Літосферні колообіги
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.
Грандиозные движения вещества наблюдаются в литосфере. Благодаря вертикальным и горизонтальным движениям блоков земной коры и магматической деятельности, а также процессам, сноса, описанным выше, происходит обмен веществом земной поверхности с мантией. Наиболее яркие проявления этого процесса — вулканизм и землетрясения.
Вулканизм играл и играет большую роль в развитии природы земной поверхности. Он, вероятно, определяет существенные черты строения поверхности и других планет. В настоящее время на Земле насчитывается свыше 800 действующих вулканов, которые извергают на земную поверхность 3—6 млрд. т вещества в год. Это пеплы, шлаки, лавовые потоки андезитового состава, газы и водяной пар. Если принять, что в прошлом вулканическая деятельность была такой же интенсивной, то за геологическую историю на земную поверхность было вынесено от 13,5-1018 до 27-1018 т вулканических продуктов1. Эти величины примерно соответствуют массе земной коры всех континентов, которая составляет 18-1018 т. Отсюда можно сделать вывод о том, что земная кора слагается из вулканических пород и продуктов их глубокой перестройки.
Водяной пар, выделяющийся при вулканических извержениях, содержит все компоненты, составляющие атмосферу и гидросферу Земли. Общее количество летучих компонентов вулканических извержений, выделившееся за геологическую историю, превышает массу атмосферы и гидросферы, вместе взятых.
При извержениях вулканов в атмосферу поступает большое количество твердого вещества. Наиболее мелкие частицы образуют атмосферный аэрозоль, который задерживает солнечные лучи и, вероятно, является одним из факторов климатообразования.
Землетрясения, как и вулканы, наиболее часты в Тихоокеанском и Средиземноморском горных поясах и в районах срединных океанических хребтов. За год на планете бывают сотни тысяч землетрясений. Многие из них незначительны и человеком не ощущаются, а фиксируются лишь приборами. Однако довольно часты землетрясения, приводящие к большим разрушениям и гибели людей. За последние три-четыре десятилетия от землетрясений погибло не менее 15 млн. человек.
Другие типы движений в земной коре проявляются менее заметно, однако суммарный их эффект значителен. Таковы медленные колебательные движения земной коры. Существует специальная отрасль знания — новейшая тектоника, изучающая колебательные движения за последние 25—30 млн. лет.
Кроме вертикальных движений земной коры существуют и горизонтальные перемещения. Но если вертикальные движения земной коры были обнаружены сравнительно давно, то о горизонтальных стали говорить лишь в конце прошлого века. В 1911 г. немецкий геофизик А. Вегенер выдвинул гипотезу дрейфа (горизонтального перемещения) материков. Его натолкнуло на мысль о существовании дрейфа сходство очертаний материков по обе стороны Атлантического океана, соответствие геологического строения, родство наземных фауны и флоры на соответствующих широтах противоположных берегов, а также распространение в южной части Африки, на Мадагаскаре, на территории Индостана, в западной части Австралии и восточной части Южной Америки следов древнего ледникового покрова в карбоне и перми (конец палеозойской эры). Эти факты легче всего объяснить существованием когда-то единого суперконтинента, впоследствии распавшегося на части. Он был назван Пангеей. Позднее были найдены и другие доказательства движения блоков земной коры (палеомагнетизм и особенности строения дна океанов и др.). Палеомагнитные данные свидетельствуют о непостоянстве положения и пространственной ориентировки отдельных континентов во времени.
Горизонтальные движения блоков земной коры признаются в настоящее время большинством исследователей. Нет единого мнения в основном о конкретных формах проявления движений и их механизме. Наибольшей популярностью пользуется теория тектоники плит (новая глобальная тектоника), согласно которой литосфера состоит из шести основных плит (рис. III.21). Плиты изостатически уравновешены на веществе субстрата (астеносферы) и перемещаются в горизонтальном направлении благодаря тепловой конвекции в мантии. На рис. III.21 стрелками показаны направления смещения плит. В местах схождения плит в одних случаях происходит погружение одной плиты под другую (субдукция) и возникновение глубоководных желобов, сопровождающихся цепочками островов (например, Курило-Камчатская область), в других — наблюдается столкновение плит и их взаимная деформация. Результатом такого столкновения, например, считают образование Гималаев при надвигании Индостана на Евразийскую плиту.
Литосферные плиты
В местах расхождения плит располагаются срединно-океанические хребты. В срединной зоне каждого хребта имеется ложбина с отвесными краями — грабен, или рифт, который является местом растяжения и разрыва литосферы. На рис. III.22 показаны различные типы сочленения литосферных плит. Рис. III.23 иллюстрирует возможный механизм расхождения плит.
Типы границ между литосферными плитами
Одним из подтверждений расхождения плит в зоне срединно-океанических хребтов является разновозрастность осадочных отложений океанического дна: возраст увеличивается от хребтов к краям океанов (рис. III.24). Вероятно, движущиеся плиты уносят более древние отложения к краям океанов. Разница в возрасте осадочных отложений на краях океанов и около срединных хребтов говорит о времени, в течение которого плита двигалась от хребта к материку.
Схема конвекционных потоков в мантии
Таким образом, теорией тектоники плит рисуется такая схема обмена веществом земной коры с мантией: в зонах срединных хребтов вещество мантии поднимается к поверхности и наращивает земную кору, в зонах субдукции происходит погружение плиты и последующее переплавление ее вещества в недрах.
Картосхема времени образования океанической коры дна Мирового океана
Общая схема круговорота минерального вещества в географической оболочке и обмена последней веществом с мантией приведена на рис. III.25. На схеме показаны лишь главные звенья движения вещества. Осадочные породы, образующиеся на земной поверхности в результате процессов выветривания, переотложения и седиментации, при тектонических опусканиях попадают сначала в нижние слои земной коры и подвергаются там воздействию давления вышележащих толщ и высокой температуры недр, В результате они превращаются в метаморфические породы. Последние, погружаясь еще глубже, переплавляются и превращаются во вторичную магму. Одновременно идет компенсирующий процесс: магма поднимается вверх, происходят вулканические излияния и интрузивные внедрения, дифференциация и кристаллизация вещества магмы, его переработка экзогенными процессами и превращение в осадочные породы. Так замыкается главная ветвь круговорота. Эта ветвь осложняется другими процессами, например выветриванием метаморфических и осадочных пород и метаморфизацией магматических пород.
Круговорот минерального вещества
Обмен веществом с мантией — необходимое условие нормального функционирования географической оболочки. Благодаря обмену происходит обогащение земной поверхности СО2, который наряду с водой служит «строительным камнем» органического вещества. Периоды интенсивного накопления органического вещества в осадочных породах (углеродистые полезные ископаемые, карбонатные осадки и др.), неоднократно наблюдавшиеся за геологическую историю, совпадают с периодами интенсивного вулканизма, поэтому можно сделать вывод, что при полном господстве платформенного режима на Земле прекратится вулканическая деятельность, а следовательно, и вынос на поверхность СО2. Спустя некоторое время исчерпается запас диоксида углерода и прекратится жизнь. Это может произойти через десятки или сотни миллионов лет после установления полного господства платформенного режима. На основе этих данных А. Б. Ронов формулирует геохимический принцип сохранения жизни: жизнь на Земле и других планетах возможна лишь до тех пор, пока эти планеты активны и происходит обмен энергией и веществом между их недрами и поверхностью.