Швидкості та напрямки руху плит. Теорії дрейфу материків та літосферних плит

Що ми знаємо про літосферу?

Тектонічні плити — великі стабільні ділянки кори Землі, які є складовими частинами літосфери. Якщо звернутися до тектоніки, науки, що вивчає літосферні платформи, ми дізнаємося, що великі за площею ділянки земної кориз усіх боків обмежені специфічними зонами: вулканічною, тектонічною та сейсмічною активностями. Саме на стиках сусідніх плит і відбуваються явища, які зазвичай мають катастрофічні наслідки. До них можна віднести як виверження вулканів, і сильні за шкалою сейсмічної активності землетрусу. У процесі вивчення планети тектоніка платформ відіграла важливу роль. Її значення можна порівняти з відкриттям ДНК чи геліоцентричною концепцією в астрономії.

Якщо згадати геометрію, ми можемо уявити, що одна точка може бути місцем дотику кордонів трьох і більше плит. Вивчення тектонічної структури земної кори показують, що найбільш небезпечними і швидко руйнуються є стики чотирьох і більше платформ. Це формування найбільш нестійке.

Літосфера ділиться на два типи плит, різних за своїми характеристиками: континентальну та океанічну. Варто виділити тихоокеанську платформу, що складається з океанічної кори. Більшість інших складаються з так званого блоку, коли континентальна плита впаюється в океанічну.

Розташування платформ показує, що близько 90% поверхні планети складається з 13 великих за розміром, стабільних ділянок земної кори. Інші 10% припадають на невеликі формування.

Вчені склали карту найбільших тектонічних плит:

• Австралійська;
• Аравійський субконтинент;
• Антарктична;
• Африканська;
• Індостанська;
• Євразійська;
• Плита Наска;
• Плита Кокос;
• Тихоокеанська;
• Північно- та південно-американські платформи;
• Плита Скотія;
• Філіппінська плита.

З теорії ми знаємо, що тверда оболонка землі (літосфера) складається не лише з плит, що формують рельєф поверхні планети, а й з глибинної частини – мантії. Континентальні платформи мають товщину від 35 км (на рівнинних теренах) до 70 км (у зоні гірських масивів). Вченими доведено, що найбільшу товщину має плита у зоні Гімалаїв. Тут товщина платформи сягає 90 км. Найтонша літосфера знаходиться у зоні океанів. Її товщина вбирається у 10 км, а деяких районах цей показник дорівнює 5 км. На підставі інформації про те, на якій глибині знаходиться епіцентр землетрусу і якою є швидкість поширення сейсмічних хвиль, проводяться розрахунки товщини ділянок земної кори.

Процес формування літосферних плит

Літосфера складається з кристалічних речовин, що утворилися в результаті охолодження магми при виході на поверхню. Опис структури платформ говорить про їхню неоднорідність. Процес формування земної кори відбувався тривалий період, і триває досі. Через мікротріщини у породі розплавлена ​​рідка магма виходила поверхню, створюючи нові химерні форми. Її властивості змінювалися залежно від зміни температури і утворювалися нові речовини. Тому мінерали, які знаходяться на різній глибині, відрізняються за своїми характеристиками.

Поверхня земної кори залежить від впливу гідросфери та атмосфери. Постійно відбувається вивітрювання. Під впливом цього процесу змінюються форми, а мінерали подрібнюються, змінюючи свої властивості при постійному хімічному складі. В результаті вивітрювання поверхня ставала більш пухкою, з'являлися тріщини та мікровпадини. У цих місцях з'являлися відкладення, які нам відомі як ґрунт.

Карта тектонічних плит

На перший погляд, здається, що літосфера стабільна. Верхня її частина такою і є, але нижня, яка відрізняється в'язкістю і плинністю, рухлива. Літосфера ділиться на кілька елементів, про тектонічних плит. Вчені що неспроможні сказати з скількох частин складається земна кора, оскільки крім великих платформ, є й дрібніші формування. Назви найбільших плит були наведені вище. Процес формування земної кори відбувається постійно. Ми цього не помічаємо, оскільки ці дії відбуваються дуже повільно, але зіставивши результати спостережень за різні періоди, можна побачити, на скільки сантиметрів на рік зміщуються межі утворень. Тому тектонічна карта світу постійно оновлюється.

Тектонічна плита Кокос

Платформа Кокос є типовим представником океанічних частин земної кори. Вона розташована у Тихоокеанському регіоні. На заході її кордон проходить хребтом Східно-Тихоокеанського підняття, а на сході її кордон можна визначити умовною лінією вздовж узбережжя Північної Америки від Каліфорнії до Панамського перешийка. Ця плита підсувається під сусідню Карибську плиту. Ця зона відрізняється високою сейсмічною активністю.

Найсильніше від землетрусів у цьому регіоні страждає Мексика. Серед усіх країн Америки саме на її території розташовано найбільше згаслих вулканів, що діють. Країна перенесла велику кількість землетрусів із магнітудою понад 8 балів. Регіон досить густонаселений, тому, крім руйнувань, сейсмічна активність призводить і до великої кількості жертв. На відміну від Кокоса, розташовані в іншій частині планети, Австралійська та Західно-Сибірська платформи відрізняються стабільністю.

Рух тектонічних плит

Довгий час вчені намагалися з'ясувати, чому в одному регіоні планети гориста місцевість, а в іншому рівнинна, і чому відбуваються землетруси та виверження вулканів. Різні гіпотези будувалися переважно тих знаннях, які були доступні. Лише після 50-х років двадцятого століття вдалося детальніше вивчити земну кору. Вивчалися гори, утворені на місцях розлому плит, хімічний складцих плит, а також створювалися карти регіонів із тектонічною активністю.

У вивченні тектоніки особливе місце зайняла гіпотеза про переміщення літосферних плит. Ще на початку ХХ століття німецький геофізик А. Вегенер висунув сміливу теорію про те, чому вони рухаються. Він ретельно досліджував схему обрисів західного узбережжя Африки та східного узбережжяПівденної Америки. Відправною точкою в його дослідженнях стала саме схожість контурів цих континентів. Він припустив, що, можливо, ці материки були раніше єдиним цілим, а потім стався розлом і почалося зрушення частин кори Землі.

Його дослідження торкалися процесів вулканізму, розтягнення поверхні дна океанів, в'язко-рідку структуру земної кулі. Саме праці А. Вегенера були покладені основою досліджень, проведених у 60-х роках минулого століття. Вони стали фундаментом виникнення теорії «тектоніки літосферних плит».

Ця гіпотеза описувала модель Землі так: тектонічні платформи, що мають жорстку структуру і мають різну масу, розміщувалися на пластичній речовині астеносфери. Вони перебували у дуже нестійкому стані та постійно переміщалися. Для простішого розуміння можна провести аналогію з айсбергами, які постійно дрейфують в океанічних водах. Так і тектонічні структури, перебуваючи на пластичній речовині, постійно рухаються. Під час усунення плити постійно стикалися, заходили одна на одну, виникали стики та зони розсування плит. Цей процес відбувався через різницю в масі. У місцях зіткнень утворювалися області з підвищеною тектонічною активністю, виникали гори, відбувалися землетруси та виверження вулканів.

Швидкість усунення становила трохи більше 18 див на рік. Утворювалися розломи, до яких надходила магма із глибинних верств літосфери. З цієї причини породи, що становлять океанічні платформи, мають різний вік. Але вчені висунули навіть неймовірнішу теорію. На думку деяких представників наукового світу, магма виходила на поверхню і поступово охолоджувалась, створюючи нову структуру дна, при цьому «надлишки» земної кори під дією дрейфу плит, поринали в земні надра і знову перетворювалися на рідку магму. Як би там не було, а рухи материків відбуваються і в наш час, і з цієї причини створюються нові карти для подальшого вивчення процесу дрейфу тектонічних структур.

Разом з частиною верхньої мантії складається з кількох великих блоків, які називаються літосферними плитами. Їх товщина різна – від 60 до 100 км. Більшість плит включають як материкову, так і океанічну кору. Виділяють 13 основних плит, з них 7 найбільших: Американська, Африканська, Індо-, Амурська.

Плити лежать на пластичному шарі верхньої мантії (астеносфері) і повільно рухаються один до одного зі швидкістю 1-6 см на рік. Цей факт було встановлено внаслідок зіставлення знімків, зроблених із штучних супутників Землі. Вони дозволяють припустити, що конфігурація в майбутньому може бути абсолютно відмінною від сучасної, оскільки відомо, що Американська літосферна плита рухається назустріч Тихоокеанській, а Євразійська зближується з Африканською, Індо-Австралійською, а також з Тихоокеанською. Американська та Африканська літосферні плити повільно розходяться.

Сили, що спричиняють розбіжність літосферних плит, виникають при переміщенні речовини мантії. Потужні висхідні потоки цієї речовини розштовхують плити, розривають земну кору, утворюючи у ній глибинні розломи. За рахунок підводних виливів лав за розломами формуються товщі. Застигаючи, вони ніби заліковують рани – тріщини. Проте розтяг знову посилюється, і знову виникають розриви. Так, поступово нарощуючись, літосферні плитирозходяться у різні боки.

Зони розломів є на суші, але найбільше їх в океанічних хребтах, де земна кора тонша. Найбільший розлом на суші розташовується на сході. Він простягся на 4000 км. Ширина цього розлому – 80-120 км. Його околиці всіяні згаслими та діючими.

Уздовж інших меж плит спостерігається їхнє зіткнення. Воно відбувається по-різному. Якщо плити, одна з яких має океанічну кору, а інша материкову, зближуються, то літосферна плита, вкрита морем, поринає під материкову. При цьому виникають дуги () або гірські хребти (). Якщо стикаються дві плити, що мають материкову кору, то відбувається зминання в складки гірських порід краю цих плит і утворення гірських областей. Так виникли, наприклад, на межі Євразійської та Індо-Австралійської плит. Наявність гірських областей у внутрішніх частинахлітосферної плити говорить про те, що колись тут проходила межа двох плит, що міцно спаялися один з одним і перетворилися на єдину, більшу літосферну плиту. , зони, гірські області, серединно-океанічні хребти, глибоководні западини та жолоби. Саме межі літосферних плит утворюються , походження яких пов'язані з магматизмом.

Літосферні плити– великі жорсткі блоки літосфери Землі, обмежені сейсмічно та тектонічно активними зонами розломів.

Плити, як правило, розділені глибокими розломами і переміщаються в'язким шаром мантії відносно один одного зі швидкістю 2-3 см на рік. У місцях сходження континентальних плит відбувається їх зіткнення, утворюються гірські пояси . При взаємодії континентальної та океанічної плит плита з океанічною земною корою підсувається під плиту з континентальною земною корою, у результаті утворюються глибоководні жолоби та острівні дуги.

Рух літосферних плит пов'язаний із переміщенням речовини в мантії. В окремих частинах мантії існують потужні потоки тепла та речовини, що піднімається з його глибин до поверхні планети.

Понад 90% поверхні Землі покрито 13 -ю найбільшими літосферними плитами.

Рифт– Великий розлом у земній корі, що утворюється при її горизонтальному розтягуванні (тобто там, де розходяться потоки тепла та речовини). У рифтах відбувається вилив магми, з'являються нові розломи, горсти, грабени. Формуються серединно-океанічні хребти.

Першим гіпотезу про дрейф материків (тобто горизонтальному русі земної кори) висунув на початку ХХ століття А. Вегенер. На її основі створено теорія літосферних плі т. Згідно з цією теорією, літосфера не є монолітом, а складається з великих і дрібних плит, що «плавають» на астеносфері. Прикордонні області між літосферними плитами називають сейсмічними поясами - це "найнеспокійніші" області планети.

Земна кора поділяється на стійкі (платформи) та рухомі ділянки (складчасті області – геосинкліналі).

- Потужні підводні гірські споруди в межах дна океану, що займають найчастіше серединне положення. Біля серединно-океанічних хребтів відбувається розсування літосферних плит і виникає молода базальтова океанічна кора. Процес супроводжується інтенсивним вулканізмом та високою сейсмічності.

Континентальними рифтовими зонами є, наприклад Східно-Африканська рифтова система, Байкальська система рифтів. Рифти, як і серединно-океанічні хребти, характеризуються сейсмічної активністю і вулканізмом.

Тектоніка плит– гіпотеза, яка передбачає, що літосфера розбита великі плити, які переміщаються по мантії в горизонтальному напрямі. Біля серединно-океанічних хребтів літосферні плити розсуваються і нарощуються за рахунок речовини, що піднімається з надр Землі; в глибоководних жолобах одна плита рухається під іншу і поглинається мантією. У місцях зіткнення плит утворюються складчасті споруди.

Дрейф материків

Звернемося до найбільш важливих для мешканців Землі уявлень теорії тектоніки літосферних плит - великих, до багатьох мільйонів км 2 , брил земної літосфери, фундамент яких утворюють сильно зім'яті в складки магматичні, метаморфізовані і гранітні породи, прикриті зверху 3-4 кілометровим . Рельєф платформи становлять великі рівнини та окремі гірські хребти. Ядром кожного материка є одна або кілька стародавніх платформ, облямованих гірськими хребтами. Рух літосферних плит лежить в основі.

Початок XX ст. ознаменувалося появою гіпотези, якої надалі судилося зіграти ключову роль науках Землю. Ф. Тейлор (1910), а слідом за ним А. Вегенер (1912) висловили ідею про горизонтальні переміщення материків на великі відстані (дрейфі материків), але "У 30-ті роки XX ст. в тектоніці утвердилася течія, яка вважала провідним типом рухів земної кори вертикальні рухи, основу яких лежали процеси диференціації речовини мантії Землі. Однак у 1960-х роках. після відкриття в океанах глобальної системи серединно-океанічних хребтів, що оперізують всю земну кулю і місцями, що виходять на сушу, і ряд інших результатів відбувається повернення до ідей початку XX ст. про дрейф континентів, але вже в новій формі- Тектоніки плит, яка залишається провідною теорією в науках про Землю. Вона витіснила уявлення про провідну роль у зсувах і деформаціях земної кори вертикальних рухів, що панувала в середині XX століття, і вивела на перше місце горизонтальні переміщення літосферних плит, що включали не тільки кору, а й верхи мантії.

Основні положення тектоніки плит зводяться до наступного. Літосфера підстилається менш в'язкою астеносферою. Літосфера розділена на обмежену кількість великих (7) і малих плит, межі яких проводяться по згущенню вогнищ землетрусів. До великих плит належать: Тихоокеанська, Євразіатська, Північно-Американська, Південно-Американська, Африканська, Індо-Австралійська, Антарктична. Літосферні плити, що рухаються астеносферою, мають жорсткість і монолітність. При цьому «континенти не прокладають собі шлях крізь океанічне дно під впливом якоїсь невидимої сили (що передбачалося в початковій версії «дрейфу материків»), а пасивно пливуть по мантійному матеріалу, який піднімається вгору під гребенем хребта і потім поширюється від нього в обидві сторони». У цій моделі океанічне дно «представляється гігантською конвеєрною стрічкою, що виходить на поверхню в рифтових зонах серединно-океанічних хребтів і потім ховаються в глибоководних жолобах»: розширення (спрединг) ложа океанів у зв'язку з розходженням плит уздовж осей серединних хребтів і народження нової її поглинанням у зонах поддвига (субдукції) океанської кори в глибоководних жолобах, завдяки чому обсяг Землі залишається незмінним. Цей процес супроводжується «чисельними дрібнофокусними землетрусами (з епіцентрами на глибинах кількох десятків кілометрів) у рифтових зонах та глибокофокусними землетрусами в районі глибоководних жолобів (рис. 12.2, 12.3).

Рис. 12.2. Схема конвекційної течії в мантії, що викликається різницею щільностей (за Рінгвудом і Грін (з [Стейсі, с. 80]). На цій схемі вказані передбачувані фазові та хімічні перетворення, що супроводжують конвекційні переміщення речовини мантії через зміну тиску і температури на різних глибинах .

Рис.12.3. Схематичний розріз Землі на основі гіпотези розростання (спредингу) океанічного дна – б; район глибоководного жолоба - в:літосферна плита занурюється в астеносферу (А), упирається в її днище (Б і В) і розламується - відламується частина ("слеб") (Г) -. У зоні «тертя» плит – дрібнофокусні землетруси (чорні кружки), у зоні «упору» і «розлому» плити – глибокофокусні землетруси (білі кружки) (по Уеда, 1980)

"Дані сейсмічної томографії свідчать про занурення глибоко в мантію похилих зон підвищених сейсмічних швидкостей - пластин-слебів океанської літосфери. Ці дані збігаються з давно встановленими за гіпоцентрами землетрусів сейсмофокальними поверхнями, що досягають покрівлі нижньої мантії. На великі глибини, проникаючи в нижню мантію, поведінка слебів, що поринають, виявляється неоднозначною: одні з них, досягаючи нижньої мантії, не перетинають її, а відхиляються вздовж поверхні, приймаючи практично горизонтальне положення, інші - перетинають покрівлю нижньої мантії, але потім утворюють роздмухування і не Занурюються глибше, треті ж ідуть на великі глибини, в деяких районах досягаючи ядра… Важливий результат найновіших сейсмотомографічних досліджень – відкриття відриву нижньої частини сліба, що занурюється, це явище також не було повною несподіванкою. глибині вогнищ землетрусів, а потім їх виникнення знову ще глибше »[Хаїн 2002].

Причина переміщення літосферних плит – теплова конвекція у мантії Землі. Над висхідними гілками конвективних течій літосфера відчуває підйом і розтяг, що призводить до розкладання плит у рифтових зонах, що виникають. З віддаленням від серединно-океанічних рифтів літосфера ущільнюється, важчає, поверхня її опускається, що пояснює збільшення глибини океану, й у кінцевому рахунку занурюється в глибоководних жолобах. У континентальних рифтах згасання висхідних потоків розігрітої мантії веде до охолодження та занурення літосфери з утворенням басейнів, що заповнюються опадами. У зонах сходження та зіткнення плит кора та літосфера відчувають стиск, потужність кори зростає, і починаються інтенсивні висхідні рухи, що ведуть до гороутворення. Всі ці процеси, включаючи рух літосферних плит та слебів, мають безпосереднє відношення до механізмів формування корисних копалин.

Сучасні тектонічні рухи вивчаються геодезичними методами, що показують, що вони відбуваються безперервно та повсюдно. Швидкість вертикальних рухів становить від часток до перших десятків мм, горизонтальних на порядок вище - від часток до перших десятків см на рік (Скандинавський півострів за 25 тис. років піднявся на 250 м, Санкт-Петербург за час свого існування піднявся на 1 м ). Тобто. причиною землетрусів, вивержень вулканів, повільних вертикальних (гори заввишки тисячі метрів утворюються за мільйони років) і горизонтальних переміщень (за сотні мільйонів років це призводить до зсувів тисячі кілометрів) є повільні, але надзвичайно потужні переміщення речовини мантії.

«Положення теорії тектоніки плит пройшли експериментальну перевірку в ході розпочатого в 1968 р. глибоководного буріння з американського науково-дослідного судна "Гломар Челленджер", що підтвердило утворення океанів у процесі спредингу, в результаті досліджень рифтових долин серединних хребтів, дна Червоного моря та Аденської затоки. підводних апаратів, що спускаються, також встановили реальність спредингу і існування трансформованих розломів, що перетинають серединні хребти, і, нарешті, у вивченні сучасних рухівплит різними методами космічної геодезії З позицій тектоніки плит знаходять пояснення багато геологічних явищ, але разом з тим з'ясувалося більша, ніж передбачалася вихідною теорією, складність процесів взаємних переміщень плит... ін. Залишається відкритим питання про початок дії тектоніки плит в історії Землі, оскільки прямі ознаки плитно-тектонічних процесів відомі лише з пізнього протерозою. Тим не менш, деякі дослідники визнають прояв тектоніки плит починаючи з архею або раннього протерозою. З інших планет Сонячна системадеякі ознаки тектоніки плит вбачаються на Венері.

Тектоніка плит, що спочатку зустрілася зі скепсисом, особливо в нашій країні, – пише академік В.Є. Хаїн, - отримала переконливе підтвердження в ході глибоководного буріння і спостережень з підводних апаратів, що спускаються в океанах, у безпосередніх вимірах переміщень літосферних плит методами космічної геодезії, в даних палеомагнетизму та інших матеріалах і перетворилася на першу дійсно наукову теорію в історії геології. Разом з тим за минулі чверть століття, у міру накопичення нового і все більш різноманітного фактичного матеріалу, здобутого за допомогою нових інструментів і методів, ставало все очевиднішим, що тектоніка плит не може претендувати на значення всеосяжної, справді глобальної моделі розвитку Землі" (Геологія ..., с.43).Тому "доволі скоро після свого оформлення, тектоніка плит стала перетворюватися в основу інших наук про тверду Землю" ...Дуже великий взаємовплив ... виявилося між геотектонікою і геофізикою з одного боку, і петрологією (наука про гірські породи) і геохімією - з іншого.Синтез цих наук вже до початку 70-х років породив нову, комплексну науку - геодинаміку, що вивчає всю сукупність глибинних, ендогенних (внутрішніх) процесів, що змінюють літосферу та визначають еволюцію її структури, що вивчає фізичні процеси, що зумовлюють розвиток твердої Землі в цілому, та сили, що їх викликають. "Дані сейсмічного "просвічування" Землі, що отримало назву "сейсмотомографія", показали, що активні процеси, що призводять зрештою до змін структури земної кори і рельєфу, зароджуються значно глибше - в нижній мантії і навіть на її кордоні з ядром. Та й саме ядро, як зовсім недавно з'ясувалося, бере участь у цих процесах.

Поява сейсмічної томографії визначило перехід геодинаміки на наступний рівень, і в середині 80-х років вона породила глибинну геодинаміку, що стала наймолодшим і найперспективнішим напрямом у науках про Землю. У вирішенні нових завдань на допомогу, крім сейсмотомографії, прийшли й деякі інші науки: експериментальна мінералогія, завдяки новій апаратурі, що тепер має можливість дослідити поведінку мінеральної речовини при тисках і температурах, що відповідають максимальним глибинаммантії; ізотопна геохімія, що вивчає, зокрема, баланс ізотопів рідкісних елементів та благородних газів у різних оболонках Землі та порівнює його з метеоритними даними; геомагнетизм, який намагається розкрити механізм та причини інверсій магнітного поля Землі; геодезія, що уточнює фігуру геоїду (а також, що не менш важливо, горизонтальні та вертикальні переміщення земної кори), та деякі інші гілки наших знань про Землю…

Вже перші результати сейсмотомографічних досліджень показали, що сучасна кінематика літосферних плит цілком адекватна... лише до глибин 300-400 км, а нижче картина переміщень мантійної речовини стає суттєво іншою.

Проте, теорія тектоніки літосферних плит продовжує задовільно пояснювати розвиток земної кори континентів і океанів протягом Крайній міріостанніх 3 млрд років, а супутникові виміри переміщення літосферних плит підтвердили наявність переміщень для сучасної доби.

Отже, нині вимальовується така картина. У поперечному перерізі земної кулі існують три найбільш активних шари, кожен потужністю кілька сотень кілометрів: астеносфера і шар D"" в основі мантії. Очевидно, їм належить провідна роль глобальної геодинаміці, що перетворюється на нелінійну геодинаміку Землі як відкритої системи, тобто. синергетичні ефекти типу ефекту Бенара, можуть мати місце в мантії та рідкому ядрі.

Для пояснення незрозумілого в рамках теорії тектоніки літосферних плит явища внутрішньоплитного магматизму, і особливо утворення лінійних вулканічних ланцюгів, в яких вік будівель закономірно збільшується при віддаленні від сучасних активних вулканів, була висунута в 1963 р. Дж.Вілсоном і обґрунтована в 1972 році. В.Морганом Гіпотеза висхідних мантійних струменів (рис. 12.1, 12.5), що виступають на поверхню в гарячих точках (розміщення гарячих точок на поверхні контролюється ослабленими, проникними зонами в корі та літосфері, класичний приклад сучасної гарячої точки) .Ісландія.). "Ця плюм-тектоніка з кожним роком дедалі популярніша.

Вона стає майже рівноправним партнером плейт-тектоніки (тектоніки літосферних плит). Доводиться, зокрема, що глобальний масштаб виносу глибинного тепла через “гарячі точки” перевершує тепловиділення в зонах спредингу серединно-океанських хребтів… Є серйозні підстави припускати, що коріння суперплюмів досягає самих низів мантії. з адвекцією (горизонтальним переміщенням), що викликає підйом плюмів. Вони вже, в принципі, не можуть бути незалежними процесами. Однак оскільки канали, якими піднімаються мантійні струмені, вужчі, поки немає сейсмотомографічних ознак його підйому з нижньої мантії.

Дуже важливим є питання про стаціонарність плюмів. Наріжним каменем гіпотези Вілсона-Моргана було уявлення про фіксоване становище коренів плюмів у підлітосферній мантії і про те, що утворення вулканічних ланцюгів, із закономірним збільшенням віку будівель у міру віддалення від сучасних центрів вивержень, зобов'язане “прошиванию” рухомих над ними ними … Однак абсолютно безперечних прикладів вулканічних ланцюгів гавайського типу не так багато… Таким чином, у проблемі плюмів залишається ще багато неясного”.

Геодинаміка

У геодинаміці розглядається взаємодія складних процесів, що йдуть у корі та мантії. Один з варіантів геодинаміки, що дає складнішу картину руху мантії, ніж описана вище (рис.12.2), розробляється членом-кореспондентом РАН О.В. Артюшкова в його книзі "Геодинаміка" (М., Наука, 1979). На цьому прикладі видно як переплітаються різні фізичні та хімічні моделіу реальному геодинамічному описі.

Відповідно до викладеної у цій книзі концепції основним джерелом енергії, всім тектонічних процесів є процес гравітаційної диференціації речовини, що відбувається у нижньої мантії. Після відокремлення від породи нижньої мантії важкої компоненти (заліза та ін.), яка опускається в ядро, «залишається суміш твердих речовин, легша, ніж вищележача нижня мантія… Розташування шару легкого матеріалу під важчою речовиною нестійке… Тому накопичується під нижньою мантією матеріал періодично збирається у великі блоки розміром близько 100 км і виринає у верхні шари планети. З цього матеріалу протягом життя Землі сформувалася верхня мантія.

Нижня мантія швидше за все є первинною, ще не продиференційованою речовиною Землі. У процесі еволюції планети відбувається зростання ядра та верхньої мантії за рахунок нижньої мантії.

Найбільш ймовірно, що підйом блоків легкого матеріалу в нижній мантії відбувається вздовж каналів (див. рис. 12.6), в яких температура речовини сильно підвищена, а в'язкість різко знижена. Підвищення температури пов'язане з виділенням великої кількості потенційної енергії під час підйому легкого матеріалу в полі сили тяжіння на відстань ~2000 км. Пройшовши через такий канал, легкий матеріал сильно нагрівається, на величину ~1000°. Тому у верхню мантію він надходить аномально нагрітим і легшим по відношенню до навколишніх областей.

Завдяки зниженій щільності легкий матеріал виринає у верхні шари верхньої мантії, аж до глибин у 100-200 км і менше. Температура плавлення складових його речовин із зниженням тиску сильно падає. Тому на невеликих глибинах відбувається часткове плавлення легкого матеріалу та вторинна диференціація за густиною, після первинної диференціації на межі ядро ​​- мантія. Більш щільні речовини, що виділяються при диференціації, занурюються в нижні частини верхньої мантії, а найбільш легкі - спливають нагору. Сукупність рухів речовини в мантії, пов'язаних з перерозподілом речовин з різною щільністю в результаті диференціації, можна назвати хімічною конвекцією.

Підйом легкого матеріалу каналами в нижній мантії відбувається періодично з інтервалами приблизно 200 млн. років. В епоху його підйому за час у кілька десятків мільйонів років і менше у верхні шари Землі з кордону ядро ​​- мантія надходять великі маси сильно нагрітого легкого матеріалу, що відповідають за об'ємом шару верхньої мантії потужністю кілька десятків кілометрів і більше. Однак використання легкого матеріалу у верхню мантію відбувається не повсюдно. Канали в нижній мантії розташовані на великих відстанях один від одного, близько кількох тисяч кілометрів. Вони можуть утворювати і лінійні системи, де канали розташовуються ближче один до одного, але самі системи також будуть сильно віддалені одна від одної. Легкий матеріал, що пройшов через канали, у верхній мантії спливає в основному вертикально і заповнює області, розташовані над каналами (див. рис. 12.6), не поширюючись на великі відстані в горизонтальному напрямку. У верхніх частинах мантії великі обсяги легкого матеріалу, що недавно впровадилися, утворюють сильно виражені високотемпературні неоднорідності з підвищеною електропровідністю, зниженими швидкостями пружних хвиль і їх підвищеним згасанням. Горизонтальний масштаб неоднорідностей у поперечному напрямку ~ 1000 км.

У верхніх шарах верхньої мантії відбувається різке зниження в'язкості її речовини. Завдяки цьому на глибинах в середньому від 100 до 200 км. утворюється шар зниженої в'язкості. астеносфера. Її в'язкість в областях порівняно холодної мантії η ~ 1019 - 1020 пуаз.

Там, де в астеносфері розташовані великі маси легкого нагрітого матеріалу, що недавно піднялися з кордону ядро-мантія, в'язкість цього шару падає ще сильніше, а потужність збільшується. Над астеносферою знаходиться багато більш в'язкий шар. літосфера, яка в загальному випадку включає кору та верхні, найбільш холодні та в'язкі шари верхньої мантії. Потужність літосфери в стабільних областях ~100 км і сягає кількох сотень км. Значне підвищення в'язкості принаймні на три порядки величини відбувається і в мантії під астеносферою.

Хімічна конвекція пов'язані з великими переміщеннями великих мас речовини у верхній мантії. Однак течії в мантії власними силами не призводять до значних вертикальних або горизонтальних зсувів літосфери. Це з різким зниженням в'язкості в астеносфері, що грає роль мастильного шару між літосферою і основною частиною мантії, розташованої під астеносферою. Через існування астеносфери в'язка взаємодія літосфери з течіями в мантії, що підстилає, навіть при їх великій інтенсивності, виявляється слабким. Тому тектонічні рухи земної кори та літосфери не пов'язані безпосередньо з цими течіями" [Артюшков, с. 288-291] та механізми вертикального та горизонтального руху літосфери вимагають особливого розгляду.

Вертикальні рухи літосферних плит

В областях застосування астеносферу великих мас сильно нагрітого легкого матеріалу відбувається його часткове плавлення і диференціація. Найбільш легкі компоненти легкого матеріалу, що виділилися при диференціації, спливаючи нагору, швидко проходять через астеносферу і досягають підошви літосфери, де швидкість їх спливання різко падає. Ця речовина у ряді областей утворює скупчення так званої аномальної мантії у верхніх шарах Землі. За складом вона приблизно відповідає нормальній мантії під корою в стабільних областях, але відрізняється набагато вищою температурою, до 1300-1500 °, і зниженими швидкостями поздовжніх пружних хвиль. Через підвищену температуру щільність аномальної мантії виявляється нижче за щільність нормальної мантії. Її надходження під літосферу призводить до ізостатичного підняття останньої (за законом Архімеда).

Завдяки високій температурі в'язкість аномальної мантії дуже низька. Тому надходячи до літосфери, вона швидко розтікається вздовж її підошви, витісняючи раніше розташовується тут менш сильно нагріту і щільнішу речовину астеносфери. При своєму русі аномальна мантія заповнює ті області, де підошва літосфери піднята - пастки, і обтікає глибоко занурені ділянки підошви літосфери - антипастки. У результаті кора над пастками випробовує ізостатичне підняття, а над антипастками в першому наближенні залишається стабільною.

Охолодження кори і верхнього шару мантії до глибини ~100 км. відбувається дуже повільно і займає кілька сотень мільйонів років. Тому неоднорідності потужності літосфери, обумовлені горизонтальними температурними варіаціями, мають велику інерційність.

Якщо пастка розташована поблизу від висхідного потоку аномальної мантії з глибини, вона захоплює її у великій кількості і сильно нагрітої. У результаті над пасткою утворюється велика гірська споруда. За цією схемою виникають високі підняття в області епіплатформного орогенезу (гороутворення) у складчастих поясах на місці колишніх невисоких гірських споруд, а також на острівних дугах.

Шар аномальної мантії у пастці під колишнім щитом при охолодженні стискується на 1-2 км. При цьому розташована над ним кора відчуває занурення, а у прогибі, що утворюється, накопичуються опади. Під їх вагою літосфера додатково занурюється. Кінцева глибина осадового басейну, що сформувався таким чином, може досягати 5-8 км.

Одночасно з ущільненням мантії в пастці в нижній частині базальтового шару кори може відбуватися фазове перетворення базальту на щільніші гранатовий грануліт і еклогіт. Воно також здатне забезпечити стиск літосфери на величину до 1-2 км та занурення до 5-8 км при заповненні прогину осадками.

Описані процеси стиснення в літосфері розвиваються повільно, за часи 10 2 млн. років. Вони призводять до утворення осадових басейнів на платформах. Їх глибина визначається інтенсивністю ущільнення мантії у пастці та речовини кори в базальтовому шарі та може досягати 15-16 км.

Тепловий потік, що йде з аномальної мантії, прогріває мантію в літосфері і знижує її в'язкість. Тому аномальна мантія поступово витісняє розташовану в літосфері щільнішу нормальну мантію і надходить на її місце до кори, значно охолодившись. При контакті аномальної мантії має температуру 800-900°С, з базальтовим шаром кори в цьому шарі за час ~ 1-10 млн. років розвивається фазовий перехід в еклогіт. Щільність еклогіту вище за щільність мантії. Тому він відривається від кори і поринає в розташовану нижче астеносферу. Сильно витончена кора ізостатично занурюється (див. рис. 12.6), і при цьому виникає глибока западина, що спочатку заповнюється водою, а згодом - потужною товщею опадів. За описаною схемою утворюються депресії внутрішніх морів із консолідованою корою сильно зниженої потужності. Прикладами можуть бути Чорноморська западина і глибоководні западини західного Середземномор'я.

Над областями підйому матеріалу з мантії зазвичай розвиваються як висхідні, і низхідні руху. Високі гірські споруди утворюються при заповненні високотемпературною аномальною мантією (T?1000°С) пасток під щитами та невисокими горами. Внутрішні моря виникають на місці сусідніх осадових басейнів при проникненні до кори аномальної мантії, що охолодилася, з Τ~800-900°С. Поєднання високих гір, що утворилися на новітньому етапі глибоких западинНині притаманно Альпійського геосинклінального поясу Євразії.

Підйом аномальної мантії із глибини відбувається у різних областях Землі. Якщо пастки опиняються поблизу таких областей, всі вони знову захоплюють аномальну мантію, а розташована з них територія знову відчуває підняття. Антипастки в більшості випадків обтікаються аномальною мантією, і кора під ними продовжує занурюватися.

Горизонтальні рухи літосферних плит

Утворення піднятий при вступі до кори аномальної мантії на океанах і континентах збільшує потенційну енергію, запасену у верхніх шарах Землі. Кора та аномальна мантія прагнуть розтектися убік, щоб скинути цей надлишок енергії. В результаті в літосфері виникають великі додаткові напруги, від кількох сотень бар до кількох кілобар. З цими напругами пов'язані різні типи тектонічних рухів земної кори.

Розростання дна океану та дрейф материків відбуваються внаслідок одночасного розширення серединно-океанічних хребтів та занурення в мантію плит океанічної літосфери. Під серединними хребтами розташовані великі маси сильно нагрітої аномальної мантії (рис. 12.6). В осьової частини хребтів вони безпосередньо під корою потужністю трохи більше 5-7 км. Потужність літосфери тут різко скорочено і перевищує потужності кори. Аномальна мантія розтікається з області підвищеного тиску – з-під гребеня хребта убік. При цьому вона легко розриває тонку океанічну кору, після чого в навколишніх хребет океанічних областях в літосфері виникає стискаюча сила ХР ~ 10 9 бар·см. Під впливом цієї сили можливе переміщення плит океанічної літосфери від осі хребта. Розрив, що утворюється в корі на осі хребта, заповнюється базальтовою магмою, що виплавляється з аномальної мантії. Застигаючи, вона утворює нову океанічну кору. У такий спосіб відбувається розростання дна океану.

В'язкість аномальної мантії під серединними хребтами через її високу температуру сильно знижена. Вона може досить швидко розтікатися, тому розростання дна океану відбувається з високою швидкістю, в середньому від декількох сантиметрів до десяти сантиметрів на рік. Океанічна астеносфера також має порівняно низьку в'язкість. При швидкості руху літосферних плит ~10 см/рік в'язке тертя між літосферою та астеносферою під океанами практично не перешкоджає розростанню дна океану і слабко впливає на напругу в літосферному шарі.

Літосферні плити рухаються у напрямку від хребтів до зон занурення. Якщо ці області розташовані в тому самому океані, то рух літосфери по астеносфері, що має низьку в'язкість, відбувається з високою швидкістю. В даний час така ситуація характерна для Тихого океану.

Коли розростання дна має місце в одному океані, а компенсує його занурення - в іншому, відбувається дрейф розташованого між ними континенту в бік області занурення. В'язкість астеносфери під континентами набагато вища, ніж під океанами. Тому в'язке тертя між літосферою та континентальною астеносферою чинить помітний опір руху, знижуючи швидкість розширення дна, якщо воно не компенсується зануренням літосфери в мантію у тому ж океані. В результаті, наприклад, розростання дна в Атлантичному океані відбувається в кілька разів повільніше, ніж у Тихому.

На кордоні між континентальною та океанічною плитами в області занурення останньої в мантію діє сила стиснення ~ 109 бар · див. Швидке відносне переміщення плит уздовж цього кордону в умовах стискаючих напруг призводить до сильних землетрусів, що часто повторюються". При цьому "загальною причиною руху кори і мантії є прагнення Землі досягти стану з мінімальною потенційною енергією".

December 10th, 2015

Клікабельно

Відповідно до сучасної теорії літосферних плитвся літосфера вузькими та активними зонами – глибинними розломами – розділена на окремі блоки, що переміщаються у пластичному шарі верхньої мантії відносно один одного зі швидкістю 2-3 см на рік. Ці блоки називаються літосферними плитами.

Вперше припущення про горизонтальний рух блоків кори було висловлено Альфредом Вегенером у 1920-х роках у рамках гіпотези «дрейфу континентів», але підтримки ця гіпотеза на той час не отримала.

Лише у 1960-х роках дослідження дна океанів дали незаперечні докази горизонтальних рухів плит та процесів розширення океанів за рахунок формування (спредингу) океанічної кори. Відродження ідей про переважну роль горизонтальних рухів відбулося в рамках «мобілістичного» напряму, розвиток якого спричинило розробку сучасної теорії тектоніки плит. Основні положення тектоніки плит сформульовані в 1967-68 групою американських геофізиків - У. Дж. Морганом, К. Ле Пішоном, Дж. Олівером, Дж. Айзексом, Л. Сайкс в розвиток більш ранніх (1961-62) ідей американських вчених Г. Хесса і Р. Дігца про розширення (спрединг) ложа океанів.

Стверджується, що вчені не зовсім впевнені, що викликає ці зрушення і як позначилися межі тектонічних плит. Існує безліч різних теорій, але жодна їх повністю не пояснює всі аспекти тектонічної активності.

Давайте хоча б дізнаємося як це собі уявляють зараз.

Вегенер писав: «У 1910 р. мені вперше спала на думку думка про переміщення материків…, коли я вразився подібністю обрисів берегів з обох боків Атлантичного океану». Він припустив, що в ранньому палеозої на Землі існували два великі материки - Лавразія і Гондвана.

Лавразія – це був північний материк, який включав території сучасної Європи, Азії без Індії та Північної Америки. Південний материк - Гондвана поєднував сучасні території Південної Америки, Африки, Антарктиди, Австралії та Індостану.

Між Гондваною та Лавразією знаходилося перше морс – Тетіс, як величезна затока. Решта простору Землі була зайнята океаном Панталасса.

Близько 200 млн. років тому Гондвана і Лавразія були об'єднані в єдиний континент - Пангею (Пан - загальний, Ге - земля)

Приблизно 180 млн років тому материк Пангея знову почав розділятися на складові, які перемішалися на поверхні нашої планети. Поділ відбувався так: спочатку знову з'явилися Лавразія і Гондвана, потім розділилася Лавразія, а потім розкололася і Гондвана. За рахунок розколу та розходження частин Пангеї утворилися океани. Молодими океанами можна вважати Атлантичний та Індійський; старим – Тихий. Північний Льодовитий океан відокремився зі збільшенням суші у Північній півкулі.

А. Вегенер знайшов багато підтверджень існування єдиного материка Землі. Особливо переконливим видалося йому існування Африці й у Південній Америці залишків древніх тварин - листозаврів. Це були плазуни, схожі на невеликих гіпопотамів, що жили тільки в прісноводних водоймах. Значить, пропливти величезні відстані по солоній морській воді вони не могли. Аналогічні докази він знайшов і у рослинному світі.

Інтерес до гіпотези руху материків у роки XX в. дещо знизився, але в 60-ті роки відродився знову, коли в результаті досліджень рельєфу та геології океанічного дна були отримані дані, що свідчать про процеси розширення (спредингу) океанічної кори та «піднирування» одних частин кори під інші (субдукції).

Будова континентального рифту

Верхня кам'яна частина планети розділена на дві оболонки, що істотно розрізняються за реологічними властивостями: жорстку і тендітну літосферу і пластичну і рухливу астеносферу, що її підстилає.
Підошва літосфери є ізотермою приблизно рівною 1300°С, що відповідає температурі плавлення (солідуса) мантійного матеріалу при літостатичному тиску, що існує на глибинах перші сотні кілометрів. Породи, що лежать у Землі над цією ізотермою, досить холодні і поводяться як жорсткий матеріал, тоді як породи того самого складу, що знаходяться нижче, досить нагріті і відносно легко деформуються.

Літосфера розділена на плити, що постійно рухаються по поверхні пластичної астеносфери. Літосфера ділиться на 8 великих плит, десятки середніх плит та безліч дрібних. Між великими та середніми плитами розташовуються пояси, складені мозаїкою дрібних корових плит.

Межі плит є областями сейсмічної, тектонічної та магматичної активності; внутрішні області плит слабо сейсмічні і характеризуються слабкою виявленістю ендогенних процесів.
Понад 90 % поверхні Землі посідає 8 великих літосферних плит:

Деякі літосферні плити складені виключно океанічною корою (наприклад, Тихоокеанська плита), інші включають фрагменти і океанічної та континентальної кори.

Схема утворення рифту

Розрізняють три типи відносних переміщень плит: розходження (дивергенція), сходження (конвергенція) та зсувні переміщення.

Дивергентні кордону – межі, вздовж яких відбувається розсування плит. Геодинамічну обстановку, при якій відбувається процес горизонтального розтягування земної кори, що супроводжується виникненням протяжних лінійно витягнутих щілинних або роподібних западин називають рифтогенезом. Ці межі приурочені до континентальних рифтів та серединно-океанічних хребтів в океанічних басейнах. Термін «рифт» (від англ. rift – розрив, тріщина, щілина) застосовується до великих лінійних структур глибинного походження, утворених під час розтягування земної кори. У плані будови вони є грабіноподібні структури. Закладатись рифти можуть і на континентальній, і на океанічній корі, утворюючи єдину глобальну систему, орієнтовану на осі геоїду. При цьому еволюція континентальних рифтів може призвести до розриву суцільності континентальної кори і перетворення цього рифту на океанський рифт (якщо розширення рифту припиняється до стадії розриву континентальної кори, він заповнюється опадами, перетворюючись на авлакоген).

Процес розсування плит у зонах океанських рифтів (середньо-океанічних хребтів) супроводжується утворенням нової океанічної кори за рахунок магматичних базальтових розплавів, що надходять з астеносфери. Такий процес утворення нової океанічної кори рахунок надходження мантійного речовини називається спрединг (від англ. spread – розстилати, розгортати).

Будова серединно-океанічного хребта. 1 – астеносфера, 2 – ультраосновні породи, 3 – основні породи (габроїди), 4 – комплекс паралельних дачок, 5 – базальти океанічного дна, 6 – сегменти океанічної кори, що утворили різний час(I-V у міру старіння), 7 – близькоповерхневий магматичний осередок (з ультраосновною магмою в нижній частині та основний у верхній), 8 – опади океанічного дна (1-3 у міру накопичення)

У ході спредингу кожен імпульс розтягування супроводжується надходженням нової порції мантійних розплавів, які, застигаючи, нарощують краї плит, що розходяться від осі СОХ. Саме у цих зонах відбувається формування молодої океанічної кори.

Зіткнення континентальної та океанічної літосферних плит

Субдукція – процес підсуву океанської плити під континентальну чи іншу океанічну. Зони субдукції приурочені до осьових частин глибоководних жолобів, пов'язаних з острівними дугами (які є елементами активних околиць). На субдукційні кордону припадає близько 80% довжини всіх конвергентних кордонів.

При зіткненні континентальної та океанічної плит природним явищем є піддвиг океанічної (важчої) під край континентальної; при зіткненні двох океанічних занурюється більш давня (тобто більш остигла і щільна) їх.

Зони субдукції мають характерну будову: їх типовими елементами служать глибоководний жолоб вулканічна острівна дуга задуговий басейн. Глибоководний жолоб утворюється в зоні вигину і поддвигасубдуцирующей плити. У міру занурення ця плита починає втрачати воду (що перебуває у достатку у складі опадів і мінералів), остання, як відомо, значно знижує температуру плавлення порід, що призводить до утворення вогнищ плавлення, що живлять вулкани острівних дуг. У тилу вулканічної дуги зазвичай відбувається деяке розтягування, що визначає освіту басейну задугового. У зоні задугового басейну розтяг може бути настільки значним, що призводить до розриву кори плити та розкриття басейну з океанічною корою (так званий процес задугового спредингу).

Об'єм поглиненої в зонах субдукції океанської кори дорівнює обсягу кори, що виникає в зонах спредингу. Це положення підкреслює думку про сталість обсягу Землі. Але така думка не є єдиною і остаточно доведеною. Ймовірно, що обсяг плани змінюється пульсаційно, чи відбувається зменшення його зменшення рахунок охолодження.

Занурення субдукуючої плити в мантію трасується вогнищами землетрусів, що виникають на контакті плит і всередині плити, що субдукує (холоднішої і внаслідок цього більш крихкої, ніж навколишні мантійні породи). Ця сейсмофокальна зона одержала назву зона Беньофа-Заварицького. У зонах субдукції розпочинається процес формування нової континентальної кори. Значно рідкіснішим процесом взаємодії континентальної та океанської плит служить процес обдукції – насування частини океанічної літосфери край континентальної плити. Слід наголосити, що в ході цього процесу відбувається розшарування океанської плити, і насувається лише її верхня частина – кора та кілька кілометрів верхньої мантії.

Зіткнення континентальних літосферних плит

При зіткненні континентальних плит, кора яких легша за речовину мантії, і внаслідок цього не здатна в неї зануритися, протікає процес колізії. У ході колізії краю континентальних плит, що стикаються, дробляться, змінюються, формуються системи великих насувів, що призводить до зростання гірських споруд зі складною складчасто-надвіговою будовою. Класичним прикладом такого процесу є зіткнення Індостанської плити з Євразійською, що супроводжується зростанням грандіозних гірських систем Гімалаїв та Тибету. Процес колізії змінює процес субдукції, завершуючи закриття океанічного басейну. При цьому на початку колізійного процесу, коли краї континентів вже зблизилися, колізія поєднується з процесом субдукції (продовжується занурення під край континенту залишків океанічної кори). Для колізійних процесів типові масштабний регіональний метаморфізм та інтрузивний гранітоїдний магматизм. Ці процеси призводять до створення нової континентальної кори (з її типовим граніто-гнейсовим шаром).

Основною причиною руху плит є мантійна конвекція, обумовлена ​​мантійними теплогравітаційними течіями.

Джерелом енергії для цих течій є різниця температури центральних областейЗемлі та температури близькоповерхневих її частин. При цьому основна частина ендогенного тепла виділяється на межі ядра та мантії під час процесу глибинної диференціації, що визначає розпад первинної хондритової речовини, під час якої металева частинапрямує до центру, збільшуючи ядро ​​планети, а силікатна частина концентруються в мантії, де далі піддається диференціації.

Нагріті в центральних зонах Землі породи розширюються, щільність їх зменшується, і вони спливають, поступаючись місцем більш холодними, що опускаються, і тому більш важким масам, що вже віддали частину тепла в близькоповерхневих зонах. Цей процес перенесення тепла йде безперервно, у результаті виникають упорядковані замкнуті конвективні осередки. При цьому у верхній частині осередку перебіг речовини відбувається майже в горизонтальній площині, і саме ця частина течії визначає горизонтальне переміщення речовини астеносфери та розташованих на ній плит. У цілому нині, висхідні гілки конвективних осередків розташовуються під зонами дивергентних кордонів (СОХ і континентальними рифтами), низхідні – під зонами конвергентних кордонів. Таким чином, основна причина руху літосферних плит - "волочіння" конвективними течіями. Крім того, на плити діють ще радий факторів. Зокрема, поверхня астеносфери виявляється дещо піднятою над зонами висхідних гілок і більш опущеною в зонах занурення, що визначає гравітаційне "зливання" літосферної плити, що знаходиться на похилій пластичній поверхні. Додатково діють процеси затягування важкої холодної океанської літосфери в зонах субдукції в гарячу і як наслідок менш щільну астеносферу, а також гідравлічного розклинювання базальтами в зонах СОХ.

До підошви внутрішньоплитових частин літосфери прикладені головні рушійні сили тектоніки плит - сили мантійного "волочіння" (англ. drag) FDO під океанами і FDC під континентами, величина яких залежить в першу чергу від швидкості астеносферного течії, а остання визначається в'язкістю і потужністю астеносфери. Так як під континентами потужність астеносфери значно менша, а в'язкість значно більша, ніж під океанами, величина сили FDC майже на порядок поступається величині FDO. Під континентами, особливо їх древніми частинами (материковими щитами), астеносфера майже виклинюється, тому континенти хіба що виявляються “сидять на мілині”. Оскільки більшість літосферних плит сучасної Землівключають як океанську, і континентальну частини, слід очікувати, що у складі плити континенту у випадку має “гальмувати” рух всієї плити. Так воно і відбувається насправді (найшвидше рухаються майже чисто океанські плити Тихоокеанська, Кокос і Наска; найповільніше – Євразійська, Північно-Американська, Південно-Американська, Антарктична та Африканська, значну частину площі яких займають континенти). Нарешті, на конвергентних межах плит, де важкі та холодні краї літосферних плит (слеби) занурюються в мантію, їхня негативна плавучість створює силу FNB (індекс у позначенні сили – від англійської negative buoyance). Дія останньої призводить до того, що частина плити, що субдукує, тоне в астеносфері і тягне за собою всю плиту, збільшуючи тим самим швидкість її руху. Очевидно, сила FNB діє епізодично і лише у певних геодинамічних обстановках, наприклад, у випадках описаного вище обвалення слебів через розділ 670 км.

Таким чином, механізми, що приводять в рух літосферні плити, можуть бути умовно віднесені до двох груп: 1) пов'язані з силами мантійного “волочіння” (mantle drag mechanism), прикладеними до будь-яких точок підошви плит, на малюнку – сили FDO і FDC; 2) пов'язані з силами, прикладеними до країв плит (edge-force mechanism), малюнку – сили FRP і FNB. Роль тієї чи іншої рушійного механізму, і навіть тих чи інших сил оцінюється індивідуально кожної літосферної плити.

Сукупність цих процесів відбиває загальний геодинамічний процес, що охоплюють області поверхневих до глибинних зон Землі. Нині у мантії Землі розвивається двухячейковая мантійна конвекція із закритими осередками (відповідно до моделі крізьмантійної конвекції) чи роздільна конвекція у верхній і нижній мантії з накопиченням слебів під зонами субдукції (відповідно до двоярусної моделі). Ймовірні полюси підйому мантійної речовини розташовані у північно-східній Африці (приблизно під зоною зчленування Африканської, Сомалійської та Аравійської плит) та в районі острова Великодня (під серединним хребтом Тихого океану – Східно-Тихоокеанським підняттям). Екватор опускання мантійної речовини проходить приблизно по безперервному ланцюзі конвергентних кордонів плит по периферії Тихого і східної частини Індійського океанів. сучасні океани, у майбутньому зміниться на одноосередковий режим (за моделлю крізьмантійної конвекції) або (за альтернативною моделлю) конвекція стане крізьмантійною за рахунок обвалення слебів через розділ 670 км. Це, можливо, призведе до зіткнення материків та формування нового суперконтиненту, п'ятого в історії Землі.

Переміщення плит підпорядковуються законам сферичної геометрії та можуть бути описані на основі теореми Ейлера. Теорема обертання Ейлера стверджує, що будь-яке обертання тривимірного простору має вісь. Таким чином, обертання може бути описано трьома параметрами: координати осі обертання (наприклад, її широта та довгота) та кут повороту. З цього становища може бути реконструйовано становище континентів у минулі геологічні епохи. Аналіз переміщень континентів привів до висновку, що кожні 400-600 млн років вони об'єднуються в єдиний суперконтинент, що піддається в подальшому розпаду. В результаті розколу такого суперконтиненту Пангеї, що стався 200-150 млн років тому, і утворилися сучасні континенти.

Тектоніка літосферних плит – це перша загальногеологічна концепція, яку можна було перевірити. Таку перевірку було проведено. У 70-х роках. було організовано програму глибоководного буріння. У рамках цієї програми буровим судном «Гломар Челленджер» було пробурено кілька сотень свердловин, які показали хорошу збіжність віків, оцінених за магнітними аномаліями, з віками, визначеними за базальтами або за осадовими горизонтами. Схема поширення різновікових ділянок океанічної кори показана на рис.

Вік океанської кори з магнітних аномалій (Кеннет, 1987): 1 - області відсутності даних та суша; 2–8 – вік: 2 – голоцен, плейстоцен, пліоцен (0–5 млн років); 3 - міоцен (5-23 млн років); 4 - олігоцен (23-38 млн років); 5 - еоцен (38-53 млн років); 6 - палеоцен (53-65 млн років) 7 - крейда (65-135 млн років) 8 - юра (135-190 млн років)

Наприкінці 80-х років. завершився ще один експеримент із перевірки руху літосферних плит. Він був заснований на вимірі базових ліній по відношенню до далеких квазар. На двох плитах вибиралися точки, в яких з використанням сучасних радіотелескопів визначалася відстань до квазарів і кут їх відмінювання, і, відповідно, розраховувалися відстані між точками на двох плитах, тобто, визначалася базова лінія. Точність визначення складала перші сантиметри. За кілька років виміри повторювалися. Була отримана дуже хороша збіжність результатів, розрахованих за магнітними аномаліями, з даними, визначеними за базовими лініями

Схема, що ілюструє результати вимірів взаємного переміщення літосферних плит, отримані методом інтерферометрії з наддовгою базою - ІСДБ (Картер, Робертсон, 1987). Рух плит змінює довжину базової лінії між радіотелескопами, що розташовані на різних плитах. На карті Північної півкулі показані базові лінії, на підставі вимірювань яких за методом ІСДБ отримано достатню кількість даних, щоб зробити надійну оцінку швидкості зміни їхньої довжини (в сантиметрах на рік). Числа в дужках вказують величину зміщення плит, розраховану по теоретичної моделі. Майже завжди розрахункова і виміряна величини дуже близькі

Таким чином, тектоніка літосферних плит за ці роки пройшла перевірку поряд незалежних методів. Вона визнана світовим науковим співтовариствомяк парадигма геології в даний час.

Знаючи положення полюсів та швидкості сучасного переміщення літосферних плит, швидкості розсування та поглинання океанічного дна, можна намітити шлях руху континентів у майбутньому та уявити їхнє становище на якийсь відрізок часу.

Такий прогноз був зроблений американськими геологами Р. Дітцем та Дж. Холденом. Через 50 млн. років, за їхніми припущеннями, Атлантичний та Індійський океани розростуться за рахунок Тихого, Африка зміститься північ і завдяки цьому поступово ліквідується Середземне море. Гібралтарська протоказникне, а Іспанія, що «повернулася», закриє Біскайську затоку. Африка буде розколота великими африканськими розломами і її східна частина зміститься на північний схід. Червоне море настільки розшириться, що відокремить Синайський півострів від Африки, Аравія переміститься на північний схід і закриє Перську затоку. Індія все сильніше насуватиметься на Азію, а значить, Гімалайські гори зростатимуть. Каліфорнія по розлому Сан-Андреас відокремиться від Північної Америки, і тут почне формуватися новий океанічний басейн. Значні зміни відбудуться у південній півкулі. Австралія перетне екватор і прийде до зіткнення з Євразією. Цей прогноз потребує значного уточнення. Багато чого тут ще залишається дискусійним та неясним.