Геологическая история и геодинамика земли
Основные положения динамики Земли
жүктеу/скачать 1.85 Mb. Pdf көрінісі
|
| Основные положения динамики Земли. Для по-
нимания геологической истории Земли сначала сформулируем основные положения геодинамики нашей планеты исходя из которых будут яснее глав- ные черты ее истории. Обоснования этих положений приведены в многочисленных широко известных работах, например в [Turcotte, Schubert, 2002; Condie, 2001; Добрецов и др., 2001; Лобковский и др., 2004; Martin et al., 2006; Board on Earth Sciences…, 2008; Li, Zhong, 2009; Elkins-Tanton, 2008; Herzberg et al., 2010; Santosh, 2010; Condie, Aster, 2010; Добрецов, 2010; Пущаровский, Пущаровский, 2010]. 1. Земля образовалась около 4,6 млрд лет назад (л.н.) в ходе горячей аккреции и изначально была горячей и близкой к плавлению. В этих условиях она вскоре после аккреции или еще в ходе аккреции расслоилась на жидкое металлическое ядро, ман- тию ультраосновного состава и кору основного— ультраосновного состава с возможными включениями более кислых пород. Главные мотивы эволюции Зем- ли — ее общее охлаждение, кристаллизация, рост ее внутреннего твердого ядра и потеря тепла на поверх- ности в основном через оси спрединга океанической коры и плюмовый магматизм. 2. В мантии существуют два основных погра- ничных слоя: 1) на границе жидкого внешнего ядра и твердой мантии находится слой D", вероятно, с особым химическим составом и особыми свойствами; 2) в верхах мантии имеется относительно жесткая литосфера, а само вещество подлитосферной мантии способно к конвекции, эта конвекция охватывает либо весь объем мантии, либо различается в верхней и нижней мантии. 3. Данные томографии мантии показывают, что зоны субдукции в верхней мантии часто просле- живаются почти до поверхности ядра как области относительно повышенных значений сейсмической скорости, из этого вытекает вероятность того, что при субдукции холодное вещество погружается до горячего слоя D" на поверхности ядра, затем нагрева- ется и участвует в образовании вещества мантийных плюмов.
4. Данные томографии также показывают, что над кровлей ядра под областями кайнозойского плюмо- 8 ВЕСТН. МОСК. УН-ТА. СЕР. 4. ГЕОЛОГИЯ. 2011. № 4 соотношения этих сил между собой, но, вероятно, только в совокупности они заставляют литосферные плиты двигаться. 7. В общем виде можно полагать, что на границе ядра и мантии в слое D" накапливается аномаль- но горячее и легкое вещество. Из него образуются основные мантийные плюмы, и от него же отходят восходящие мантийные течения. Подъем горячего вещества вверх в виде плюмов и восходящих ман- тийных течений компенсируется погружением в низы мантии холодного субдуцированного вещества. В этой схеме не ясны масштаб и скорость конвек- ции в самой мантии. Ключевым является и то, что происходит в ней с нисходящими потоками (зонами субдуцирования относительно холодного вещества) и с восходящими потоками (плюмами и конвек- тивными потоками) в моменты крупномасштабных тектонических процессов на поверхности Земли, например при столкновении континентов, когда ис- чезают субдукционные системы и зарождаются новые океаны в других регионах. Сейчас все признают, что Земля — это единая геодинамическая система, в ко- торой все связано. Если в этой системе произойдет какое-либо изменение в одном из звеньев, то сразу вого магматизма слой D" имеет аномально большую толщину, из этого вытекает вероятность того, что многие крупные мантийные плюмы поднимаются в верхнюю мантию от границы ядра и мантии (от слоя D"). 5. Под срединно-океаническими хребтами го- рячие области наблюдаются в основном только в верхней мантии; из этого вытекает, что, скорее всего, под срединными хребтами нет общемантийных вос- ходящих течений и они раздвигаются в основном пассивно за счет региональных тектонических сил. 6. В тектонике литосферных плит рассматри- ваются три основные движущие силы: 1) сила от- талкивания от срединно-океанического хребта (ridge push), т.е. литосферные плиты как бы сами скаты- ваются с астеносферных поднятий по наклонным поверхностям; 2) гравитационное затягивание плит в зоны субдукции (slab pull) — субдуцированные части литосферы тяжелее вещества астеносферы и тонут в ней, как гигантские гири, затаскивая литосферную плиту в мантию; 3) сила сцепления литосферы с те- чением в подстилающей астеносфере (с мантийной конвекцией) — литосфера плывет по астеносфере, как айсберг в океане по течению воды. Не ясно, каковы Рис. 1. Модель геологической истории Земли, по [Никишин, 2008, с изменениями]. Слева показана кривая частоты встречаемости U/Pb возраста цирконов в гранитоидах и детритовых цирконов в разновозрастных песчаниках, по [Condie, Aster, 2010] ВЕСТН. МОСК. УН-ТА. СЕР. 4. ГЕОЛОГИЯ. 2011. № 4 9 5 ВМУ, геология, № 4 происходят изменения во всей системе. Этим объяс- няются синхронность фаз глобальных тектонических деформаций и особые моменты в истории планеты типа суперплюмовых событий. жүктеу/скачать 1.85 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|