ТЕКТОНИКА ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ - СОВРЕМЕННАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ

В 50-е гг. XX в. геологические и геофизические исследования Зем­ли проводились исключительно интенсивно. Особенно это касалось оке­анов, о строении дна которых и тем более о структуре земной коры в них и ее свойствах было известно мало. Накопление новых данных нача­лось еще в первой половине XX в., но прошло еще много времени, прежде чем полученные факты помогли рождению новой геологичес­кой теории. Именно теории, а не гипотезы.

В чем между ними разница? Теория обладает функцией «предсказуе­мости». С ее помощью, если теория правильна, можно прогнозировать те или иные свойства вещества, его строение, явления и т. д. Если прогноз подтверждается, то теория имеет право на существование. Гипотеза этими свойствами не обладает. И грош ей цена, если она не может объяснить новые данные.

Решающий вклад в современную геологическую теорию тектони­ки литосферных плит внесли следующие открытия: 1) установление грандиозной, протяженностью около 60 тыс. км, системы срединно- океанических хребтов и гигантских разломов, пересекающих эти хреб­ты; 2) обнаружение и расшифровка линейных магнитных аномалий океанического дна, дающих возможность объяснить механизм и вре­мя его образования; 3) установление места и глубин гипоцентров (очагов) землетрясений и решение их фокальных механизмов, т. е. определение ориентировки напряжений в очагах; 4) развитие палео- магнитного метода, основанного на изучении древней намагничен­ности горных пород, что дало возможность установить перемещение континентов относительно магнитных полюсов Земли. Заслуга в создании «тектоники плит», которая была сформулирована к концу 60-х гг. XX в., принадлежит Т. Уилсону (Канада), К. Ле Пишону (Франция) и Д. Моргану (США).

Основная идея этой новой теории базировалась на признании разде­ления литосферы, т. е. верхней оболочки Земли, включающей земную кору и верхнюю мантию до астеносферы, на семь самостоятельных круп­ных плит, не считая ряда мелких (рис. 3.13). Эти плиты в своих цент­ральных частях лишены сейсмичности, они тектонически стабильны, а вот по краям плит сейсмичность очень высокая, там постоянно происходят землетрясения. Следовательно, краевые зоны нлит испытывают боль­шие напряжения, т. к. перемещаются относительно друг друга.

На рис. 3.14 показаны эпицентры землетрясений за последние 15 лет, но не изображены контуры материков. Зоны сейсмичности прекрасно показывают активные границы литосферных плит.

Рис. 3.13. Основные литосферные плиты (по В. Е. Хаину и М. Г. Ломизе). 1 — оси спрединга (дивергентные границы), 2 — зоны субдукции (конвергентные границы), 3 — трансформные разломы, 4 — векторы «абсолютных» движений литосферных плит. Малые плиты: X — Хуан-де-Фука; Ко — Кокос; К — Карибская; А — Аравий­ская; Кт — Китайская; И — Индокитайская; О — Охотская; Ф — Филиппинская

 

 

Рис. 3.14. Эпицентры землетрясений за последние 15 лет (без контуров материков)

 

рифт

Рис. 3.15. Типы границ литосферных плит. I — дивергентные границы. Раскрытие океанских рифтов, вызывающих процесс спрединга: М — поверхность Мохоровичича, Л — литосфера. II — конвергентные границы. Субдукция (погружение) океанической коры под континентальную: тонки­ми стрелками показан механизм растяжения — сжатия в гипоцентрах землетрясений (звездочки); П — первичные магматические очаги. III — трансформные границы; IV — коллизионные границы

Определив характер напряжений в очагах землетрясений на краях плит, удалось выяснить, что в одних случаях это растяжение, т. е. плиты расходятся, и происходит это вдоль оси срединно-океанических хреб­тов, где развиты глубокие ущелья — рифты. Подобные границы, мар­кирующие зоны расхождения литосферных плит, называются дивер­гентными (рис. 3.15, I).

На других границах плит в очагах землетрясений, наоборот, выяв­лена обстановка тектонического сжатия, т. е. в этих местах литосфер- ные плиты движутся навстречу друг другу со скоростью 10-12 см/год. Такие границы получили название конвергентных, а их протяженность также близка к 60 тыс. км (рис. 3.15, II).

Существует еще один тип границ литосферных плит, где они смещаются горизонтально относительно друг друга, как бы сдви­гаются, о чем говорит и обстановка скалывания в очагах земле­трясений в этих зонах. Они получили название трансформных разломов, т. к. передают, преобразуют движения от одной зоны к другой (рис. 3.15, III и рис. 6 на цветной вклейке).

Некоторые литосферные плиты сложены как океанической, так и кон­тинентальной корой одновременно. Например, Южно-Американская единая плита состоит из океанической коры западной части Южной Атлантики и из континентальной коры Южно-Американского конти­нента. Только одна Тихоокеанская плита целиком состоит из коры оке­анического типа. Когда мы говорим о плитах, следует помнить, что Земля круглая, поэтому плиты напоминают вырезанную арбузную корку. Иными словами, они перемещаются по сфере.

Современными геодезическими методами, включая космическую геодезию, высокоточные лазерные измерения и др., установлены скоро­сти движения литосферных плит и доказано, что океанические плиты движутся быстрее тех, в структуру которых входит континент, причем чем толще континентальная литосфера, тем скорость движения плиты ниже.

Почему перемещаются литосферные плиты? Общепринятой точкой зрения считается признание конвективного переноса вещества мантии. Поверхностным выражением такого явления являются рифтовые зоны сре- динно-океанических хребтов, где относительно более нагретая мантия под­нимается к поверхности, подвергается плавлению и магма изливается в виде базальтовых лав в рифтовой зоне и застывает (рис. 3.16). Далее в эти зас­тывшие породы вновь внедряется базальтовая магма и раздвигает в обе сто­роны более древние базальты. И так происходит много раз. При этом оке­аническое дно как бы наращивается, разрастается. Подобный процесс получил название спрединга. Таким образом, спрединг имеет скорость, из­меряемую по обе стороны осевого рифта срединно-океанического хребта. Скорость разрастания океанического дна колеблется от нескольких милли­метров до 18 см в год.

Строго симметрично по обе стороны срединно-океанических хребтов во всех океанах расположены линейные магнитные положительные и отри­цательные аномалии (рис. 3.17). Везде мы видим одну и ту же последова­тельность аномалий, в каждом месте они узнаются, всем им присвоен свой порядковый номер.

■J

Рифт

 

Континентальная кора Магматический очаг

 

 

Шельф Континентальный

Осадочные толщи

Магматический Дно океана 0чаг

Океаническая кора

Рис. 3.16. Формирование океанической коры в результате процесса спрединга при расколе континента. 1 — начало раскола, образование рифта, внедрение даек; 2 — дальнейшее развитие рифта, образование океанической коры путем излияния базальтов из магматического близповерхностного очага (черный); 3 — разрастание океанического дна, образование пассивных континентальных окраин, формирование шельфа и континентального склона, дальнейшее функционирование рифта как .места поступления базальтовых лав

 

Ф. Вайн и Д. Мэтьюз из Кембриджского университета Великобритании в 1963 г. показали, что этот странный рисунок магнитных аномалий, не встречающийся на континентах, отражает последовательность внедре­ния базальтовой магмы в рифтовой зоне хребта. Застывая, базальты, про­ходя точку Кюри, приобретают намагниченность данной эпохи. Новая порция магмы, внедряясь в уже застывшую, симметрично раздвигает их в обе стороны (рис. 3.18). Поэтому и магнитные аномалии располагаются