6. Движущиеся литосферные плиты

Литосферные плиты. Глобальную тектонику литосферных плит надо рассматривать как дальнейшее развитие вегенеровской гипотезы дрейфа материков. Это развитие в немалой степени обязано прозорливости английского ученого Артура Холмса (1890-1965), который в 1940-х годах предсказал явления, известные сегодня как спрединг и субдукция литосферных плит.

Но прежде чем говорить об этих явлениях, мы должны выяснить, что такое литосферные плиты.

Тебе уже известно, как выглядит земной шар в разрезе (смотри п. 1.5) Твердые массы земной мантии окружены слоем вязкой астеносферы, которая находится в своеобразном пластичном «твердо-жидком» состоянии и обладает текучестью, хотя и довольно медленной. Этот слой окружен твердой наружной оболочкой - литосферой. Она включает в себя самую верхнюю часть мантии (находящуюся над астеносферой) и земную кору с ее базальтами, гранитами, осадочными породами.

Литосферу называют твердым панцирем планеты. Звучит красиво, но не вполне точно. Панцирь - это нечто прочное и монолитное. Может ли литосфера быть таким панцирем? Подумай, в каких условиях находится этот весьма тонкий и твердый (а значит, достаточно хрупкий) шаровой слой. Снаружи его ничто не прижимает, не удерживает, а изнутри его атакует находящаяся хотя и в медленном, но непрерывном движении «полужидкая» и достаточно горячая астеносфера. Вполне очевидно, что в таких условиях литосферная оболочка не может сохранить монолитность; она должна потрескаться на отдельные куски.

Так оно и есть в действительности. Литосферный панцирь оказался не монолитной оболочкой, а совокупностью расколотых на отдельные части кусков оболочки - так называемых литосферных плит. Площади этих литосферных плит различны, многие достаточно велики. Наиболее интересные плиты (они имеют собственные названия) своими размерами сравнимы с материками, а некоторые оказываются еще больше. Поэтому не следует воспринимать литосферные плиты как плоские плиты, они являются частями сферической земной оболочки.

На схеме, изображающей карту мира (с. 71), показаны основные литосферные плиты и даны их названия. Из восемнадцати приведенных здесь плит первые восемь считаются главными. Самая большая плита находится под Тихим океаном и занимает почти всю его территорию. Это так называемая Тихоокеанская плита. Далее идет Североамериканская плита; она занимает территорию Северной Америки, половину территории Северного Ледовитого океана и северо-западный участок Атлантического океана. Ев-разиатская плита занимает территорию Европы, примерно половину территории Азии и Северного Ледовитого океана, северо-восточный угол Атлантического океана. Африканская плита - это Африка плюс треть территории Атлантики. Южноамериканская плита - Южная Америка плюс треть территории Атлантики. Индо-Австралийская плита - Австралия, Индостан и добрые две трети территории Индийского океана. Антарктическая плита - это Антарктида. Плита Наска занимает восточную часть территории Тихого океана, равную по площади материку Южной Америки.

Как были выявлены литосферные плиты и как были установлены их границы? Их установили достаточно четко, регистрируя эпицентры более или менее значительных землетрясений, которые происходили на Земле с 1950 по 1974-й год. На нашей схеме эти эпицентры представлены в виде точек и пятен. Они очень наглядно показывают, по каким линиям проходят границы литосферных плит. Разбиение литосферной оболочки на отдельные плиты и сейсмичность Земли теснейшим образом взаимосвязаны.

Можно сказать, что литосферные плиты в буквальном смысле плавают на внешней поверхности вязкой астеносферы. При этом они могут слегка подниматься, опускаться, а также перемещаться в горизонтальном направлении. Понятно, что земная кора, будучи составной частью литосферы, участвует во всех этих движениях.

Движение литосферных плит

Обрати внимание на то, что на схеме с литосферными плитами проставлено множество стрелок. Они указывают направления движения литосферных плит и, в частности, направления движения материков. Как видишь, Вегенер оказался прав в главном: материки и вправду перемещаются по земной поверхности. Но он ошибался, думая, что движутся сами материки по базальтовому дну Мирового океана. На самом деле происходит движение литосферных плит по астеносфере. А уже вместе с литосфер-ными плитами движутся и находящиеся на них материки.

Вполне понятны причины такого движения. Оно обусловлено движениями «полужидкой» магматической массы, происходящими в астеносфере. Эта масса как бы подхватывает находящиеся на ней литосферные плиты и вовлекает их в движение. А движение самой астеносферы вызывается потоками тепловой энергии, распространяющимися из глубин земных недр. Ученые выяснили, что скорость движения литосферных плит в горизонтальном направлении составляет в среднем 5 см/год. Кажется немного, но за миллион лет наберется 50 км. А ведь миллион лет в геологических масштабах - это не такой уж большой срок.

И вот тут возникает весьма непростая проблема. Взгляни еще раз на схему с литосферными плитами. Плита Наска (она находится там под номером 8) движется навстречу Южноамериканской плите (номер 5). Спрашивается: куда девается вещество этих надвигающихся друг на друга плит? В то же время плита Наска движется прочь от Тихоокеанской плиты (номер 1). Спрашивается: откуда берется вещество для восполнения раздвигающихся друг от друга плит?

Чтобы ответить на эти вопросы, надо разобраться с явлениями, называемыми субдукцией и спредингом литосферных плит. Явление спрединга происходит на границе раздвигающихся плит и объясняет, откуда берется вещество для восполнения этих плит. Явление субдукции происходит на границе надвигающихся друг на друга плит и объясняет, куда деваются «излишки» вещества этих плит. Чуть позже станет понятным происхождение терминов «спрединг» и «субдукция».

7. Удивительные явления - спрединг и субдукция

Эти явления иллюстрирует рисунок на с. 74. Начнем со спрединга. Он происходит вдоль срединно-океанических хребтов - границ раздела раздвигающихся плит (эти границы всегда проходят по океаническому дну). На нашем рисунке срединно-океанический хребет разделяет литосферные плиты А и В. Это могут быть, например, Тихоокеанская плита и плита Наска соответственно. Линии со стрелками на рисунке показывают направления движения магматических масс астеносферы. Легко видеть, что астеносфера стремится увлечь плиту А влево, а плиту В вправо и тем самым раздвигает эти плиты. Раздвиганию плит способствует также поток магмы астеносферы, направленный снизу вверх прямо к границе раздела плит; он действует подобно своеобразному клину. Итак, плиты А и В слегка раздвигаются, между ними образуется расщелина (рифт). Давление пород в этом месте падает и там возникает очаг расплавленной магмы. Происходит подводное извержение вулкана, расплавленный базальт изливается через расщелину и застывает, образуя базальтовую лаву. Вот таким образом и наращиваются края раздвигающихся плит А и В. Итак, наращивание происходит за счет магматической массы, поднявшейся из астеносферы и разлившейся по склонам срединно-океанического хребта. Отсюда и английский термин «спрединг», что означает «расширение», «растекание».