big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Гипотезы о круговороте вещества земной коры и мантии

Весьма плодотворная гипотеза обмена вещества между материками и океанами была выдвинута еще в 1889 г. Даттоном, но она не была развита и не преодолела встретившиеся трудности. По его представлениям, континенты вследствие смыва с них части вещества всплывают, а побережья океанов все время нагружаются и, следовательно, должен возникнуть приток вещества из областей, перегруженных осадками, к областям, облегченным эрозией (рис. 9).

В последние годы эти представления Даттона развивает С. Пейдж, который, как и многие другие, полностью признает ведущую роль изостазии в процессах эволюции земной коры. Он обосновывает медленное перетекание тяжелых симатических веществ, находящихся под океанами, под материки. Это перемещение вызывается, по его мнению, всплыванием легких и эродированных частей материков и накоплением осадков в геосинклинальных прогибах. Он справедливо считает, что перемещение вещества с континентов в океаны, прогибание под их весом дна океанов и перемещение глубинных масс под материки объясняют многие проявления тектонической и вулканической активности.

Совсем недавно Т. В. Ф. Барт, рассматривая соотношения между изверженными и осадочными породами, пришел к заключению, что верхнее вещество Земли, по крайней мере мощностью 60 км, находится в постоянном круговороте, превращаясь то в осадочные, то в изверженные породы. Он показал, что этот круговорот идет вечно.

Рельеф поверхности Земли действительно хорошо объясняется теорией изостазии, базирующейся на том, что различие уровней материков, гор и долин является следствием различной плотности и мощности масс вещества, их образующих. По этой теории существующий рельеф поверхности создается влиянием земного тяготения и центробежной силы, уменьшающей тяготение. Если бы мантия, литосфера и гидросфера имели всюду одинаковую мощность и состояли из вещества одинаковой плотности, то поверхность Земли имела бы форму геоида.

Существующее соотношение высоты материков и горных областей, так же как и глубины отдельных областей океанического дна, по отношению к поверхности геоида или, что тоже самое, к уровню воды в океане, не случайно. Оно определяется законами изостазии, по которым, чем больше мощность блока земной коры и чем меньше плотность вещества, слагающего данный блок, тем он выше над уровнем геоида, и наоборот.

График зависимости мощности земной коры от рельефа по данным ГСЗ для территорий СССР

Существует прямая зависимость между мощностью земной коры и рельефом суши и морского дна. В среднем 1 км изменения рельефа соответствует изменению мощности коры на 10 км (рис. 10).

Б. А. Андреев приводит данные, показывающие, что нулевые значения аномалий в редукции Буге соответствуют мощности земной коры суши около 10 км. Районы с большей мощностью земной коры континентов повсеместно отличаются отрицательными значениями Δg. В первом приближении можно считать, что увеличению мощности земной коры на 10 км соответствует увеличение отрицательных аномалий в среднем примерно на 100 мгл.

Необходимо еще раз подчеркнуть, что, несмотря на наличие больших сопротивлений перемещению масс вещества отдельных восходящих или нисходящих участков земной коры, требующих соответствующих больших аномалий силы тяжести, длительное сохранение закономерностей связи аномалий силы тяжести (их величины и знака) со специфическими особенностями рельефа суши и морского дна возможно только в случае динамического равновесия, которое никогда не становится равновесием статическим, ибо оно не может быть достигнуто как вследствие постоянной эрозии или постоянного накопления осадков, так и потому, что восходящие и нисходящие движения участков коры требуют преодоления сопротивлений.

В случае спорадических, в какой-то мере случайных, выходов легкого вещества из недр мантии в разные сроки и в разных местах аномалии носили бы совершенно случайный, а не закономерный характер. Из этого следует, что изостатические аномалии силы тяжести являются следствием незавершенности вертикальных перемещений отдельных участков земной коры. Они есть следствие сопротивлений, которые преодолеваются при вертикальных движениях отдельных участков коры.

При рассмотрении вопросов изостатической компенсации основных разновидностей земной коры горных областей или других крупных регионов наиболее приемлемым представляется пользоваться гипотезой Эри — Хейсканена, по которой компенсация достигается за счет того, что блоки земной коры погружены в более плотное вещество мантии в соответствии с их высотой. Поверхность изостатической компенсации проходит, по этой гипотезе, в пределах мантии на глубине наиболее высокого блока земной коры.

Изостатическая компенсация возможна в том случае, если кора материков и кора океанов плавает на более плотном веществе мантии и если оно обладает меньшей вязкостью, чем вещество коры. В настоящее время подавляющее число гипотез о строении земного шара признает повышенную пластичность вещества мантии по сравнению с пластичностью пород земной коры. Это, по-видимому, определяется тем, что ниже поверхности Мохоровичича вода существует только в надкритическом состоянии, а, как установлено экспериментальными работами многих исследователей, в этих условиях вода растворяется в породах, что и должно увеличивать их пластичность. Если таково происхождение повышенной пластичности мантии, то это являлось бы одним из дополнительных свидетельств в пользу развиваемого нами представления о природе и происхождении поверхности Мохоровичича. По другим гипотезам температура в верхних слоях мантии может быть любой, (например, в коре под океанами, по Д. Кеннеди, только 123° С). Такие условия не могут объяснить повышенную пластичность вещества мантии.

Все это свидетельствует о том, что разновидности земной коры плавают на веществе мантии, но не находятся в установившемся равновесии, о чем прежде всего свидетельствует наличие аномалий силы тяжести.

Повсеместно и постоянно наблюдаемые вертикальные движения отдельных участков земной коры происходят именно в результате нарушения равновесного распределения вещества по поверхности земного шара. Последнее обнаруживается по появлению гравитационных аномалий. Силами, которые осуществляют вертикальные перемещения, являются сила тяготения и центробежная сила, возникающая вследствие вращения Земли. Эти силы восстанавливают равновесие, нарушаемое процессами эрозии вещества материков.

Процессы эрозии идут под влиянием преимущественно солнечного излучения, которое вызывает круговорот воды, разрушающей и перемещающей породы материков (в виде взвеси) в океан. Силы лунного притяжения также участвуют в разрушении и перемещении твердого вещества, так как они создают волны приливов и отливов.

Этой, казалось, бы предельно ясной роли изостазии в формировании рельефа земной поверхности, а значит, и активной роли изостатических сил в тектонических, конечно преимущественно вертикальных, движениях иногда не признают. Например, В. В. Белоусов, признавая, что поверхность Земли определяется силами изостатического равновесия, категорически отрицает активную роль изостазии. Он пишет: «Следует категорически высказаться против тенденции, проявляющейся главным образом у некоторых зарубежных геофизиков, приписывать изостатическим силам активную тектоническую роль. Наоборот, изостатические силы противодействуют развитию тектонических движений, а тектонические силы нарушают изостатическое равновесие. Изостазию следует рассматривать как некоторый регулятор, тормозящий тектонические движения, ограничивающий их амплитуду».

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.