ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЯ МЕГАРЕЛЬЕФА ЗЕМЛИ


Теоретическое исследование эволюции Земли опирается па немногие бесспорные факты. Основными являются, данные о распространении сейсмических волн в теле планеты. Продольные волны, представляющие собой участки сжатия и разряжения вещества в направлении распространения возмущения, проникают в любую точку Земли со скоростями, прямо зависящими от плотности я агрегатного состояния вещества, через которое они проходят. Чем плотнее слой, чем выше его вязкость, тем больше скорость распространения продольных волн. Поперечные волны представляют собой колебания частиц твердого вещества в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Поперечные волны не могут распространяться в жидких и газообразных средах.
Сейсмическое изучение Земли, дополненное анализом различных моделей состава и строения образующих ее слоев, свидетельствует, что наша планета — механическая система, формирование которой не закончилось. Ее основу составляет квазиполая сфера из твердых горных пород с толщиной стенки до 2920 км, так называемая мантия Земли. Внутри этих стенок располагаются незначительные включения жидких расплавов. Внутри сферы находится плотная жидкая масса с внутренним твердым телом. Этот комплекс именуется ядром Земли. Жидкий
слой имеет толщу несколько более 2000 км, а диаметр внутреннего тела достигает 2500 км. Это тело удерживается в центре жидкой массы гравитационными силами и может вращаться в известной мере независимо от вращения толстостенного шара и его жидкого содержимого.
Снаружи твердую часть планеты облекают жидкая и газовая наружные оболочки, суммарная масса которых не превышает четырех сотых процента массы планеты. Практически вся эта масса образует слой толщиной около 90 км.
Оценки энергетики Луны Левиным и Маевой свидетельствуют в пользу гипотезы возникновения нашего спутника из осколков почти одновременно столкнувшихся двух-трех протоспутников Земли с общей массой, намного превосходившей современную лунную. Только в этом случае могло выделиться количество тепла, необходимое для выплавления лунного ядра в столь легком спутнике. Из этого следует, что тепло от приливного трения в начальных этапах эволюции нашей планеты должно было оказаться значительным?
В последнее время развита весьма убедительная концепция эволюции Земли под воздействием внутренних источников энергии. Удалось объединить многие разрозненные представления о свойствах и распространении осадочных и вулканических пород, составе океанических вод, тектонике и геологической истории Земли, химических и физических характеристиках планеты. Концепция основывается на представлении о гравитационной дифференциации однородного вначале протопланетного вещества, содержавшего необходимое для энергетики количество радиоактивных изотопов. А радиоактивные изотопы, как известно, основной источник энергии расслоения Земли. Оценки разных авторов показывают, что за 4,6 млрд. лет существования Земли эти источники дали около 2,5 x 10 в 38 степени эрг тепла, выделившегося внутри планеты. Из-за того, что оценка начальной скорости вращения Земли и расположения относительно нее предшественников Луны и самой Луны определены пока неточно, многие современные исследователи истории Земли избегают серьезного анализа роли тепла от приливного трения в первоначальной эволюции недр Земли. То, о чем написано в предыдущем параграфе, позволяет согласиться с А. П. Виноградовым, предположившим раздельную аккрецию ядра Земли (или по меньшей мере его зародыша) и протомантии. О. Г. Сорохтин развивает «концепцию глобальной эволюции, объясняющую с единых позиций (подчеркнуто О. Г. Сорохтиным) основные закономерности геологического развития всей Земли в целом…» Он считает, что «достаточно принять лишь два исходных и вполне естественных предположения: что Земля в момент образования была достаточно однородной по составу (Шмидт, 1948; Сафронов, 1969) и что вещество Земли состояло из смеси тяжелых и легких фракций, способных к разделению (дифференциации) в гравитационном поле Земли (Артюшков, 1970; Сорохтин, 1971), все остальные условия являются скорее граничными, чем исходными» (Сорохтин, 1974, стр. 8).
Второе предположение подтверждает присутствие на Земле атмосферы и гидросферы. Первое предположение, наоборот, не очевидно и нуждается хотя бы в качественном обосновании, которое у О. Г. Сорохтина отсутствует. Теория эволюции звезд типа Солнца, проходящих стадию звезд типа т Тельца, предполагает переменность состава конденсирующегося вещества. И потому однородность состава протопланетного облака, сброшенного звездой, весьма сомнительна. Ведь гипотеза О. Ю. Шмидта предполагала захват газопылевого облака. Ее математическое описание для упрощения задачи постулировало однородность захватываемого вещества. Позже было показано, что захват слишком маловероятен, что во Вселенной, в Галактике идут другие процессы, приводящие к возникновению планетных систем. Предположение о достаточной однородности вещества Земли в момент ее образования надо рассматривать только как одно из приближений в решении задачи о формировании кратного холодного самогравитирующего тела, находящегося в мощном поле тяготения разгорающейся звезды.
С немалыми трудностями сталкивается концепция О. Ю. Шмидта в описании процессов первого миллиардолетия. Это понятно: механизм выделения ядра из «первично однородного» вещества планеты не намечается даже гипотетически. Без учета кратности формирующейся системы Земля — Луна, игнорируя тепло приливного трепля этой тесной системы, лучше не строить гипотез о. Природе ядра Земли. При учете же этого источника внутреннего тепла представления о режиме дифференциации первичного вещества Земли в течение первых двух миллиардов лет ее существования должны заметно измениться.
Предположение о разделении первичного вещества на мантийное и ядерное только на «поверхности» ядра Земли, точнее, в тонком слое вблизи этой поверхности кажется не противоречащим физике; оправданна и зависимость его скорости от концентрации ядерного вещества в мантии, по вот независимость от времени представляется спорной, так как это означало бы стабильность температурного режима в недрах Земли. Вместе с тем оценки различных исследователей свидетельствуют о непрерывном накоплении в теле Земли тепла различного происхождения. Иначе говоря, процесс дифференциации земного вещества представляется не столь плавной и симметричной синусоидальной кривой, какая получается у О. Г. Сорохтина. Напротив, она асимметрична в результате процессов, которые были интенсивны в первую половину времени существования Земли. Форма кривой скорости образования ядра в первые три миллиардолетия должна быть ближе к ветви параболы с перегибами, отражающими неравномерность тепловыделения в недрах. Попытка подтвердить расчеты размеров ядра того или иного возраста временем образования гранитов соответствующих тектонических циклов статистически недостоверна. Однако она помогает нагляднее представить связь тектонических циклов с конвекцией в мантии и, таким образом, полезна. Как бы дискуссионны ни были некоторые положения этой концепции, в главном она убедительна: первопричина тектонических процессов второй половины времени существования Земли — конвективные перемещения в гравитационно неустойчивой мантии. Именно они вызывают -перемещения литосферных плит, несущих континенты и ложа океанов. Смена двухъячеечной конвекции одноячеечной физически разумно объясняет сближение материков в позднем карбоне и их расхождение при новой смене структуры конвекции на двухъячеечную, начиная с триаса.
Поддвигание океанических плит под материковые обусловливает развитие бурного вулканизма с извержением лав, обогащенных кварцем. Именно такой вулканизм характерен для островных дуг на окраинах континентов, где типичны извержения с грандиозными взрывными выбросами пеплов и газов. В зонах раздвижения литосферных плит к поверхности Земли поднимаются легкоподвижные жидкие лавы из глубинных слоев мантии, довольно бедные летучими компонентами и кварцем. В результате излияние лав здесь спокойное. Оно происходит из вулканов, располагающихся на океанических островах и по осям серединно — океанических хребтов, которые разграничивают океанические, плиты. Изливающиеся мантийные лавы наращивают океанические плиты, увлекаемые конвективными струями в мантию под континентальные плиты. При этом плиты частично обламываются и надвигаются на тыльные зоны полосы разломов, а частично увлекаются в мантию вместе с погружающимся краем океанической плиты.
Расположение струй мантийных течении в геологическом прошлом реконструировать весьма непросто. Это и понятно: даже на современной поверхности планеты можно по-разному истолковать геологическое строение, вулканизм и тектонические движения. А. С. (Монин (1977) склонен видеть в современном лике Земли существование двух так называемых открытых конвективных ячеек, в центрах которых существует нисходящий ток вещества мантии наибольшей скорости. В качестве центров названы точки 23,5° ю. ш. — 60° з. д. в Южной Америке и 23,5° с. ш.— 120° в. д.. возле Тайваня. Соединяющая их дуга большого круга намечается как ось опускания мантийного вещества. К этим точкам стягиваются обе Америки с Антарктидой и, с другой стороны, Евразия с Индонезийским архипелагом и Австралией. О. Г. Сорохтин (1974) усматривает в современном облике поверхности Земли отражения двух конвективных ячеек мантии, но закрытого типа: восходящие потоки из мантии направляются к Афару в Эфиопии и району Тихого океана с Центром около 28° ю. ш. — 119° з. д. Область опускания грушеобразной формы охватывает большую часть Тихого океана па юго-западе и западе, включая Новую Зеландию, Австралию и Индонезийский архипелаг, восточную часть Азии к востоку от линии Калькутта — Чита —устье Индигирки, и длинным сужающимся языком накрывающем обе Америки, выклиниваясь у моря Уэдделла в районе Антарктиды. Последняя реконструкция объединяет те глубоководные желоба и вулканические области с преимущественно кислыми (обогащенными кварцем) Продуктами извержения в одну область нисходящих потоков. В первой же интерпретации они оказываются в тех и в других областях, что противоречит развитой О. Г. Сорохтиным концепции.


Посмотрите какой красивый нойшванштайн зимой. Виды просто завораживают, не могу оторваться от фотографий.

Навигация

Следующая статья:

Оставить свой комментарий

Пожалуйста, зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.

Поиск
Поделись интересным!
Рубрики
Яндекс.Метрика

Посетите наши страницы в социальных сетях!

ВКонтакте.      Facebook.      Google Plus.      Twitter.      YouTube.      Одноклассники.      RSS.
Вверх
© 2017    Копирование материалов сайта разрешено только при наличии активной ссылки   //    Войти