Природа тектонической активности земли возможные причины тектонической активности Земли



Pdf просмотр
страница2/23
Дата28.01.2019
Размер0.78 Mb.
ТипГлава
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23

146
дифференциации земных недр. Однако существование на Земле жидкой фазы воды, комфортных климатических условий, высокоорганизованной жизни, развитие процессов выветривания горных пород, седиментогенеза, образования эвапоритов, горючих и других экзогенных полезных ископаемых связаны исключительно с солнечным излучением.
Как уже отмечалось во введении, эволюция Земли и ее тектоническая активность должны управляться наиболее мощными эндогенными процессами, в максимальной степени снижающими ее потенциальную (внутреннюю) энергию. К таким процессам относятся только химико-плотностная дифференциация земного вещества, распад радиоактивных элементов и лунные приливы. При этом лунные приливы вносили свой заметный вклад только на самых начальных этапах развития Земли. На геологическом же этапе ее развития, т.е. начиная приблизительно с 4,0–3,8 млрд лет назад, таким процессом стала химико-плотностная (гравитационная) дифференциация земного вещества, приведшая к расслоению Земли на плотное окисно-железное ядро и остаточную силикатную мантию.
Этот процесс сопровождается возникновением в мантии крупномасштабных конвективных движений, охватывающих всю мантию (верхнюю и нижнюю) с образованием конвективных ячеек, размеры которых соизмеримы с размерами самой мантии. Этим объясняется как сам факт дрейфа континентов, так и существование крупных литосферных плит, поперечные размеры которых часто достигают многих тысяч километров. В результате перемещения литосферных плит возникает комплекс геологических процессов и явлений, с которыми мы обычно связываем понятие тектонической активности Земли (например, землетрясения, вулканическая деятельность, горообразование и др.). Наглядной мерой тектонической активности Земли может выступать средняя скорость относительных перемещений литосферных плит
(современное значение этой скорости близко к 4,5–5 см/год). Однако если учесть, что энергия любых динамических (тектонических) процессов в недрах Земли в конце концов переходит в тепло, то наиболее естественной мерой тектонической активности Земли все- таки является идущий из мантии глубинный тепловой поток, суммарное значение которого сегодня достигает значений 3,39
⋅10 20
эрг/с (см. рис. 5.15).
В гл. 5 было показано, что наиболее мощным эндогенным процессом, управляющим тектонической активностью Земли, является процесс химико-плотностной дифференциации Земли, приводящий к выделению в ее глубинных недрах земного ядра и генерирующий в мантии конвективные движения вещества. По-видимому, впервые важную роль процесса образования земного ядра в тектонической активности Земли подчеркнул С. Ранкорн (Runcorn, 1962, 1965). Позднее этот вопрос рассматривался в работах О.Г. Сорохтина (1972, 1974), А.С. Монина (1977, 1999), А.С. Монина, О.Г.
Сорохтина (1981, 1982), О.Г. Сорохтина, С.А. Ушакова (1991, 1993) и др.
В настоящее время есть много доказательств того, что тектонические процессы в литосферной оболочке Земли непосредственно связаны с конвективными движениями вещества в глубинах мантии. Главными из них можно считать дрейф континентов; молодость дна океанов; наличие глобальной системы рифтовых зон, в которых на поверхность поднимается мантийное вещество и образуется молодая океаническая кора; существование глобальных поясов сжатия, под которыми океаническая кора погружается в мантию. Имеется ряд других фактов, подтверждающих этот вывод, часть из которых будет рассматриваться подробнее в последующих разделах этой монографии.
Рассматривая природу мантийной конвекции, следует учитывать ведущую роль в ее возникновении процесса химико-плотностной дифференциации земного вещества.
Однако при этом не следует забывать и о вкладе тепловой составляющей конвекции. Этот вклад определяется как разогревом вещества благодаря диссипации энергии конвективных течений в вязком веществе мантии, так и дополнительным разогревом мантийного вещества благодаря распаду радиоактивных элементов и воздействию


147
приливных возмущений. Судя по энергетическим оценкам, приведенным в гл. 5, вклад радиогенного тепла в энергетику конвективного массооборота мантийного вещества в настоящее время не превышает 10%, а вклад приливных деформаций в разогрев этого вещества сейчас менее 1%. Главная же часть эндогенной энергии, питающей тектоническую активность Земли (почти 90%), черпается из процесса дифференциации земного вещества. Учитывая приведенные оценки, природу тектонической (или, точнее, тектономагматической) активности Земли следует связывать не просто с гравитационной, а с гравитационно-тепловой конвекцией. В дальнейшем, как синоним этого понятия, мы будем широко использовать термин “химико-плотностная конвекция”, понимая под ним, что плотностные неоднородности в мантии возникают не только за счет изменений химического состава вещества, но и благодаря ее температурным неоднородностям.
6.2. Возможные механизмы движения литосферных плит

Рассмотрим теперь движущие силы, возникающие в самой литосферной оболочке.
Если не считать боковых давлений, действующих со стороны смежных литосферных плит, то обычно выделяют две основные причины, способные вызвать перемещения плит относительно друг друга и по отношению к мантии. Первая из них – это соскальзывание океанических плит со склонов астеносферных линз, расположенных под срединно- океаническими хребтами (рис. 6.1). Вторая причина связана с погружением холодных и поэтому более тяжелых океанических плит в горячую мантию по зонам субдукции. При этом опускающийся в мантию край литосферы как бы тянет за собой и основную часть еще остающуюся “на плаву”, т.е. на земной поверхности плиты (см. рис. 6.3).
Рис. 6.1. Механизм соскальзывания океанических литосферных плит с областей подъема горячей мантии под срединно-океаническими хребтами
Соскальзывающая с астеносферного поднятия литосферная плита приводит к сжатию ее периферийных участков. Давление сжатия, создаваемое океанической плитой за счет ее соскальзывания с астеносферной линзы под срединно-океаническим хребтом при отсутствии трения на подошве плиты, можно оценить по условию гидростатического равновесия, учитывая, что на торец такой плиты давит “тяжесть” вышележащих ее участков. В этом случае давление сжатия, действующее на основание плиты, характеризующейся возрастом около 100 млн лет, достигает приблизительно 800 кг/см
2
, т.е. приближается к пределу долговременной прочности пород на скол – порядка 1 т/см
2
По-видимому, именно такими избыточными давлениями следует объяснять несколько повышенную сейсмичность пассивных окраин океанов и континентов Атлантического типа. Особенно это явление должно проявляться в Северной Атлантике, поскольку в этом регионе под напором расположенного здесь восходящего мантийного потока океанические литосферные плиты оказались приподнятыми относительно их среднего



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23


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

    Главная страница