1.3. Астеносфера и литосфера

Кора и мантия Земли образованы материалом, в котором рас­пространяются поперечные упругие волны. Следовательно, эти оболочки находятся в твердом состоянии. На фоне увеличения ско­ростей упругих волн с глубиной в верхней мантии были обнаруже­ны зоны с пониженными скоростями, которые стали называть вол­новодами. Уменьшение скорости распространения упругих волн обычно связывают с появлением малого объема (< 1%) межзерно­вого силикатного расплава. Если это так, то температура в зонах по­ниженных скоростей должна достигать солидуса мантийного пери­дотита и составлять не менее 1200-1300 °С. Эти данные как будто бы подтвердили реальность глобальной ослабленной зоны — асте­носферы, существование которой предполагалось еще в начале ве­ка. Вязкость вещества астеносферы оценивается в Ю¹⁸—10¹⁹ Па с. Над астеносферой залегает более жесткий слой земной коры и вер­хов мантии с вязкостью 10²²-10²³ Па*с, который называют литосфе­рой. Современные тектонические модели придают большое значе­ние перемещению литосферных плит по астеносферному слою. Движущей силой этого процесса считаются конвективные пере­мещения мантийного вещества.

405

Однако дальнейшие геофизические исследования внесли суще­ственные коррективы в понятие об астеносфере. Оказалось, что мощность и глубина залегания зон пониженных скоростей меняют­ся в различных тектонических обстановках. Под континентами та­кие зоны залегают в интервале глубин от 50 до 300 км, а под океана­ми от 15 до 100 км. Под древними щитами непрерывный астеносферный слой геофизическими методами вообще не фикси­руется.

Сейсмическая томография Земли позволила установить объ­емное распределение скоростей упругих волн до глубины 500—700 км. Выяснилось, что относительно нагретое и менее плот­ное вещество с пониженными скоростями упругих волн не образу­ет сплошного глобального слоя, а слагает линзовилные тела слож­ной морфологии. Анализ, проведенный Г.Ф.Макаренко (1995 г.), выявил пространственную связь таких астенолинз с базальтовыми полями, развитыми на континентах и на дне океанов. При этом, чем древнее возраст базальтовых покровов, тем глубже залегают под ними низкоскоростные линзы в мантии Земли. Под полями кайно­зойских базальтов такие линзы фиксируются на глубине около 50 км, тогда как покровы мезозойских и позднепалеозойских базаль­тов обнаруживают сопряженность с астенолинзами на глубине 350—450 км. Древние щиты со слабо проявленным молодым магма­тизмом выделяются наиболее холодной литосферой, которая про­слеживается до глубины не менее 600—700 км. Результаты сейсми­ческой томографии скорее свидетельствуют об унаследованном развитии крупных современных структур в течение длительного геологического времени, нежели о дрейфе литосферных плит, вы­званном крупномасштабной конвекцией мантийного вещества.

Глубинные области пониженных скоростей несомненно явля­ются важными элементами верхней мантии. Хотя современные ге­офизические данные указывают на условность понятий «астеносфе­ра» и «литосфера» как глобальных сферических слоев, эти термины продолжают использоваться в геологической литературе.