Процессы, идущие на Земле: тектоника литосферных плит

Двести миллионов лет назад вы смогли бы пешком пройти посуху от Австралии до Северной Америки. Многие динозавры и другие сухопутные позвоночные не раз проделывали этот путь. Карта, показывающая расположение океанов и материков того времени, показалась бы нам совершенно незнакомой. Континенты меняют свое местоположение в результате геологического процесса, называемого континентальным дрейфом. Его объясняет теория тектоники литосферных плит. Континенты, окруженные более крупными плитами океанической коры, перемещаются по поверхности земного шара со скоростью, вполне ощутимой в масштабах геологического времени, и этот процесс продолжается и по сей день.

Разлом Сан-Андреас в Калифорнии — это граница, где край Североамериканского континента скользит вдоль Тихоокеанской океанической плиты. Две плиты смещаются друг относительно друга со скоростью 1 см в год. Их неравномерное движение вызывает большое количество землетрясений в этом регионе.

КОНТИНЕНТАЛЬНАЯ МОЗАИКА

Первое наблюдение, положившее основу знаменитой теории тектоники литосферных плит, сделал в 1756 году немецкий священник Теодор Лилиенталь. Он заметил, что обращенные друг к другу берега некоторых континентов, например, Южной Америки и Африки, совпадают, как фрагменты мозаики, несмотря на то, что их разделяет океан шириной в тысячи километров. Такое внешнее сродство континентов вызывало много споров, однако только во второй'половине XX века оно получило объяснение.

ПОДВОДНЫЙ РЕЛЬЕФ

Исследуя океанские глубины, ученые обнаружили посередине всех крупных океанов длинные цепи подводных вулканических гор. Они получили название срединно-океа-нических хребтов. Эти хребты вздымаются на высоту около 3,2 км над океанским дном и, соединяясь, образуют самые протяженные горные цепи на Земле. Длина некоторых из них достигает 50 000 км. Берега континентов и островные дуги окаймляют вытянутые, как желоб, подводные впадины глубиной до 8 км. Опираясь на эти топографические открытия, американский геолог Г. X. Хесс предположил, что кора океанского дна создается в срединно-океанических желобах, затем конвекционные течения в мантии разносят ее в стороны. В конце концов этот конвейер затягивает кору в глубоководные желоба, и там она погружается обратно в мантию Земли. Процесс погружения называется субдукцией.

ОКЕАНИЧЕСКОЕ ДНО

Окончательное подтверждение теории континентального дрейфа ученые получили, изучая магнетизм океанического дна. Они обнаружили, что вблизи подводных вулканов в срединно-океанических хребтах кора всегда молодая, а вдоль побережья континентов — древняя. По мере удаления от хребта в обе стороны возраст коры увеличивается. Ученые установили, что возраст океанической коры нигде не превышает 180 млн. лет.

ТЕКТОНИКА ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ

Теория глобальной тектоники плит утверждает, что земная кора состоит из жестких фрагментов, называемых литосферными плитами, и эти плиты постоянно движутся под воздействием течений в подстилающей их мантии. Континенты покоятся на слое океанической коры и, следовательно, движутся вместе с океанским дном. Тектоника плит объясняет многие особенности географии и геологии. Так, например, вдоль побережья Тихого океана, в зоне Тихоокеанского огненного кольца, расположено множество активных вулканов и чаще происходят землетрясения. То же самое можно сказать о срединно-океанических хребтах. По Огненному кольцу проходит граница между плитами, именно их взаимное движение и столкновения вызывают усиленную сейсмическую и вулканическую активность в этом районе.

На этих картах показан суперконтинент Пангея, существовавший 250 млн. лет назад, и его постепенный распад, который закончился образованием Атлантического океана.

СУБДУКЦИЯ ПЛИТ

Когда на границах плит океаническая кора сталкивается с континентальной, первая, как более плотная, погружается в глубины мантии и там плавится. В районах столкновения плит на морском дне тянутся глубокие желоба, такие, как Марианская впадина глубиной 10 км. Процесс субдукции вызывает землетрясения и извержения вулканов.

ОБРАЗОВАНИЕ СКЛАДОК И РАЗЛОМОВ

Когда два континента сталкиваются, кора «сморщивается» и становится толще, а при дальнейшем сближении покрывается складками и трещинами. В местах образования складок вздымаются высокие горные хребты, такие, как Гималаи. Плиты могут также скользить друг вдоль друга без столкновений. При скольжении в области соприкосновения плит возникает разлом. Вдоль разломов часто происходят землетрясения, но вулканы возникают редко.

СПРЕДИНГ ОКЕАНСКОГО ДНА

Океаническая кора, разрушенная при субдукции, замещается новой корой, возникающей в срединно-океанических вулканических хребтах. Если бы этого не происходило, Земля становилась бы все меньше и меньше. Края срединно-океанического хребта расходятся в стороны (спрединг), в трещину между ними из глубины поднимается магма и в виде лавы изливается на морское дно. Застывая, лава образует новую океаническую кору. Образовавшееся океанское дно расползается в стороны от срединно-океанического хребта со скоростью до 20 см в год.

ОБРАЗОВАНИЕ СУПЕРКОНТИНЕНТОВ

Реконструкция движения тектонических плит показывает, что некогда все литосферные плиты земной коры соединились, образовав суперконтинент, который затем опять распался. Причиной этого распада почти наверняка были восходящие тепловые потоки в земной мантии. Они вспучивали отдельные области суперконтинента куполами, растягивали кору, которая в этих местах трескалась. Именно так происходил распад Пангеи — суперконтинента, образовавшегося 240 млн. лет назад при сближении огромных древних материков Гондваны и Лавразии. Восходящий тепловой поток в мантии приподнял и разломил земную кору на стыке современных Африки и Северной Америки. Через рифтовый разлом на поверхность поднялась магма. Застывая, она образовала новое океанское дно. Так появился Атлантический океан.