- •1 Зміст геодинаміки. Фізичні та хімічні властивості землі
- •1.1 Наукові основи геодинаміки. Внутрішня будова та властивості Землі
- •1.1.1 Поняття про науку “Геодинаміка”. Структура та зв’язок з іншими геологічними дисциплінами
- •1.1.2 Петрофізичні властивості земних надр
- •1.1.3 Первинна речовина Землі
- •1.1.4 Характеристика геосфер
- •1.1.5 Фізичні властивості геосфер
- •1.1.6 Хімічний склад земних надр
- •1.1.7 Диференціація речовини геосфер Землі
- •1.2 Енергетика Землі
- •1.2.1 Джерела теплового поля Землі
- •1.2.2 Характеристика глибинного теплового поля
- •1.2.3 Проблема походження глибинного теплового поля Землі
- •1.2.4 Температура надр Землі
- •1.3 Геодинаміка ядра Землі
- •1.3.1 Хімічний склад ядра
- •1.3.2 Формування ядра
- •1.3.3 Ббудова ядра
- •1.3.4 Магнітне поле Землі
- •1.4 Геодинаміка мантії
- •1.4.1 Геодинамічна модель мантії
- •1.4.2 Склад та властивості мантії
- •1.4.3 Верхня мантія
- •1.4.4 Середня мантія
- •1.4.5 Нижня мантія
- •1.4.6 Склад мантії та її властивості
- •1.4.7 Проблеми повзучості та в’язкості
- •1.4.8 Характеристика тектоносфери
- •2 ГеодинаміЧні процеси земних надр
- •2.1 Геодинаміка астеносфери
- •2.1.1 Тектонічні гіпотези в історії геології
- •2.1.2 Тектонічні рухи
- •2.1.3 Теорія пограничних шарів при тепловій конвекції
- •2.2 Геодинаміка літосфери
- •2.2.1 Границі літосфери
- •2.2.2 Класифікація плит
- •2.2.3 Гіпотеза спредінгу і субдукції
- •2.2.4 Основні положення концепції спредінгу ложа океанів
- •2.2.5 Повний геодинамічний цикл розвитку літосфери
- •2.2.6 Геодинамічні процеси, пов’язані з океаногенезом
- •2.3 Внутрішня динаміка землі, типи тектонічних рухів, їх механізм, циклічність
- •2.3.1 Геодинамічні процеси, пов’язані з континентогенезом
- •2.3.2 Землетруси
- •2.3.3 Розповсюдження землетрусів
- •2.3.4 Внутрішня структура і механізм дії вулканів
- •2.4 Екзогенні геодинамічні процеси
- •2.4.1 Природа геодинамічних процесів та методи вивчення
- •2.4.2 Гравітаційні схилові процеси
- •2.4.3 Повзучість та її динаміка
- •2.4.4 Процеси зсуву та їх різновиди
- •3 Еволюція Землі, роль геодинамічних процесів у формуванні родовищ корисних копалин
- •3.1 Еволюція Землі
- •3.1.1 Гіпотези утворення Землі
- •3.1.2 Основні геотектонічні гіпотези
- •3.1.3 Глибинні процеси землі та їх поверхневі прояви
- •3.1.4 Тектоніка плит
- •3.1.5 Тектоніка плюмів
- •3.1.6 Роль континентів у динаміці Землі
- •3.1.7 Вертикальні рухи всередині континентів
- •3.2.3 Карстові і суфозійні процеси
- •Перелік Використаних джерел
- •Д одатки
- •Приклади сейсмічних моделей Землі
- •1 Сейсмологічна модель Землі
- •Сейсмічна модель будови Землі
- •Теорія плюмів
- •Методи геодинамічних досліджень
- •Регіональний тепловий потік в земній корі
- •Локальний тепловий потік
- •Регіональні термічні дослідження
3.1.5 Тектоніка плюмів
Протягом двох десятиліть в геофізиці широко обговорюється питання: чи охоплює конвекція всю мантію, чи мантійний матеріал циркулює у верхньому і нижньому її шарах окремо, ніколи не змішуючись? Більшість дослідників вважає, що мантія товщиною біля 2900 км поділена на два шари границею на глибині 660 км, де мантійний матеріал зазнає фазових змін. Але у той же час вони сперечаються,чи слугує ця границя бар’єром для загально мантійної конвекції? Геохіміки вважають, що верхня і нижня частини мантії відрізняються за своїм хімічним складом. Якщо це так, то обидві частини повинні мати ізольовані конвективні комірки, і матеріал літосферної плити, що занурюється, залишається у верхній мантії. З іншого боку, ряд геофізиків, переважно сейсмологів, вважають, що конвекція пронизує всю мантію. Їх впевненість базується на сейсмічних даних, які показують, що літосферна плита занурюється вглиб мантії, досягаючи границі ядра [10, 23, 24, 30-34, 36].
Глобальні сейсмічні дослідження починаються з вивчення часу приходу пружних сейсмічних хвиль, які поширюються від осередку землетрусів і пронизують усю Землю у різних напрямках. Знаючи час приходу хвилі і шлях, пройдений нею, сейсмологи визначають швидкість хвилі у кожній “точці" мантії (під “точкою” мається на увазі тривимірний блок із сторонами 100-200 км). Цей метод, відомий як глобальна сейсмічна томографія, подібний на комп’ютерну томографію, яку застосовують у медицині, де рентгенівські промені, що просвічують, скажімо, голову людини, малюють картину його мозку.
Японський геофізик Ш. Маруяма у 1994 році запропонував теоретичне пояснення сейсмічним спостереженням, назвав свою гіпотезу тектонікою плюмів (від англ. plume – перо, на яке за формою подібний мантійний матеріал). Він вважає, що літосферні плити, занурюючись у глиб Землі, застрягають на границі між верхньою і нижньою мантіями. Холодний матеріал плит накопичується тут сотні мільйонів років, поки не прорве границю. Занурюючись до границі ядра, він охолоджує залізо-нікелевий розплав, який опускається у зовнішнє рідке ядро Землі. Витіснений ним наверх гарячий суперплюм викликає континентальний розкол і дрейфування континентів, що утворилися знову. Після цього тектоніка плит стає незалежною від тектоніки плюмів ще на кілька сот мільйонів років, коли процес повториться. Маруяма вважає, що холодні плюми утворюються в нижній мантії досить випадково, на ранній стадії континентального дрейфу після розколу суперконтиненту. А холодний суперплюм може розвиватися під суперконтинентом, що формується, на зразок Лавразії, яка існувала 200 млн. років тому.
Тектоніка плит описує процеси, які відбуваються на глибинах до 1/10 радіуса Землі, у той час як тектоніка плюмів охоплює всю мантію, пояснюючи її конвекцію, виникнення і розкол континентів, конвективні течії у зовнішньому ядрі. Тектоніка плит, таким чином, стає частиною тектоніки плюмів.
Але й ця нова теорія (швидше, гіпотеза), намалювавши цікаву картину можливого розвитку процесів всередині мантії, не дала відповідей на питання про те, як суперплюми реально узгоджуються з горизонтальними рухами континентів або чому суперконтинент, який утворився над нисхідним потоком, розколюється.
Основний недолік і тектоніки плит, які приводяться у рух мантійною конвекцією, і тектоніки плюмів, від–повідальних за рух в мантії, полягає в тому, що обидві теорії не брали до уваги вплив континентів, що рухаються, на мантійні процеси. А їхня роль у динаміці Землі несподівано виявилась дуже великою [36].