Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты

Цикл Уилсона состоит из двух фаз: раскрытия и закрытия (сокращения) океанического бассейна. Во время фазы раскрытия в середине континента, где кора растянута, появляется горячая точка, которая начинает раскалывать массив суши с созданием рифта (пример – Восточно-Африканская рифтовая долина). Уилсон назвал эту стадию эмбриональной. За этой стадией следует раскрытие бассейна, как в случае с Красным морем. Затем происходит полное развитие океана на стадии зрелости, как видно на примере бассейна Атлантического океана. В какой-то момент начинают действовать обратно направленные силы, поскольку расширение не может происходить постоянно из-за фиксированного размера Земли, и начинается фаза сокращения. Зона субдукции формируется в любом месте океанического бассейна, но самым простым примером будет зона субдукции вдоль одного из краев континента. В районе глубоководного желоба одна океаническая плита пододвигается под другую, погружаясь в мантию, и бассейн уменьшается в размерах, как в случае Тихого океана. На заключительных этапах цикла Уилсона продолжается закрытие океанического бассейна с сокращением и поднятием, как в случае Средиземного моря. Во время конечной фазы цикла в начале столкновения блоков могут формироваться горы: зоны субдукции в этом случае действуют как переход для скольжения материала по краю другой плиты. По мере плавления материала погружающейся плиты появляются вулканы. Образование метаморфических пород обычно также связано с этой стадией. Финальная стадия – это реликтовый рубец от столкновения континентов, как можно видеть вдоль тектонического шва (сутуры) Инда-Цангпо в Гималаях, формировавшихся при столкновении Индостанского субконтинента с Евразией, которое началось 50 млн лет назад.

Исследования, проведенные в 1970-х гг. Сэйей Уедой и Дональдом Форсайтом из Лабораторий Ламонта-Доэрти, продемонстрировали более точные детали тектоники плит с точки зрения двух новых представлений: о давлении хребта и тяге погружающейся части плиты (эта часть называется слэбом)[273]. Давление хребта создается в срединно-океанических хребтах в качестве силы, которая отодвигает вновь сформированную океаническую кору от хребта. Многие годы считалось, что глубоководные желоба являются пассивными структурами, которые просто поглощают и перерабатывают кору, погружающуюся в них, но исследования показали, что они играют более активную роль: тянут океаническую кору из зон субдукции – это называется тягой слэба. И давление хребта, и тяга слэба, по-видимому, являются важнейшими движущими механизмами спрединга морского дна под действием сил гравитации, помимо образования коры в районах срединно-океанических хребтов.

Прямые доказательства движения литосферных плит будут получены лишь в 1990-х гг. с внедрением GPS, точность данных которого по иронии судьбы зависит от геодезии. Именно такой вид доказательств стремился получить Вегенер. К концу XX в. вегенеровские теории были доказаны: континенты действительно дрейфуют, и основой дрейфа является механизм конвективных течений глубоко в астеносфере. Если Земля – это песня, то тектоника плит – ее самая изящная мелодия.

6 Тектоника плит: океаны, континенты, плиты и их взаимодействие

Тектоника плит, второй из основополагающих принципов геологии, представляет собой великую объединяющую теорию Земли, которая объясняет множество событий и процессов на планете: местоположение эпицентров землетрясений и вулканов; места залегания конкретных горных пород; возраст океанического дна; положение континентов и океанических бассейнов; залежи минералов и руд, имеющих промышленное значение; положение горных цепей; распределение ископаемых остатков, а также причину возникновения горных хребтов и разных типов разломов в определенных местах. Эта теория произвела революцию в геологии и в понимании строения Земли.

Как определяет тектоника плит, землетрясения происходят в особых зонах, где взаимодействуют края плит или где формируются новые плиты. В отличие от ситуации, существовавшей всего несколько десятков лет назад, в наши дни геологи могут предсказывать местоположение вулканов и гор, потому что оно связано с плитами. До появления теории тектоники плит местонахождение залежей минералов было непонятным. Теперь, исходя из нового теоретического знания о давлении и температурах в различных геологических границах, геологи могут более полно объяснить цикл горных пород: как происходит превращение пород из одного типа в другой (магматических в осадочные, осадочных в метаморфические, метаморфических в магматические) в результате таких процессов, как захоронение, плавление, поднятие, выветривание, а также под действием высоких температур и давления. Среди многих областей практического применения геотектоники, например, выделяются методы более точного прогнозирования месторождений руд, имеющих промышленное значение.