ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМЛИ
ЗЕМЛЯ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ
Земля относится к планетам земной группы, а значит она, в отличие от газовых гигантов, таких как Юпитер, имеет твердую поверхность. Это крупнейшая из четырех планет земной группы в Солнечной системе, как по размеру, так и по массе. Кроме того, Земля имеет наибольшую плотность, самую сильную поверхностную гравитацию и сильнейшее магнитное поле среди этих четырех планет.
Форма Земли
Сопоставление размеров планет земной группы (слева направо): Меркурий, Венера, Земля, Марс.
Движение Земли
Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите на расстоянии около 150 млн. км со средней скоростью 29,765 км/сек. Скорость движения Земли по орбите непостоянна: в июле она начинает ускоряться (после прохождения афелия), а в январе – снова начинает замедляться (после прохождения перигелия). Солнце и вся Солнечная система обращается вокруг центра галактики Млечного Пути по почти круговой орбите со скоростью около 220 км/c. Увлекаемая движением Солнца, Земля описывает в пространстве винтовую линию.
В настоящее время перигелий Земли приходится примерно на 3 января, а афелий – примерно на 4 июля.
Для Земли радиус сферы Хилла (сфера влияния земной гравитации) равен примерно 1,5 млн. км. Это максимальное расстояние, на котором влияние гравитации Земли больше, чем влияние гравитаций других планет и Солнца.
Строение земли Внутреннее строение
Общая структура планеты Земля
Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твердых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии) и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя – твердая.
Внутренняя теплота планеты, скорее всего, обеспечивается радиоактивным распадом изотопов калия-40, урана-238 и тория-232. У всех трех элементов период полураспада составляет более миллиарда лет. В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 7 000 К, а давление может достигать 360 ГПа (3,6 тыс. атм.).
Земная кора – это верхняя часть твердой Земли.
Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга.
Мантия – это силикатная оболочка Земли, сложенная преимущественно породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и др.
Мантия простирается от глубин 5 – 70 км ниже границы с земной корой, до границы с ядром на глубине 2900 км.
Ядро состоит из железо-никелевого сплава с примесью других элементов.
Теория тектонических плит Тектонические платформы
Согласно теории тектонических плит, внешняя часть Земли состоит из литосферы, включающей земную кору и затвердевшую верхнюю часть мантии. Под литосферой располагается астеносфера, составляющая внутреннюю часть мантии. Астеносфера ведет себя как перегретая и чрезвычайно вязкая жидкость.
Литосфера разбита на тектонические плиты и как бы плавает по астеносфере. Плиты представляют собой жесткие сегменты, которые двигаются относительно друг друга. Эти периоды миграции составляют многие миллионы лет. На разломах между тектоническими плитами могут происходить землетрясения, вулканическая активность, горообразование, образование океанских впадин.
Среди тектонических плит наибольшей скоростью перемещения обладают океанские плиты. Так, тихоокеанская плита движется со скоростью 52 – 69 мм в год. Самая низкая скорость ‒ у евразийской плиты – 21 мм в год.
Суперконтинент
Суперконтинент – в тектонике плит континент, содержащий почти всю континентальную кору Земли.
Изучение истории перемещений континентов показало, что с периодичностью около 600 млн. лет все континентальные блоки собираются в единый блок, который затем раскалывается.
Образование очередного суперконтинента через 50 миллионов лет предсказывают американские ученые на основании спутниковых наблюдений за перемещением материков. Африка сольется с Европой, Австралия и дальше будет двигаться на север и объединится с Азией, а Атлантический океан после некоторого расширения исчезнет вовсе.
Вулканы
Вулканы – геологические образования на поверхности земной коры или коры другой планеты, где магма выходит на поверхность, образуя лаву, вулканические газы, камни.
Слово «Вулкан» происходит от имени древнеримского Бога огня Вулкана.
Наука, изучающая вулканы, – вулканология.
Вулканическая активность
Вулканы делятся в зависимости от степени вулканической активности на действующие, спящие и потухшие.
Среди вулканологов нет единого мнения, как определить активный вулкан. Период активности вулкана может продолжаться от нескольких месяцев до нескольких миллионов лет. Многие вулканы проявляли вулканическую активность несколько десятков тысяч лет назад, но в настоящее время не считаются действующими.
Нередко в кратерах вулканов имеются озера жидкой лавы. Если магма вязкая, то она может закупоривать жерло, подобно «пробке». Это приводит к сильнейшим взрывным извержениям, когда поток газов буквально вышибает «пробку» из жерла.
Silfra. reykjavik.
При взгляде из космоса совсем не очевидно, что Земля кишит жизнью. Чтобы понять, что она здесь есть, нужно приблизиться достаточно близко к планете. Но даже из космоса наша планета все равно кажется живой. Ее поверхность разделена на семь континентов, которые омываются огромными океанами. Ниже этих океанов, в невидимых глубинах нашей планеты, тоже есть жизнь.
Десяток холодных, жестких пластин медленно скользят поверх горячей внутренней мантии , ныряя друг под друга и время от времени сталкиваясь. Этот процесс, называемый тектоникой плит, является одним из определяющих характеристики планеты Земля. Люди в основном ощущают его, когда происходят землетрясения и извергаются вулканы.
Но тектоника плит ответственна за что — то более важное, чем землетрясения и извержения. Новые исследования говорят о том, что тектоническая активность Земли может иметь важное значение для другой определяющей черты нашей планеты: жизни. Наша Земля имеет движущуюся, все время трансформирующуюся внешнюю кору, и это может быть основной причиной того, что Земля настолько удивительна, и никакая другая планета не может сравниться с ее изобилием.
За полтора миллиарда лет до кембрийского взрыва, еще в архейской эпохе, на Земле почти не было кислорода, которым мы дышим сейчас. Водоросли уже начали использовать фотосинтез для производства кислорода, но большая часть этого кислорода потреблялась богатыми железом породами, которые использовали кислород для своего превращения в ржавчину.
Согласно исследованиям, опубликованным в 2016 году, тектоника плит инициировала двухэтапный процесс, который привел к более высоким уровням кислорода. На первом этапе субдукция заставила мантию Земли меняться и вырабатывать два типа коры — океаническую и континентальную. В континентальной версии было меньше минералов, богатых железом, и больше богатых кварцем пород, которые не вытягивают кислород из атмосферы.
Затем в течение следующих миллиардов лет — с 2,5 миллиарда лет назад до 1,5 миллиарда лет назад — камни накачивали углекислым газом воздух и океаны. Дополнительный углекислый газ помог водорослям, которые стали производить еще больше кислорода — достаточно много для того, чтобы в конечном итоге вызвать кембрийский взрыв.
Тектонические плиты на других планетах
Получается тектоника важна для жизни?
Проблема состоит в том, что у нас есть один образец. У нас есть одна планета, одно место с водой и скользящей внешней корой, одно место, которое изобилует жизнью. Другие планеты или луны могут иметь активность, напоминающую земную тектонику, но она не похожа на ту, которую что мы видим на Земле.
Земля в конечном итоге остынет настолько, что тектоника плит будет ослабевать, и планета в итоге перейдет в застывшее состояние. Новые суперконтиненты будут расти и исчезать, прежде чем это произойдет, но в какой-то момент землетрясения прекратятся. Вулканы будут выключены навсегда. Земля умрет, как . Будут ли какие — либо формы жизни населять ее к этому времени — это вопрос .
Бесспорным доказательством того, что тектонические плиты пришли в движение, стало беспрецедентное наводнение в истории Пакистана в 2010 году. Погибли более 1600 человек, пострадало 20 млн., под водой оказалась пятая часть страны. На противоположной стороне Индо-Австралийской плиты происходит подъем океанического дна, о чем свидетельствуют показания бакена около Австралии. Наклон плиты направляет воду на восточное побережье Австралии, поэтому в январе 2011 года Австралия пережила "библейский потоп", территория затопления превысила общую площадь Франции и Германии, наводнение признано самым разрушительным в истории страны. Рядом со станцией 55012 находится станция 55023, которая в июне 2010 года уже регестрировала беспрецедентный подъем океанического дна на 400 (!!!) метров. Бакен 55023 впервые начал показывать подъем морского дна в апреле 2010 года, указывая не только на устойчивый подъем восточного края Индо-Австралийской плиты, но и о гибких частях этой плиты, которые могут гнуться, когда положение плиты изменяется. Плиты тяжелые и когда они опрокидываются, они могут изгибаться в точке, где они становятся подвешенными, изгибаясь под весом скалы, более не поддерживаемой магмой. В сущности пустота создается под этй частью плиты. Внезапное стремительное опускание высоты воды 25 июня 2010 г . на самом деле имело связь с землетрясением силой 7,1 балла на Соломоновых островах днем позже. Эта активность, подъем плиты, стала сильнее, и в ближайшем будущем эта тенденция только усилится. С конца 2010 года плита Сунда показывает устойчивое погружение. Все страны, которые находятся на плите - Мьянма, Таиланд, Камбоджа, Вьетнам, Лаос, Китай, Малайзия, Филиппины и Индонезия испытали рекордные наводнения в этом году. На фото побережье городов на острове Ява в Индонезии - Джакарта, Семаранг и Сурабайа. На фото хорошо видно, что океан поглотил береговую линию и побережье уходит под воду.
Earth Observatory, подразделение НАСА, признало, что если сравнивать с изображениями годичной давности, то высота Пакистана над уровнем моря уменьшилась.
Индийская плита наклоняется, от этого Пакистан потерял несколько метров высоты.
К востоку от индонезийского острова Ява, в море между Явой и Бали, в течение нескольких дней вырос новый остров. Между восточной частью острова Ява и Бали, где плита Сунда находится под давлением, поскольку она заталкивается вниз под границу Индо-Австралийской платформы, появился новый остров. Когда платформа сдавливается, сжимаясь, тонкие места на ней могут дать начало деформации, при этом также обнаруживаются слабые места на платформе, которая может деформироваться таким образом, что должна будет подняться.
Фотография Бали, Индонезия, порт на побережье под водой. Это погружение было внезапным, в пределах часа. Аналогично на северном побережье Явы погружение Семаранга.
Понижение Плиты Сунда достигло такой стадии, когда прибрежные города, такие как Джакарта, Манила и Бангкок упоминаются в новостях в связи с тяжелыми проблемами из-за наводнения. Бангкок, который должен потерять 12 метров высоты от погружения плиты Сунда, объявил "войну" подъему воды, который они приписывают стоку осадков с гор, но на самом деле никакая дождевая вода не способна стекать, поскольку реки заперты обратным течением из моря. Местные новости откровенно ссылаются на понижение , утверждая, что в зоне храма Аюттхая, которая отдалена вглубь суши от Бангкока, присутствует "повышение уровня моря". И власти Манилы, отказывающиеся признать то, что произошло, говорят своему населению, сидящему на крышах домов, что нужно просто переждать. Ученые предупреждают о затоплении земель в Маниле и Центральном Лусоне, вызванным усилившимися наводнениями. Причиной затопления территорий земли в Большой Маниле и близлежащих провинциях могут быть геологические подвижки, связанные с процессами в долине линии разлома западная Маркина.
В Таиланде от наводнений погибли более 800 человек, пострадавших более 3 миллионов. Наводнение уже признано самым сильным за 100 лет.
10.08. Жители острова Лусон сообщают, что затопление такого масштаба они еще никогда не видели, а реки в этом регионе по прежнему держат высокий уровень воды, которая почему-то не уходит в океан.
Реальность того, что происходит погружение Плиты Сунда, на которой также находятся Вьетнам и Камбоджа, начинает появляться в прессе. В сообщениях в печати из Вьетнама неоднократно упоминается, что они погружаются в морскую воду
- "Проливные дожди сверху и снизу по течению за прошлые два дня привели к тому, что город Хюэ погрузился в морскую воду". "Событие этого года аномальное," - сказала Кирстен Милдрен, представительница регионального Управления по координации гуманитарных вопросов ООН. "Тут Вы находитесь недели или месяцы в воде, и это лишь продолжает усугубляться."
30.09. В долине реки Меконг на территории южного Вьетнама и Камбоджи произошло мощнейшее за последние
десять
лет наводнение
.
В результате погибли более ста человек
,
разрушены мосты и дома сотен тысяч жителей
.
Бакен около Марианской впадины погрузился в воду на 15 !!! метров. Марианская плита наклоняется и движется под Филиппинскую, а Марианская впадина сворачивается. Марианские острова наклонятся и подвинутся ближе к Филиппинским островам на 47 миль.
В море у Таманского полуострова появилась полоса суши длиной 800 м и шириной 50 м. Пласты глины поднялись на 5 м над уровнем моря. В этом районе слабое место в земной коре и рывки плит происходят в трех направлениях, от сжатия земля поднялась.
На юге России в последние годы резко усилилась сейсмическая активность. В зоне особого внимания Азовское и Черное море. Линии их побережья постоянно меняются. Возникают новые острова, или же, наоборот, участки суши уходят под воду. Ученые установили, такие явления связаны с движением тектонических плит. Недавно линия азовского побережья стала резко меняться. Ни одного растения, только потрескавшаяся почва, камни и песок. Совсем недавно эта земля была глубоко под водой, но буквально за одну ночь значительный участок дна поднялся на пять метров вверх и образовался полуостров. Чтобы понять, какая сила подняла кусок земли весом в сотни тонн, специалисты ежедневно берут пробы грунта. После всех измерений вывод один - тектонические плиты в этом районе начали активное движение.
http://www.vesti.ru/doc.html?id=623831&cid=7
Последние модели землетрясений (монитор http://www.emsc-csem.org/Earthquake/) указывают на то, что платформы освобождены, поэтому регулярно происходит их движение в целом - на примере недавних землетрясений на границах антарктической, филиппинской и карибской плит. В результате чего эпицентры землетрясений часто располагаются со всех сторон контура платформ. На сейсмическом мониторе IRIS 13 ноября 2011 г. землетрясения, окаймляющие Антарктическую Плиту, демонстрируют явную тенденцию. Антарктическая Плита двигается!
Сильное землетрясение 8 ноября 2011 г. на границе филиппинской Плиты указывает на движение этой плиты. Землетрясение произошло точно на границе филиппинской Плиты, а на следующий день было другое, меньшее землетрясение на противоположной стороне плиты. Эта плита также двигается.
Произошедшие 12-13 ноября 2011 г. землетрясения, окаймляющие Карибскую Плиту, показывают, что плита целиком движется, находясь под давлением внизу, у соединения близ Венесуэлы, у островов Тринидад и Тобаго, поднимаемая у Виргинских островов, и сильно дробимая там, где Гватемала встречается с Плитой Кокос. Карибская Плита движется , как одно целое.
Тектоника плит
Определение 1
Тектоническая плита – это движущаяся часть литосферы, которая перемещается на астеносфере как относительно жесткий блок.
Замечание 1
Тектоника плит – наука, изучающая структуру и динамику поверхности земли. Установлено, что верхняя динамическая зона Земли фрагментирована в плиты, движущиеся по астеносфере. Тектоника плит описывает, в каком направлении перемещаются литосферные плиты, а также особенности их взаимодействия.
Вся литосфера разделена на большие и более мелкие плиты. Тектоническая, вулканическая и сейсмическая активность проявляется по краям плит, что ведет к формированию крупных горных бассейнов. Тектонические движения способны изменять рельеф планеты. В месте их соединения формируются горы и возвышенности, в местах расхождения образуются впадины и трещины в земле.
В настоящее время движение тектонических плит продолжается.
Движение тектонических плит
Литосферные плиты перемещаются относительно друг друга в среднем со скоростью 2,5 см в год. При движении плиты между собой взаимодействуют, особенно вдоль границ, вызывая значительные деформации в земной коре.
В результате взаимодействия тектонических плит между собой образовались массивные горные хребты и связанные с ними системы разломов (например, Гималаи, Пиренеи, Альпы, Урал, Атлас, Аппалачи, Апеннины, Анды, система разломов Сан-Андреас и др.).
Трение между плитами вызывает большую часть землетрясений на планете, вулканическую активность и образование океанических ям.
В состав тектонических плит входит два типа литосферы: континентальная кора и океаническая кора.
Тектоническая плита может быть трех типов:
- континентальная плита,
- океаническая плита,
- смешанная плита.
Теории движения тектонических плит
В изучении движения тектонических плит особая заслуга принадлежит А. Вегенеру, предположившему, что Африка и восточная часть Южной Америки ранее были единым континентом. Однако после произошедшего много млн. лет назад разлома, начался сдвиг частей земной коры.
Согласно гипотезе Вегенера, тектонические платформы, обладающие разной массой и имеющие жесткую структуру, размещались на пластичной астеносфере. Они пребывали в неустойчивом состоянии и все время перемещались, в результате чего сталкивались, заходили друг на друга, формировались зоны раздвижения плит и стыки. В местах столкновений формировались участки с повышенной тектонической активностью, образовывались горы, извергались вулканы и происходили землетрясения. Смещение происходило со скоростью до 18 см в год. Из глубинных слоев литосферы в разломы проникала магма.
Некоторые исследователи считают, что выходящая на поверхность магма постепенно остывала и формировала новую структуру дна. Незадействованная земная кора под действие дрейфа плит погружалась в недра и снова превращалась в магму.
Исследования Вегенера затронули процессы вулканизма, изучение вопросов растяжения поверхности дна океанов, а также вязко-жидкой внутренней структуры земли. Труды А. Вегенера стали фундаментом для развития теории тектоники литосферных плит.
Исследования Шмеллинга доказали существование конвективного движения внутри мантии и приводящего к движению литосферных плит. Ученый считал, что основная причина движения тектонических плит – тепловая конвекция в мантии планеты, при которой нижние слои земной коры нагреваются и поднимаются, а верхние – остывают и постепенно опускаются.
Основное положение в теории тектоники плит занимает понятие геодинамической обстановки, характерной структуры с определенным соотношением тектонических плит. В одинаковой геодинамической обстановке наблюдаются однотипные магматические, тектонические, геохимические и сейсмические процессы.
Теория тектоники плит не объясняет полностью связи между движениями плит и происходящими в глубине планеты процессами. Необходима теория, которая могла бы описать внутреннее строение самой земли, процессы, происходящие в ее недрах.
Положения современной тектоники плит:
- верхняя часть земной коры включает литосферу, обладающую хрупкой структурой и астеносферу, имеющую пластичную структуру;
- основная причина движения плит – конвекция в астеносфере;
- современная литосфера состоит из восьми крупных тектонических плит, порядка десяти средних плит и множества мелких;
- мелкие тектонические плиты располагаются между крупными;
- магматическая, тектоническая и сейсмическая активность сосредоточены на границах плит;
- движение тектонических плит подчиняется теореме вращения Эйлера.
Типы движений тектонических плит
Выделяют различные типы движений тектонических плит:
- дивергентное движение – две плиты расходятся, и между ними образуется подводная горная цепь или пропасть в земле;
- конвергентное движение – две плиты сходятся, и более тонкая плита перемещается под более большую плиту, вследствие чего формируются горные хребты;
- скользящее движение – плиты перемещаются в противоположных направлениях.
В зависимости от типа движения выделяют дивергентные, конвергентные и скользящие тектонические плиты.
Конвергенция приводит к субдукции (одна плита находится над другой) или к коллизии (две плиты сминаются и образуются горные цепи).
Дивергенция ведет к спредингу (расхождение плит и формированием океанических хребтов) и рифтингу (формирование разлома континентальной коры).
Трансформный тип движения тектонических плит подразумевает их перемещение вдоль разлома.
Рисунок 1. Типы движений тектонических плит. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ
Литосферные плиты Земли представляют собой огромные глыбы. Их фундамент образован сильно смятыми в складки гранитными метаморфизированными магматическими породами. Названия литосферных плит будут приведены в статье ниже. Сверху они прикрыты трех-четырехкилометровым "чехлом". Он сформирован из осадочных пород. Платформа имеет рельеф, состоящий из отдельных горных хребтов и обширных равнин. Далее будет рассмотрена теория движения литосферных плит.
Появление гипотезы
Теория движения литосферных плит появилась в начале двадцатого столетия. Впоследствии ей суждено было сыграть основную роль в исследованиях планеты. Ученый Тейлор, а после него и Вегенер, выдвинул гипотезу о том, что с течением времени происходит дрейф литосферных плит в горизонтальном направлении. Однако в тридцатые годы 20-го века утвердилось другое мнение. Согласно ему, перемещение литосферных плит осуществлялось вертикально. В основе этого явления лежал процесс дифференциации мантийного вещества планеты. Оно стало называться фиксизмом. Такое наименование было обусловлено тем, что признавалось постоянно фиксированное положение участков коры относительно мантии. Но в 1960-м году после открытия глобальной системы срединно-океанических хребтов, которые опоясывают всю планету и выходят в некоторых районах на сушу, произошел возврат к гипотезе начала 20-го столетия. Однако теория обрела новую форму. Тектоника глыб стала ведущей гипотезой в науках, изучающих структуру планеты.
Основные положения
Было определено, что существуют крупные литосферные плиты. Их количество ограниченно. Также существуют литосферные плиты Земли меньшего размера. Границы между ними проводят по сгущению в очагах землетрясений.
Названия литосферных плит соответствуют расположенным над ними материковым и океаническим областям. Глыб, имеющих огромную площадь, всего семь. Наибольшие литосферные плиты - это Южно- и Северо-Американские, Евро-Азиатская, Африканская, Антарктическая, Тихоокеанская и Индо-Австралийская.
Глыбы, плывущие по астеносфере, отличаются монолитностью и жесткостью. Приведенные выше участки - это основные литосферные плиты. В соответствии с начальными представлениями считалось, что материки прокладывают себе дорогу через океаническое дно. При этом движение литосферных плит осуществлялось под воздействием невидимой силы. В результате проведенных исследований было выявлено, что глыбы плывут пассивно по материалу мантии. Стоит отметить, что их направление сначала вертикально. Мантийный материал поднимается под гребнем хребта вверх. Затем происходит распространение в обе стороны. Соответственно, наблюдается расхождение литосферных плит. Данная модель представляет океаническое дно в качестве гигантской Она выходит на поверхность в рифтовых областях срединно-океанических хребтов. Затем скрывается в глубоководных желобах.
Расхождение литосферных плит провоцирует расширение океанических лож. Однако объем планеты, несмотря на это, остается постоянным. Дело в том, что рождение новой коры компенсируется ее поглощением в участках субдукции (поддвига) в глубоководных желобах.
Почему происходит движение литосферных плит?
Причина состоит в тепловой конвекции мантийного материала планеты. Литосфера подвергается растяжению и испытывает подъем, что происходит над восходящими ветвями от конвективных течений. Это провоцирует движение литосферных плит в стороны. По мере удаления от срединно-океанических рифтов происходит уплотнение платформы. Она тяжелеет, ее поверхность опускается вниз. Этим объясняется увеличение океанической глубины. В итоге платформа погружается в глубоководные желоба. При затухании от разогретой мантии она охлаждается и опускается с формированием бассейнов, которые заполняются осадками.
Зоны столкновения литосферных плит - это области, где кора и платформа испытывают сжатие. В связи с этим мощность первой повышается. В результате начинается восходящее движение литосферных плит. Оно приводит к формированию гор.
Исследования
Изучение сегодня осуществляется с применением геодезических методов. Они позволяют сделать вывод о непрерывности и повсеместности процессов. Выявляются также зоны столкновения литосферных плит. Скорость подъема может составлять до десятка миллиметров.
Горизонтально крупные литосферные плиты плывут несколько быстрее. В этом случае скорость может составить до десятка сантиметров в течение года. Так, к примеру, Санкт-Петербург поднялся уже на метр за весь период своего существования. Скандинавский полуостров - на 250 м за 25 000 лет. Мантийный материал движется сравнительно медленно. Однако в результате происходят землетрясения, и прочие явления. Это позволяет сделать вывод о большой мощности перемещения материала.
Используя тектоническую позицию плит, исследователи объясняют множество геологических явлений. Вместе с этим в ходе изучения выяснилась намного большая, нежели это представлялось в самом начале появления гипотезы, сложность процессов, происходящих с платформой.
Тектоника плит не смогла объяснить изменения интенсивности деформаций и движения, наличие глобальной устойчивой сети из глубоких разломов и некоторые другие явления. Остается также открытым вопрос об историческом начале действия. Прямые признаки, указывающие на плитно-тектонические процессы, известны с периода позднего протерозоя. Однако ряд исследователей признает их проявление с архея или раннего протерозоя.
Расширение возможностей для исследования
Появление сейсмотомографии обусловило переход этой науки на качественно новый уровень. В середине восьмидесятых годов прошлого века глубинная геодинамика стала самым перспективным и молодым направлением из всех существовавших наук о Земле. Однако решение новых задач осуществлялось с использованием не только сейсмотомографии. На помощь пришли и прочие науки. К ним, в частности, относят экспериментальную минералогию.
Благодаря наличию нового оборудования появилась возможность изучать поведение веществ при температурах и давлениях, соответствующих максимальным на глубинах мантии. Также в исследованиях использовались методы изотопной геохимии. Эта наука изучает, в частности, изотопный баланс редких элементов, а также благородных газов в различных земных оболочках. При этом показатели сравниваются с метеоритными данными. Применяются методы геомагнетизма, с помощью которых ученые пытаются раскрыть причины и механизм инверсий в магнитном поле.
Современная картина
Гипотеза тектоники платформы продолжает удовлетворительно объяснять процесс развития коры в течение хотя бы последних трех миллиардов лет. При этом имеются спутниковые измерения, в соответствии с которыми подтвержден факт того, что основные литосферные плиты Земли не стоят на месте. В результате вырисовывается определенная картина.
В поперечном сечении планеты присутствует три самых активных слоя. Мощность каждого из них составляет несколько сотен километров. Предполагается, что исполнение главной роли в глобальной геодинамике возложено именно на них. В 1972 году Морган обосновал выдвинутую в 1963-м Вилсоном гипотезу о восходящих мантийных струях. Эта теория объяснила явление о внутриплитном магнетизме. Возникшая в результате плюм-тектоника становится с течением времени все более популярной.
Геодинамика
С ее помощью рассматривается взаимодействие достаточно сложных процессов, которые происходят в мантии и коре. В соответствии с концепцией, изложенной Артюшковым в его труде "Геодинамика", в качестве основного источника энергии выступает гравитационная дифференциация вещества. Этот процесс отмечается в нижней мантии.
После того как от породы отделяются тяжелые компоненты (железо и прочее), остается более легкая масса твердых веществ. Она опускается в ядро. Расположение более легкого слоя под тяжелым неустойчиво. В связи с этим накапливающийся материал собирается периодически в достаточно крупные блоки, которые всплывают в верхние слои. Размер подобных образований составляет около ста километров. Этот материал явился основой для формирования верхней
Нижний слой, вероятно, представляет собой недифференцированное первичное вещество. В ходе эволюции планеты за счет нижней мантии происходит рост верхней и увеличение ядра. Более вероятно, что блоки легкого материала поднимаются в нижней мантии вдоль каналов. В них температура массы достаточно высока. Вязкость при этом существенно снижена. Повышению температуры способствует выделение большого объема потенциальной энергии в процессе подъема вещества в область силы тяжести примерно на расстояние в 2000 км. По ходу движения по такому каналу происходит сильный нагрев легких масс. В связи с этим в мантию вещество поступает, обладая достаточно высокой температурой и значительно меньшим весом в сравнении с окружающими элементами.
За счет пониженной плотности легкий материал всплывает в верхние слои до глубины в 100-200 и менее километров. С понижением давления падает температура плавления компонентов вещества. После первичной дифференциации на уровне "ядро-мантия" происходит вторичная. На небольших глубинах легкое вещество частично подвергается плавлению. При дифференциации выделяются более плотные вещества. Они погружаются в нижние слои верхней мантии. Выделяющиеся более легкие компоненты, соответственно, поднимаются вверх.
Комплекс движений веществ в мантии, связанных с перераспределением масс, обладающих разной плотностью в результате дифференциации, называют химической конвекцией. Подъем легких масс происходит с периодичностью примерно в 200 млн лет. При этом внедрение в верхнюю мантию отмечается не повсеместно. В нижнем слое каналы располагаются на достаточно большом расстоянии друг от друга (до нескольких тысяч километров).
Подъем глыб
Как было выше сказано, в тех зонах, где происходит внедрение крупных масс легкого нагретого материала в астеносферу, происходит частичное его плавление и дифференциация. В последнем случае отмечается выделение компонентов и последующее их всплытие. Они достаточно быстро проходят сквозь астеносферу. При достижении литосферы их скорость снижается. В некоторых областях вещество формирует скопления аномальной мантии. Они залегают, как правило, в верхних слоях планеты.
Аномальная мантия
Ее состав приблизительно соответствует нормальному мантийному веществу. Отличием аномального скопления является более высокая температура (до 1300-1500 градусов) и сниженная скорость упругих продольных волн.
Поступление вещества под литосферу провоцирует изостатическое поднятие. В связи с повышенной температурой аномальное скопление обладает более низкой плотностью, чем нормальная мантия. Кроме того, отмечается небольшая вязкость состава.
В процессе поступления к литосфере аномальная мантия довольно быстро распределяется вдоль подошвы. При этом она вытесняет более плотное и менее нагретое вещество астеносферы. По ходу движения аномальное скопление заполняет те участки, где подошва платформы находится в приподнятом состоянии (ловушки), а глубоко погруженные области она обтекает. В итоге в первом случае отмечается изостатическое поднятие. Над погруженными же областями кора остается стабильной.
Ловушки
Процесс охлаждения мантийного верхнего слоя и коры до глубины примерно ста километров происходит медленно. В целом он занимает несколько сотен миллионов лет. В связи с этим неоднородности в мощности литосферы, объясняемые горизонтальными температурными различиями, обладают достаточно большой инерционностью. В том случае, если ловушка располагается неподалеку от восходящего потока аномального скопления из глубины, большое количество вещества захватывается сильно нагретым. В итоге формируется достаточно крупный горный элемент. В соответствии с данной схемой происходят высокие поднятия на участке эпиплатформенного орогенеза в
Описание процессов
В ловушке аномальный слой в ходе охлаждения подвергается сжатию на 1-2 километра. Кора, расположенная сверху, погружается. В сформировавшемся прогибе начинают скапливаться осадки. Их тяжесть способствует еще большему погружению литосферы. В итоге глубина бассейна может составить от 5 до 8 км. Вместе с этим при уплотнении мантии в нижнем участке базальтового слоя в коре может отмечаться фазовое превращение породы в эклогит и гранатовый гранулит. За счет выходящего из аномального вещества теплового потока происходит прогревание вышележащей мантии и понижение ее вязкости. В связи с этим наблюдается постепенное вытеснение нормального скопления.
Горизонтальные смещения
При образовании поднятий в процессе поступления аномальной мантии к коре на континентах и океанах происходит увеличение потенциальной энергии, запасенной в верхних слоях планеты. Для сброса излишков вещества стремятся разойтись в стороны. В итоге формируются добавочные напряжения. С ними связаны разные типы движения плит и коры.
Разрастание океанического дна и плавание материков являются следствием одновременного расширения хребтов и погружения платформы в мантию. Под первыми располагаются крупные массы из сильно нагретого аномального вещества. В осевой части этих хребтов последнее находится непосредственно под корой. Литосфера здесь обладает значительно меньшей мощностью. Аномальная мантия при этом растекается в участке повышенного давления - в обе стороны из-под хребта. Вместе с этим она достаточно легко разрывает кору океана. Расщелина наполняется базальтовой магмой. Она, в свою очередь, выплавляется из аномальной мантии. В процессе застывания магмы формируется новая Так происходит разрастание дна.
Особенности процесса
Под срединными хребтами аномальная мантия обладает сниженной вязкостью вследствие повышенной температуры. Вещество способно достаточно быстро растекаться. В связи с этим разрастание дна происходит с повышенной скоростью. Относительно низкой вязкостью также обладает океаническая астеносфера.
Основные литосферные плиты Земли плывут от хребтов к местам погружения. Если эти участки находятся в одном океане, то процесс происходит со сравнительно высокой скоростью. Такая ситуация характерна сегодня для Тихого океана. Если разрастание дна и погружение происходит в разных областях, то расположенный между ними континент дрейфует в ту сторону, где происходит углубление. Под материками вязкость астеносферы выше, чем под океанами. В связи с возникающим трением появляется значительное сопротивление движению. В результате снижается скорость, с которой происходит расширение дна, если отсутствует компенсация погружения мантии в той же области. Таким образом, разрастание в Тихом океане происходит быстрее, чем в Атлантическом.
