Tектоника плит объясняет океан

C http://www.okeanavt.ru/proishojdenie-okeana/1027-proishojdenie-okeanisheskih-vpadin.html?start=4

See http://plate-tectonic.narod.ru/plate-tectonicphotoalbum.html

Впервые новая глобальная тектоника была сформулирована американскими исследователями Г. Хессом и Р. Дицем в 1960-1962 гг. Г. Хесс предположил, что в мантии Земли существуют конвекционные течения, разбивающиеся на отдельные замкнутые ячейки (по его выражению, банановидной формы) размером 3-6 тыс. км на 10-20 тыс. км. Срединно-океанические хребты, по мнению Г. Хесса, приурочены к местам восходящих ветвей конвекционных ячеек, а переходные зоны вокруг Тихого океана представляют нисходящие ветви. Континенты пассивно перемещаются на мантийском материале, когда этот материал достигает земной поверхности у гребней хребтов и начинает перемещаться в стороны от них в горизонтальном направлении. Конвекционная ячейка, по подсчетам Г. Хесса, существует 200-300 млн. лет. За это время мантийный материал, поднявшись в осевых частях срединных океанических хребтов и двигаясь от хребтов к периферии, проходит путь до зон, где он по нисходящей ветви конвекции «всасывается» обратно в мантию. Таким образом, дно океана в целом обновляется, замещается новым мантийным материалом фактически каждые 300-400 млн. лет. Это обусловливает наличие относительно маломощного чехла осадков на дне океанов, существование ныне относительно небольшого числа вулканических подводных гор и отсутствие в океанах пород древнее юры.Р. Диц также считает, что крупные структуры океанического дна непосредственно отражают конвекционные ячейки.

Поднимающийся в зонах срединно-океанических хребтов мантийный материал раздвигает по обе стороны от оси хребтов ранее сформированную океанскую литосферу, поэтому Р. Диц назвал это процессом спрединга. Зоны восходящих потоков мантии могут возникать под континентами, и в этом случае начинает проявляться тенденция к рифтообразованию. Ось Тихоокеанского срединно-океанического хребта, по-видимому, продолжается в районе Калифорнийского залива и Калифорнии. Аналогичным образом срединно-океаническое поднятие переходит в африканские рифты, стремящиеся расколоть континент на отдельные глыбы. По рифтам происходит раздвижение земной коры, и континенты перемещаются по вовлеченной в конвекцию мантии до тех пор, пока не достигнут нисходящей ветви конвекционной ячейки.

Здесь к краю континента причленяется часть уходящей вниз океанической коры, происходит коробление, деформация окраины, так как материки в силу низкой плотности континентальной коры не могут быть вовлечены в погружение. Концепция раздвижения океанского дна стала особенно популярной после того, как для ее обоснования были привлечены палеомагнитные исследования.

Анализ распределения магнитных аномалий позволил оценить и скорость разрастания океанического дна. Оказалось, что она меняется от 19 см/год в ряде районов Тихого океана до 0,5 см/год в Северном Ледовитом. Эти скорости для каждого участка океанического дна непостоянны во времени, и в целом процесс спрединга происходит неравномерно, прерывисто.

От скорости спрединга зависит и рельеф дна океана: при больших скоростях разрастания склоны срединно-океанических хребтов более пологи, чем при медленном движении дна. Этим, в частности, объясняют морфологические различия срединных хребтов.

Вместе с поступлением материала мантии в определенных зонах нисходящих ветвей конвекции происходит обратный уход океанической коры в недра Земли в зонаx Беньофа. При поддвиге из зоны субдукции на поверхность поступает андезитовая магма, которая наращивает тело островной дуги, часто отделяющей материковую область от океанической. Сложные процессы поддвигания океанического дна под материки приводят к созданию горных поясов типа Кордильер. Таким образом, дно океана за счет процессов спрединга и субдукции постоянно омолаживается. По этому поводу крупнейший американский океанолог Р. Ревелл заметил, что среди обилия новых знаний самое парадоксальное открытие состоит в том, что дно океана моложе, чем океан.

Океаническая кора вместе с частью мантии, лежащей выше астеносферы, погружается внутрь мантии. Это погружение сопровождается интенсивными землетрясениями, вулканической активностью в районе желобов и примыкающих к ним островных дуг. При раздвижении океанического дна происходит передвижение континентов, которые как «пассажиры», перемещаются по земной поверхности вместе с плитами литосферы. На одних участках планеты (Атлантический океан) они отдаляются друг от друга, на других - сближаются.

На отдельных участках океанического дна процесс спрединга проявляется в более усложненном виде, чем это изложено выше. Зафиксированы случаи диагонального разрастания или с неодинаковой скоростью по сегментам, расположенным вдоль срединно-океанических хребтов. Такого рода явления связаны с сетью трансформных разломов, пересекающих осевые зоны хребтов. По смещению магнитных аномалий удалось определить, что по разлому Мендосино произошел сдвиг с амплитудой 1170 км. Зоны разломов пересекают не только океаническую кору, но и верхнюю мантию Земли. Относительные смещения участков дна по транспортным разломам достаточно сложны. Необходимо учитывать, что движение, строго говоря, происходит не в горизонтальном направлении, а по сфероиду, относительно так называемых «полюсов» разрастания.

Рифты срединно-океанических хребтов, зоны субдукции, трансформные разломы служат естественными границами отдельных участков земной коры. Эти участки представляют собой геологические структуры первого порядка, названные литосферными плитами. Литосферные плиты могут включать как континентальные, так и океанические участки коры. Английский исследователь Э. Буллард первоначально выделил шесть крупнейших плит: Тихоокеанскую, Американскую, Африканскую, Евразийскую, Австралийскую и Антарктическую. Дальнейшая разработка теории движения литосферных плит привела к тому, что в результате уточнения границ отдельных структур их количество резко увеличилось, и сейчас некоторые исследователи выделяют до ста отдельных плит (плиты, субплиты, мезоплиты, микроплиты). В идеальном случае плиты ограничены с одной стороны зонами, где поднимается мантийный материал и образуется новая литосфера, а другой границей служит зона поглощения литосферы, зона субдукции. Трансформные разломы являются пассивными границами, по ним плиты лишь скользят относительно друг друга. В природе плиты очень разнообразны, различаются между собой не только по размерам, но и по скорости движения, монолитности и т. д.

Размеры и форма плит литосферы изменчивы. Они меняются либо в результате увеличения площади океанов при спрединге, либо, напротив, вследствие поглощения части плиты в процессе субдукции.

Pазвитие гипотезы тектоники литосферных плит советскими исследователями (П. Н. Кропоткиным, О. Г. Сорохтиным, С. А. Ушаковым, В. В. Федынским, В. Е. Хаиным и др.), привело к переосмысливанию многих фактов. Исходя из представления о том, что относительно вязкий слой мантии, ее нижняя часть, заключен между двумя значительно менее вязкими средами - жидким внешним ядром и астеносферой, и полагая главным источником энергии геологических процессов плотностную дифференциацию, О. Г. Сорохтин (1974) построил математическую модель глубинных процессов.

Проведенные расчеты позволили предположить, что в нижней мантии преобладают вертикальные движения, а объединение восходящих и нисходящих потоков в замкнутые конвективные ячейки происходит за счет горизонтальных течений вещества в астеносфере верхней мантии и в переходном слое между мантией и ядром Земли. Причем энергетически возможным является только одно- или двухъячеистое строение Земли. Переход от одного состояния к другому закономерно чередуется во времени в зависимости от температурного режима мантии, изменяющего соотношение вязкостей мантии и астеносферы. При одноячеистой структуре мантия будет разогреваться, а ее вязкость соответственно уменьшаться. Достигнув критического предела, существующая конвективная структура становится энергетически невыгодной, и как следствие происходит самоускоряющийся процесс перестройки конвективной структуры в двухъячеистую.

При двухъячеистой структуре тепловые потери мантии выше, температура ее снижается, вязкость увеличивается. Соотношение вязкости мантии и астеносферы подходит к критическому значению уже с другой стороны, что приводит опять к восстановлению одноячеистой структуры, т. е. возникает автогенераторный режим развития конвективного процесса.

Расчет времени, необходимого на завершение одного цикла, позволил оценить скорость протекания указанных процессов и сопоставить их с известными тектоно-магматическими циклами развития Земли, начиная от архейского времени. Получилась удовлетворительная корреляция.

Согласно построенной модели современному этапу развития Земли соответствует двухъячеистая конвективная структура. Области подъема мантийного вещества находятся под районом острова Пасхи в Тихом океане и в Восточной Африке, под так называемым треугольником Афар на севере Эфиопии. Области «горячих» центров почти антиподны друг другу, а большинство современных островных дуг и побережий материков, окаймленных глубоководными желобами, расположены вблизи линии, занимающей экваториальное положение по отношению к центру в треугольнике Афар. Эти области рассматриваются как зоны нисходящих потоков мантийного вещества. В предложенной концепции срединно-океанические хребты рассматриваются как зоны растяжения и подъема мантийного вещества к поверхности Земли. Растяжение возникает из-за однонаправленного, но все же разного по горизонтальной составляющей скорости движения литосферных масс: горизонтальная составляющая движения вещества конвективного потока растет в сторону от области подъема.

next
РИФТИНГ И РАЗВИТИЕ ОКЕАНСКИХ БАССЕЙНОВ