Осознание времени. Прошлое и будущее Земли глазами геолога

Но не вся проникающая внутрь вода выходит наружу. Попадая в запутанные лабиринты и образуя химические связи с находящимися в базальтах минералами, часть воды остается запертой в океанической коре на длительный срок. Как выяснилось, эта случайная ловушка для воды является одним из важнейших компонентов тектонической системы Земли. Субдуцирующая океаническая плита, со дней своей молодости насыщенная «спрятавшейся» водой, погружается в мантию и постепенно нагревается. Когда она достигает глубины около 50 км, эта древняя морская вода начинает, наконец, высвобождаться и проникает в окружающую мантию. Мы привыкли представлять круговорот воды в природе как относительно короткий по времени цикл: молекула воды остается в атмосфере в среднем около девяти дней; время пребывания воды даже в самых больших озерах, таких как Верхнее озеро, составляет один-два века; подземные воды в глубоких горизонтах могут находиться там целое тысячелетие. Однако существует и цикл круговорота воды продолжительностью более 100 млн лет, который проходит через верхнюю мантию, и на самом деле такая гидратация мантии является необходимым шагом в «рецепте приготовления» континентальной коры.

В присутствии воды твердая (в ином случае) порода мантийного клина над субдуцирующей плитой начинает плавиться при более низкой температуре, чем обычно, — аналогично тому, как соль снижает температуру таяния льда на тротуаре. Это спровоцированное водой плавление ведет одновременно к разрушению и созиданию: благодаря ему в конечном итоге образуется новая континентальная кора, но это происходит в результате деятельности одних из самых мощных и смертоносных вулканов на нашей планете, которые возникают на верхней плите, прямо над тем местом в зоне субдукции, где погружающаяся плита отдает свои запасы воды. Обычно вулканы образуют дугообразную цепь в форме растянутой буквы C, что отражает кривизну субдукционного желоба на сферической Земле — аналогично тому, как вмятина на мячике для пинг-понга имеет серповидную форму. Если верхняя плита, как и погружающаяся под нее нижняя плита, также представлена базальтовой океанической корой, образующуюся цепочку вулканических островов называют островной дугой. В качестве примера можно привести Японию, Индонезию, Филиппины, Алеутские острова и северную часть Новой Зеландии. Если нижняя плита подползает под континентальную плиту, образующуюся цепочку вулканов называют континентальной дугой. Такими дугами, например, являются Каскадные горы и Анды (рис. 8).

В обоих случаях образованный благодаря воде мантийный расплав должен проложить себе путь через верхнюю плиту на поверхность. Иногда магма не в силах пробить твердую «крышку», поэтому она скапливается под поверхностью и частично расплавляет вышележащую кору. Как и в срединно-океанических хребтах, компоненты с более низкой температурой плавления извлекаются легче всего, что приводит к образованию новых магм, еще более богатых кремнеземом и еще менее похожих по составу на мантию, чем базальты. Многократное повторение циклов такого плавления приводит к постепенной «эволюции» коры, результатом которой является континентальная кора, состоящая преимущественно из легких гранитных пород. Таким образом, современная земная тектоника плит — с ее непрерывным формированием, созреванием и разрушением океанической коры как необходимым условием для генезиса континентальной коры — представляет собой идеальную сансару, круговорот рождения, смерти и реинкарнации.

Как быстро растут горы?

Зона субдукции функционирует гладко и плавно (хотя и не всегда без сейсмических проявлений), если океаническая кора при подходе к желобу достаточно тонкая и плотная для того, чтобы плавно погружаться в мантию. Но если океаническая плита содержит «неперевариваемые» включения, такие как слишком горячие или слишком толстые участки океанической коры, или же тянет за собой старую массивную островную дугу или вообще непотопляемый континент, образуется затор. Если при этом плита подползает под континентальную кору, неизбежно происходит нагромождение и деформация материала, и начинается формирование горной системы. Самые высокие горы на нашей планете, такие как современные Гималаи и некогда Альпы, Аппалачи и каледониды^{6}, образуются в результате того, что длительно существующая зона субдукции в конце концов поглощает весь океанический бассейн, что приводит к столкновению двух континентов.