Природа тектонической активности земли возможные причины тектонической активности Земли



Pdf просмотр
страница17/23
Дата28.01.2019
Размер0.78 Mb.
ТипГлава
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   ...   23

181
подводящими каналами для базальтовых магм, поднимающихся из-под расколовшейся литосферы на ее поверхность, чем в конечном итоге и объясняется внутриплитовый вулканизм гавайского типа.
Рис. 6.14. Карта осредненных по 10-градусной сетке гравитационных аномалий в редукции свободного воздуха для Тихого океана (Geodynamic map, 1985)
С течением времени базальтовая магма, заполняющая образовавшуюся трещину, должна остывать и кристаллизоваться в габбро. Если после полной кристаллизации базальтовых расплавов в подводящем канале литосферная плита на некоторой широте
ϕ вновь спаивается в единую упругую оболочку, то на этот раз она приобретает уже кривизну эллипсоида вращения Земли на той же самой широте
ϕ. Поэтому при расчете возникающих в движущейся плите новых напряжений на более высоких широтах необходимо уже учитывать параметры не экваториального сечения Земли, а сечения, проходящего через широту
ϕ и оба полюса вращения плиты. Полное восстановление единства Тихоокеанской плиты, с восстановлением ее упругих свойств в месте старого разрыва, судя по карте гравитационных аномалий, в осредненном виде изображенной на рис. 6.14, по-видимому, происходит только на широтах около
ϕ ≈ 26º с. ш. В этом случае к моменту перемещения плиты на широты около 40° с. ш. в ее теле вновь нарастают напряжения, близкие к пределу прочности литосферы (по гравитационным данным около
47 бар). Но, как мы знаем, второй раз Тихоокеанская плита все-таки не раскалывается, вероятно, из-за быстрого снятия напряжений в связи с уменьшением ее линейных размеров в северной части Тихого океана. Тем не менее не исключено, что сравнительно молодая структура Императорского трога на дне этой части океана как раз и образовалась благодаря развитию начальных стадий растяжения плиты, не дошедших, однако, до полного ее разрыва.
Таким образом, из приведенных оценок видно, что, несмотря на малость эксцентриситета эллипсоида вращения Земли, мембранный эффект, связанный с деформациями литосферных плит, перемещающихся по его поверхности, геологически весьма ощутим и может приводить к разрывам крупных плит. В дальнейшем эти плиты вновь восстанавливают свое единство (за счет охлаждения и кристаллизации заполнявших разломы магм), однако оставшиеся на их поверхности шрамы в виде цепочек потухших вулканов, действовавших когда-то на критических широтах около 18–20
о
, четко отмечают след “бегущих” трещин движущихся плит. Таким же путем и “бегущая” трещина в теле
Тихоокеанской плиты оставила неизгладимый след в виде цепи островов Гавайского


182
архипелага и подводных вулканических построек Гавайского и Императорского хребтов.
Но эти хребты и острова вовсе не являются следами так называемых “горячих точек”.

6.7. Общие закономерности тектонической активности Земли
Под тектонической активностью Земли будем понимать интенсивность протекания всей совокупности геологических процессов, приводящих к деформациям ее литосферной оболочки (включая земную кору) и проявлениям любых форм магматизма в пределах этой оболочки. После появления теории тектоники литосферных плит стало ясно, что наглядной оценкой средней тектонической активности Земли может служить некая мера движения ансамбля литосферных плит, например скорость их относительного перемещения. Однако наиболее общей, удобной и физически обоснованной оценкой тектонической активности Земли, по-видимому, следует все же считать ее энергетическую меру, определяемую в конечном итоге идущим из мантии глубинным тепловым потоком m
Q& . Действительно, любые перемещения земных масс и магматические преобразования вещества, приводящие к тектонической активности нашей планеты, в конечном итоге преобразуются в тепло и теряются Землей с ее тепловым излучением. Именно поэтому такой глубинный тепловой поток m
Q& и может являться естественной мерой тектонической активности Земли.
Выше было показано (раздел 5.4), что основная часть идущего из мантии глубинного тепла (см. рис. 5.16) теряется через океанические плиты. В настоящее время эта доля составляет 92%, а в прошлые геологические эпохи она была еще более высокой.
Следовательно, можно считать, что после возникновения эндогенной тектонической активности Земли параметр m
Q& прежде всего и всегда характеризовал собой режимы формирования и разрушения океанических литосферных плит. Но тепловой поток через океанское дно пропорционален корню квадратному из произведения средней скорости движения океанических плит на их площадь S
oc
(Сорохтин, Ушаков, 1991). Тогда средняя скорость движения океанических плит оказывается пропорциональной отношению
5
,
1
oc
2
m
)
/(S
Q


v
l
&
(площадь океанических плит будет определена ниже). Считая, что современная средняя скорость движения океанических плит равна 5 см/год, и учитывая, что площадь океанических плит в архее постепенно увеличивалась вместе с расширением низкоширотного тектонически активного пояса Земли, можно оценить и среднюю скорость движения этих плит в прошлые геологические эпохи (рис. 6.15).
Рис. 6.15. Эволюция средней скорости движения океанических литосферных плит


183
Как видно из этого графика, первый существенный всплеск тектонической активности Земли произошел в раннем архее, когда начал действовать механизм зонной дифференциации железа. Средняя скорость взаимного перемещения океанических плит тогда достигала 100–300 см/год, т.е. в 20–60 раз превышала современные скорости их движения. При этом столь высокие скорости движения плит во многом определялись тем, что в раннем архее их площадь еще была незначительной и поэтому плотность теплового потока через них была, наоборот, значительной.
В середине архея, около 3,2–3,1 млрд лет назад, наблюдалось некоторое ослабление тектонической активности Земли с образованием более стабильных океанических плит. В это время скорость движения литосферных плит снижалась приблизительно до 20–25 см/год. Уменьшение тектонической активности в середине архея объясняется тем, что в это время фронт зонной дифференциации земного вещества подошел к тем глубинам (около 800–1000 км), на которых существенно возросла разность между температурой плавления металлического железа и геотермой Земли (см. рис. 4.1).
В результате начиная с этого времени (приблизительно с 3,4 млрд лет назад) значительная часть гравитационной энергии, освобождавшейся при сепарации расплавов железа от силикатов, стала расходоваться не только на возбуждение конвективных движений в верхней мантии (т.е. не только на тектоническую активность Земли), но и на прогрев нижележащей и еще сравнительно холодной первозданной сердцевины молодой Земли.
В позднем архее, во время формирования земного ядра, наблюдался новый и наиболее резкий всплеск тектонической активности Земли. Скорость движения океанических плит тогда превышала 350 см/год и в пике достигала почти 400 см/год, т.е. более чем в 70 раз превышала скорость движения современных плит! Резкий всплеск тектонической активности Земли в позднем архее был связан с двумя причинами: во- первых, с переходом процесса дифференциации земного вещества от сепарации металлического железа (в раннем архее) на дифференциацию более обильных эвтектических сплавов Fe·FeO; во-вторых, с катастрофическим процессом выделения земного ядра около 2,9–2,6 млрд лет назад, сопровождавшимся высвобождением колоссальной дополнительной энергии около 5·10 37
эрг (см. гл. 5). Суммарное воздействие этих процессов вызвало колоссальный всплеск тектонической активности Земли, который оставил в ее геологической летописи неизгладимый след радикальной переработки почти всей образовавшейся к тому времени континентальной коры.
Начиная с раннего протерозоя скорость движения литосферных плит последовательно снижалась с 50 см/год до ее современного значения около 5 см/год.
Снижение средней скорости движения плит будет происходить и далее, вплоть до того момента, когда благодаря увеличению мощности океанических плит и их трению друг о друга оно вообще не прекратится. Но произойдет это, по-видимому, только через 1–1,5 млрд лет.
Первое и, вероятно, главное следствие, вытекающее из рассмотренной здесь теории глобальной эволюции Земли это четкое
деление тектонического развития Земли на
четыре крупных и принципиально различных этапа: 1) пассивный катархейский; 2)
исключительно активный архейский; 3) умеренно активный (спокойный) протерозойско-
фанерозойский и 4) будущий этап тектонической смерти Земли.
Древнейший из этих этапов (догеологический или катархейский) продолжался около 600 млн лет, т.е. от момента образования Земли 4,6 млрд лет назад до начала ее тектонической активности в раннем архее приблизительно 4,0 млрд лет назад. В это время тектономагматические проявления эндогенного происхождения полностью отсутствовали, поскольку Земля была еще сравнительно холодным космическим телом и все вещество в ее недрах находилось при температурах существенно более низких, чем температура начала его плавления. Тем не менее Земля в эпоху катархея не была тектонически мертвой планетой. Во-первых, ее недра тогда постепенно разогревались за счет энергии распада



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   ...   23


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

    Главная страница