ВЗГЛЯДЫ ИЗ РЕАЛЬНОГО МИРА

Рис. 18.3. Гипотетический разрез через мантию Земли, но Н. Л. До-
брецову, А. Г. Кирдяшкину (1993), в сравнении с разрезом Т. Ирвина,

1988 (наверху):

/ — океанская литосфера; 2 — континентальная литосфера; 3 —- кон-
векгивные течения в астеносфере и нижней мантии

тектоники литосферных плит, сформулированная к 1968 г. Там жг
была сделана оговорка, что эта концепция в свете накоплении
за четверть века фактов нуждается в уточнении и дополнении, ti и
и является предметом данного раздела. Начнем с основных поло
жений концепции, которые были перечислены в гл. 3.

1. Исходной предпосылкой тектоники плит служит представле-
ние о разделении верхней твердой Земли на две резко различные
по реологическим свойствам оболочки — литосферу и астеносфг
ру. В общей форме это положение, как и остальные, сохраняет си
лу, но с теми существенными оговорками, что, во-первых, копт
раст между вязкостью литосферы и астеносферы существенно
уменьшается от океанов к континентам, и это, очевидно, обуслоп
ливает меньшую подвижность континентальных плит, и, во-вторы..
мощность литосферы и соответственно глубина залегания и мощ
ность астеносферы испытывают значительные изменения при перс
ходе от океанов к континентам; под последними мощность лито
сферы может достигать 150—200 и, возможно, 400 км.

Серьезной поправки требует и тезис о монолитности и жест
кости литосферы. В действительности литосфера, особенно конти-
нентальная, характеризуется реологической расслоенностыо и и
ней наряду с жесткими и хрупкими верхней корой и литосферноп
мантией выделяется пластичная нижняя и (или) средняя кора.

2. Основополагающим постулатом рассматриваемой концеп
ции является разделение литосферы в глобальном масштабе на
ограниченное число (в настоящее время 7) крупных и примерно
столько же среднемасштабных плит, каждая из которых монолит-
на, т. е. не способна к внутриплитным деформациям. Последние
сосредоточиваются, как показывает распределение сейсмичности,
на границах плит. Этот тезис нуждается в двух поправках. Во-
454

первых, наряду с главными плитами и между ними в подвижных
поясах Земли приходится выделять большое число малых плит
микро- и мини-плит, из которых последние являются, очевидно, по
литосферными, а коровыми. Во-вторых, главные плиты по явля-
ются, строго говоря, монолитными, в них существуют ослабленные
зоны на месте древних межплитных швов—сутур, а также дрен-
них и молодых рифтовых систем, вдоль которых и концентрирую!
ся внутриплатные деформации. Это дает основание выделять и
пределах крупных плит субплиты, разделенные, в частности, коп
тинентальными рифтовыми системами.

3. Согласно третьему положению тектоники плит, литосфер-
ные плиты .испытывают относительные горизонтальные перемеще-
ния трех родов — дивергенцию (раздвиг, спрединг) вдоль осей
срединно-океанских хребтов и межконтинентальных рифтов, кон-
вергенцию, (субдукцию, коллизию) вдоль окраин океанов и во
внутриконтиненталышх орогенах и смещение по трансфертным
разломам. Все эти три процесса оказались значительно более
сложными, чем это первоначально рисовалось, хотя их реальность
и получила полное подтверждение.

Спрединг, как выяснилось, существенно изменяет свою скорость
не только в пространстве, но и во времени, протекает не всегда
симметрично относительно своих осей, а сами оси испытывают
неоднократный перескок параллельно самим себе. Наблюдается
разрастание осей спрединга по простиранию, а в ряде случаев
они распадаются на короткие искривленные отрезки, кулисообраз-
но заходящие друг за друга.

Субдукция протекает в существенно различающихся формах;
соответственно изменяются и сопровождающие ее процессы. Зна-
чительной изменчивостью отличаются скорость субдукции, нак-
лон ее поверхности — от почти горизонтального до почти верти-
кального, глубина проникновения субдуцируемой плиты в мантию.
Субдукция не всегда сопровождается наращиванием, аккрецией
континентальной коры в форме образования аккреционных клиньев
и роста вулканических дуг. В ряде случаев вместо аккреции на-
блюдается тектоническая эрозия нависающей плиты, а "над очень
пологими участками зон субдукции — отсутствие вулканизма.

Трансформные разломы оказались «е одинаковыми по своей
протяженности и значению, разделяясь на несколько порядков —
от трансокеанских, магистральных, до пересекающих -лишь греб-
невые зовы срединно-океанских хребтов. Перемещения по ним сво-
дятся не только к сдвигам, >но и к раздвигай или надвигам, т. е,
происходит транстенсия или транспрессия.

4. Следующее положение тектоники плит, согласно которому
взаимные перемещения плит подчиняются теореме Эйлера, пол-
ностью сохраняет свое значение и служит основой для реконструк-
ции кинематики плит в геологическом прошлом с помощью ЭВМ.
5. Иначе обстоит дело с постулатом, касающимся автомати-
ческой компенсации спрединга субдукциен и неизменности радиу-
са Земли. Постулат этот может считаться справедливым лишь

относительно, с некоторым допуском, ибо уже периодические г
менения скорости вращения Земли указывают на изменения
объема и радиуса; с этим может быть увязана и определенная и
риодичность в колебаниях интенсивности сейсмичности, вулканi
ма, интрузивного магматизма, метаморфизма и тектонических
формаций.

Установлено вместе с тем, что компенсация спрсдинга осущг*
вляется не только путем субдукции океанской литосферы, но м •
обдукции, а также субдукции континентальной литосферы и
перемещения по крупным сдвигам в орогенах и коробления и»
периферии зон коллизии.

6. Причиной перемещения плит признается конвекция в мал.
тии Земли, причем эта конвекция считается общемантийной и теп
ловой, а ее воздействие на движение плит — осуществляющимся
через сцепление литосферных плит с движущимся под влиянием
конвекции астеносферным конвейером, т. е. волочением (drat;)
литосферы.

В настоящее время в механизме перемещения плит не меньшая
роль отводится их расталкиванию (push) в осях спрединга и осо-
бенно их затягиванию (pull) в зоны субдукции под воздействием
силы тяжести. Сама конвекция рассматривается не как проси»
тепловая, а как химико-шютностная, и наряду с моделью обще
мантийной конвекции активно обсуждается модель двухъярусном
конвекции, раздельно в нижней и верхней мантии. Наиболее ве-
роятно, что в истории Земли чередовались периоды общемантнм-
ной и двухъярусной конвекции, так же как одноячеистой и двух-
(или более) ячеистой. Кроме того, приходится допустить проявле-
ние относительно мелкомасштабной конвекции в астеносфере око,
анов и континентов, а в районах интенсивного разогрева — и м
самой литосфере. Таким образом, следует полагать, что конвек
ция является многоярусной; подчиняясь расслоению твердой Зем-
ли на оболочки (геосферы), но наряду с ее автономным проявле-
нием в отдельных геосферах имеет место взаимодействие их кои-
вективных систем — более глубокие системы инициируют конвек-
цию в менее глубоких.

Как можно видеть из вышеизложенного, суммированного п
табл. 18.1,основные положения тектоники плит выдержали ис-
пытание временем, но лишь в самой общей форме, в глобальном
масштабе и, добавим, применительно к последнему миллиарду лет
истории Земли. Что касается более раннего времени, то, как было
изложено в гл. 17, в раннем протерозое господствовала «тектони-
ка малых плит», а для архея можно предполагать эмбриональную
плитотектонику.

Из аспектов тектогенеза, не нашедших своего объяснения в
классической тектонике плит, одним из важнейших является внут-
р'иплитная тектоника (и магматизм тоже). Мы видели, что значи-
тельная часть проявлений внутриплитной тектоники, а именно
окраипо- и внутриплатформенные дислокации и внутриконтинсн-
тальное горообразование, вполне удовлетворительно объясняется

Т а б л п u a 18.1

Сравнение основных положений классической и современной тектоники плит

Классическая тектоника плит (1968)	Современная тектоника плит (1993)

1. Верхняя часть твердой Земли
разделяется на хрупкую литосферу и
пластичную астеносферу

2. Литосфера разделена по ла-
терали на ограниченное число круп-
ных и средних по размерам плит

1. Верхняя часть твердой Земли p;i i-
деляется на литосферу и астеносферу,
но литосфера не столь монолитна, как
предполагалось, и подвержена расслаи-
ванию, а астеносфера существенно из-
меняет свою мощность и вязкость в
латеральном направлении

2. Литосфера разделена по латерали
на крупные, средние и малые плиты.
Между крупными плитами расположе-
ны пояса, состоящие из мозаики малых
плит, а сами крупные плиты неоднород-
ны как в вертикальном, так и в гори-
зонтальном сечении

3. Литосферные плиты находятся
в постоянном относительном движе-
нии по поверхности астеносферы, а
основная тектоническая, сейсмичес-
кая и магматическая активность со-
средоточена на их границах

4. Горизонтальные перемещения
литосферных плит поддаются -описа-
нию исходя из теоремы Эйлера

5. Наблюдается три основных ти-
па относительных перемещений плит:

1) расхождение (дивергенция), вы-
раженное рифтингом и спредингом;

2) схождение (конвергенция), выра-
женное субдукцией и коллизией и 3)
сдвиговые перемещения по транс-
формным разломам

3. Литосферные плиты находятся в
постоянном относительном движении по
поверхности астеносферы, и основная
тектоническая, сейсмическая и магмати-
ческая активность сосредоточена на их
границах, однако, хотя и в меньшем
масштабе, проявляется и во внутренних
частях плит

4. Горизонтальные перемещения круп-
ных и средних плит поддаются описа-
нию исходя из теоремы Эйлера, но ма-
лые плиты могут испытывать более
сложные перемещения

5. Наблюдаются три основных типа
относительных перемещений плит: 1)
расхождение (дивергенция), выраженное
рифтингом и спредингом; 2) схождение
(конвергенция), выраженное субдукци-
ей, обдущией, эдукцией, коллизией, вы-
жиманием масс горных пород в лате-
ральном направлении, в том числе по
сдвигам и 3) сдвиговые перемещения по
трансформным разломам, нередко со-
четающиеся со сжатием (транспрессия)
пли растяжением (транстенсия)

Продолжение табл. /Л /

6. Спрединг в океанах автомати-
чески компенсируется субдукцией и
коллизией по их периферии и благо-
даря этому радиус и объем Земли
остаются постоянными

6. Спрединг и океанах компенсир
ется не только субдукцией и колли'ли*
но и другими процессами, связанными
конвергенцией плит (обдукция, эдукци
сдвиги и пр.), причем все эти процсо
не находятся в постоянном количестве
ном соответствии. Поэтому радиус
объем Земли могут испытывать пул/ч,
цию, хотя и в ограниченных размер.!
Кроме того, весьма вероятно векип,
уменьшение радиуса и объема Зсм
вследствие ее общего охлаждения

7. Перемещения литосферных
плит относительно астеносферы обя-
заны их волочению под действием
конвективных течений в астеносфере

7. Перемещения литосферных п.ч
относительно астеносферы обязаны /
только их волочению конвективными i<
чениями, но и отодвиганию от осей с/к¹'
динно-океанских хребтов (ridge push) il
затягиванию в зоны субдущии (slab
pull)

8. Главным «мотором» тектони-
ки плит служит конвекция, которая
является общемантийной и имеет
чисто тепловое происхождение

8. Главным «мотором» тектоники
плит служит конвекция в мантии, но
она проявляется в гораздо более сло/к-
ной форме, различной на разных уров-
нях, многослойной, и является не чис-
то термической, по и химической

9. Ряд важных тектонических и
вообще геодинамических процессов
остался вне рассмотрения в класси-
ческой тектонике плит, а такие ос-
новные процессы, как рифтинг, спре-
динг, субдукция, перемещения по
трансформным разломам, рассмат-
ривались весьма упрощенно

9. При создании более общей геодн
намической концепции необходимо учи
тывать более широкий круг процессии,
включая внутрнплитные деформации и
магматизм, периодические изменении
эндогенной активности Земли, а также
сложность движении на границах пли
их изменчивость в пространстве и вр<
мени

отдаленным воздействием коллизии крупных плит с «раздавлива
нием» ансамбля промежуточных микро-и мини-плит (см. гл. 13 и
14). Но остаются линейные и изометричные вулканические и не-
вулканические (криптовулканические) цепи и поднятия, для объ-
яснения происхождения которых была предложена гипотеза го-
рячих точек, изложенная в гл. 7. В пользу этой гипотезы, связы-
вающей появление горячих точек на поверхности Земли с ман-
тийными струями, поднимающимися с больших глубин, в основ-
ном от границы мантии и ядра, говорят две категории фактов:
Ь) закономерное увеличение возраста вулканических построек
линейных хребтов с удалением от современного вулканического

центра, совпадающее по направлению с паирап.чемпем движения
соответствующей литосферной плиты (классический npnvu-p — Га-
вайско-Императорская цепь в Тихом океане), и '2) установленное
сейсмической томографией совпадение области максимального
сгущения горячих точек в Тихом океане с областью папГю.инмего
возмущения граничной поверхности мантии и ядра.

Однако гипотеза горячих точек — мантийных струй («плюмон»),
по крайней мере в той ее форме, которая принимает подъем
последних из нижней мантии или даже с границы мантия—ядро,
не может считаться доказанной. Главное, что вызывает возраже-
ния, это каким образом, картина вертикального подъема струй с
больших глубин сочетается с конвективными течениями в мантии
с их длинными горизонтальными ветвями. Другое серьезное воз-
ражение, выдвинутое О. Г. Сорохтиным и С. А. Ушаковым, каса-
ется глубины зарождения щелочно-базальтовых магматических
расплавов, характерных для горячих точек, которая, по их рас-
чета'м, не может превышать 60—80 км; иначе говоря, эти магма-
тические очаги должны располагаться непосредственно иод лито-
сферой (это относится, очевидно, к океанам). Локализация горя-
чих 'точек может определяться глубокими разломами литосферы и
особенно их пересечениями. Действительно, в океанах большая
часть горячих точек тяготеет к пересечениям рифтов средйнно-
океа'нских хребтов зонами крупных трансформных разломов (Ис-
ландия, Азорские острова, о. Пасхи и др.) или к тройным сочлене-
ниям рифтов (например, о. Буве), а на континентах — к современ-
ным или древним рифтовым системам и к их пересечению разло-
мами или сочленению.

Удревнение возраста вулканических построек в линейных це-
пях океанов в направлении их окраин может быть естественно
объяснено их первоначальным зарождением на осях рифтов, а
затем расщеплением и удалением от этих осей в процессе спре-
динга. Труднее всего объяснить удревнение возраста в случаях,
подобных Гавайско-Императорской цепи, когда нет локализации
вдоль трансформных разломов, но здесь речь может идти о древ-
них трансформах, ориентированных иначе, чем современные и мо-
лодые; за это говорит уже сама конформность этих цепей на-
правлению движения плит. О. Г. Сорохтин и С. А. Ушаков объ-
ясняют эту закономерность с позиций «мембранной» гипотезы
Д. Тёркота—Е. Оксбурга, согласно которой литосферные плиты,
перемещаясь по поверхности Земли и приспосабливаясь к изменя-
ющейся кривизне ее эллипсоида вращения испытывают деформа-
ции растяжения или сдвига, могущие способствовать раскрытию
разломов и проявлению, вдоль них магматизма.

Другая, также весьма важная в практическом отношении сто-
рона внутриплитного тектогенеза и магматизма, — это формиро-
вание осадочных бассейнов. В настоящее время практически об-
щепризнано, что такие бассейны возникают на основе рифтинга.
Соответственно со времени основополагающей работы Д. Маккен-
зи (1978) в развитии осадочных бассейнов выделяют две стадии:

1) синрифтовую, с быстрым утонением коры и изостатическнм опу
сканием ее поверхности в условиях растяжения, а также подъс
мом изотерм нижней части литосферы и 2) пострифтовую, мол
ленного остывания и погружения утоненного участка литосферi
с образованием самого бассейна. Однако анализ развития иструк
туры многих конкретных бассейнов показал, что масштаб их рс
ального погружения более значителен, чем обусловленный проек
остыванием литосферы и (или) выступа астеносферьт под бассей
ном. Это привело к поискам дополнительного фактора, могущей
вызвать погружение бассейна. Была, в частности, предложена мо
дель фазового перехода габбро в эклогит в низах континенталь-
ной коры (Е. В. Артюшков и др.). Однако экспериментальные
данные и теоретические соображения не подтверждают эту гипо-
тезу.

Другой, более вероятный механизм недавно был обоснован
группой исследователей (Л. И. Лобковский и др., 1993). Исход
ной посылкой является утонение литосферы снизу и подъем крои-
ли астеносферы в процессе рифтинга. Это вызывает вследствие
декомпрессии дополнительное частичное плавление вещества и
астеносферном выступе (рис. 18.4, а) с восходящей фильтрацией
образовавшейся магмы. Поскольку перекрывающая астеносфср
ный выступ нижняя литосфера пластична, она оказывается непро
ницаемой для магмы, которая должна накапливаться вблизи крон
ли этого выступа (рис. 18.4, б). Бели произойдет прорыв маты
к поверхности, то это приведет к проявлениям вулканизма (рис
18.4, в), вплоть до образования крупных платобазальтовых, трап
повых полей (см. выше). В противном случае после прекращения
растяжения литосферы магматический расплав кристаллизуется,
превращаясь в условиях высокого давления в эклогит. Эклогито-
зая линза должна тонуть в более легкой астеносфере, что приво-
дит к дополнительному прогибанию поверхности литосферы (рис.
18.4, г). Возможен и промежуточный вариант с частичным из-
лиянием магмы на поверхность и с эклогитизацией остаточного
расплава.

Сходная проблема, оставшаяся за рамками концепции текто-
ники плит как имеющая, очевидно, более частное значение, чем
глобальная кинематика плит, но тем не менее достаточно важ-
ная,— это проблема происхождения окраинных и внутренних мо-
рей с корой океанского типа. В общей фор_:ме можно констатиро-
вать, что процессы сжатия в конвергентных системах желоба —
островные дуги и желоба—окраины континентов андского типа
повсеместно сопровождаются и в той или иной степени компенси-
руются процессами растяжения в их тылу, приводящими в менее
развитой форме к образованию рифтов (в том числе внутриду-
говых) и щелочно-базальтовому магматизму, а в более разви-
той — к раскрытию окраинных морей и толеит-базальтовому
магматизму. Конкретный механизм этих процессов еще подлежит
уточнению.

Ф

I^i^t-It

 

°„°„°г,°а о о = ° ооо о о

О ° о ° о 000 000° °° 0000000

Л. И. Лобковскому и др. (199J): / — осадки- 2—3 — континентальная кора, ее хрупкая (2) „ пластичная (3) части;… Следующая проблема подлинно глобального масштаба, также обойденная вниманием в классической тектонике плит, — проис-…