Если взять Тихоокеанскую плиту

Рассмотрим движение крупной литосферной плиты от экватора на север. Благодаря жесткости плиты и разности радиусов ее кривизны на экваторе и на более высоких широтах в ее центральной части возникает подобие арки амплитудой в сотни и более метров (на полюсе высота такой “арки” превышала бы 21 км). Если в качестве примера взять Тихоокеанскую плиту и учесть, что на ее флангах (по краям плиты) отсутствуют упоры, поскольку в этих местах плита по зонам субдукции погружается в мантию или только формируется в рифтовых зонах, то у такой плиты не может возникнуть арочный эффект сжатия. Наоборот, у такой плиты должно наблюдаться растяжение за счет ее соскальзывания с астеносферного выступа под аркой. Согласно расчетам (Сорохтин, Ушаков, 1993), учитывающим размеры Тихоокеанской плиты, превышающие 11 тыс. км, и ее упругое сжатие, высота такой “арки” в центре плиты могла бы превышать несколько сотен метров.

Судя по широкой положительной гравитационной аномалии в свободном воздухе амплитудой около 10 мГал, протянувшейся строго по центральной зоне Тихоокеанской плиты в северо-западном направлении от экватора до широты Гавайских островов, и широким депрессиям гравитационного поля (до –20 мГал) на флангах этой плиты, суммарная высота ее “арки” достигает 330 м. Возникающие при этом напряжения растяжения в своде такой “арки” на 18–20о с.ш. ( как раз в зоне развития базальтовых покровов к югу от о. Гавайи) достигают –70 бар. Судя по интенсивности большинства землетрясений и размерам их очаговых зон, подвижки (разломы) в горных породах происходят при избыточных напряжениях порядка нескольких десятков бар. В присутствии же жидкого базальтового расплава, воспринимающего на себя литостатическое давление пород, их прочность оказывается существенно сниженной.

В южной котловине Тихого океана, где литосферная плита движется из высоких широт в низкие, как и следует из гипотезы мембранной тектоники, в центре плиты располагается пологая отрицательная гравитационная аномалия в свободном воздухе, а по ее периферии, наоборот, положительные аномалии. Общий размах аномалий достигает все тех же 30 мГал. Следовательно, относительная амплитуда прогиба плиты здесь также достигает 330 м, а напряжения сжатия (и сдвига) +70 бар.

Из приведенных примеров видно, что возникающих за счет мембранного эффекта напряжений в Тихоокеанской плите достаточно для ее разрыва и возникновения в ней крупных трещин – подводящих магматических каналов. Ширину образующихся трещин можно определить по относительным деформациям плиты с учетом ее упругих и прочностных свойств. Оценки показывают, что ширина трещины растяжения Тихоокеанской плиты на 20о с. ш. уже может достигать 1,3 км. В реальных условиях, однако, ширина трещины будет еще большей, поскольку значение “долговременного” модуля упругости (благодаря релаксационным явлениям в породах литосферы) всегда оказывается существенно меньшим принятого в расчете его “мгновенного” значения. Естественно, такие широкие трещины являются великолепными подводящими каналами для базальтовых магм, поднимающихся из-под расколовшейся литосферы на ее поверхность, чем в конечном итоге и объясняется внутриплитовый вулканизм гавайского типа.

С течением времени базальтовая магма, заполняющая образовавшуюся трещину, должна кристаллизоваться в габбро. Если после полной кристаллизации базальтовых расплавов в подводящем канале литосферная плита на некоторой широте А вновь спаивается в единую упругую оболочку, то на этот раз она приобретает уже кривизну эллипсоида вращения Земли на той же самой широте А, поэтому при расчете возникающих в движущейся плите новых напряжений на более высоких широтах необходимо учитывать параметры не экваториального сечения Земли, а сечения, проходящего через широту А и оба полюса вращения плиты. Полное восстановление единства Тихоокеанской плиты с восстановлением ее упругих свойств в месте старого разрыва, судя по карте гравитационных аномалий, происходит только на широтах около А=26о с. ш. В этом случае к моменту перемещения плиты на широты около 40о с. ш. в ее теле вновь нарастают напряжения, близкие к пределу прочности литосферы (по гравитационным данным около 47 бар). Но, как известно, второй раз Тихоокеанская плита все-таки не раскалывается, вероятно, из-за быстрого снятия напряжений в связи с уменьшением ее линейных размеров в северной части Тихого океана. Тем не менее не исключено, что сравнительно молодая структура Императорского трога на дне этой части океана как раз и образовалась благодаря развитию начальных стадий растяжения плиты, не дошедших до полного ее разрыва.

Таким образом, несмотря на малость эксцентриситета эллипсоида вращения Земли, мембранный эффект, связанный с деформациями литосферных плит, перемещающихся по его поверхности, геологически весьма ощутим и может приводить к разрывам крупных плит. В дальнейшем эти плиты восстанавливают свое единство (за счет охлаждения и кристаллизации заполнявших разломы магм), однако оставшиеся на их поверхности шрамы в виде цепочек потухших вулканов, действовавших когда-то на критических широтах около 18–20о, четко отмечают след “бегущих” трещин движущихся плит (например в виде цепи Гавайского и Императорского хребтов).

Source-O.Sorohtin - http://www.evolbiol.ru/sorohtin10.pdf