Теория тектоники плит

Новая глобальная тектоника, или тектоника плит, была разработана в конце 60-х годов нашего века и послужила могучим импульсом для развития науки о Земле. Эта теория объясняет многие геолого-структурные и геофизические явления – от горообразования до землетрясений и дрейфа материков.

Лнтосферные плиты

В основе тектоники плит лежит представление о том, что земная кора, образующая вместе с верхней частью мантии литосферу, состоит из жестких подвижных плит, взаимное расположение которых непрестанно меняется. Литосфера подстилается астеносферой, предположительно находящейся в пластичном состоянии. Плиты ограничены океаническими хребтами, глубоководными желобами и трансформными разломами. Близ срединно-океанических хребтов лнтосферные плиты наращиваются за счет вещества, поднимающегося из недр, из астеносферы, и расходятся в стороны. Это явление носит название спрединга. Скорости спрединга весьма малы, но не настолько, чтобы ими можно было пренебречь. Атлантический океан расширяется на 2 см в год. Наибольшая скорость отмечена в области Восточно-Тихоокеанского поднятия, где ежегодно создается 10 см новой коры, что составляет 1000 км за короткий для геологического времени интервал в 10 млн, лет. Желоба возникают в тех местах, где сходятся (испытывают конвергенцию) две плиты. Одна из них круто изгибается и постепенно поддвигается под другую, погружаясь в мантию. Следовательно, желоба – это зоны, в которых краевые части плит подвергаются разрушению. Поскольку объем Земли остается постоянным, на океанических хребтах создается столько же коры, сколько ее уничтожается в желобах. Передние кромки обеих сталкивающихся плит могут быть сложены океанической корой, как в желобе Тонга-Кермадек к северу от Новой Зеландии, но может быть и так, что одна из плит сложена океанической (и погружающейся) корой, а вторая – материковой, как в Перуано-Чилийском желобе, или же обе плиты могут быть из материковой коры, как Северо-Индийская и Тибетская. В двух последних случаях толстые осадочные чехлы материковых плит подвергаются смятию и инъекции материала, расплавленного под воздействием тепла, которое выделилось при столкновении плит; при этом создаются горные хребты типа Гималаев. Трансформные разломы образуются при скольжении одной плиты вдоль другой. Они смещают океанические хребты, а шрамы, служащие их продолжением, прослеживаются местами на тысячи километров. Иногда травеформные разломы рассекают континенты, как, например, знаменитый разлом Сан-Андpea с на юго-западе США.

Причины движения плит

Еще в 1927 г. английский геолог А. Холмс высказал предположение о том, что теория дрейфа континентов могла бы быть объяснена исходя из представления о конвекционных потоках в мантии, которые порождаются разницей температур. Новая глобальная тектоника предполагает, что в астеносфере и, возможно, в нижней мантии существуют такие потоки. Они образуют локализованные конвекционные струи, восходящие под хребтами и нисходящие под желобами. Эта теория подкрепляется высокой интенсивностью теплового потока вдоль хребтов и низкой – вдоль желобов. В 40-50-х годах была составлена всемирная схема расположения хребтов, желобов и разломов. Оказалось, что их распределение соответствует распределению сейсмических и вулканических областей. В 1962 г. американский геолог Г. Хесс выдвинул идею о том, что отмеченные факты, равно как и дрейф материков, могут быть объяснены спредингом морского дна, но недостаток данных не позволил ему доказать правильность своей гипотезы.

Истинность теории

На дне океана были закартированы магнитные аномалии, характеризующиеся загадочным полосчатым, словно зебра, строением. В 1963 г. два выпускника Кембриджского университета, Ф. Вайн и Д. Мэтьюз, предложили такое объяснение этого явления, которое стало мощной опорой теории спрединга. Они высказали мысль о том, что материал, поднимающийся из мантии вдоль океанических хребтов, приобретает в процессе остывания остаточную намагниченность, ориентированную параллельно господствующему в это время магнитному полю Земли. Как известно, геомагнитное поле многократно на протяжении геологической истории испытывало обращение полярности. Исходя из допущения, что новообразованная кора в океанических хребтах приобретает полярность одного с геомагнитным полем знака, следует ожидать, что за большой период времени возникнет серия параллельных узких полос океанического дна, имеющих попеременно нормальную и обратную намагниченность. К 1966 г. гипотеза спрединга получила дальнейшее подтверждение благодаря независимым океанографическим данным, полученным в результате изучения ископаемой микрофауны и микрофлоры, мощности осадков, измерениям теплового потока из земных недр, а также палеомагнитным и сейсмологическим исследованиям. Понятие «новая глобальная тектоника» введено в употребление в 1968 г., чтобы увязать в единое целое представление о природе раздвигающихся хребтов, трансформных разломов, океанических желобов, перемещающихся материков и процессов горообразования. В том же 1968 г. США начали экспедиционные океанографические исследования на судне «Гломар Челленджер», оборудованном установкой для глубоководного бурения. Данные, полученные при бурении дна океанов и морей, дали четкое представление о возрасте пород, что подтвердило справедливость новой теории.