9.4. Логика образования рифтов на начальном этапе раскрутки Земли.

© Фисунов Владимир Александрович. 2009.

В середине Мезозоя образование океанической коры в районе Северного полюса не могло происходить непосредственно за счет отгибания коры — сила тяжести в приполярных областях была слишком велика для этого — она имела, практически, то же значение, что и сейчас. Дрейф континентальных плит под влиянием мантийных конвекционных ячеек, как это предполагает гипотеза тектоники плит, тоже не может ничего объяснить, поскольку достаточно сложно представить, ничем не мотивированное, изменение, на прямо противоположное, направления движения мантийного потока в конвекционной ячейке.

Единственное разумное объяснение образованию океанической коры в приполярных широтах в это время (конец Юры — начало Мела) может дать только изменение кривизны поверхности Земли и. соответственно, возникающие при этом напряжения в земной коре, приводящие, в конечном итоге, к появлению разломов и океанической коры в них. Для нас такое изменение сплюснутости Земли интересно еще и тем, что оно не только приводило к образованию океанической коры в приполярных и иных районах земного шара, но и имело значительное влияние на увеличение различий в моментах инерции и смещении центра масс Земли относительно трех осей вращения, что, судя по всему, служило гораздо более важной причиной периодических кувырков Земли, чем влияние отогнутых вверх лепестков земной коры. Поэтому нам стоит более подробно остановиться на процессе увеличения сплюснутости Земли и последствиях его проявлений в геологической истории Земли.

Наглядное представление о том, что происходило с Землей при увеличении ее сплюснутости, можно получить, если сжать с двух сторон воздушный шарик, с расчерченными на нем фломастером «параллелями» и «меридианами», а еще лучше, полосатый арбуз, более наглядно демонстрирующий образование разломов в земной коре. В тех местах на воздушном шарике, где при его сжатии, происходит максимальное увеличение длины «параллелей» и «меридианов», а на арбузе появляются трещины, указывают, соответственно, на области возникновения наибольших растягивающих напряжений в земной коре при увеличении сплюснутости Земли. В местах таких напряжений, в конце концов, возникали рифты, тектонические плиты расходились и между ними появлялась океаническая кора.

Правда, воздушный шарик или арбуз дают не совсем верное представление о распределении напряжений в земной коре, поскольку в этих примерах никак не учитывается некоторое изменение объема Земли, вызванное тем, что при ее периодических раскрутках и торможениях изменяется сила тяжести, а, соответственно, и давление в ее недрах, что в свою очередь приводит к изменению плотности глубинных пород за счет фазовых переходов.

Для грубой оценки распределения напряжений в земной коре, предположим, что при раскрутке Земли, она деформировалась из шарообразного тела в правильный эллипсоид вращения с увеличением экваториального радиуса, а, соответственно, длины экватора на 10%. Если при этом объем Земли не меняется, то полярный радиус уменьшится на 17,5%, а длина меридианов, примерно, на 3%.

Но поскольку, при увеличении сплюснутости Земли происходило еще и небольшое увеличение ее объема, по причинам упомянутым выше, то уменьшения длины меридианов почти не происходит, а вот длина параллелей увеличивается уже более, чем на 10%.

Компенсация столь значительного увеличения длины параллелей не может происходить за счет пластической деформации земной коры, верхняя часть которой, практически, не меняет при этом ни своей плотности, ни своих размеров, в результате чего, в ней возникали огромные напряжения, приводящие, как говорилось выше, к появлению в тех местах, где земная кора была наименее прочной (обычно, это океаническая кора), разломов, постепенно заполняемых молодой океанической корой. 10% изменение длины параллелей в районе экватора даст полоску океанической коры шириной, примерно, в 4000 км, в то время, как на полюсах ее ширина будет близка к нулю, т.е. в процессе сплющивания Земли должны были образоваться клинья океанической коры, направленные своим острием к полюсам.

И такой клин мы действительно видим на, приведенном в предыдущей главе, рисунке 9.7.

99

Рис. 9.9. Образование океанической коры в Северном Ледовитом океане 130 миллионов лет тому назад. Клин океанической коры направлен в сторону противоположную северному полюсу Земли.

Вот только острие этого клина направлено, отнюдь не на северный полюс, а в противоположную сторону — в район 70 градуса северной широты, что говорит, скорее, не об увеличении, а, напротив, об уменьшении сплюснутости Земли в это время.

В принципе, такое развитие событий возможно при условии, что торможение Земли началось примерно 160-150 млн. лет тому назад, когда линейная скорость образования океанической коры в треугольных структурах достигла своего максимума — почти один метр в год.

Но, гораздо убедительнее совсем другое объяснение.

Ведь с учетом юго-западного направления дрейфа североамериканской плиты (точнее, ее северной части), 130 млн.лет тому назад острие клина океанической коры было направлено почти точно в район северного магнитного полюса, местоположение которого обусловлено, скорее всего, направлением оси вращения тех слоев Земли, которые ответственны за образование ее магнитного поля.

Логично предположить, что изначально оно должно было совпадать с направлением вращения Земли в целом и только в результате несимметричного отрыва земной коры (причины столь большой несимметричности, которую невозможно объяснить только отгибанием достаточно тонкого слоя земной коры, будут рассмотрены чуть позже), ось вращения Земли сместилась относительно ее магнитной оси.

Таким образом, если 130 млн. лет тому назад направление оси вращения Земли совпадало с направлением ее магнитной оси, то расположение острия клина океанической коры в районе северного магнитного полюса Земли говорит о том, что в этот период все еще продолжалось увеличение сплюснутости Земли и закончилось оно, где-то в районе, 120 млн. лет тому назад (Аптский ярус Нижнего Мела), после чего, если судить по отсутствию образования океанической коры в Северном Ледовитом океане, вплоть, до 80 млн. лет тому назад, Земля, практически, не меняла свою сплюснутость.

Получается, что частые инверсии Земли происходили как в периоды увеличения сплюснутости Земли (170-120 млн. лет тому назад), так и в периоды ее уменьшения (от 80 млн. лет тому назад и вплоть до наших дней). И напротив, в периоды относительно стабильного вращения Земли (120-80 млн. лет тому назад) частота магнитных инверсий была минимальной.

Из чего можно сделать вывод, о том, что частота инверсий магнитного поля Земли напрямую зависит от скорости ее деформации, обусловленной скоростью изменения ее сплюснутости. И связано это, скорее всего, именно, с тем, что при деформациях Земли возникают многочисленные разломы в земной коре, через которые «выдавливается» излишек магмы, обусловленный одновременным уменьшением, как объема Земли, так и плотности ее глубинных пород.

На месте таких разломов возникали своего рода земные «грыжи», как, например, так называемые, траппы. А потому на первый план выходит вопрос о причинах возникновения разломов и рифтов в земной коре, а, также, последовательности их образования.

Одной из основных причин были значительные изгибающие напряжения, возникающие при изменении радиуса кривизны земной поверхности, которые в наибольшей степени проявлялись вдоль экватора (в полярных и, особенно, средних широтах они были гораздо меньше). Причем, растрескивание коры за счет изгибающих напряжений шло наиболее интенсивно там, где Землю покрывала достаточно толстая континентальная кора, пластичность которой была недостаточной, чтобы деформироваться без растрескивания.

И тут следует обратить особое внимание на то, что, при изменении сплюснутости Земли, в континентальной и океанической коре образование рифтов будет происходить по различным причинам и сценариям. Так в достаточно толстой и жесткой континентальной коре рифты должны появляться в местах наиболее интенсивного изменения кривизны земной поверхности, т.е. вдоль экватора. В более тонкой и пластичной океанической коре, они должны появляться в местах наибольшего растяжения, т.е. на экваторе, но уже не в широтном, а в меридиональном направлении.

Поэтому, помимо географических координат, важное значение для локализации мест появления рифтов имеет строение, толщина и прочность земной коры в экваториальной зоне Земли. Если бы в наши дни сплюснутость Земли начала вновь увеличиваться, то места появления рифтов сильно отличались бы от мест их появления 170 млн. лет тому назад, когда расположение континентальной и океанической коры было совсем не таким, как сейчас (рис 9.9).

910

Рис. 9.10. Земная кора 170 млн. лет тому назад. Темно зеленым цветом показаны треугольные структуры океана Тетис на месте предыдущего этапа отгибания коры. Места наиболее вероятного образования рифтов показаны различными цветными линиями: желтой — экваториальные рифты, красной — рифты между экваториальным рифтом и острием океана Тетис, оранжевой — рифты, как продолжения острия изгибов экваториального рифта (позднее в этих местах образовались два участка отгибания коры).

Дело в том, что 170 млн. лет тому назад вся территория, занятая в наше время Тихим океаном, была покрыта толстым слоем континентальной коры, образующим вместе с тем, что сейчас принято называть Пангеей, гигантскую континентальную плиту.

На месте же современного Индийского, западной части Тихого океана и целого ряда континентальных плит и их осколков (австралийская, индостанская, часть африканской, острова Индонезии и т.д.) в то время располагался океан Тетис — треугольные структуры которого, это реликт предыдущего, карбонского этапа отгибания коры (на рисунке его границы показаны черным цветом). В процессе раскрутки Земля и увеличения ее сплюснутости вдоль экваториальной части, которая была покрыта континентальной корой, должен был образоваться экваториальный рифт, показанный на рисунке 9.9 желтым цветом. Более же тонкая и пластичная океаническая кора океана Тетис выгибалась на экваторе без особых проблем и растрескиваний.

Несколько иначе обстояли дела на границе пластичной океанической коры океана Тетис с жесткой континентальной корой Пангеи, которая гораздо медленнее приспосабливалась к новой, более значительной кривизне земной поверхности, чем раньше. В результате, на границе океаническй и континентальной плит возникали вертикальные напряжения, приводившие, в конце концов, к вертикальному смещению этих плит относительно друг друга и образованию между ними нового рифта.

Одним из таких рифтов был рифт на юго-западной границе океанической коры океана Тетис с континентальной корой Пангеи (на рисунке показан красным цветом). Еще одним местом, где напряжения в континентальной коре достигали максимальных значений были вершины треугольника океана Тетис, а, как мы помним из сопромата, чем острее угол такого треугольника, тем значительнее в нем напряжения, приводящие к образованию в углах океанического треугольника рифтов.

Именно это и привело к образованию рифта у наиболее острого угла океана Тетис, непосредственно примыкавшему к месту сочленения современных Африканской и Североамериканской тектонических плит, продолжение которого не преминуло соединиться с панэкваториальным рифтом, расколовшим по экватору большую часть континентальной коры (показан красным цветом).

Образование рифта между, с одной стороны, Африканской и Южноамериканской тектоническими плитами, а, с другой стороны, Североамериканской плитой, в значительной степени, уменьшило экваториальные изгибающие напряжения в континентальной коре Африканской и Южноамериканской плит, что уберегло их от раскалывания вдоль экватора.

Такой зигзаг панэкваториального рифта в меридиональном направлении, в какой-то мере, уменьшил растягивающие напряжения в земной коре вдоль экватора, но привел к концентрации изгибающих напряжений на его углах, в тех местах, где происходил его поворот от экватора, особенно, на острие, что, в конце концов, привело к образованию рифтов, расколовших континентальную кору, на которую было направлено это острие, на две части.

Именно в этих местах экватора, где из одной точки разошлись сразу три рифта, начался впоследствии процесс отгибания, разделенных ими, трех лепестков земной коры. Одним из таких мест был центр тихоокеанских треугольных структур, а другим — район современного треугольника Афар (рис.9.10).

911

Рис. 9.11. Треугольник Афар. Места рифтов под наехавшей на них впоследствии и расколотой этими рифтами Африканской плитой показаны красными линиями. .

Поскольку выгибание коры за счет изменения силы тяжести в тонкой и пластичной океанической коре происходит намного медленнее, чем в толстой и жесткой континентальной коре, то и отгибание коры в районе треугольника Афар началось только после того, как он оказался накрыт континентальной корой, наехавшей на него африканской плитой.

Такова, в общих чертах логика образования рифтов 170 млн. лет тому назад, в соответствии с которой, в общем-то, и шел процесс их образования, иногда корректируемый «божественным провидением», но об этом мы поговорим в следующей главе.

<< НАЗАД ВПЕРЕД >>

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>