Глобальная тектоника плит

С середины XX в. происходит лавинообразное нарастание наших знаний о строении и особенностях эволюции океанической коры. Два важных открытия послужили толчком для возрождения идей гипотезы А. Вегенера. Первым явилось открытие существования системы срединно-океанических хребтов (СОХ) (рис. 7.1), а вторым — обнаружение полосовидных магнитных аномалий, симметрично располагающихся по обе стороны осевой части СОХ и характеризующихся то прямой, то обратной намагниченностью. Эти факты нашли доказательное объяснение в гипотезе спрединга (раздвижения) океанического дна, сформулированного в 1962 г. американскими геологами Г. Хессом и Р. Дитцом. А в 1963 г. англичане Ф. Вайн и Д. Мэтьюз объяснили существование линейных магнитных аномалий, подтверждавших спрединг дна. В последующие годы, благодаря работам американских геологов и геофизиков: Дж. Уилсона («Новый класс разломов и их отношение к континентальному дрейфу»), В. Моргана («Океанические поднятия, глубоководные желоба и блоки земной коры»), К. Лe-Пишона («Спрединг океанического дна и дрейф континентов»), Айзекса, Оливера и Сайкса («Сейсмология и новая глобальная тектоника»), была создана новая тектоническая гипотеза — «тектоника литосферных плит» или «новая глобальная тектоника». Сформулированная в конце 60-х гг. XX в., она в настоящее время заняла место парадигмы геологии. Сущность новой концепции сводится к следующим положениям.

1. Литосфера нашей планеты разбита на 6—8 крупных и относительно жестких литосферных плит, включающих континенты и часть океанического дна (рис. 7.2). Наряду с крупными плитами, такими, как Евроазиатская, Американская, Африканская, Тихоокеанская и др., выделяются малые плиты размерами 1000—3000 км (Охотоморская, Кокос, Скоша, Наска, Сомалийская и др.) и микроплиты размерами 300—1000 км внутри широких активных зон в западном обрамлении Тихого океана и в Альпийско-Гималайском поясе (Лут, Мизийская, Мендерес, Сардиния и др.).

2. Плиты перемещаются по поверхности астеносферы в горизонтальном направлении и вращаются под воздействием тепловых конвективных потоков.

3. Границы плит маркируются современными зонами высокой сейсмичности и активного магматизма. Существуют три типа границ: дивергентные (конструктивные), конвергентные (деструктивные) и трансформные.

4. Дивергентные (от лат. divergere — обнаруживать расхождение) границы проходят по осям спрединга (раздвижения) СОХ, продуцирующих базальтовую океаническую кору. Здесь происходит постоянное наращивание новой океанической коры, в связи с чем дивергентные границы называют конструктивными (рис. 7.3). Скорость спрединга в СОХ меняется от 1—2 до 18 см/год, в соответствии с чем хребты делятся на низкоспрединговые (до 4 см/год) и высокоспрединговые (более 4 см/год). Для всех хребтов характерны условия растяжения, направленные в основном перпендикулярно к оси хребтов. По обе стороны хребтов устанавливаются полосовые магнитные аномалии, образующиеся в условиях переменного магнитного поля, испытывающего инверсии. Дивергентные границы отмечаются и на континентальной литосфере в процессе ее раскола и раздвижения краев. Этот процесс связан с формированием континентальных рифтов (Байкальский рифт, система Восточно-Африканских рифтов) и часто предшествует расколу континентов и формированию океанов.

5. Конвергентные (от лат. convergere — приближаться, сходиться) границы приурочены к системам глубоководных желобов, сопровождаемых вулканическими дугами (рис. 7.4). На этих границах наблюдается встречное движение литосферных плит и происходит или их субдукция (поглощение), когда океаническая плита как более тяжелая уходит под континентальную, или коллизия (столкновение) двух континентальных плит. В связи с тем что в этих зонах происходит разрушение плит в результате субдукции или коллизии, эти границы получили еще название деструктивных. К современным конвергентным границам приурочены глубинные сейсмофокальные зоны с максимальной концентрацией землетрясений.

6. Трансформные (от англ. transform — преобразовывать) границы — это границы, вдоль которых литосферные плиты скользят относительно друг друга по трансформным разломам без сколько-нибудь существенного взаимодействия, т. е. не испытывая ни наращивания, ни разрушения. Трансформные разломы в структурном отношении близки к сдвигам. Наиболее распространены они в океанах, но есть и на континентах. В океанах они представляют систему разломов, рассекающих СОХ и смещающих отдельные отрезки осевых частей спрединга относительно друг друга (см. рис. 7.3). Морфологически разломы выражены глубокими ущельями с крутыми склонами и прослеживаются на многие тысячи километров. На континентах трансформные разломы представлены сдвигами, тянущимися на тысячи километров. Примерами могут служить разлом Сан-Андреас в Калифорнии (граница между Северо-Американской и Тихоокеанской плитами); Альпийский сдвиг в Новой Зеландии (граница между Тихоокеанской и Индо-Австралийской плитами); Болнайский сдвиг в Монголии (граница между Монгольской и Евроазиатскими плитами).

В табл. 7.1 приведено сравнение основных положений классической и современной тектоники плит. Наиболее важным результатом концепции тектоники плит является восстановление эволюции земной коры путем палеогеодинамических реконструкций положения континентов и океанов.

В последние годы к основной парадигме современной теоретической геологии (тектонике литосферных плит) добавляется вторая парадигма — тектоника плюмов (или горячих полей), которая в значительной мере регулирует глобальную геодинамику Земли. Плюмы, восходящие потоки мантийного вещества, могут зарождаться на разных уровнях в мантии и, поднимаясь в область меньших давлений, превращаются в жидкую базальтовую магму. При движении литосферной плиты над неподвижной мантийной струей (плюмом) образуется вулкан и магма изливается на поверхность. При перемещении плиты возникает новый вулкан. Так мантийная струя, как бы прожигая плиту, оставляет следы в виде цепи вулканов. Примерами проявления таких горячих точек, связанных с мантийными плюмами, является цепь современных вулканов Гавайских островов в Тихом океане. Возраст Гавайского плюма оценивается в 70—90 млн лет. Аналогичные цепочки вулканических островов — Исландия, Св. Елена, Тристан да Кунья — следы движения Северо-Американской плиты над Исландским плюмом, существующим более 100 млн лет.

Как отмечают Н.Л. Добрецов и др., еще важнейшими проявлениями мантийных плюмов являются кимберлитовые поля и платобазальты. Максимумы кимберлитов отмечаются в палеозое и мезозое, от 90 до 460 млн лет. Возраст кимберлитов Африки, Бразилии, Австралии, Сибири, Индии, Гренландии — 1,1 млрд лет, атрубки Премьер в Южной Африке — 1,8 млрд лет.

Крупнейшим ареалом плато базальтов с возрастом 253—248 млн лет являются сибирские траппы, общий объем которых составляет 130*10в6 км3. Приведенный краткий обзор показывает, что вероятным важнейшим регулятором внутренних движений в Земле, во всяком случае за последние 2 млрд лет ее истории, становятся периодические мантийные плюмы, возникающие на границе «ядро—нижняя мантия».