картина – растяжение за счет ее соскальзывания с астеносферного выступа под аркой. Согласно расчетам (Сорохтин, Ушаков, 1993), учитывающим размеры
Тихоокеанской плиты, превышающие 11 тыс. км, и ее упругое сжатие, высота такой
“арки” в центре плиты могла бы превышать несколько сотен метров. Судя по широкой положительной гравитационной аномалии в свободном воздухе амплитудой около 10 мГал, протянувшейся строго по центральной зоне Тихоокеанской плиты в северо- западном направлении от экватора до широты Гавайских островов, и широким депрессиям гравитационного поля (до –20 мГал) на флангах этой плиты (рис. 6.14), суммарная высота ее “арки” достигает 330 м. Возникающие при этом напряжения растяжения в своде такой “арки” на 18–20º с. ш. (т. е. как раз в зоне развития упоминавшихся выше базальтовых покровов к югу от о. Гавайи) достигают –70 бар. Для сравнения напомним, что, судя по интенсивности большинства землетрясений и размерам их очаговых зон, подвижки (разломы) в горных породах происходят при избыточных напряжениях порядка нескольких десятков бар. В присутствии же жидкого базальтового расплава, воспринимающего на себя литостатическое давление пород, их прочность оказывается существенно сниженной.
Интересно отметить, что в южной котловине Тихого океана, где литосферная плита движется из высоких широт в низкие, как и следует из гипотезы мембранной тектоники, в центре плиты располагается пологая отрицательная гравитационная аномалия в свободном воздухе, а по ее периферии, наоборот, положительные аномалии. Общий размах аномалий достигает все тех же 30 мГал. Следовательно, относительная амплитуда прогиба плиты здесь также достигает 330 м, а напряжения сжатия (и сдвига) +70 бар.
Из приведенных примеров расчета видно, что возникающих за счет мембранного эффекта напряжений в Тихоокеанской плите достаточно для ее разрыва и возникновения в ней крупных трещин – подводящих магматических каналов. Ширину образующихся трещин можно определить по относительным деформациям плиты с учетом ее упругих и прочностных свойств. Проведенные оценки показывают, что ширина трещины растяжения Тихоокеанской плиты на 20º с. ш. уже может достигать 1,3 км. В реальных условиях, однако, ширина трещины будет еще большей, поскольку значение
“долговременного” модуля упругости (благодаря релаксационным явлениям в породах литосферы) всегда оказывается существенно меньшим принятого в расчете его
“мгновенного” значения. Естественно, такие широкие трещины являются великолепными



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   23


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

    Главная страница