8.3. Теория литосферных плит

В 1912 г. немецкий геофизик А. Вегенер (1880—1930) привел геологические и географические доказательства о существовании единого материка в историческом прошлом Земли. До него, еще в XIX в., высказывалась аналогичная идея: сравнение очертаний материков говорило в пользу того, что когда-то они составляли один материк. А. Вегенер назвал этот материк Пангеей. Греческое слово пангея означает вся Земля. А. Вегенер утверждал, что 135 млн лет тому назад Пангея распалась на два материка: Лавразию (северная часть) и Гондвану (южная часть). Эта гипотеза получила название мобилизма (лат. mobilis — подвижный).

Во второй половине прошлого века эта гипотеза стала теорией. Из космоса зафиксировано движение литосферных плит. Сегодня доказано, что земная кора состоит из 15 литосферных плит, из которых 6 являются самыми крупными: Антарктическая, Австралийская, Южноамериканская, Тихоокеанская, Североамериканская и Евразийская.

По разным оценкам, плиты двигаются со скоростью от миллиметра до 10—18 см

в год. Движение плит состоит из: спрединга (англ. spreading — расхождение) и

субдукции (лат. sab — под и dicto — введение).

_{Первый процесс — это расхождение плит, второй — погружение одной плиты}

под другую. В целом размеры Земли являются постоянными благодаря

действующим на Земле геофизическим полям (гравитационному, магнитному, электрическому и тепловому). Поэтому расширяющаяся от срединно-океанической системы хребтов океаническая кора не может расширяться до бесконечности. Океаническая плита, сталкиваясь с материковой литосферной плитой, погружается под материковую. Плотность материковых плит меньше плотности океанических, поэтому материковая плита поднимается над океанической, которая погружается под материковую в мантию на глубину до 670 км. Согласно некоторым исследованиям мощность литосферных плит колеблется от 150 до 350 км под материками и от 5 до 90 км под океанами. Столкновение материковых плит приводит к образованию систем горных хребтов типа Гималаев и Кавказа. Граница, где происходит погружение океанических плит под материковые плиты, ярко выражена по периферии Тихого океана. Протяженность всей границы субдукции плит достигает 60 тыс. км.

Российский ученый В. Трубицин разработал гипотезу о механизме плавания литосферных плит, согласно которой эти плиты являются как бы крышками, накрывающими идущие из Земли горячие потоки вещества, названные плюмами. Нагревая плиты снизу, энергия плюмов преобразуется в механическое движение литосферных плит от более нагретой плиты к менее нагретой области земной коры.

8.4. Гипотезы образования Земли

В научной литературе речь идет в основном о двух конкурирующих гипотезах: гетерогенной и гомогенной. Гетерогенной гепотезой утверждается, что в протопланетном диске первоначально происходило слипание тугоплавких частиц, содержащих железо и никель, из которых вначале образовалось ядро нашей планеты. Образование Земли происходило в три стадии слипания, или аккрекции (лат. accretio — увеличение), исходного вещества Земли. Первая длилась приблизительно 100 млн лет. На этой стадии радиус Земли составил почти 95% от настоящего. Вторая длилась 200 млн лет. Третья — 400 млн лет и закончилась приблизительно3,9 млрд лет тому назад. Эта гипотеза согласуется с современными радиологическими оценками возраста древних пород. Возраст Земли оценивается в 4,66 млрд лет. Возраст самых древних на Земле минералов — в 4,0—4,4 млрд лет.

Представители гомогенной гипотезы утверждают, что первоначально Земля была однородной. Ядро нашей планеты возникло позднее. Не все в этих гипотезах является ясным: какое влияние оказывало Солнце на образование Земли? Откуда на Земле взялся гелий?

Гелий впервые был обнаружен на Солнце. Он является инертным газом. В обычных условиях не вступает в реакции ни с одним из элементов таблицы Менделеева. В 30-х годах было установлено, что у него есть два изотопа — гелий-

3 и гелий-4, отличающиеся друг от друга одним нейтроном.

Измерение соотношения содержания гелия-3 и гелия-4 в земных породах и в атмосфере Земли привело ученых к предположению о том, что чем глубже к центру Земли, тем больше должно быть в породах гелия-4. Гелий-4, как говорят геологи, контролирует глубинные разломы Земли, из которых он выходит. Однако эксперименты не подтвердили эту гипотезу, поскольку процентное соотношение этих изотопов сохраняется по мере проникновения в глубь Земли.

На основании этих экспериментов была высказана гипотеза о том, что при образовании Земли ее температура была невысокой, поскольку, если она была бы высокой, гелий должен был бы улетучиться в окружающую среду. Гелий-4 образуется при распаде радиоактивных минералов. Согласно этой гипотезе гелий-

3 в мантии Земли имеет солнечную природу, т. е. им было «пропитано» все исходное вещество, из которого образовалась Земля на первой стадии ее возникновения. Если бы гелий-3 был вне мантии, в более высоких слоях Земли, то он давно бы улетучился, поскольку его содержание в атмосфере Земли меньше, чем гелия-4.

Из мантии ему выбраться сложнее, поэтому он там сохраняется в процентном отношении, близком к содержанию гелия-4, образующегося в результате распада радиоактивных химических элементов внутри геологических слоев Земли.