- •Литология и геохимия океанической коры
- •1) Геохимическая информация исключает конвекцию мантии (последняя под континентами и под океанами оставалась неподвижной в течение миллиардов лет);
- •2) Обогащение базальтов литофильными элементами свидетельствует, что под базальтовым покровом в океанах находится гранито-гнейсовая кора.
- •Мелководные отложения в глубоководном океане
- •Существует ли спрединг?
- •Существует ли субдукция?
- •Почему невозможна конвекция в мантии Земли
- •О перенесении плитотектонических построений с океанов на континенты
- •Можно ли, найдя офиолиты, утверждать, что здесь был океан?
- •Заключение
- •Заключение
Почему невозможна конвекция в мантии Земли
Плейттектонисты единодушны, что горизонтальное перемещение плит вызывается конвективным передвижением мантийного вещества, но многочисленные предложенные варианты конвекции принципиально различны. Первоначально считалось, что это тепловая конвекция однородного по составу вещества. Позже - химико-плотностная конвекция, в которой главным источником движения являются плотностные неоднородные вещества, возникающие в результате изменения его химического состава при дифференциации. По-разному принимается и глубина конвектирующего слоя. Сначала авторы этой гипотезы предполагали перемещение литосферных плит вследствие течения вещества в астеносферном слое, характеризующемся пониженной прочностью, подстилающегося высокопрочной мезосферой. Считалось, что «глубина глубочайших землетрясений (600 - 650 км - И.Р.) зависит от глубины залегания мезосферы» [1, с. 156]. То есть конвекция предполагалась только в верхней мантии! Позже посчитали, что под континентами астеносфера вырождается, а высокопрочная мезосфера вообще отсутствует, а конвекция охватывает всю мантию вплоть до ядра. Л.И. Лобковский предложил концепцию двухъярусной конвекции тектоники плит, согласно которой в недрах планеты существуют два маловязких слоя - нижнекоровой астенослой и распространенная повсеместно (в том числе и под континентами) подлитосферная астеносфера [27]. Верхний астенослой в коре был выделен с той же целью, чтобы объяснить внутриплитные горизонтальные движения. Позднее он предложил, хотя и двухъярусную, но принципиально иную модель конвекции, когда оба яруса расположены в мантии: «Конвекция имеет две основные моды: двухъярусную, когда ячейки в нижней и верхней мантии развиваются без обмена веществом через разделяющую их фазовую границу; и одноярусную моду, которая характеризуется прорывом через фазовую границу вещества нижней мантии и наоборот». Во многих публикациях допускается переход от двухъярусной конвекции к общемантийной, и наоборот.
В последнее десятилетие как подтверждение конвекции в мантии привлекают и данные сейсмической томографии, выявившие в ней области относительного повышения или понижения скорости сейсмических волн. В некоторых случаях зоны повышенных скоростей совпадают с сейсмофокальной зоной Беньоффа, что послужило основанием считать, что повышение скорости связано с оттоком в мантию охлажденной (и поэтому относительно высокоскоростной) литосферной плиты. Такие зоны получили название слэбов. Однако ничем не доказано, что относительное повышение скорости в слэбе вызвано их более низкой температурой. Правомерно и другое их истолкование - это зоны, характеризующиеся более высокой плотностью вследствие потери летучих. Именно такой причиной автор этих строк объясняет повышение скорости в области фокальной зоны Беньоффа.
Данные сейсмической томографии скорее опровергают, чем подкрепляют конвекцию в мантии Земли. На всех без исключения рисунках, где показана общемантийная или двухъярусная конвекция, последняя рисуется в виде овальных обращений мантийного материала. На томографических же разрезах скоростные аномалии в мантии имеют различную, часто причудливую форму, не имеющую ничего общего с первоначально предполагаемыми мобилистами конвективными ячейками. Объяснять уходящие на глубину до 2700 км зоны повышенной скорости тем, что вплоть до ядра погрузилась охлажденная близ поверхности литосферная плита (так и не успев разогреться), - значит разрушать идею конвекции, ибо суть последней - избыток тепла внизу, а там оказывается «холодный» слэб! Для возникновения конвекции необходима достаточная разность температур, но температура в низах конвектирующего слоя нам неизвестна.
Поскольку представление о конвекции возникло как следствие из предположения Дитца и Хесса о спрединге, сами течения в мантии недоступны для наблюдения, а такие главнейшие физические параметры процесса, как вязкость мантии и ее температура, нам неизвестны, необходим независимый метод проверки гипотезы конвекции. Таковым методом является геохимия. Но она свидетельствует против конвекции как в нижней, так и в верхней мантии. Баланс изотопов инертных газов (Не, Хе, Аг) свидетельствует, что обмен между верхней и нижней мантией за всю историю Земли не превышал в среднем 3-5 %. Выдвигаются предположения, что в ходе выделения основного объема земной коры преобладала двухслойная конвекция (независимая в верхней и нижней мантии). Такой вариант конвекции также не проходит, ибо накоплен огромный геохимический материал, свидетельствующий, что верхние горизонты мантии деплетированы в процессе выплавления земной коры, причем в равной степени как под континентам, так и под океанами, а произошло это в раннем докембрии (~ 3 млрд лет назад). Конвектирующая мантия представляла бы открытую систему в отношении изотопов и не давала бы древних возрастов!
Другим доказательством отсутствия «течения» материала в верхах мантии под океанами служит уникальный сейсмический профиль в южной Атлантике - Анголо-Базильский геотраверс. В осевой части Срединно-Атлантического хребта расположен участок, где в пределах коры не обнаружены сейсмические границы, а в верхнем 15-километровом слое мантии зафиксированы пониженные значения скорости (7,5 -7,6 км/с). Вся эта информация о структуре коры и мантии, расшифрованной до глубины 90 км, свидетельствует против концепции тектоники плит. Несопоставимы по расслоенности мантии западный и восточный фланги хребта - если существует конвекция, то обе стороны растекающейся астеносферы были бы тождественны. Неясно, где под Атлантическим океаном проводить подошву литосферы - кровлю астеносферы. С.М. Зверев проводит ее по кровле верхнего инверсионного слоя. Но такое решение произвольно, так как в отдельных блоках мантии скорость под «литосферой» снижается, а в других оказывается выше. Да и разделяет эта граница слои, характеризующиеся самыми различными значениями скорости и разным скачком их снижения (с запада на восток: 8,45/7,7; 8,4/8,3; 8,4/8,0; 8,4/7,8; 7,6/7,5; 8,0/7,9; 8,6/8,2; 7,8/7,9; 8,5/8,2; 8,0/8,2; 8,9/7,9). Профиль свидетельствует, что ниже подошвы «литосферы» скорости скачут от 7,7 до 8,3 км/с! Причем самый резкий скачок приходится на центральную часть Бразильской котловины. Если принять кровлю верхнего инверсионного слоя за кровлю астеносферы, то мы вынуждены будем признать, что последняя крайне неоднородна по физическим свойствам - состоит из разнородно построенных несопоставимых блоков, которые к тому же неоднородны и по вертикали (чередование слоев с разной скоростью). Анголо-Бразильский геотраверс разрушил концепцию спрединга как следствия мантийной конвекции. Оказывается, под Срединно-Атлантическим хребтом нет астеносферы - мантия до глубины 90 км состоит из блоков, различающихся по физическим свойствам, числу инверсионных слоев, их толщине.
Кора выплавилась в начале земной истории из самых верхних горизонтов мантии, которые никуда не передвигались за всю историю Земли, Единственным идущим из ядра глубинным процессом является дегазация водорода, солнечного гелия, окислов углерода и других газов. Пульсирующее их выделение, наряду с дроблением коры глубинными разломами, стало главной причиной происходивших на Земле тектонических и магматических процессов.