СОВРЕМЕННАЯ ГЕОЛОГИЯ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

ПЛИТНО-ТЕКТОНИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ 60-Х ГОДОВ

    В первые же послевоенные годы началось стремительное накопление новых материалов и впервые были получены достоверные данные о строении ложа океанов и процессах, здесь протекающих. Была открыта мировая система срединноокеанских хребтов, пронизывающих все океаны планеты и осложненных в осевой части рифтовыми долинами - щелями, заполненными молодыми базальтами. Было подтверждено коренное отличие океанской коры от континентальной и обнаружено, что океанская кора характеризуется линейными магнитными аномалиями, параллельными осям срединных хребтов и расположенными симметрично по отношению к ним. Открытие того факта, что древние породы нередко сохраняют ориентировку магнитного поля, существовавшего в момент их образования (застывания для магматических, осаждения для осадочных пород), привело к разработке нового научного направления - палеомагнетизма. А данные, полученные этим методом, принесли неожиданный для самих исследователей результат: они подтвердили выводы А. Вегенера о былом соединении материков в единый суперконтинент и его последующем распаде с образованием молодых океанов.
    В результате уже в 1962 - 1963 годах было сформулировано представление о новообразовании океанов в процессе их расширения - спрединга, начиная от осей срединных хребтов, и заполнения базальтовой магмой, изливающейся в рифтовых щелях. Вскоре, в 1967 г. началось глубоководное бурение, сразу же подтвердившее идею спрединга; исходя из этой идеи и недавно же установленного явления периодического обращения (инверсии) магнитного поля Земли, получило объяснение и образование линейных магнитных аномалий, столь характерных для океанов. А в 1967 - 1968 годах представление о спрединге, рождающем новую океанскую кору, было дополнено представлением о ее субдукции - поглощении в глубоководных желобах, окаймляющих вулканические островные дуги. Поглощение это происходит вдоль наклонных сейсмоактивных зон, уходящих глубоко в мантию Земли. Уточнение распределения эпицентров землетрясений на поверхности планеты показало, что земная кора и вся литосфера разделены на сравнительно небольшое число крупных и среднего размера относительно жестких и монолитных плит, в швах между которыми сосредоточена почти вся тектоническая, сейсмическая и вулканическая активность планеты.
    В итоге родилась новая мобилистская концепция, получившая название тектоники плит, быстро завоевавшая широкую популярность (позднее всего, однако, в нашей стране) и подтверждение, принесшее ей впервые в истории геологии статус научной теории. Ее основные положения сводятся к следующему.
    1. Литосфера Земли, включающая кору и самую верхнюю часть мантии, подстилается более пластичной, менее вязкой оболочкой - астеносферой.
    2. Литосфера разделена на ограниченное число крупных, несколько тысяч километров в поперечнике, и среднего размера (около 1000 км) относительно жестких и монолитных плит.
    3. Литосферные плиты перемещаются друг относительно друга в горизонтальном направлении; характер этих перемещений может быть трояким: а) раздвиг (спрединг) с заполнением образующегося зияния новой корой океанского типа; б) поддвиг (субдукция) океанской плиты под континентальную или океанскую же с возникновением над зоной субдукции вулканической дуги или окраинно-континентального вулкано-плутонического пояса; в) скольжение одной плиты относительно другой по вертикальной плоскости так нвзываемых трансформных разломов, поперечных к осям срединных хребтов.
    4. Перемещение литосферных плит по поверхности астеносферы подчиняется теореме Эйлера, гласящей, что перемещение сопряженных точек на сфере происходит вдоль окружностей, проведенных относительно оси, проходящей через центр Земли; места выхода оси на поверхность получили название полюсов вращения, или раскрытия.
    5. В масштабе планеты в целом спрединг автоматически компенсируется субдукцией, т.е. сколько за данный промежуток времени рождается новой океанской коры, столько же более древней океанской коры поглощается в зонах субдукции, благодаря чему объем Земли остается неизменным.
    6. Перемещение литосферных плит происходит под действием конвективных течений в мантии, включая астеносферу. Под осями раздвига срединных хребтов образуются восходящие течения; они превращаются в горизонтальные на периферии хребтов и в нисходящие в зонах субдукции на окраинах океанов (рис. 1). Сама конвекция имеет своей причиной накопление тепла в недрах Земли вследствие его выделения при распаде естественно-радиоактивных элементов и изотопов.   

Рис. 1. Блок-диаграмма Б. Изакса, Дж. Оливера и Л. Сайкса (1968), иллюстрирующая относительное движение жестких литосферных плит, формирующихся в зонах спрединга и поглощаемых в зонах субдукции.

   Эти сравнительно простые положения позволили логично объяснить широкий круг геологических явлений: не только тектонических движений и деформаций, включая образование складчато-надвиговых горных систем и проявления регионального метаморфизма, но и разнообразие вулканических и интрузивно-магматических, а также осадочных пород и заключенных в них полезных ископаемых. К тому же эти положения получили экспериментальное подтверждение. Одним из наиболее убедительных подтверждений оказались результаты глубоководного бурения, показавшие, что возраст океанской коры систематически возрастает от осей срединных хребтов к окраинам океанов. Их дополнили наблюдения в рифтовых долинах - осях спрединга и вдоль трансформных разломов с подводных обитаемых аппаратов, а в последнее десятилетие прямые измерения методами космической геодезии позволили убедиться в том, что плиты действительно движутся на наших глазах и именно в том направлении и с той скоростью, которые предсказывает данная теория.
    В общем, создав научную теорию тектоники плит, геология впервые получила достаточно строго обоснованную теоретическую основу и тем самым поднялась на новую ступень развития, сравнявшись в этом отношении с другими естественными науками. В частности, картирование линейных магнитных аномалий с проверкой их возраста по результатам глубоководного бурения и с учетом теоремы Эйлера открыло путь к восстановлению положения материков и очертаний океанов в течение последних 180 млн. лет истории Земли с помощью графических построений на ЭВМ. Установление зависимости между глубиной океана и возрастом коры (чем древнее кора, тем больше глубина) позволило восстанавливать для того же отрезка геологической истории распределение глубин, а это, в свою очередь, дало возможность наметить картину океанских течений. Так возникло новое направление - палеоокеанология. Для более отдаленных, чем юрский период, геологических эпох столь точные построения невозможны, и приходится опираться в основном на палеомагнитные определения и данные палеобиогеографии.
    Следующее двадцатилетие после появления тектоники плит - 70 - 80-е годы явились временем ее более широкого применения в глобальном и региональном масштабе. Вся картина развития земной коры и земной поверхности подверглась коренному пересмотру с мобилистских позиций. При этом, естественно, выявилось, что в действительности все процессы, описываемые тектоникой плит, протекают в более сложной форме, чем ею первоначально постулировалось. Но эти поправки все же не затрагивали главной идеи, заложенной в основу данной концепции. Исключение составила необходимость объяснения магматизма, проявляющегося внутри плит, которые рассматривались как внутренне монолитные.

Следующая страница