Трицкий. общая геология. лекция.тема 2

Упорядоченные (I) и неупорядоченные хаотичные (II) конвективные ячейки.

Когда придонная температуры начнет повышаться, в толще воды возникает температурный градиент и направленный вверх поток тепла. Капли и струи нагретой воды начнут подниматься вверх, растекаться по поверхности, и, охлаждаясь, будут опускаться вдоль стенок емкости. В конвекцию вовлекается весь слой жидкости, а возникающая конвекция оказывается упорядоченной и одноярусной. Если использовать несколько горелок, то тогда конвекция станет неупорядоченной (хаотичной). Однако в обоих случаях конвекцией будет охвачена вся толща воды, а сама конвекция одноярусной. В другом опыте используем двухслойную модель несмешивающихся жидкостей (вода, масло). По мере нагревания возникают два уровня конвекции, в каждом из которых будут формироваться самостоятельные ячеи.

Вэтом случае конвекция является двухуровенной или двухярусной..

Вмантии Земли подобно проделанным опытам с жидкостями также возникают конвективные течения. Восходящие течения в мантии берут начало на границе мантии и ядра. Они доставляют к поверхности вещество и энергию, т.е. происходит конвективный тепломассоперенос. Его масштабы контролируются процессами на границе ядра и мантии (темпы роста ядра Земли). Выход к поверхности вещества и энергии сосредоточен преимущественно в пределах глобальной системы срединноокеанических хребтов, где формируется океаническая кора.

Рис.2.39.Модель конвективных течений в мантии

51

Кинетическую энергию литосферные плиты получают за счет постепенного охлаждения литосферы и увеличения ее толщины и плотности. Подошва литосферы понижается в сторону от источника энергии (выхода плюма по оси срединноокеанического хребта), а сама плита получает дополнительную энергию тяги, увлекающую ее к нисходящему конвективному потоку мантии. Здесь в зоне субдукции утяжеленная, потерявшая плавучесть литосфера погружается в мантию и, увлекаемая общим нисходящим потоком, продавливается вплоть до средней, а возможно и нижней мантии. Об этом свидетельствуют положение очагов глубокофокусных землетрясений и тяжелые массы охлажденной субдуцированной литосферы, по данным сейсмотомографии. Достигая ядра, холодные погружающиеся массы замыкают конвективные течения.

Таким образом можно считать доказанным дифференциацию вещества Земли не только по ее радиусам при образовании оболочек, но и по латерали на разных уровнях. В результате возникли различные по морфологии и масштабам проявления конвективные течения.

В настоящее время применительно к конкретным этапам развития Земли разработаны сценарии хода конвективных процессов – общемантийных, двухярусных и даже многоярусных. Их смена во времени предопределяла деструкцию континентов, последующее схождение в составе суперконтинентов, формирование складчатых коллизионных систем, возникновение островных дуг и задуговых бассейнов, их последующее коллизионное совмещение, образование трапповых полей и многое другое.

Литосферные плиты и их границы. Литосфера, включающая подкоровую часть твердой, деплетированной (истощенной) верхней мантии и покоящуюся на ней земную кору, имеет различную мощность, разный возраст и делится на отдельные литосферные плиты. Сплошность литосферы нарушается поясами сейсмичности, разбивающих ее на серию блоков – литосферных плит. Наличие поясов сейсмичности главный критерий выделения плит в современной структуре Земли. Их возникновение является результатом взаимодействия жестких блоков (плит), испытывающих дифференцированные движения друг относительно друга.

52

Рис.2.40. Проявление сейсмичности на поверхности Земли. Положение и сгущение точек эпицентров землетрясений совпадает с границами плит

53

Рис.2.41.Районирование современных литосферных плит (С.Лаясман)

По условиям сейсмичности, отражающей характер взаимодействия смежных плит, различаются три типа границ между ними. Их возникновение обусловлено характером напряжений – растяжения, сжатия или сдвига. Границы первого типа (с растяжением) возникают там, где литосферные плиты расходятся друг от друга, второго (со сжатием) - где плиты сближаются, а границы третьего типа (со сдвигом) - где плиты скользят по отношению одна к другой. Каждый из типов границ получил собственное название.

Рис.2.42.Основ ные типы границ

между

плитами

Дивергентные или конструктивные границы возникают при расхождении плит.

Образовавшееся между ними пространство заполняется поднимающейся из астеносферы базальтовой магмой. По мере ее остывания возникает новая океаническая кора

Конвергентные или деструктивные границы возникают при схождении плит, когда одна из них погружается в мантию. Вдоль этих границ происходит формирование новой континентальной коры. Процесс развивается особенно интенсивно при коллизии континентальных плит.

Геологические процессы, развивающиеся вдоль границ между расходящимися и сходящимися плитами, являются важнейшими и предопределяют возникновение как океанической, так и континентальной земной коры.

Трансформные границы или границы скольжения сопровождаются трансформными разломами, рассекающими полностью разрез литосферы. Вдоль них происходит горизонтальное скольжение плит относительно друг друга.

54

Принимая сейсмические пояса за границы плит, нетрудно выделить сами литосферные плиты. Они могут быть чисто океаническими или континентальными, или включать как океанические, так и континентальные регионы с соответствующим им строением земной коры. Главные литосферные плиты - Тихоокеанская, СевероАмериканская, Евразийская, Африканская, Южно-Американская, Индо-Австралийская

иАнтарктическая. В их составе выделяются малые плиты – Наска, Кокос, Скоша, Филиппинская, Сомалийская, Аравийская, Китайская, Амурская и др. Наконец, вдоль границ между главными плитами, отражая из взаимодействия, возникает множество мелких блоков – микроплит (рис.2.41).

Кинематика происходящих тектонических движений изучается геодезическими

икосмогеодезическими методами. За последние годы широкое развитие получили спутниковое лазерное зондирование (SLR) и радиоинтерферонометрия на сверхдлинных базах регистрации радиосигналов от квазаров (VLBI). Эти наблюдения ведутся на более 100 постоянно работающих стационарных станциях на всех континентах и многих океанических островах. Высокая разрешающая способность приборов позволяет измерять горизонтальные движения с точностью до 1 -3 мм, вертикальные - до 2-5 мм. Созданная в последние годы система наблюдений GPS резко расширила возможности получения информации о современных тектонических движениях.

Рис.2.43.Глобальная картина перемещения литосферных плит

55