Гипотеза глобальной тектоники литосферных плит

Гипотез развития тектоники земной коры существует много. Это гипотезы геосинклинального развития, дрейфа континентов, контракционная, пульсационная, нептунизма, плутонизма, расширяющейся Земли, ротационная, глубинной дифференциации вещества, мобилизма. В общем виде все эти гипотезы сводятся к двум типам: постулируется преимущество вертикального или горизонтального движения земной коры. На нынешнем этапе развития науки наиболее обоснованной является гипотеза глобальной тектоники литосферных плит (рис. 7.1).

Рис. 7. 1. Механизм процесса глобальной тектоники плит

Самыми крупными геологическими структурами земной коры являются литосферные плиты, на которых расположены континенты и океаны. Литосферные плиты представляют собой обширные жесткие блоки, слагающие литосферу Земли. Литосферные плиты включают в себя всю толщу земной коры и верхнюю часть мантии. Мощность литосферных плит от единиц километров в рифтовых зонах до 250-300 км на континентах в областях развития горных систем. Плиты перемещаются по астеносферному слою от зон растяжения (спрединга) к зонам сжатия (субдукции) (рисунок 7.1).

Выделяют шесть крупных литосферных плит: Евразийская, Африканская, Индийская, Американская, Тихоокеанская, Индо-австралийская, Антарктическая и некоторое количество более мелких литосферных блоков (рис. 7.2).

Внутри Земли существуют планетарные конвекционные течения в мантии. В зоне восходящего потока вещества (спрединга) литосферные плиты раздвигаются, поступающее из мантии вещество наращивает земную кору (срединно-океанические рифтовые хребты).

В зоне глубоководных океанических желобов (зона субдукции) происходит столкновение литосферных плит и подныривание океанической плиты, как более тяжелой, под континентальную. При столкновении двух равнозначных плит возникает зона горных систем (Средиземноморско-Тянь-Шанская, Уральская). Плиты могут сдвигаться относительно друг друга (Сан-Андреасский разлом).

Рис. 7.2. Главные литосферные плиты

Указаны скоро­сти перемещений плит (см/год, знак «+» - растяжение, «—» —сжатие). 1, 2, 3 — линии расширения; 4, 5 — ре­зультирующее движение: 4 — растяжение, 5 — сжатие.

Скорость спрединга варьирует от 1 до 8 см/год. Посчитано, что Исландия расширилась за кайнозой на 200, а возможно и на 400 км за счет внедрения даек и формирования рифтовых структур.

Гипотеза геосинклинального развития земной коры (фиксистская) основывалась на следующих положениях. В геосинрклинальной зоне прогибание земной коры приводило к накоплению мощной осадочной толщи. Затем начинался процесс подъема земной коры, возникали горные системы, которые впоследствии разрушались и весь цикл повторялся. Эта гипотеза признавала первичными вертикальные движения земной коры, а горизонтальные движения считались следствием вертикальных. Геосинклинальная гипотеза была разработана на рассмотрении геологического материала только в пределах континентов. Полученные новые факты геологического строения земной коры океанов координально противоречили этой гипотезе. На основе фактического материала геологического строения континентальной и океанической земной коры была разработана новая гипотеза глобальной тектоники литосферных плит. Новая модель дала возможность объяснить накопившиеся данные, основные из которых:

1. Осадки океанического дна имеют возраст не древнее юры (180 млн лет). Возраст и мощность осадков уменьшается к срединно-океаническим хребтам. Океаны – очень молодые структуры.

2. Магнитное поле дна океанов имеет ярко выраженный полосовой характер разной интенсивности и знака с протяженностью полос параллельно осям срединно-океанических хребтов (инверсия). Происходило намагничение поступающего из мантии вещества существующим магнитным полем, которое инверсировало.

3. Центральные зоны хребтов обладают повышенным тепловым полем, мелкофокусной сейсмичностью, вулканизмом, извержением высокотермальных флюидов (черные курильщики).

4. Мощность океанической коры в зоне срединных хребтов минимальна (5-10 км), осадочный слой практически отсутствует, мощность платобазальтового слоя возрастает, он залегает на породах мантии. Третий базальтовый слой, выклинивается к осевым хребтам.

5. Средин-океанические хребты составляют единую планетарную цепь протяженностью до 90 000 км с выходами в Калифорнийском и Аденском заливах, Момском хребте на континенты и в Исландии на дневную поверхность. Срединно-океанические хребты расчленены поперечными, трансформными разломами на сегменты, смещенные один от другого на значительные расстояния. Трансформные разломы имеют протяженность сотни, а отдельные − и тысячи километров, от континента до континента. Срединные хребты – грабенообразные структуры.

6. Тихоокеанские окраины и отдельные окраины Атлантического и Индийского океанов обрамлены глубоководными желобами, а за ними цепочками островов или горными цепями континентов. Мощность земной коры с внешней стороны желобов составляет около 100 км, с внутренней – 10-15 км. Эти зоны получили название "зоны Беньофа" и прослеживаются отличием сейсмических скоростей в верхней мантии до глубины более 700 км. "Зоны Беньофа" характеризуются мелкофокусными землетрясениями с внутренней стороны желобов и мелкофокусными и глубокофокусными (до 750 км) землетрясениями и развитием вулканизма с внешней стороны желобов.

7. Субпараллельные очертания материков, палеомагнитные данные, особое развитие флоры и фауны континентов, разорванные геологические структуры дают основание предполагать наличие в геологической истории единого суперматерика (Пангея, Гондвана).

8. Расстояния между континентами по данным космических спутниковых измерений изменяются до 5-7 см в год.

9. Раннепермская флора Антарктиды на 80% сходна с флорой Индостана, Австралии, Африки, Ю.Америки. Наблюдается значительное соответствие разрезов осадочной толщи этих материков.

10. Сходство строения древнейших кристаллических фундаментов антарктической, австралийской, африканской, бразильской и индийской платформ. Древние складчатые сооружения Антарктиды имеют аналоги их продолжения в Австралии, Южной Америке и Африке.

12. Распространение однотипных ледниковых отложений возраста 280-300 млн лет в Индии, Антарктиде, Австралии и Африке.

13. Под горной системой Индии обнаруживаются блоки океанической коры Тетиса, мощностью 15 км, протяженностью до 300 км.

14. Памирская горная система является крупнейшим надвигом одной континентальной земной коры на другую.

Однако глобальная тектоника литосферных плит не может объяснить весь комплекс накапливающихся факторов. Часть их недостаточно обоснована и может содержать ошибки определений, другая часть требует уточнения разработанной модели для конкретных районов. В глобальном же масштабе Земли более удовлетворительной модели, согласовывающейся с фактическим материалом, пока не найдено.

Приведем некоторые материалы, плохо укладывающиеся в гипотезу глобальной тектоники литосферных плит:

1. Равенство тепловых потоков океанической и континентальной земной коры противоречит различной мощности земной коры.

2. Наличие значительных вертикальных движений земной коры, достигающих 20-30км.

3. Срединно-океанические хребты Индийского океана должны смещаться, чтобы обеспечить раздвижение в Атлантическом рифте.

4. Возраст осадков северо-восточной части Тихого океана у Алеутских островов уменьшается к желобу, также обратно и расположение магнитных полосовых аномалий.

5. Магнитное поле в зоне хребтов в районе Исландии не имеет четкого полосового характера и возраст пород плохо согласуется с продолжением на океаническую кору в зоне океана.

6. В экваториальной зоне Атлантического океана на острове Сан-Паулу (возле рифта) имеются осадки мезозойского возраста.

7. В Северной Америке, Франции, Сибири найдены окаменелости тропического происхождения, возраста 240-280 млн лет. Значит, экваториальная зона проходила в это время через указанные области, но к этому же периоду относится и раскрытие Северного Ледовитого океана. Факты несовместимы, так как предполагают одновременное сжатие на 5 000 км Арктики и ее расширение.

8. Вокруг Антарктиды расположены зоны растяжения и нет до Северного полюса зон поглощения земной коры.

9. Между отдельными точками земного шара провдилось измерение расстояния со спутников. Скорости взаимного перемещения плит: Европа - Северная Америка -1,5; Северная Америка - Гавайи - 4; Гавайи - Южная Америка - 5, Гавайи - Япония - (-6,4); Южная Америка - Австралия - 6; Гавайи - Австралия - (-7) см/год. Данные не позволяют сделать заключение о согласованном перемещенииплит.