Ilgu laiku ģeoloģijas zinātnē dominēja hipotēze par kontinentu un okeānu nemainīgo stāvokli. Bija vispārpieņemts, ka viņi abi radās pirms simtiem miljonu gadu un nekad nav mainījuši savu nostāju. Tikai reizēm, kad kontinentu augstums ievērojami samazinājās un Pasaules okeāna līmenis pacēlās, jūra virzījās uz zemienēm un appludināja tās.

Ģeologu vidū ir izveidojies uzskats, ka zemes garoza piedzīvo tikai lēnu vertikālu kustību un, pateicoties tam, veidojas sauszemes un zemūdens reljefs.

Lielais vairums ģeologu jau sen piekrita domai, ka “zemes stiegrojums” atrodas pastāvīgā vertikālā kustībā, kā rezultātā veidojas Zemes reljefs. Bieži vien šīm kustībām ir liela amplitūda un ātrums, un tās izraisa lielas katastrofas, piemēram, zemestrīces. Taču ir arī ļoti lēnas vertikālas kustības ar mainīgu zīmi, kuras nav pamanāmas pat ar visjutīgākajiem instrumentiem. Tās ir tā sauktās svārstību kustības. Tikai ļoti ilgā laika posmā tiek atklāts, ka kalnu virsotnes pieauga par vairākiem centimetriem, un upju ielejas padziļinājās.

19. gadsimta beigās - 20. gadsimta sākumā. Daži dabaszinātnieki apšaubīja šo pieņēmumu pamatotību un sāka piesardzīgi paust idejas par kontinentu vienotību ģeoloģiskajā pagātnē, ko pašlaik atdala plaši okeāni. Šie zinātnieki, tāpat kā daudzi progresīvie, nonāca sarežģītā situācijā, jo viņu pieņēmums nebija pierādīts. Patiešām, ja zemes garozas vertikālās vibrācijas varēja izskaidrot ar kādiem iekšējiem spēkiem (piemēram, Zemes siltuma ietekmi), tad milzīgu kontinentu pārvietošanos pa zemes virsmu bija grūti iedomāties.

VĒGENERA HIPOTĒZE

20. gadsimta sākumā. Pateicoties vācu ģeofiziķa A.Vēgenera darbiem, ideja par kontinentu pārvietošanu ieguva lielu popularitāti dabaszinātnieku vidū. Viņš daudzus gadus pavadīja ekspedīcijās un 1930. gada novembrī (precīzs datums nav zināms) nomira uz Grenlandes ledājiem. Zinātnisko pasauli šokēja ziņa par savu radošo spēku plaukumā esošā A.Vēgenera nāvi. Līdz tam laikam viņa idejas par kontinentālo dreifēšanu popularitāte bija sasniegusi savu zenītu. Daudzi ģeologi un ģeofiziķi, paleoģeogrāfi un bioģeogrāfi tos uztvēra ar interesi, un sāka parādīties talantīgi darbi, kuros šīs idejas tika attīstītas.

A. Vegeners nāca klajā ar ideju par iespējamo kontinentu pārvietošanos, rūpīgi izpētot pasaules ģeogrāfisko karti. Viņu pārsteidza apbrīnojamā Dienvidamerikas un Āfrikas krastu kontūru līdzība. Vēlāk A. Vegeners iepazinās ar paleontoloģiskajiem materiāliem, kas liecina par kādreizējo sauszemes savienojumu esamību starp Brazīliju un Āfriku. Tas savukārt rosināja detalizētāku pieejamo ģeoloģisko un paleontoloģisko datu analīzi un radīja stingru pārliecību, ka viņa pieņēmums ir pareizs.

Sākumā bija grūti pārvarēt labi attīstītās kontinentu pozīcijas nemainīguma koncepcijas dominējošo stāvokli jeb fiksisma hipotēzi ar mobilistu ģeniālu, tīri spekulatīvu pieņēmumu, kas līdz šim balstījās tikai uz līdzību. Atlantijas okeāna pretējo krastu konfigurācijas. A. Vegeners uzskatīja, ka viņš spēs pārliecināt visus savus pretiniekus par kontinentālās dreifēšanas pamatotību tikai tad, ja tiks savākti pārliecinoši pierādījumi, kas balstīti uz plašiem ģeoloģiskiem un paleontoloģiskiem materiāliem.

Lai apstiprinātu kontinentālo novirzi, A. Vegeners un viņa atbalstītāji minēja četras neatkarīgu pierādījumu grupas: ģeomorfoloģisko, ģeoloģisko, paleontoloģisko un paleoklimatisko. Tātad viss sākās ar zināmu līdzību piekrastes līnijas kontinentos, kas atrodas abpus Atlantijas okeānam, Indijas okeānu ieskaujošo kontinentu piekrastes kontūrām ir mazāk skaidra sakritība. A. Vegeners ierosināja, ka pirms aptuveni 250 miljoniem gadu visi kontinenti bija sagrupēti vienā milzu superkontinentā – Pangea. Šis superkontinents sastāvēja no divām daļām. Ziemeļos atradās Laurazija, kas apvienoja Eirāziju (bez Indijas) un Ziemeļameriku, bet dienvidos bija Gondvāna, ko pārstāvēja Dienvidamerika, Āfrika, Hindustāna, Austrālija un Antarktīda.

Pangea rekonstrukcija galvenokārt balstījās uz ģeomorfoloģiskiem datiem. Tos pilnībā apstiprina atsevišķu kontinentu un attīstības zonu ģeoloģisko griezumu līdzība noteikti veidi dzīvnieku un augu valstības. Visa Gondvānas dienvidu kontinentu senā flora un fauna veido vienu kopienu. Daudzi sauszemes un saldūdens mugurkaulnieki, kā arī seklūdens bezmugurkaulnieku formas, kas nespēj aktīvi pārvietoties lielos attālumos un šķietami dzīvo dažādos kontinentos, izrādījās pārsteidzoši tuvi un līdzīgi viens otram. Grūti iedomāties, kā senā flora būtu varējusi apmesties, ja kontinentus vienu no otra atdalītu tāds pats milzīgs attālums kā tagad.

Pārliecinošus pierādījumus par labu Pangea, Gondvānas un Laurāzijas pastāvēšanai A.Vēgeners ieguva pēc paleoklimatisko datu apkopošanas. Tolaik jau bija labi zināms, ka lielākā lokšņu apledojuma pēdas, kas notika pirms aptuveni 280 miljoniem gadu, tika atrastas gandrīz visos dienvidu kontinentos. Ledāju veidojumi seno morēnu fragmentu (tās sauc par tillītiem) veidā, ledāju reljefa paliekas un ledāju kustības pēdas ir zināmas Dienvidamerikā (Brazīlijā, Argentīnā), Dienvidāfrikā, Indijā, Austrālijā un Antarktīdā. Ir grūti iedomāties, kā, ņemot vērā kontinentu pašreizējo stāvokli, apledojumi varētu notikt gandrīz vienlaicīgi apgabalos, kas tik tālu viens no otra. Turklāt lielākā daļa uzskaitīto apledojuma apgabalu šobrīd atrodas ekvatoriālajos platuma grādos.

Kontinentālās dreifēšanas hipotēzes pretinieki izvirza šādus argumentus. Pēc viņu domām, lai gan visi šie kontinenti pagātnē atradās ekvatoriālajos un tropiskajos platuma grādos, tie atradās daudz augstākā hipsometriskā stāvoklī nekā pašlaik, kas izraisīja ledus un sniega parādīšanos to robežās. Galu galā tagad Kilimandžaro kalnā ilgstoši ir sniegs un ledus. Tomēr maz ticams, ka kopējais augstums kontinenti tajā tālajā laikā bija 3500-4000 m. Šim pieņēmumam nav pamata, jo šajā gadījumā kontinenti būtu pakļauti intensīvai erozijai un uz to rāmjiem vajadzēja uzkrāties rupja materiāla biezumam, līdzīgi kā terminālī. kalnu upju drenāžas baseini. Patiesībā kontinentālajos šelfos tika nogulsnēti tikai smalkgraudaini un ķīmiski nogulumi.

Tāpēc vispieņemamākais skaidrojums šai unikālajai parādībai, t.i., seno morēnu klātbūtnei mūsdienu Zemes ekvatoriālajos un tropiskajos reģionos, ir tas, ka pirms 260 - 280 miljoniem gadu Gondvānas kontinents, kas sastāvēja no Dienvidamerikas, Indijas, Āfrikas. , Austrālija savākta kopā un Antarktīda, atradās augstos platuma grādos, netālu no Dienvidu ģeogrāfiskā pola.

Drifta hipotēzes pretinieki nevarēja iedomāties, kā kontinenti pārvietojās tik lielos attālumos. A.Vēgeners to skaidroja, izmantojot piemēru par aisbergu kustību, kas tika veikta planētas rotācijas radīto centrbēdzes spēku ietekmē.

Pateicoties vienkāršībai un skaidrībai un, pats galvenais, faktu pārliecinošumam, kas minēti, aizstāvot hipotēzi par kontinentālo novirzi, tas ātri kļuva populārs. Tomēr pēc panākumiem diezgan drīz iestājās krīze. Kritiskā attieksme pret hipotēzi sākās ar ģeofiziķiem. Viņi dabūja liels skaits fakti un fiziskas pretrunas kontinentu kustības loģisko pierādījumu ķēdē. Tas viņiem ļāva pierādīt kontinentālās novirzīšanās metodes un cēloņu nepārliecinošo raksturu, un līdz 40. gadu sākumam šī hipotēze bija zaudējusi gandrīz visus savus atbalstītājus. Līdz XX gadsimta 50. gadiem. Lielākajai daļai ģeologu šķita, ka hipotēze par kontinentu dreifēšanu ir pilnībā jāatmet un to var uzskatīt tikai par vienu no zinātnes vēsturiskajiem paradoksiem, kas nebija guvis apstiprinājumu un neizturēja laika pārbaudi.

PALEOMAGNĒTISMS UN NEOMOBILISMS

No 20. gadsimta vidus. Zinātnieki sāka intensīvu pētījumu par okeāna dibena topogrāfiju un ģeoloģiju tās dziļajā iekšienē, kā arī okeāna ūdeņu fiziku, ķīmiju un bioloģiju. Viņi sāka pētīt jūras gultni ar daudziem instrumentiem. Atšifrējot seismogrāfu un magnetometru ierakstus, ģeofiziķi ieguva jaunus faktus. Tika konstatēts, ka daudzi ieži to veidošanās procesā ieguva magnetizāciju esošā ģeomagnētiskā pola virzienā. Vairumā gadījumu šī paliekošā magnetizācija paliek nemainīga daudzus miljonus gadu.

Pašlaik paraugu atlases un to magnetizācijas noteikšanas metodes īpašas ierīces- magnetometri. Nosakot dažāda vecuma iežu magnetizācijas virzienu, var noskaidrot, kā ģeomagnētiskā lauka virziens mainījās katrā konkrētajā apgabalā noteiktā laika periodā.

Atlieku magnetizācijas izpēte akmeņos noveda pie diviem fundamentāliem atklājumiem. Pirmkārt, ir noskaidrots, ka Zemes garajā vēsturē magnetizācija ir mainījusies daudzkārt - no normālas, t.i., atbilstoša mūsdienu, uz reverso. Šis atklājums tika apstiprināts mūsu gadsimta 60. gadu sākumā. Izrādījās, ka magnetizācijas orientācija nepārprotami ir atkarīga no laika, un uz tā pamata tika izveidotas magnētiskā lauka maiņas skalas.

Otrkārt, pētot lavas kolonnas, kas atrodas abpus okeāna vidusgrēdām, tika atklāta zināma simetrija. Šo parādību sauc par svītru magnētisko anomāliju. Šādas anomālijas atrodas simetriski abās okeāna vidusgrēdas pusēs, un katrs to simetriskais pāris ir viena vecuma. Turklāt pēdējais dabiski palielinās, palielinoties attālumam no okeāna vidus grēdas ass virzienā uz kontinentiem. Sloksnes magnētiskās anomālijas ir kā inversiju ieraksts, t.i., magnētiskā lauka virziena izmaiņas uz milzu “magnētiskās lentes”.

Amerikāņu zinātnieks G. Hess ierosināja, kas vēlāk tika daudzkārt apstiprināts, ka daļēji izkusis mantijas materiāls paceļas uz virsmu pa plaisām un caur plaisu ielejām, kas atrodas okeāna vidus grēdas aksiālajā daļā. Tas izplatās dažādos virzienos no kores ass un tajā pašā laikā it kā atdalās un atklāj okeāna dibenu. Mantijas materiāls pakāpeniski aizpilda plaisas plaisu, tajā sacietē, tiek magnetizēts, pamatojoties uz esošo magnētisko polaritāti, un pēc tam, apmēram vidū saplīstot, tiek atstumts ar jaunu kausējuma daļu. Pamatojoties uz inversijas laiku un tiešās un reversās magnetizācijas maiņas secību, tiek noteikts okeānu vecums un atšifrēta to attīstības vēsture.

Okeāna dibena sloksnes magnētiskās anomālijas izrādījās ērtākā informācija, lai rekonstruētu ģeomagnētiskā lauka polaritātes laikmetus ģeoloģiskajā pagātnē. Bet vēl ir daudz svarīgs virziens magmatisko iežu izpēte. Pamatojoties uz seno iežu paliekošo magnetizāciju, ir iespējams noteikt paleomeridānu virzienu un līdz ar to arī Ziemeļpola un Dienvidpola koordinātas konkrētā ģeoloģiskajā laikmetā.

Pirmās seno polu novietojuma noteikšanas liecināja, ka jo vecāks ir pētāmais laikmets, jo magnētiskā pola atrašanās vieta atšķiras no mūsdienu. Tomēr galvenais ir tas, ka polu koordinātas, kas noteiktas no viena vecuma akmeņiem, katram atsevišķam kontinentam ir vienādas, bet dažādiem kontinentiem tām ir nesakritība, kas palielinās, dodoties dziļāk tālā pagātnē.

Viena no paleomagnētiskās izpētes parādībām bija seno un mūsdienu magnētisko polu pozīciju nesaderība. Mēģinot tos apvienot, katru reizi bija nepieciešams pārvietot kontinentus. Ievērības cienīgs ir fakts, ka tad, kad vēlā paleozoiskā un agrīnā mezozoja magnētiskie stabi apvienojās ar mūsdienu magnētiskajiem stabiem, kontinenti pārcēlās vienā milzīgā kontinentā, kas bija ļoti līdzīgs Pangejai.

Šādi satriecoši paleomagnētisko pētījumu rezultāti veicināja plašākas zinātnieku kopienas atgriešanos pie hipotēzes par kontinentālo novirzi. Angļu ģeofiziķis E. Bulards un viņa kolēģi nolēma pārbaudīt sākotnējo kontinenta dreifēšanas priekšnoteikumu – kontinentālo bloku kontūru līdzību, ko pašlaik atdala Atlantijas okeāns. Izlīdzināšana tika veikta, izmantojot elektroniskos datorus, taču ne pa krasta līniju kontūru, kā to darīja A. Vegeners, bet gan pa 1800 m izobātu, kas iet aptuveni kontinentālās nogāzes vidū. Kontinentu kontūras, kas atrodas abās Atlantijas okeāna pusēs, sakrita ievērojamā attālumā.

LITOSFĒRĀS PLĀKSNES TEKTONIKA

Primārās magnetizācijas atklājumi, magnētisko anomāliju stabi ar mainīgām zīmēm, simetriski okeāna vidus grēdu asīm, magnētisko polu stāvokļa izmaiņas laika gaitā un vairāki citi atklājumi noveda pie kontinentālās dreifēšanas hipotēzes atdzimšanas.

Ideja par okeāna dibena paplašināšanu no okeāna vidusdaļas grēdu asīm uz perifēriju ir guvusi atkārtotu apstiprinājumu, īpaši pēc dziļūdens urbšanas. Seismologi sniedza lielu ieguldījumu mobilisma (kontinentālā dreifa) ideju attīstībā. Viņu pētījumi ļāva noskaidrot priekšstatu par seismiskās aktivitātes zonu sadalījumu uz zemes virsmas. Izrādījās, ka šīs zonas ir diezgan šauras, bet plašas. Tie ir ierobežoti ar kontinentālām malām, salu lokiem un okeāna vidus grēdām.

Atdzīvināto hipotēzi par kontinentālo novirzi sauc par tektoniku litosfēras plāksnes. Šīs plāksnes lēnām pārvietojas pa mūsu planētas virsmu. To biezums dažkārt sasniedz 100-120 km, bet biežāk tas ir 80-90 km. Uz Zemes ir maz litosfēras plākšņu (1. att.) - astoņas lielas un aptuveni pusotrs ducis mazu. Pēdējās bieži sauc par mikroplatēm. Divas lielas plāksnes atrodas Klusajā okeānā, un tās attēlo plāna un viegli caurlaidīga okeāna garoza. Antarktikas, IndoAustrālijas, Āfrikas, Ziemeļamerikas, Dienvidamerikas un Eirāzijas litosfēras plāksnēm ir kontinentāla tipa garoza. Viņiem ir dažādas malas (apmales). Kad plāksnes attālinās, to malas sauc par atšķirīgām. Tiem atšķiroties, mantijas materiāls nonāk radušajā plaisā (plīsuma zonā). Tas sacietē uz dibena virsmas un veido okeāna garozu. Jaunas mantijas materiāla daļas paplašina plaisu zonu, kas izraisa litosfēras plākšņu pārvietošanos. Vietā, kur tie attālinās, veidojas okeāns, kura izmērs nepārtraukti palielinās. Šāda veida robežas fiksē mūsdienu okeāna plaisu lūzumi gar okeāna vidus grēdu asīm.

Rīsi. 1. Mūsdienu Zemes litosfēras plāksnes un to kustības virziens.

1 - izplešanās asis un defekti; 2 - planētu kompresijas jostas; 3 - saplūstošās plākšņu robežas; 4 - mūsdienu kontinenti

Kad litosfēras plāksnes saplūst, to robežas sauc par konverģentām. Konverģences zonā notiek sarežģīti procesi. Ir divi galvenie. Kad okeāna plāksne saduras ar citu okeāna vai kontinentālo plāksni, tā iegrimst mantijā. Šo procesu pavada deformācija un lūzums. Iegremdēšanas zonā notiek dziļas fokusa zemestrīces. Tieši šajās vietās atrodas Zavaritsky-Benioff zonas.

Okeāna plāksne iekļūst mantijā un tur daļēji izkususi. Tajā pašā laikā tās vieglākās sastāvdaļas, kūstot, atkal paceļas uz virsmas vulkāna izvirdumu veidā. Tieši tāda ir Klusā okeāna uguns gredzena būtība. Smagās sastāvdaļas lēnām iegrimst apvalkā un var nolaisties līdz pat kodola robežām.

Saduroties divām kontinentālajām litosfēras plāksnēm, rodas hummocking tipa efekts.

Mēs to daudzkārt novērojam ledus dreifēšanas laikā, kad ledus gabali saduras un tiek saspiesti, virzoties viens pret otru. Kontinentu garoza ir daudz vieglāka par mantiju, tāpēc plāksnes neiegrimst mantijā. Kad tie saduras, tie saspiežas, un to malās parādās lielas kalnu struktūras.

Daudzi un ilgstoši novērojumi ir ļāvuši ģeofiziķiem noteikt litosfēras plākšņu vidējos kustības ātrumus. Alpu un Himalaju kompresijas joslā, kas izveidojās Āfrikas un Hindustānas plātņu sadursmes rezultātā ar Eirāzijas plātnēm, konverģences rādītāji svārstās no 0,5 cm/gadā Gibraltāra reģionā līdz 6 cm/gadā Pamirā un Himalajos. reģionos.

Eiropa šobrīd “kuģo prom” no Ziemeļamerika ar ātrumu līdz 5 cm/gadā. Tomēr Austrālija “attālinās” no Antarktīdas maksimālais ātrums- vidēji 14 cm/gadā.

Okeāna litosfēras plātnēm ir vislielākie kustības ātrumi - to ātrums ir 3-7 reizes lielāks nekā kontinentālo litosfēras plātņu ātrums. “Ātrākā” ir Klusā okeāna plāksne, un “lēnākā” ir Eirāzijas plāksne.

LITOSFĒRĀS PLĀKSNES KUSTĪBAS MEHĀNISMS

Ir grūti iedomāties, ka plaši un masīvi kontinenti var pārvietoties lēni. Vēl grūtāk ir atbildēt uz jautājumu, kāpēc viņi pārceļas? Zemes garoza ir atdzesēta un pilnībā kristalizēta masa. No apakšas to klāj daļēji izkususi astenosfēra. Ir viegli pieņemt, ka litosfēras plāksnes radās daļēji izkusušās astenosfēras vielas dzesēšanas laikā, līdzīgi kā ledus veidošanās process rezervuāros ziemā. Tomēr atšķirība ir tāda, ka ledus ir vieglāks par ūdeni, un litosfēras kristalizētie silikāti ir smagāki par to kausējumu.

Kā veidojas okeāna litosfēras plāksnes?

Telpā starp tām paceļas karstā un daļēji izkausētā astenosfēras viela, kas, nokrītot uz okeāna dibena virsmas, atdziest un, kristalizējoties, pārvēršas litosfēras iežos (2. att.). Šķiet, ka iepriekš izveidotie litosfēras posmi “sasalst” vēl spēcīgāk un sadalās plaisās. Šajās plaisās iekļūst jauna karstas vielas daļa un, sacietējot, palielinoties apjomam, tās izstumj. Process tiek atkārtots daudzas reizes.

Rīsi. 2. Stingru litosfēras plātņu kustības shēma (pēc B. Īzaka u.c.)

Litosfēras ieži ir smagāki par astenosfēras pamatā esošo karsto vielu, un tāpēc, jo biezāka tā ir, jo dziļāk tas iegrimst vai nogrimst mantijā. Kāpēc litosfēras plāksnes, ja tās ir smagākas par izkusušās mantijas vielu, tajā negrimst? Atbilde ir pavisam vienkārša. Tie negrimst, jo vieglā zemes garoza ir “pielodēta” augšpusē esošo kontinentālo plākšņu smagajai mantijas daļai, kas darbojas kā pludiņš. Tāpēc kontinentālo plātņu iežu vidējais blīvums vienmēr ir mazāks vidēja blīvuma karstās mantijas materiāls.

Okeāna plāksnes ir smagākas par mantiju, un tāpēc tās agrāk vai vēlāk iegrimst mantijā un nogrimst zem vieglākajām kontinentālajām plātnēm.

Diezgan ilgu laiku okeāna litosfēra, tāpat kā milzu "saplacinātas apakštasītes", paliek uz virsmas. Saskaņā ar Arhimēda likumu no zem tām izspiestās astenosfēras masa ir vienāda ar pašu plākšņu un litosfēras ieplakas aizpildošā ūdens masu. Parādās peldspēja, kas pastāv ilgu laiku. Tomēr tas nevar turpināties ilgi. Vietās, kur rodas pārmērīgs spriegums, dažkārt tiek traucēta “apakštasītes” integritāte, un tās ir stiprākas, jo dziļāk plāksnes iegrimst apvalkā, un līdz ar to, jo vecākas tās ir. Iespējams, litosfēras plāksnēs, kas bija vecākas par 150 miljoniem gadu, radās spriegumi, kas ievērojami pārsniedza pašas litosfēras stiepes spēku, tie sadalījās un iegrima karstajā apvalkā.

GLOBĀLĀS REKONSTRUKCIJAS

Pamatojoties uz kontinentālo iežu un okeāna dibena paliekošās magnetizācijas izpēti, tiek noteikts polu novietojums un platuma zonējums ģeoloģiskajā pagātnē. Paleolatitudes, kā likums, nesakrīt ar mūsdienu ģeogrāfiskie platuma grādi, un šī atšķirība pieaug arvien vairāk, jo mēs attālināmies no pašreizējā laika.

Ģeofizisko (paleomagnētisko un seismisko), ģeoloģisko, paleoģeogrāfisko un paleoklimatisko datu kombinēta izmantošana ļauj rekonstruēt kontinentu un okeānu stāvokli dažādos laika periodos ģeoloģiskajā pagātnē. Šajos pētījumos piedalās daudzi speciālisti: ģeologi, paleontologi, paleoklimatologi, ģeofiziķi, kā arī datorspeciālisti, jo bez datora izmantošanas nav iedomājama nevis paši remanentās magnetizācijas vektoru aprēķini, bet gan to interpretācija. Rekonstrukcijas neatkarīgi viens no otra veica padomju, Kanādas un Amerikas zinātnieki.

Gandrīz visā paleozoja laikā dienvidu kontinenti bija apvienoti vienā milzīgā kontinentā – Gondvānā. Nav ticamu pierādījumu par Atlantijas okeāna dienvidu daļas un Indijas okeāna eksistenci paleozoja apgabalā.

Kembrija perioda sākumā, aptuveni pirms 550 - 540 miljoniem gadu, lielākais kontinents bija Gondvāna. Ziemeļu puslodē tai pretojās atdalīti kontinenti (Ziemeļamerikas, Austrumeiropas un Sibīrijas), kā arī neliels skaits mikrokontinentu. Starp Sibīrijas un Austrumeiropas kontinentiem, no vienas puses, un Gondvānu, no otras puses, atradās Paleo-Āzijas okeāns, un starp Ziemeļamerikas kontinentu un Gondvānu atradās Paleoatlantijas okeāns. Papildus tiem tajā tālajā laikā bija plaša okeāna telpa - mūsdienu Klusā okeāna analogs. Ordovika beigas pirms aptuveni 450 - 480 miljoniem gadu raksturoja kontinentu saplūšana ziemeļu puslodē. Viņu sadursmes ar salu lokiem izraisīja Sibīrijas un Ziemeļamerikas sauszemes masu marginālo daļu uzkrāšanos. PaleoĀzijas un Paleoatlantijas okeāni sāk sarukt. Pēc kāda laika šajā vietā parādās jauns okeāns - Paleotethys. Tas ieņēma mūsdienu Dienvidmongolijas, Tjenšaņas, Kaukāza, Turcijas un Balkānu teritoriju. Jauns ūdens baseins radās arī mūsdienu Urālu grēdas vietā. Urālu okeāna platums pārsniedza 1500 km. Saskaņā ar paleomagnētiskajām definīcijām, Dienvidpolsšajā laikā atradās Āfrikas ziemeļrietumu daļā.

Devona perioda pirmajā pusē pirms 370 - 390 miljoniem gadu kontinenti sāka apvienoties: Ziemeļamerika ar Rietumeiropu, kā rezultātā radās jauns kontinents - Eiramerika, lai gan ne uz ilgu laiku. Mūsdienu Apalaču un Skandināvijas kalnu struktūras veidojās šo kontinentu sadursmes dēļ. Paleotethys nedaudz saruka pēc izmēra. Urālu un Paleo-Āzijas okeānu vietā palika nelieli reliktu baseini. Dienvidpols atradās tagadējās Argentīnas teritorijā.

Liela daļa Ziemeļamerikas atradās dienvidu puslodē. Tropu un ekvatoriālajos platuma grādos atradās Sibīrijas, Ķīnas, Austrālijas kontinenti un Eiramerikas austrumu daļa.

Agrīnajam karbonam, aptuveni pirms 320-340 miljoniem gadu, bija raksturīga nepārtraukta kontinentu saplūšana (3. att.). Vietās, kur tie sadūrās, radās salocīti reģioni un kalnu struktūras - Urāli, Tjenšaņa, Dienvidmongolijas un Rietumķīnas kalnu grēdas, Salair uc Parādās jauns okeāns Paleotethys II (otrās paaudzes paleotetija). Tā atdalīja Ķīnas kontinentu no Sibīrijas un Kazahstānas.

3. att. Kontinentu atrašanās vieta agrīnajā karbonā (pirms 340 miljoniem gadu)

Karbona perioda vidū liela daļa Gondvānas atradās dienvidu puslodes polārajā reģionā, kas izraisīja vienu no lielākajiem apledojumiem Zemes vēsturē.

Vēlais karbons - permas perioda sākums pirms 290 - 270 miljoniem gadu, iezīmējās ar kontinentu apvienošanos milzu kontinentālā blokā - superkontinentā Pangea (4. att.). Tā sastāvēja no Gondvānas dienvidos un Laurasijas ziemeļos. Tikai Ķīnas kontinentu no Pangea atdalīja Paleotethys II okeāns.

Triasa perioda otrajā pusē pirms 200 - 220 miljoniem gadu, lai gan kontinentu izvietojums bija aptuveni tāds pats kā paleozoja beigās, izmaiņas kontinentu un okeānu aprisēs tomēr notika (5. att.) . Ķīnas kontinents apvienojās ar Eirāziju, Paleotethys II beidza pastāvēt.

Tomēr gandrīz vienlaikus radās jauns okeāna baseins Tethys un sāka strauji paplašināties. Viņš atdalīja Gondvānu no Eirāzijas. Tās iekšpusē ir saglabājušies izolēti mikrokontinenti - Indoķīna, Irāna, Rodope, Aizkaukāzija u.c.

Jauna okeāna rašanos izraisīja litosfēras tālākā attīstība – Pangea sabrukums un visu šobrīd zināmo kontinentu atdalīšanās. Sākumā Laurazija sadalījās mūsdienu Atlantijas okeāna un Ziemeļu Ledus okeāna apgabalā. Tad tās atsevišķās daļas sāka attālināties viena no otras, tādējādi atbrīvojot vietu Ziemeļatlantijai.

Vēlā juras laikmets, apmēram pirms 140 - 160 miljoniem gadu, ir Gondvānas sadrumstalotības laiks (6. att.). Sadalīšanas vietā radās Atlantijas okeāna baseins un okeāna vidusdaļas grēdas. Tetijas okeāns turpināja attīstīties, kura ziemeļos bija salu loku sistēma. Tie atradās mūsdienu Mazā Kaukāza, Elburzas un Afganistānas kalnu vietā un atdalīja marginālās jūras no okeāna.

Vēlā juras un krīta laikā kontinenti pārvietojās platuma virzienā. Radās Labradoras jūra un Biskajas līcis, no Āfrikas atdalījās Hindustāna un Madagaskara. Starp Āfriku un Madagaskaru parādījās šaurums. Hindustānas plāksnes garais ceļojums beidzās paleogēna beigās ar sadursmi ar Āziju. Šeit veidojās milzu kalnu struktūras - Himalaji.

Tētijas okeāns sāka pakāpeniski sarukt un kļūt slēgts, galvenokārt Āfrikas un Eirāzijas tuvināšanās dēļ. Tās ziemeļu malā izcēlās vulkānisko salu loku ķēde. Līdzīga vulkāniskā josta izveidojās Āzijas austrumu malā. Krīta perioda beigās Ziemeļamerika un Eirāzija apvienojās Čukotkas un Aļaskas reģionā.

Kainozoja laikā Tētijas okeāns kļuva pilnībā slēgts, kura relikts tagad ir Vidusjūra. Āfrikas sadursme ar Eiropu izraisīja Alpu-Kaukāza kalnu sistēmas veidošanos. Kontinenti sāka pakāpeniski saplūst ziemeļu puslodē un attālināties dienvidu daļā, sadaloties atsevišķos izolētos blokos un masīvos.

Salīdzinot kontinentu pozīcijas atsevišķos ģeoloģiskajos periodos, nonākam pie secinājuma, ka Zemes attīstībā ir bijuši lieli cikli, kuru laikā kontinenti vai nu sanāca kopā, vai atšķīrās dažādos virzienos. Katra šāda cikla ilgums ir vismaz 600 miljoni gadu. Ir pamats uzskatīt, ka Pangea veidošanās un tās sabrukums nebija atsevišķi mirkļi mūsu planētas vēsturē. Līdzīgs supermilzu kontinents radās senos laikos, apmēram pirms 1 miljarda gadu.

GEOSINKLINĀLI - SALOKĀTAS KALNU SISTĒMAS

Kalnos apbrīnojam krāsaino panorāmu, kas paveras un pārsteidz bezgalīgi radošie un postošie dabas spēki. Pelēkas kalnu virsotnes stāv majestātiski, milzīgi ledāji kā mēles nolaižas ielejās, kalnu upes mutuļo dziļos kanjonos. Mūs pārsteidz ne tikai kalnaino reģionu mežonīgais skaistums, bet arī fakti, par kuriem dzirdam no ģeologiem, un viņi apgalvo, ka tālā pagātnē milzīgo kalnu būvju vietā bijuši plaši jūras plašumi.

Kad Leonardo da Vinči augstu kalnos atklāja jūras gliemju gliemežvāku paliekas, viņš izdarīja pareizu secinājumu par jūras pastāvēšanu tur senatnē, taču toreiz viņam ticēja maz cilvēku. Kā varēja būt jūra kalnos 2-3 tūkstošu metru augstumā? Vairāk nekā viena dabaszinātnieku paaudze ir pielikusi lielas pūles, lai pierādītu šāda šķietami bezprecedenta gadījuma iespējamību.

Lielajam itālim bija taisnība. Mūsu planētas virsma pastāvīgi atrodas kustībā - horizontāli vai vertikāli. Tās nolaišanās laikā vairākkārt notika grandiozi pārkāpumi, kad vairāk nekā 40% mūsdienu zemes virsmas klāja jūra. Zemes garozai virzoties uz augšu, pieauga kontinentu augstums un jūra atkāpās. Notika tā sauktā jūras regresija. Bet kā veidojās grandiozās kalnu struktūras un plašās kalnu grēdas?

Ilgu laiku ģeoloģijā dominēja ideja par vertikālo kustību pārsvaru. Šajā sakarā pastāvēja viedoklis, ka, pateicoties šādām kustībām, izveidojās kalni. Lielākā daļa zemeslodes kalnu struktūru ir koncentrētas noteiktās joslās, kuru garums ir tūkstošiem kilometru un platums ir vairāki desmiti vai pat daži simti kilometru. Tiem raksturīga intensīva locīšana, dažādu defektu izpausmes, magmatisku iežu ielaušanās, nogulumiežu un metamorfo iežu slāņos šķērsojoši dambji. Nepārtraukta lēna pacelšanās, ko pavada erozijas procesi, veido kalnu struktūru reljefu.

Apalaču, Kordiljeru, Urālu, Altaja, Tieņšaņa, Hindukušas, Pamira, Himalaju, Alpu un Kaukāza kalnu reģioni ir salocītas sistēmas, kas veidojušās dažādos ģeoloģiskās pagātnes periodos tektoniskās un magmatiskās aktivitātes laikmetos. Šīm kalnu sistēmām ir raksturīgs milzīgs uzkrāto nogulumu veidojumu biezums, kas bieži pārsniedz 10 km, kas ir desmitiem reižu lielāks nekā līdzīgu iežu biezums plakanajā platformas daļā.

19. gadsimta vidū tika atklāti neparasti biezi nogulumiežu slāņi, kas sadrupināti krokās, caur kuriem iekļuvuši magmatisko iežu iebrukumi un aizsprosti, turklāt lielā mērā ar salīdzinoši nelielu platumu. kalnu veidošanās ģeosinklinālā teorija. Paplašinātu biezu nogulumu slāņu apgabalu, kas laika gaitā pārvēršas kalnu sistēmā, sauc par ģeosinklīnu. Turpretim stabilas zemes garozas zonas ar lielu nogulumiežu biezumu sauc par platformām.

Gandrīz visas zemeslodes kalnu sistēmas, ko raksturo locīšana, pārtraukumi un magmatisms, ir senas ģeosinklīnas, kas atrodas kontinentu malās. Neskatoties uz milzīgo biezumu, lielākā daļa nogulumu ir sekla ūdens izcelsmes. Bieži uz pakaišu virsmām ir viļņošanās pēdu nospiedumi, sekla ūdens grunts dzīvnieku atliekas un pat izžūšanas plaisas. Lielais nogulumu biezums liecina par ievērojamu un tajā pašā laikā diezgan strauju zemes garozas iegrimšanu. Līdzās tipiski seklūdens nogulumiem sastopami arī dziļūdens nogulumi (piemēram, radiolarīti un smalkgraudaini nogulumi ar savdabīgu slāņojumu un tekstūru).

Ģeosinklinālās sistēmas ir pētītas veselu gadsimtu, un, pateicoties daudzu zinātnieku paaudžu darbam, ir izveidota šķietami harmoniska to rašanās un evolūcijas secības sistēma. Vienīgais neizskaidrojamais fakts joprojām ir mūsdienu ģeosinklīna analoga trūkums. Ko var uzskatīt par modernu ģeosinklīnu? Neliela jūra vai viss okeāns?

Taču, attīstoties litosfēras plātņu tektonikas koncepcijai, ģeosinklinālā teorija piedzīvoja zināmas izmaiņas un tika atrasta ģeosinklinālo sistēmu vieta litosfēras plākšņu stiepšanās, kustības un sadursmes periodos.

Kā notika salocītu sistēmu attīstība? Kontinentu tektoniski aktīvajās malās bija plaši apgabali, kas piedzīvoja lēnu nogrimšanu. Nomalās jūrās uzkrājās nogulumi 6 līdz 20 km biezumā. Tajā pašā laikā šeit veidojās vulkāniskie veidojumi magmatisku iebrukumu, aizsprostu un lavas vāku veidā. Sedimentācija ilga desmitiem un dažreiz pat simtiem miljonu gadu.

Tad orogēnās stadijas laikā notika lēna ģeosinklinālās sistēmas deformācija un transformācija. Tā platība ir samazinājusies, šķiet, ka tā ir saplacināta. Parādījās krokas un lūzumi, kā arī izkusušu magmatisku iežu iekļūšana. Deformācijas procesā dziļūdens un seklūdens nogulumi nobīdījās un augsts spiediens un temperatūras tie bija pakļauti metamorfismam.

Šajā laikā notika pacēlums, jūra pilnībā atstāja teritoriju un veidojās kalnu grēdas. Sekojošie iežu erozijas procesi, transportēšana un plastisko nogulumu uzkrāšanās galu galā noveda pie tā, ka šie kalni pakāpeniski tika iznīcināti līdz augstumam tuvu jūras līmenim. Salocītu sistēmu, kas atrodas kontinentālās plātnes malās, lēnā nogrimšana noveda pie tāda paša rezultāta.

Ģeosinklinālo sistēmu veidošanās procesā piedalās ne tikai horizontālās kustības, bet arī vertikālās, kas galvenokārt tiek veiktas litosfēras plākšņu lēnas kustības rezultātā. Gadījumā, ja viena plāksne tika pakļauta otrai, biezi ģeosinklīnu nogulumi marginālās jūrās, salu lokos un dziļjūras tranšejās tika aktīvi pakļauti augstām temperatūrām un spiedienam. Apgabalus, kur plātnes subdukcijas, sauc par subdukcijas zonām. Šeit akmeņi nolaižas mantijā, izkūst un pārstrādājas. Šai zonai raksturīgas spēcīgas zemestrīces un vulkānisms.

Tur, kur spiediens un temperatūra nebija tik augsta, ieži tika saspiesti kroku sistēmā, un vietās, kur ieži bija viscietākie, to nepārtrauktību izjauca atsevišķu bloku plīsumi un kustība.

Kontinentālo litosfēras plākšņu konverģences un pēc tam sadursmes zonās ģeosinklinālās sistēmas platums ievērojami samazinājās. Dažas tā daļas iegrima dziļi mantijā, bet citas, gluži pretēji, virzījās uz tuvāko plāksni. No dzīlēm izspiesti un krokās saspiesti nogulumiežu un metamorfo veidojumi vairākkārt slāņojas viens virs otra milzu zvīņu veidā, un galu galā radās kalnu grēdas. Piemēram, Himalaji izveidojās divu lielu litosfēras plātņu - Hindustānas un Eirāzijas - sadursmes rezultātā. Dienvideiropas un Ziemeļāfrikas, Krimas, Kaukāza, Turcijas kalnu apgabalu, Irānas un Afganistānas kalnu sistēmas galvenokārt veidojās Āfrikas un Eirāzijas plātņu sadursmes rezultātā. Līdzīgā veidā, bet senākos laikos, radās Urālu kalni, Kordiljeras, Apalači un citi kalnaini reģioni.

VIDUSJŪRAS VĒSTURE

Jūras un okeāni veidojās ilgā laika periodā, līdz ieguva moderns izskats. No jūras baseinu attīstības vēstures Vidusjūras evolūcija ir īpaši interesanta. Ap to radās pirmās civilizētās valstis, un tās piekrasti apdzīvojušo tautu vēsture ir labi zināma. Bet mums būs jāsāk apraksts daudzus miljonus gadu pirms pirmā cilvēka parādīšanās šeit.

Senatnē, gandrīz pirms 200 miljoniem gadu, mūsdienu Vidusjūras vietā atradās plašs un dziļš Tētijas okeāns, tolaik Āfrika atradās vairākus tūkstošus kilometru attālumā no Eiropas. Okeānā bija lieli un mazi salu arhipelāgi. Šie labi zināmie apgabali, kas šobrīd atrodas Dienvideiropā, Tuvajos un Tuvajos Austrumos – Irāna, Turcija, Sinaja pussala, Rodopa, Apulijas, Tatru masīvi, Dienvidspānija, Kalabrija, Meseta, Kanāriju salas, Korsika, Sardīnija, bija tālu uz dienvidiem no to mūsdienu atrašanās vietas.

Mezozojā starp Āfriku un Ziemeļameriku radās lūzums. Viņš atdalīja Rodopa-Turcijas masīvu un Irānu no Āfrikas, un pa to iekļuva bazalta magma, izveidojās okeāna litosfēra un zemes garoza izkustējās vai izplatījās. Tetijas okeāns atradās Zemes tropiskajā reģionā un stiepās no mūsdienu Atlantijas okeāna caur Indijas okeānu (pēdējais bija tā daļa) līdz Klusajam okeānam. Tethys savu maksimālo platuma grādu sasniedza aptuveni pirms 100–120 miljoniem gadu, un tad sākās tās pakāpeniska samazināšana. Lēnām Āfrikas litosfēras plāksne tuvojās Eirāzijas plāksnei. Apmēram pirms 50-60 miljoniem gadu Indija atdalījās no Āfrikas un sāka savu bezprecedenta dreifēšanu uz ziemeļiem, līdz sadūrās ar Eirāziju. Tetijas okeāna lielums pakāpeniski samazinājās. Tikai pirms 20 miljoniem gadu plašā okeāna vietā palika marginālas jūras - Vidusjūra, Melnā un Kaspijas jūra, kuru izmēri tomēr bija daudz lielāki nekā šodien. Ne mazāk liela mēroga pasākumi notika arī turpmākajos laikos.

Šī gadsimta 70. gadu sākumā Vidusjūrā zem vairākus simtus metru bieza irdenu nogulumu slāņa tika atklāti evaporīti – dažādi akmeņsāļi, ģipsis un anhidrīti. Tos veidoja pastiprināta ūdens iztvaikošana pirms aptuveni 6 miljoniem gadu. Bet vai Vidusjūra patiešām varētu izžūt? Tieši šādu hipotēzi ir izteikuši un atbalstījuši daudzi ģeologi. Tiek pieņemts, ka pirms 6 miljoniem gadu Gibraltāra šaurums noslēdzās un pēc aptuveni tūkstoš gadiem Vidusjūra pārvērtās par milzīgu 2-3 km dziļu baseinu ar maziem izžūstošiem sālsezeriem. Jūras dibenu klāja sacietējušu dolomīta dūņu, ģipša un akmeņsāls slānis.

Ģeologi ir noskaidrojuši, ka Gibraltāra šaurums periodiski atvērās un ūdens caur to no Atlantijas okeāna nokrita līdz Vidusjūras dibenam. Kad Gibraltārs tika atklāts, Atlantijas okeāna ūdeņi nokrita ūdenskrituma veidā, kas bija vismaz 15 - 20 reizes augstāks nekā lielākā Viktorijas ūdenskrituma plūsma upē. Zambezi Āfrikā (200 km 3 / gadā). Gibraltāra aizvēršana un atvēršana notika vismaz 11 reizes, un tas nodrošināja aptuveni 2 km biezas evaporītu secības uzkrāšanos.

Vidusjūras izžūšanas periodos tās dziļā baseina stāvajās nogāzēs no zemes plūstošās upes sagriež garus un dziļus kanjonus. Viens no šiem kanjoniem tika atklāts un izsekots aptuveni 250 km attālumā no mūsdienu upes deltas. Rona gar kontinentālo nogāzi. Tas ir piepildīts ar ļoti jauniem, pliocēna nogulumiem. Vēl viens šāda kanjona piemērs ir upes zemūdens turpinājums. Nīla ar nogulumiem piepildīta kanjona formā, izsekota 1200 km attālumā no deltas.

Sakaru zuduma laikā starp Vidusjūru un atklāts okeāns tā vietā atradās tāds kā stipri atsāļots baseins, kura atliekas šobrīd ir Černoe un Kaspijas jūra, šis saldūdens un reizēm sāļais baseins sniedzās no Centrāleiropas līdz Urāliem un Arāla jūrai un tika nosaukts par Paratetiju.

Zinot polu stāvokli un litosfēras plākšņu mūsdienu kustības ātrumu, okeāna dibena izplatīšanās un absorbcijas ātrumu, ir iespējams iezīmēt kontinentu kustības ceļu nākotnē un iztēloties to stāvokli noteiktā laika posmā. laika.

Šo prognozi izteica amerikāņu ģeologi R. Dīts un Dž. Holdens. Pēc viņu pieņēmumiem 50 miljonu gadu laikā Atlantijas okeāns un Indijas okeāns paplašināsies uz Klusā okeāna rēķina, Āfrika virzīsies uz ziemeļiem un, pateicoties tam, Vidusjūra pakāpeniski tiks likvidēta. Gibraltāra šaurums pazudīs, un “pagriezusies” Spānija slēgs Biskajas līci. Āfriku sadalīs lielās Āfrikas vainas, un tās austrumu daļa pārvietosies uz ziemeļaustrumiem. Sarkanā jūra paplašināsies tik ļoti, ka atdalīs Sinaja pussalu no Āfrikas, Arābija virzīsies uz ziemeļaustrumiem un aizvērs Persijas līci. Indija arvien vairāk virzīsies uz Āziju, kas nozīmē, ka augs Himalaju kalni. Kalifornija atdalīsies no Ziemeļamerikas pa Sanandreasas lūzumu, un šajā vietā sāks veidoties jauns okeāna baseins. Būtiskas izmaiņas notiks dienvidu puslodē. Austrālija šķērsos ekvatoru un nonāks saskarē ar Eirāziju. Šī prognoze prasa ievērojamu skaidrojumu. Daudz kas šeit joprojām ir strīdīgs un neskaidrs.

No grāmatas “Mūsdienu ģeoloģija”. N.A. Jasamanovs. M. Nedra. 1987. gads

Plākšņu kustības raksturs nosaka arī to, kas notiek to robežās. Dažas plāksnes atdalās, citas saduras, un dažas berzē viena pret otru.

Sadursmes plāksnes

Vietās, kur plātnes pārvietojas, atkarībā no plākšņu sadursmes veida tiek izveidotas vairāku veidu robežplāksnes. Piemēram, uz robežas starp okeāna un kontinentālās plātnes, ko veido okeāna garoza, “ienirst” zem kontinentālās garozas, veidojot virspusē dziļu ieplaku jeb tranšeju. Zonu, kurā tas notiek, sauc par subduktīvo. Plāksnei iegrimstot dziļāk apvalkā, tā sāk kust. Augšējās plāksnes garoza ir saspiesta, un uz tās aug kalni. Dažus no tiem veido magma, kas sadalās caur litosfēru.

Dažos okeāna dibena apgabalos ir zonas, kurās plāksnes attālinās viena no otras. Tos raksturo vulkānisko iežu kalnu grēdas. Šādiem vulkāniem nav stāvu nogāžu vai koniskas formas. Parasti tās ir garas kalnu ķēdes ar maigām nogāzēm. Abas ķēdes ir atdalītas ar dziļu plaisu, kas iezīmē robežu starp plāksnēm. Plaisa atveras, kad virspusē izplūst no astenosfēras paceļas magma (izkusis iezis). Nonākusi virspusē, magma atdziest un sacietē gar plākšņu malām, veidojot jaunus okeāna dibena apgabalus. Tajā pašā laikā magma stumj plāksnes arvien tālāk vienu no otras. Šis process, kas pazīstams kā jūras dibena izkliedēšana, nekad nebeidzas, jo plaisa atveras atkal un atkal. Vietu, kur tas notiek, sauc par vidusceļu.

Dziļas ieplakas veidojas arī divu okeāna litosfēras plākšņu sadursmes robežās. Viena no šīm plāksnēm iet zem otras un kūst, iegrimstot mantijā. Magma steidzas augšup cauri litosfērai, un netālu no augšējās plāksnes robežas veidojas vulkānu ķēde.

Kontinentālās plāksnes

Vietās, kur frontāli saduras divas kontinentālās litosfēras plāksnes, veidojas augstas kalnu grēdas. Pie robežas abu plākšņu kontinentālā garoza saspiežas, saplaisā un sakrājas milzu krokās. Plātnēm virzoties tālāk, kalnu grēdas kļūst arvien augstākas, jo visa šī enerģija arvien vairāk tiek virzīta uz augšu.

Okeāna tranšejas

Ieplakas, kas veidojas pie plātņu robežām, ir dziļākās ieplakas uz zemes virsmas. Marianas tranšeja Klusajā okeānā tiek uzskatīta par dziļāko (11 022 metri zem jūras līmeņa). Tajā varētu noslīkt pasaulē augstākais Everests (8848 metri virs jūras līmeņa). Šos dziļjūras transportlīdzekļus izmanto, lai izpētītu okeāna baseinus.

Berzes plāksnes

Ne visas plāksnes attālinās viena no otras vai saskaras frontāli. Daži no tiem berzē uz sāniem, virzoties vai nu pretējos virzienos, vai vienā virzienā, bet ar dažādos ātrumos. Pie šādu plākšņu robežām gan uz sauszemes, gan uz tās jūras dibens, jauna litosfēra neveidojas, un esošā netiek iznīcināta. Kad kontinentālās litosfēras plātnes virzās viena pret otru, visa robežjosla tiek virzīta uz augšu, veidojot augstas kalnu grēdas. Kad plāksnes pārvietojas blakus ar dažādu ātrumu, šķiet, ka tās pārvietojas pretējos virzienos.

tektoniskais lūzums litosfēras ģeomagnētisks

Sākot no agrā proterozoika, litosfēras plākšņu kustības ātrums konsekventi samazinājās no 50 cm/gadā līdz tam. mūsdienu nozīme apmēram 5 cm/gadā.

Vidējā plātņu kustības ātruma samazināšanās turpināsies, līdz brīdim, kad okeāna plātņu jaudas pieauguma un to savstarpējās berzes dēļ tas nemaz neapstāsies. Bet tas notiks, acīmredzot, tikai pēc 1-1,5 miljardiem gadu.

Lai noteiktu litosfēras plākšņu kustības ātrumu, parasti tiek izmantoti dati par joslu magnētisko anomāliju atrašanās vietu okeāna dibenā. Šīs anomālijas, kā tagad konstatēts, parādās okeānu plaisu zonās, pateicoties bazaltu magnetizācijai, kas uz tiem izlija magnētiskais lauks, kas pastāvēja uz Zemes bazaltu izliešanas laikā.

Bet, kā zināms, ģeomagnētiskais lauks laiku pa laikam mainīja virzienu uz tieši pretējo. Tas noveda pie tā, ka bazalti, kas ielēja dažādi periodiģeomagnētiskā lauka maiņa izrādījās magnetizēta pretējos virzienos.

Bet, pateicoties okeāna dibena izplatībai okeāna vidus grēdu plaisu zonās, senāki bazalti vienmēr tiek pārvietoti uz lielākiem attālumiem no šīm zonām, un līdz ar okeāna dibenu senais Zemes magnētiskais lauks “iesalst” bazalts attālinās no tiem.

Rīsi.

Okeāna garozas izplešanās kopā ar atšķirīgi magnetizētiem bazaltiem parasti attīstās stingri simetriski abās plaisas lūzuma pusēs. Tāpēc saistītās magnētiskās anomālijas atrodas arī simetriski uz abām okeāna vidus grēdu nogāzēm un to aptverošajiem bezdibenes baseiniem. Šādas anomālijas tagad var izmantot, lai noteiktu okeāna dibena vecumu un tā izplešanās ātrumu plaisu zonās. Tomēr, lai to izdarītu, ir jāzina Zemes magnētiskā lauka individuālo maiņu vecums un jāsalīdzina šīs maiņas ar magnētiskajām anomālijām, kas novērotas okeāna dibenā.

Magnētisko apvērsumu vecums tika noteikts, veicot detalizētus paleomagnētiskos pētījumus par labi datētiem kontinentu bazalta spārnu un nogulumiežu slāņiem un okeāna dibena bazaltiem. Salīdzinot šādā veidā iegūto ģeomagnētisko laika skalu ar magnētiskajām anomālijām okeāna dibenā, bija iespējams noteikt okeāna garozas vecumu lielākajā pasaules okeāna daļā. Visas okeāna plāksnes, kas veidojās agrāk par vēlo juras periodu, jau bija iegrimušas mantijā zem mūsdienu vai senajām plākšņu vilces zonām, un tāpēc okeāna dibenā netika saglabātas magnētiskas anomālijas, kas vecākas par 150 miljoniem gadu.

Iesniegtie teorijas secinājumi ļauj kvantitatīvi aprēķināt kustības parametrus divu blakus esošo plākšņu sākumā un pēc tam trešajai, ņemot tandēmā ar vienu no iepriekšējām. Tādā veidā pamazām ir iespējams aprēķinos iesaistīt galvenās no identificētajām litosfēras plāksnēm un noteikt visu plākšņu savstarpējās kustības uz Zemes virsmas. Ārzemēs šādus aprēķinus veica J. Minsters un viņa kolēģi, bet Krievijā S.A. Ušakovs un Ju.I. Galuškins. Izrādījās, ka Klusā okeāna dienvidaustrumu daļā (netālu no Lieldienu salas) okeāna dibens atdalās ar maksimālo ātrumu. Šajā vietā katru gadu izaug līdz 18 cm jauna okeāna garoza. Ģeoloģiskā mērogā tas ir daudz, jo tikai 1 miljona gadu laikā šādā veidā veidojas jauna dibena josla līdz 180 km platumā, savukārt uz katra plaisas zonas kilometra laikā izplūst aptuveni 360 km3 bazalta lavas. tajā pašā laikā! Saskaņā ar tiem pašiem aprēķiniem Austrālija attālinās no Antarktīdas ar ātrumu aptuveni 7 cm/gadā, bet Dienvidamerika no Āfrikas ar ātrumu aptuveni 4 cm/gadā. Ziemeļamerikas kustība no Eiropas notiek lēnāk - 2-2,3 cm/gadā. Sarkanā jūra paplašinās vēl lēnāk - par 1,5 cm/gadā (attiecīgi šeit tiek izliets mazāk bazaltu - tikai 30 km3 uz katru Sarkanās jūras plaisas lineāro kilometru 1 miljona gadu laikā). Taču Indijas un Āzijas “sadursmes” ātrums sasniedz 5 cm/gadā, kas izskaidro intensīvās neotektoniskās deformācijas, kas veidojas mūsu acu priekšā, un Hindukušas, Pamira un Himalaju kalnu sistēmu pieaugumu. Šīs deformācijas rada augsts līmenis visa reģiona seismiskā aktivitāte (Indijas sadursmes ar Āziju tektoniskā ietekme skar tālu aiz pašas plātņu sadursmes zonas, izplatoties līdz pat Baikāla ezeram un Baikāla-Amūras maģistrāles apgabaliem). Lielā un Mazā Kaukāza deformācijas izraisa Arābijas plātnes spiediens uz šo Eirāzijas reģionu, taču plātņu saplūšanas ātrums šeit ir ievērojami mazāks - tikai 1,5-2 cm/gadā. Tāpēc arī reģiona seismiskā aktivitāte šeit ir mazāka.

Mūsdienu ģeodēziskās metodes, tostarp kosmosa ģeodēzija, augstas precizitātes lāzera mērījumi un citas metodes, ir noteikušas litosfēras plākšņu kustības ātrumu un pierādījušas, ka okeāna plāksnes pārvietojas ātrāk nekā tās, kas satur kontinentu, un jo biezāka ir kontinentālā litosfēra, jo zemāka ir plāksnes kustības ātrums.

Kontinentālais dreifs

Pievērsīsimies Zemes iedzīvotājiem svarīgākajām idejām litosfēras plātņu tektonikas teorijā - lieliem, līdz pat daudziem miljoniem km 2, zemes litosfēras blokiem, kuru pamatu veido stipri salocīti magmatiskie, metamorfozi un granīta ieži, ko no augšas klāj 3-4 kilometru garš nogulumiežu "segums". Platformas topogrāfija sastāv no plašiem līdzenumiem un izolētām kalnu grēdām. Katra kontinenta kodols ir viena vai vairākas senas platformas, kas ir nomales kalnu grēdas. Pamats ir litosfēras plākšņu kustība.

20. gadsimta sākums tika iezīmēta ar hipotēzes rašanos, kurai vēlāk bija lemts ieņemt galveno lomu Zemes zinātnēs. F. Teilors (1910) un pēc viņa A. Vegeners (1912) izteica ideju par kontinentu horizontālo kustību lielos attālumos (kontinentu dreifs), bet “20. gadsimta 30. gados izveidojās straume. tektonikā, kas par vadošo kustību veidu uzskatīja "zemes garozas vertikālās kustības, kuru pamatā bija Zemes apvalka vielas diferenciācijas procesi. To sauca par fiksismu, jo atpazina garozas bloku pastāvīgi fiksēto stāvokli. attiecībā pret apakšējo apvalku." Tomēr 1960. gados. Pēc tam, kad okeānos tika atklāta globāla okeāna vidus grēdu sistēma, kas aptver visu zemeslodi un dažviet sniedzas uz sauszemi, un virkne citu rezultātu, notika atgriešanās pie 20. gadsimta sākuma idejām. par kontinentālo dreifēšanu, bet jau iekšā jauna forma– plātņu tektonika, kas joprojām ir vadošā teorija zemes zinātnēs. Tas aizstāja 20. gadsimta vidū valdošo ideju par vertikālo kustību vadošo lomu zemes garozas nobīdēs un deformācijās un izvirzīja priekšplānā litosfēras plākšņu horizontālās kustības, kas ietvēra ne tikai garozu, bet arī augšējo apvalku. .

Plātņu tektonikas pamatprincipi ir šādi. Litosfēru klāj mazāk viskoza astenosfēra. Litosfēra ir sadalīta ierobežotā skaitā lielās (7) un mazās plātnēs, kuru robežas novilktas pa zemestrīču perēkļu koncentrāciju. Lielajās plāksnēs ietilpst: Klusā okeāna, Eirāzijas, Ziemeļamerikas, Dienvidamerikas, Āfrikas, IndoAustrālijas, Antarktikas. Litosfēras plāksnes, kas pārvietojas pa astenosfēru, ir stingras un cietas. Tajā pašā laikā "kontinenti neizkļūst cauri okeāna dibenam kāda neredzama spēka ietekmē (kā tika pieņemts sākotnējā "kontinentālā dreifēšanas" versijā), bet gan pasīvi peld uz mantijas materiāla, kas paceļas zem ūdens. grēdas virsotni un pēc tam izplatās no tās uz abām pusēm. Šajā modelī okeāna dibens “tiek attēlots kā milzu konveijera lente, kas iznāk virspusē okeāna vidus grēdu plaisu zonās un pēc tam pazūd dziļjūras tranšejās”: okeāna dibena paplašināšanās (izplatīšanās) plākšņu novirzīšanās pa okeāna vidus grēdu asīm un jaunas okeāna garozas rašanās tiek kompensēta tās absorbcija okeāna garozas zemspiedes (subdukcijas) zonās dziļjūras tranšejās, kuru dēļ Zemes tilpums saglabājas. nemainīgs. Šo procesu pavada “daudzas sekla fokusa zemestrīces (ar epicentriem vairāku desmitu kilometru dziļumā) plaisu zonās un dziļas zemestrīces dziļjūras tranšeju zonā (12.2., 12.3. att.).

Rīsi. 12.2. Diagramma par konvekcijas plūsmu apvalkā, ko izraisa blīvuma atšķirības (saskaņā ar Ringwood un Green (no [Stacy, 80. lpp.]) Šī diagramma norāda paredzamās fāzes un ķīmiskās pārvērtības, kas pavada mantijas vielas konvekcijas kustības spiediena un temperatūras izmaiņu dēļ. dažādos dziļumos.

12.3.att. Zemes shematisks griezums, kas balstīts uz hipotēzi par okeāna dibena paplašināšanos (izplatīšanos) - b; dziļjūras tranšeju zona - V: litosfēras plāksne ienirst astenosfērā (A), atspiežas pret tās dibenu (B un C) un saplīst - nolūst daļa (“plāksne”) (D) –. Plākšņu “berzes” zonā ir sekla fokusa zemestrīces (melni apļi), plāksnes “baltforsa” un “vainas” zonā – dziļas fokusa zemestrīces (balti apļi) (pēc Ueda, 1980. )

"Seismiskās tomogrāfijas dati liecina par slīpu zonu ar paaugstinātu seismisko ātrumu iegremdēšanu dziļi mantijā. Šie dati sakrīt ar seismofokālajām virsmām, kas jau sen ir izveidotas zemestrīču hipocentros, sasniedzot apakšējās mantijas jumtu. Pirmo reizi tika atklāts, ka vairākos gadījumos plātnes nolaižas un lielā dziļumā, iekļūstot apakšējā apvalkā. nešķērso to, bet novirzās pa virsmu, ieņemot gandrīz horizontālu stāvokli, citi šķērso apakšējās mantijas jumtu, bet pēc tam veido izciļņu un nenirst dziļāk; lieli dziļumi, dažos apgabalos sasniedzot kodolu... Svarīgs jaunāko seismiskās tomogrāfijas pētījumu rezultāts ir subduktīvās plātnes apakšējās daļas atdalīšanās atklāšana. Arī šī parādība nebija pilnīgi negaidīta. Seismologi atsevišķos reģionos ir novērojuši zemestrīču perēkļu pazušanu noteiktā dziļumā un pēc tam to parādīšanos vēl dziļāk” [Khain 2002].

Litosfēras plākšņu kustības iemesls ir termiskā konvekcija Zemes apvalkā. Virs konvektīvo strāvu augšupejošajiem zariem litosfēra piedzīvo pacēlumu un stiepšanos, kas noved pie plākšņu atdalīšanas topošajās plaisu zonās. Attālumā no okeāna vidusdaļas plaisām litosfēra kļūst blīvāka, smagāka, tās virsma nogrimst, kas izskaidro okeāna dziļuma palielināšanos, un galu galā iegrimst dziļjūras tranšejās. Kontinentālajās plaisās uzkarsētās mantijas augšupejošo plūsmu vājināšanās noved pie litosfēras atdzišanas un nogrimšanas, veidojot baseinus, kas piepildīti ar nogulumiem. Plākšņu saplūšanas un sadursmes zonās garoza un litosfēra piedzīvo saspiešanu, palielinās garozas biezums un sākas intensīvas kustības augšup, kas noved pie kalnu apbūves. Visi šie procesi, tostarp litosfēras plātņu un plātņu kustība, ir tieši saistīti ar minerālu veidošanās mehānismiem.

Mūsdienu tektoniskās kustības tiek pētītas ar ģeodēziskām metodēm, parādot, ka tās notiek nepārtraukti un visur. Vertikālo kustību ātrums svārstās no frakcijām līdz dažiem desmitiem mm, horizontālās kustības ir par kārtu lielākas - no frakcijām līdz dažiem desmitiem cm gadā (Skandināvijas pussala 25 tūkstošu gadu laikā pieauga par 250 m, Sanktpēterburga tās pastāvēšanas laikā pieauga par 1 m). Tie. Zemestrīču, vulkānu izvirdumu, lēnas vertikālās (miljoniem gadu augsti kalni veidojas miljoniem gadu) un horizontālo kustību (simtiem miljonu gadu laikā tas noved pie tūkstošiem kilometru pārvietošanās) lēnas, bet ārkārtīgi spēcīgas mantijas kustības. jautājums.

Plākšņu tektonikas teorijas nosacījumi tika eksperimentāli pārbaudīti 1968. gadā no amerikāņu pētniecības kuģa Glomar Challenger sāktos dziļjūras urbumos, kas apstiprināja okeānu veidošanos izplatīšanās procesā, veicot pētījumus par plaisu ielejām. Vidējās grēdas, Sarkanās jūras dibens un Adenas līcis ar nolaišanās zemūdens kuģiem, kas arī noteica izplatības realitāti un transformācijas lūzumu esamību, kas šķērso mediānas grēdas, un, visbeidzot, mūsdienu plākšņu kustību izpētē, izmantojot dažādas Kosmosa ģeodēzijas metodes. No plātņu tektonikas viedokļa tiek skaidrotas daudzas ģeoloģiskas parādības, bet tajā pašā laikā kļuva skaidrs, ka plātņu savstarpējās kustības procesi bija sarežģītāki, nekā paredzēja sākotnējā teorija... Periodiskās tektonikas intensitātes izmaiņas kustības un deformācijas, stabila globāla dziļu lūzumu tīkla esamība un daži utt. Atklāts paliek jautājums par plātņu tektonikas sākumu Zemes vēsturē, jo plātņu tektonisko procesu tiešas pazīmes ... ir zināmas tikai no vēlais proterozojs. Tomēr daži pētnieki atzīst plākšņu tektonikas izpausmes kopš arhejas vai agrīnā proterozoika. No citām planētām saules sistēma Dažas plātņu tektonikas pazīmes ir redzamas uz Veneras."

Plātņu tektonika, kas sākotnēji sastapās ar skepsi, īpaši mūsu valstī, raksta akadēmiķis V.E. Hains, - saņēma pārliecinošu apstiprinājumu dziļūdens urbumu laikā un novērojumus no zemūdens desantiem okeānos, tiešos litosfēras plākšņu kustību mērījumos, izmantojot kosmosa ģeodēzijas metodes, paleomagnētisma datos un citos materiālos un kļuva par pirmo patiesi zinātniskā teorijaģeoloģijas vēsturē. Tajā pašā laikā pēdējā ceturkšņa gadsimta laikā, kad tika uzkrāts jauns un arvien daudzveidīgāks faktu materiāls, kas iegūts, izmantojot jaunus rīkus un metodes, kļuva arvien skaidrāks, ka plātņu tektonika nevar pretendēt uz visaptverošu, patiesi globālu pasaules attīstības modeli. Zeme" (Ģeoloģija ..., 43. lpp.). Tāpēc "diezgan drīz pēc tās veidošanās plātņu tektonika sāka pārvērsties par pamatu citām zinātnēm par cieto Zemi" ... Ļoti liela savstarpēja ietekme ... bija atklāta starp ģeotektoniku un ģeofiziku, no vienas puses, un petroloģiju (akmeņu zinātni) un ģeoķīmiju, no otras puses. Šo zinātņu sintēze līdz 70. gadu sākumam radīja jaunu, sarežģītu zinātni. ģeodinamika, pētot visu dziļo, endogēno (iekšējo) procesu kopumu, kas maina litosfēru un nosaka tās struktūras evolūciju, pētot fiziskos procesus, kas nosaka cietās Zemes attīstību kopumā, un spēkus, kas tos izraisa. "To parādīja dati no Zemes seismiskās "transmisijas", ko sauc par "seismisko tomogrāfiju". aktīvi procesi, kas galu galā noved pie izmaiņām zemes garozas struktūrā un reljefā, rodas daudz dziļāk - mantijas apakšējā daļā un pat pie tās robežas ar kodolu. Un pats kodols, kā nesen atklāts, ir iesaistīts šajos procesos...

Seismiskās tomogrāfijas parādīšanās noteica ģeodinamikas pāreju uz nākamo līmeni, un 80. gadu vidū tā radīja dziļo ģeodinamiku, kas kļuva par jaunāko un perspektīvāko virzienu Zemes zinātnēs. Risinot jaunas problēmas, bez seismiskās tomogrāfijas palīgā nāca arī dažas citas zinātnes: eksperimentālā mineraloģija, pateicoties jaunai iekārtai, kurai tagad ir iespēja pētīt minerālvielu uzvedību spiedienā un temperatūrā, kas atbilst maksimālajam dziļumam. mantija; izotopu ģeoķīmija, kas jo īpaši pēta reto elementu un cēlgāzu izotopu līdzsvaru dažādos Zemes slāņos un salīdzina to ar meteorītu datiem; ģeomagnētisms, kas mēģina atklāt Zemes magnētiskā lauka maiņas mehānismu un cēloņus; ģeodēzija, kas precizē ģeoīda figūru (kā arī, ne mazāk svarīgi, zemes garozas horizontālās un vertikālās kustības), un dažas citas mūsu zināšanu nozares par Zemi...

Jau pirmie seismisko tomogrāfisko pētījumu rezultāti parādīja, ka mūsdienu litosfēras plākšņu kinemātika ir diezgan adekvāta... tikai līdz 300-400 km dziļumam, un zemāk mantijas matērijas kustību attēls ievērojami atšķiras...

Tomēr plākšņu tektonikas teorija turpina apmierinoši izskaidrot kontinentu un okeānu garozas attīstību vismaz pēdējos 3 miljardus gadu, un litosfēras plākšņu kustības satelītu mērījumi ir apstiprinājuši kustību klātbūtni mūsdienu laikmetā.

Tādējādi šobrīd parādās šāda aina. Zemeslodes šķērsgriezumā ir trīs aktīvākie slāņi, katrs vairākus simtus kilometru biezs: astenosfēra un D" slānis mantijas pamatnē. Acīmredzot viņiem ir vadošā loma globālajā ģeodinamikā, kas pārvēršas par Zemes nelineāro ģeodinamiku kā atvērta sistēma, t.i. apvalkā un šķidrā kodolā var rasties sinerģiski efekti, piemēram, Benarda efekts.

Lai izskaidrotu litosfēras plātņu tektonikas teorijas ietvaros neizprotamo plātņu magmatisma fenomenu un jo īpaši lineāro vulkānisko ķēžu veidošanos, kurā ēku vecums dabiski palielinās līdz ar attālumu no mūsdienu aktīvajiem vulkāniem, tika izvirzīts. uz priekšu 1963. gadā J. Vilsons un pamatoja 1972. V. Morgans Hipotēze par augšupejošām mantijas strūklām (12.1., 12.5. att.), kas izvirzītas uz virsmas “karstajos punktos” (“karsto punktu” izvietojumu uz virsmas kontrolē novājinātas, caurlaidīgas zonas garozā un litosfērā, klasisks mūsdienu “karstā punkta” piemērs - o . "Šī spalvu tektonika katru gadu kļūst arvien populārāka.

Tas kļūst par... gandrīz līdzvērtīgu plātņu tektonikas (litosfēras plātņu tektonikas) partneri. Jo īpaši ir pierādīts, ka globālā mēroga dziļa siltuma noņemšana caur "karstajiem punktiem" pārsniedz siltuma izdalīšanos okeāna vidusgrēdu izplatīšanās zonās... Ir nopietni iemesli uzskatīt, ka superplūmju saknes sasniedz pašu mantijas dibens... Galvenā problēma ir saistība starp konvekciju, kas kontrolē litosfēras plākšņu kinemātiku, ar advekciju (horizontālu kustību), izraisot plūmju pacelšanos. Principā tie nevar būt neatkarīgi procesi. Tomēr, tā kā kanāli, pa kuriem mantijas slāņi paceļas, ir šaurāki, līdz šim nav seismisko tomogrāfisko pierādījumu par tā pacelšanos no apakšējās mantijas.

Ļoti svarīgs ir jautājums par plūmju stacionaritāti. Vilsona-Morgana hipotēzes stūrakmens bija ideja par fiksētu spalvu sakņu stāvokli sublitosfēras mantijā un ka vulkānisko ķēžu veidošanās, dabiski palielinoties ēku vecumam, attālinot no mūsdienu izvirdumu centriem. uz virs tām virzošo litosfēras plākšņu “caurduršanu” ar karstām mantijas strūklām... Tomēr pilnīgi neapstrīdamu Havaju tipa vulkānisko ķēžu piemēru nav tik daudz... Līdz ar to problēmā joprojām ir daudz neskaidrību no spalvām."

Ģeodinamika

Ģeodinamika pēta sarežģītu procesu mijiedarbību, kas notiek garozā un mantijā. Vienu no ģeodinamikas variantiem, kas sniedz sarežģītāku priekšstatu par mantijas kustību, nekā aprakstīts iepriekš (12.2. att.), izstrādā RAS korespondējošais biedrs E.V. Artjuškovs grāmatā “Ģeodinamika” (M., Nauka, 1979). Šis piemērs parāda, kā dažādi fizikāli un ķīmiski modeļi ir savīti reālā ģeodinamiskā aprakstā.

Saskaņā ar šajā grāmatā izklāstīto koncepciju galvenais enerģijas avots visiem tektoniskajiem procesiem ir matērijas gravitācijas diferenciācijas process, kas notiek mantijas apakšējā daļā. Pēc tam, kad smagais komponents (dzelzs u.c.) ir atdalīts no apakšējās mantijas iežu, kas iegrimst kodolā, “paliek cietvielu maisījums, kas ir vieglāks par pārklājošo apakšējo apvalku... Slāņa atrašanās vieta vieglā materiāla zem smagākā materiāla ir nestabils... Tāpēc zem apakšējā apvalka uzkrātā gaisma materiāls periodiski sakrājas lielos apmēram 100 km lielos blokos un uzpeld uz planētas augšējiem slāņiem. Augšējā mantija veidojās no šī materiāla Zemes dzīves laikā.

Apakšējā mantija, visticamāk, ir primārā, vēl nediferencētā Zemes viela. Planētas evolūcijas laikā kodols un augšējais apvalks aug uz apakšējās mantijas rēķina.

Visticamāk, ka vieglā materiāla bloku pacelšanās apakšējā apvalkā notiek pa kanāliem (sk. 12.6. att.), kuros materiāla temperatūra ir stipri paaugstināta un viskozitāte krasi pazemināta. Temperatūras paaugstināšanās ir saistīta ar liela daudzuma potenciālās enerģijas izdalīšanos, vieglajam materiālam paceļoties gravitācijas laukā ~2000 km attālumā. Izejot cauri šādam kanālam, arī vieglais materiāls ļoti uzsilst, par ~1000°. Tāpēc tas iekļūst augšējā apvalkā anomāli uzkarsēts un vieglāks attiecībā pret apkārtējām teritorijām.

Samazinātā blīvuma dēļ vieglais materiāls peld augšējo mantijas augšējos slāņos līdz 100-200 km vai mazāk dziļumam. Tā sastāvā esošo vielu kušanas temperatūra ievērojami pazeminās, samazinoties spiedienam. Tāpēc seklā dziļumā pēc primārās diferenciācijas pie serdes un apvalka robežas notiek daļēja vieglā materiāla kušana un sekundāra diferenciācija pēc blīvuma. Blīvākās vielas, kas izdalās diferenciācijas laikā, nogrimst augšējās apvalka apakšējās daļās, bet vieglākās uzpeld augšpusē. Vielu kustību kopumu apvalkā, kas saistīts ar dažādu blīvumu vielu pārdali tajā diferenciācijas rezultātā, var saukt par ķīmisko konvekciju.

Gaismas materiāla pieaugums pa kanāliem apakšējā apvalkā notiek periodiski ar aptuveni 200 miljonu gadu intervālu. Tā rašanās laikmetā vairāku desmitu miljonu vai mazāku gadu laikā augšējos slāņos nonāk lielas ļoti uzkarsēta viegla materiāla masas, kas pēc tilpuma atbilst vairāku desmitu kilometru vai vairāk biezam augšējās mantijas slānim. Zemes no serdes un mantijas robežas. Tomēr viegla materiāla iekļūšana augšējā apvalkā nenotiek visur. Kanāli apakšējā apvalkā atrodas lielos attālumos viens no otra, vairāku tūkstošu kilometru secībā. Tās var veidoties un lineārās sistēmas, kur kanāli atrodas tuvāk viens otram, taču arī pašas sistēmas būs ļoti tālu viena no otras. Gaismas materiāls augšējā apvalkā, kas izgājis cauri kanāliem, uzpeld galvenokārt vertikāli un aizpilda laukumus, kas atrodas virs kanāliem (sk. 12.6. att.), neizplatoties lielos attālumos horizontālā virzienā. IN augšējās daļas Mantijā nesen iepludināti lieli vieglā materiāla apjomi veido izteikti izteiktas augstas temperatūras neviendabības ar paaugstinātu elektrisko vadītspēju, samazinātu elastīgo viļņu ātrumu un to pastiprinātu vājināšanos. Nelīdzenumu horizontālā skala šķērsvirzienā ~ 1000 km…

Augšējā apvalka augšējos slāņos ir krasi samazinājusies tās vielas viskozitāte. Sakarā ar to vidēji 100 līdz 200 km dziļumā veidojas samazinātas viskozitātes slānis - astenosfēra. Tās viskozitāte relatīvi aukstās mantijas zonās ir η ~ 10 19 - 10 20 puzes.

Vietās, kur astenosfērā atrodas lielas viegli uzkarsēta materiāla masas, kas nesen pacēlušās no serdes un apvalka robežas, šī slāņa viskozitāte vēl vairāk samazinās un biezums palielinās. Virs astenosfēras ir daudz viskozāks slānis - litosfēra, kas vispārīgā gadījumā ietver garozu un augšējās mantijas augšējos, aukstākos un viskozākos slāņus. Litosfēras biezums stabilās zonās ir ~100 km un sasniedz vairākus simtus km. Ievērojams viskozitātes pieaugums vismaz par trim kārtām notiek arī apvalkā zem astenosfēras.

Ķīmiskā konvekcija ir saistīta ar lielu lielu vielu masu kustībām augšējā apvalkā. Tomēr mantijas plūsmas pašas par sevi neizraisa ievērojamas vertikālas vai horizontālas litosfēras nobīdes. Tas ir saistīts ar strauju viskozitātes samazināšanos astenosfērā, kas spēlē eļļošanas slāņa lomu starp litosfēru un apvalka galveno daļu, kas atrodas zem astenosfēras. Astenosfēras pastāvēšanas dēļ litosfēras viskozā mijiedarbība ar straumēm pamatā esošajā apvalkā, pat ar to augsto intensitāti, izrādās vāja. Tāpēc zemes garozas un litosfēras tektoniskās kustības nav tieši saistītas ar šīm straumēm” [Artjuškovs, 288.-291. lpp.] un litosfēras vertikālās un horizontālās kustības mehānismi prasa īpašu uzmanību.

Litosfēras plākšņu vertikālās kustības

Vietās, kur astenosfērā tiek ievadītas lielas ļoti uzkarsēta vieglā materiāla masas, notiek tā daļēja kušana un diferenciācija. Diferenciācijas laikā izdalītās vieglā materiāla vieglākās sastāvdaļas, peldot uz augšu, ātri iziet cauri astenosfērai un sasniedz litosfēras pamatni, kur to pacelšanās ātrums strauji samazinās. Šī viela vairākos apgabalos veido tā sauktās anomālās mantijas uzkrājumus Zemes augšējos slāņos. Sastāvā tas aptuveni atbilst parastajai mantijai zem garozas stabilos apgabalos, bet izceļas ar daudz augstāku temperatūru, līdz 1300-1500 °, un mazākiem garenisko elastīgo viļņu ātrumiem. Sakarā ar paaugstināta temperatūra anomālās mantijas blīvums izrādās mazāks par parastās apvalka blīvumu. Tās iekļūšana zem litosfēras noved pie pēdējās izostatiskā pacēluma (saskaņā ar Arhimēda likumu).

Pateicoties augsta temperatūra Anomālās apvalka viskozitāte ir ļoti zema. Tāpēc, nokļūstot litosfērā, tas ātri izplatās gar tās pamatni, izspiežot mazāk spēcīgi sakarsušo un blīvāko astenosfēras vielu, kas šeit atradās iepriekš. Savas kustības laikā anomālā mantija aizpilda tās vietas, kur ir pacelta litosfēras pamatne - lamatas, un plūst ap dziļi iegremdētām litosfēras pamatnes zonām - pretslazdiem. Rezultātā garoza virs slazdiem piedzīvo izostatisku pacēlumu, savukārt virs pretslazdiem, pēc pirmās tuvināšanas, tā saglabājas stabila.

Garozas un augšējās mantijas atdzišana līdz ~100 km dziļumam notiek ļoti lēni un aizņem vairākus simtus miljonus gadu. Tāpēc litosfēras biezuma neviendabīgumam, ko izraisa horizontālās temperatūras izmaiņas, ir liela inerce.

Ja slazds atrodas tuvu augšupejošai anomālas mantijas plūsmai no dziļuma, tad tas to uztver lielos daudzumos un ļoti sakarsēts. Rezultātā virs lamatas veidojas liela kalnu struktūra... Saskaņā ar šo shēmu epiplatformas oroģenēzes zonā (kalnu apbūve) rodas augsti pacēlumi salocītās jostās agrāko vietā. augsti kalni ny konstrukcijām, kā arī uz salu lokiem.

Anomālās mantijas slānis, kas iesprostots zem bijušā vairoga, atdziestot saraujas par 1-2 km. Tajā pašā laikā garoza, kas atrodas virs tās, nogrimst, un iegūtajā sile uzkrājas nogulsnes. Zem to svara litosfēra vēl vairāk grimst. Šādā veidā izveidotā nogulumiežu baseina galīgais dziļums var sasniegt 5-8 km.

Vienlaicīgi ar mantijas sablīvēšanos slazdā garozas bazalta slāņa apakšējā daļā var notikt bazalta fāzes pārvēršanās blīvākā granāta granulītā un eklogītā. Tas spēj arī nodrošināt litosfēras saspiešanu līdz 1-2 km un iegrimšanu līdz 5-8 km, kad sile ir piepildīta ar nogulumiem.

Aprakstītie saspiešanas procesi litosfērā attīstās lēni, ³ 10 2 miljonu gadu laikā. Tie izraisa nogulumu baseinu veidošanos uz platformām. To dziļumu nosaka slazdā esošās mantijas un bazalta slāņa garozas materiāla sablīvēšanās intensitāte un var sasniegt 15-16 km.

Siltuma plūsma, kas nāk no anomālās apvalka, sasilda pārklājošo apvalku litosfērā un samazina tā viskozitāti. Tāpēc anomālā mantija pakāpeniski izspiež litosfērā esošo blīvāko parasto apvalku un, ievērojami atdzisusi, pārvietojas tās vietā uz garozu. Kad anomālā mantija, kuras temperatūra ir Τ ~ 800-900 ° C, nonāk saskarē ar garozas bazalta slāni, šajā slānī ~ 1-10 miljonu gadu laikā attīstās fāzes pāreja uz eklogītu. Eklogīta blīvums ir lielāks par apvalka blīvumu. Tāpēc tas atdalās no garozas un iegrimst pamatā esošajā astenosfērā. Spēcīgi atšķaidītā garoza tiek izostatiski subducēta (sk. 12.6. att.), un šajā gadījumā parādās dziļa ieplaka, vispirms piepildīta ar ūdeni, pēc tam ar biezu nogulumu slāni. Saskaņā ar aprakstīto shēmu veidojas iekšzemes jūru ieplakas ar stipri samazināta biezuma konsolidētu garozu. Piemēri ir Melnās jūras tranšeja un dziļjūras tranšejas Vidusjūras rietumu daļā.

Virs apgabaliem, kur materiāls izplūst no mantijas, parasti attīstās gan augšupejošas, gan lejupejošas kustības. Augstu kalnu struktūras veidojas, kad lamatas zem vairogiem un zemos kalnus piepilda ar augstas temperatūras anomālu apvalku (T³1000°C). Iekšzemes jūras rodas blakus esošo nogulumiežu baseinu vietā, kad atdzisusi anomāla mantija ar Τ ~ 800-900°C iekļūst garozā. Augsto kalnu un dziļo ieplaku kombinācija, kas izveidojusies pēdējā stadijā, pašlaik ir raksturīga Eirāzijas Alpu ģeosinklinālajai joslai.

Anomālas mantijas pacelšanās no dziļumiem notiek dažādos Zemes reģionos. Ja slazdi atrodas šādu apgabalu tuvumā, tie atkal uztver anomālo apvalku, un virs tiem esošā zona atkal piedzīvo pacēlumu. Vairumā gadījumu pretslazdus plūst apkārt ar anomālu apvalku, un garoza zem tām turpina grimt.

Litosfēras plākšņu horizontālās kustības

Pacēlumu veidošanās, kad anomāla mantija sasniedz garozu okeānos un kontinentos, palielina Zemes augšējos slāņos uzkrāto potenciālo enerģiju. Garozai un anomālajai mantijai ir tendence izplatīties uz āru, lai atbrīvotu šo lieko enerģiju. Rezultātā litosfērā rodas lieli papildu spriegumi, sākot no vairākiem simtiem bāru līdz vairākiem kilobariem. Saistīts ar šiem spriegumiem dažādi veidi Zemes garozas tektoniskās kustības.

Okeāna dibena paplašināšanās un kontinentālā dreifēšana notiek, vienlaikus paplašinoties okeāna vidusdaļas grēdām un okeāna litosfēras plāksnēm nogrimstot mantijā. Zem vidējām grēdām ir lielas ļoti uzkarsētas anomālās mantijas masas (sk. 12.6. att.). Izciļņu aksiālajā daļā tie atrodas tieši zem garozas ar biezumu ne vairāk kā 5-7 km. Litosfēras biezums šeit ir strauji samazināts un nepārsniedz garozas biezumu. No apgabala izplatās anomāla mantija augsts asinsspiediens- no zem kores virsotnes uz sāniem. Tajā pašā laikā tas viegli saplēš plāno okeāna garozu, pēc kā okeāna grēdu aptverošajā litosfērā parādās spiedes spēks Σ XP ~ 10 9 bar cm. Šī spēka ietekmē ir iespējama okeāna litosfēras plātņu attālināšanās no kores ass. Plaisa, kas veidojas garozā uz grēdas ass, ir piepildīta ar bazalta magmu, kas kūst no anomālās mantijas. Sacietējot, tā veido jaunu okeāna garozu. Tādā veidā okeāna dibens paplašinās.

Anomālās apvalka viskozitāte zem vidējām grēdām ir ievērojami samazināta tās augstās temperatūras dēļ. Tas var izplatīties diezgan ātri, un tāpēc okeāna dibens izplešas lielā ātrumā, vidēji no dažiem centimetriem līdz desmit centimetriem gadā. Okeāna astenosfērai ir arī salīdzinoši zema viskozitāte. Pie litosfēras plākšņu kustības ātruma ~10 cm/gadā viskozā berze starp litosfēru un astenosfēru zem okeāniem praktiski netraucē okeāna dibena augšanu un maz ietekmē spriegumus litosfēras slānī...

Litosfēras plāksnes virzās virzienā no grēdām uz iegrimšanas zonām. Ja šie apgabali atrodas vienā okeānā, tad litosfēras kustība pa astenosfēru, kurai ir zema viskozitāte, notiek lielā ātrumā. Šobrīd šāda situācija ir raksturīga Klusajam okeānam.

Kad vienā okeānā notiek dibena paplašināšanās, bet citā notiek kompensējošā iegrimšana, tad starp tiem esošais kontinents virzās uz iegrimšanas zonu. Astenosfēras viskozitāte zem kontinentiem ir daudz augstāka nekā zem okeāniem. Tāpēc viskozā berze starp litosfēru un kontinentālo astenosfēru rada ievērojamu pretestību kustībai, samazinot jūras dibena izplešanās ātrumu, ja vien to nekompensē litosfēras iegrimšana mantijā tajā pašā okeānā. Tā rezultātā, piemēram, Atlantijas okeānā dibena paplašināšanās notiek vairākas reizes lēnāk nekā Klusajā okeānā.

Uz robežas starp kontinentālo un okeāna plātni, reģionā, kur pēdējais ir iegremdēts mantijā, darbojas saspiešanas spēks ~ 10 9 bar cm. Plākšņu straujā relatīvā kustība gar šo robežu spiedes sprieguma apstākļos izraisa bieži atkārtotas spēcīgas zemestrīces." Turklāt "parastais garozas un mantijas kustības iemesls ir Zemes vēlme sasniegt stāvokli ar minimālu potenciālo enerģiju."

Litosfēras plāksnes– lieli cietie Zemes litosfēras bloki, ko ierobežo seismiski un tektoniski aktīvas lūzumu zonas.

Plātnes, kā likums, atdala dziļi defekti un pārvietojas pa apvalka viskozo slāni viena pret otru ar ātrumu 2-3 cm gadā. Vietās, kur kontinentālās plāksnes saplūst, tās saduras un veidojas kalnu jostas . Kad kontinentālās un okeāna plātnes mijiedarbojas, plāksne ar okeāna garozu tiek nospiesta zem plāksnes ar kontinentālo garozu, kā rezultātā veidojas dziļūdens tranšejas un salu loki.

Litosfēras plākšņu kustība ir saistīta ar matērijas kustību mantijā. IN atsevišķas daļas Mantijā ir spēcīgas siltuma un vielas plūsmas, kas paceļas no tās dziļumiem uz planētas virsmu.

Vairāk nekā 90% no Zemes virsmas ir pārklāti 13 - lielākās litosfēras plāksnes.

Rift– milzīgs lūzums zemes garozā, kas izveidojies tās horizontālās stiepšanās laikā (t.i., kur atdalās siltuma un vielas plūsmas). Plaisās izplūst magma, rodas jauni defekti, horsti un grābeni. Veidojas okeāna vidus grēdas.

Pirmkārt kontinentālās novirzes hipotēze (t.i., zemes garozas horizontālā kustība), ko izvirzīja divdesmitā gadsimta sākumā. A. Vegeners. Izveidots uz tā pamata litosfēras teorija t Saskaņā ar šo teoriju litosfēra nav monolīts, bet gan sastāv no lielām un mazām plāksnēm, kas “peld” uz astenosfēras. Robežapgabalus starp litosfēras plāksnēm sauc seismiskās jostas - šīs ir planētas "nemierīgākās" vietas.

Zemes garoza ir sadalīta stabilās (platformas) un mobilajās zonās (locītajos apgabalos - ģeosinklīnos).

- spēcīgas zemūdens kalnu struktūras okeāna dibenā, kas visbiežāk ieņem vidējo pozīciju. Netālu no okeāna vidus grēdām litosfēras plāksnes attālinās un parādās jauna bazalta okeāna garoza. Procesu pavada intensīvs vulkānisms un augsta seismiskums.

Kontinentālās plaisu zonas ir, piemēram, Austrumāfrikas plaisu sistēma, Baikāla plaisu sistēma. Plaisām, tāpat kā okeāna vidusdaļas grēdām, raksturīga seismiskā aktivitāte un vulkānisms.

Plātņu tektonika- hipotēze, kas liecina, ka litosfēra ir sadalīta lielās plāksnēs, kas horizontāli pārvietojas pa apvalku. Netālu no okeāna vidus grēdām litosfēras plāksnes attālinās un aug, jo matērija paceļas no Zemes zarnām; dziļjūras tranšejās viena plāksne pārvietojas zem otras un to absorbē mantija. Plākšņu sadursmes vietās veidojas locījuma struktūras.