Тектоника литосферных плит

Концепция тектоники литосферных плит или новая глобальная тектоника была опубликована в зарубежной литературе в начале 60-х годов. Геологические и геофизические исследования стали проводиться очень интенсивно. Особенно это касалось океанов. Решающий вклад в современную геологическую теорию тектоники литосферных плит внесли следующие открытия:

1. установление грандиозной, около 60 тыс. км, системы срединно-океанических хребтов (СОХов), осевая часть которых занята глубокими рифтовыми долинами и гигантских разломов, пересекающих эти хребты;

2. соответствие этим хребтам в океанах областей аномально высокого теплового потока, а их осевым частям – слоя с физическими характеристиками, отвечающим разуплотнённой мантии (астеносфере), физические характеристики которой позволяют допускать возможность скольжения по ней жёсткой литосферы;

3. обнаружение и расшифровка полосовых линейных магнитных аномалий океанского дна, расположенных по обе стороны СОХов с разными знаками намагниченности пород;

4. уменьшение мощности осадочного слоя в океанах от окраин к СОХам;

5. установление места и глубин гипоцентров (очагов) землетрясений и решение их механизмов;

6. развитие палеомагнитного метода, основанного на изучении древней намагниченности горных пород, что дало возможность установить перемещение континентов относительно магнитных полюсов Земли.

Тектоника литосферных плит позволила совершенно точно восстановить картину распада последнего суперконтинента – Пангеи-2, существование которого в 1912г. впервые предсказал немецкий геофизик А. Вегенер – основатель гипотезы дрейфа материков, которая позднее трансформировалась в концепцию новой глобальной тектоники. Заслуга в создании тектоники плит принадлежит Т.Уилсону (Канада), К. Ле Пишону (Франция) и Д. Моргану (США).

Основная идея новой теории базировалась на признании разделения литосферы, т.е. верхней оболочки Земли, включающей земную кору и верхнюю мантию до астеносферы, на семь самостоятельных крупных литосферных плит: Северо-Американской, Южно-Американской, Африканской, Евразийской, Антарктической, Австралийской, Наска и ряда мелких: Хуан-да-Фука, Кокос, Карибской, Аравийской, Китайской, Индокитайской, Охотской и Филиппинской (рис.24.2).

Эти плиты в своих центральных частях лишены сейсмичности, они тектонически стабильны, а вот по краям плит сейсмичность очень высокая и там постоянно происходят землетрясения разной силы. Следовательно, краевые зоны плит испытывают большие напряжения, т.к. перемещаются относительно друг друга.

Удалось выяснить, что в одних случаях это растяжение, т.е. плиты расходятся, и растяжение происходит вдоль оси СОХов, где развиты глубокие ущелья – рифты. Подобные границы, маркирующие зоны расхождения литосферных плит, называют дивергентных (рис. 24.3).

На других границах плит в очагах землетрясений, наоборот, выявлена обстановка тектонического сжатия, т.е. в этих местах литосферные плиты движутся навстречу друг другу со скоростью 10-12см/год. Такие границы получили название конвергентных, а их протяжённость также близка к 60 тыс.км. Чем толще континентальная литосфера, тем скорость движения плиты ниже.

Существует ещё один тип границ литосферных плит, где они смещаются горизонтально относительно друг друга, как бы сдвигаются, о чём говорит и обстановка скалывания в очагах землетрясений этих зон. Они получили название трансформных разломов.

Почему перемещаются литосферные плиты? Общепринятой точкой зрения считается признание конвективного переноса вещества (передачи энергии в виде теплоты) мантии. Поверхностным выражением такого явления служат рифтовые зоны СОХов, где более нагретая мантия, поднимаясь к поверхности, подвергается плавлению. Она изливается в виде базальтовых лав в рифтовой зоне и застывает. Далее в эти застывшие породы вновь внедряется базальтовая магма и раздвигает в обе стороны более древние базальты. И так происходит много раз. При этом океанское дно как бы наращивается, разрастается. Подобный процесс называется спредингом.

Скорость разрастания океанского дна колеблется от нескольких мм до 18см в год.

Строго симметрично по обе стороны СОХов во всех океанах расположены линейные магнитные положительные и отрицательные аномалии. Застывая, базальты, проходя точку Кюри, приобретают намагниченность данной эпохи. Каждая новая порция магмы, внедряясь в уже застывшие, симметрично раздвигает их в обе стороны. Иными словами, по обе стороны СОХов имеются две одинаковые «записи» изменения магнитного поля на протяжении длительного времени. Нижний предел этой «записи» - 180 млн лет. Древнее коры не существует.

Таким образом и происходит наращивание океанской литосферы по обе стороны хребта, по мере удаления от которого она становится холоднее и тяжелее и постепенно опускается, продавливая астеносферу, а сам океан тем временем приобретает всё большую глубину.

Когда был установлен процесс спрединга, сразу же встал вопрос о том, куда же исчезает океаническая кора, если радиус Земли не увеличивается, а древнее чем 180 млн лет океанической коры не существует? Где-то она должна поглощаться, но где? И такие зоны были найдены и названы зонами субдукции (погружение). Располагаются они по краям Тихого океана и на востоке Индийского. Тяжёлая и холодная океаническая кора, подходя к более толстой и лёгкой континентальной. Уходит под неё, как бы, подныривает. Если в контакт приходят две океанские плиты, то погружается более древняя, так как она тяжелее и холоднее, чем молодая плита.

Зоны, где происходит субдукция, морфологически выражены глубоководными желобами, а сама погружающаяся океаническая холодная и упругая литосфера хорошо устанавливается по данным сейсмической томографии – объёмного «просвечивания» глубоких недр планеты. Угол погружения океанских плит различный, до вертикального, и плиты прослеживаются до границы верхней и нижней мантии в 670км. Отдельные плиты погружаются в нижнюю мантию, вплоть до поверхности внешнего ядра на глубине 2900км.

Когда океаническая плита при подходе к континентальной начинается резко изгибаться, в ней возникают напряжения, которые, разражаясь, провоцируют землетрясения. Гипоцентры или очаги землетрясений чётко маркируют границу трения между двумя плитами и образуют наклонную сейсмофокальную зону, погружающуюся под континентальную литосферу до глубин 700км. Впервые эту зону обнаружил японский геофизик К. Вадати в 1935г., а американский сейсмолог Х. Беньоф в 1955г. описал эти зоны, которые стали называть зонами Беньофа.

Погружение океанской плиты приводит ещё к одним важным последствиям. При достижении плиты глубины 100-120км в области высоких температур и давлений из неё выделяются флюиды – особые, перегретые минеральные растворы, которые вызывают плавление горных пород континентальной литосферы и образование магматических очагов, питающих цепи вулканов, развитых параллельно глубоководным желобам на активных окраинах Тихого и на восточной окраине Индийского океанов. Вулканические (островные) дуги располагаются тем ближе к глубоководному желобу, чем круче наклонена субдуцирующая океаническая литосфера.

Т.о., благодаря субдукции на активной континентальной окраине наблюдаются сильно расчленённый рельеф, высокая сейсмичность и энергичная вулканическая деятельность.

Говоря об субдукционных процессах, нельзя не сказать о судьбе осадков, перекрывающих океанскую литосферу. Край плиты, под которую субдуцирует океанская, подрезает скопившиеся на ней осадки, как нож бульдозера, деформирует эти отложения и приращивает их к континентальной плите в виде аккреционной призмы (клина).

Кроме явления субдукции существует так называемая обдукция, т.е. надвигание океанской литосферы на континентальную. Следует также сказать о столкновении, или коллизии, двух континентальных плит, которые в силу относительной лёгкости слагающего их материала не могут погрузиться друг под друга, а, сталкиваясь, образуют горно-складчатый пояс с очень сложным внутренним строением. Например, та возникли Гималайские горы, когда 50 млн лет назад Индостанская плита столкнулась с Азиатской.

Структурные элементы геологических формаций:

Автохтоны – блоки древней континентальной коры, на которые шарьированы фрагменты океанической коры (аллохтоны), т.е. не перемещённые.

Аллохтоны – покровные пакеты, состоящие из серий океанических, островодужных и окраинно-морских образований (перемещённые).

Параавтохтоны – покровы, образовавшиеся в результате стёсывания верхней части автохтона в процессе движения аллохтонна.

Неоавтохтоны – отложения, трансгрессивно перекрывающие покровные пакеты и фиксирующие конечный этап шарьирования.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: