Литосферная плита

Tectonics plates (preserved surfaces)

Действительно ли Земля – единственная из известных нам планет с тектоникой плит?

Время на прочтение

Если две плиты на Земле расходятся в разные стороны, то на их границе образуется новая кора. Если же они сходятся вместе, то кора в этом месте разрушается, когда одна плита заезжает под другую. Бывает ещё, что кора трансформируется, когда плиты скользят горизонтально друг мимо друга

Без тектоники плит наша планета была бы совсем другой. Постоянные перемены в земной коре обеспечивают нам стабильный климат, дают месторождения минералов и нефти, а также океаны с поддерживающим жизнь балансом химических веществ. Они даже дают толчок эволюции каждые несколько сотен миллионов лет.

Откуда же взялась тектоника земных плит? Модели показывают, что для того, чтобы тектоника плит начала работать, планета должна быть подходящего размера. Если она получится слишком маленькой, то её литосфера — твёрдая часть коры и верхней мантии — будет слишком толстой. Слишком большой — и её мощное гравитационное поле сожмёт все плиты вместе, крепко удерживая и не давая двигаться. Условия также должны быть оптимальными: породы, из которых состоит планета, должны быть не слишком горячими, не слишком холодными, не слишком влажными и не слишком сухими.

Но даже если эти условия соблюдены, есть ещё один решающий фактор, который необходимо учитывать. Каким-то образом литосфера должна расколоться так, чтобы один кусок погрузился под другой. Сегодня мы наблюдаем этот процесс, известный как «субдукция», на границе многих океанических бассейнов, когда холодное, плотное океаническое дно скользит, заходя под более плавучую континентальную кору, и погружается в мантию.

Озеро Байкал. Площадь водной поверхности Байкала — 31 722 км2 (без учёта островов), что примерно равно площади таких стран, как Бельгия или Нидерланды. По площади водного зеркала Байкал занимает седьмое место среди крупнейших озёр мира. Озеро находится в своеобразной котловине, со всех сторон окружённой горными хребтами и сопками. Байкал — самое глубокое озеро на Земле, 1642 м. Оно находится в самой глубокой из известных на Земле континентальных рифтовых долин, образовавшихся в результате раздвижения тектонических плит

Однако ранняя Земля была намного теплее, чем сегодня, и вместо хрупкой внешней коры её покрывала липкая масса, в которой должны были появиться первые трещины. Многочисленные компьютерные модели пытались смоделировать условия, в которых спонтанно произошёл бы разлом коры, но пока все они потерпели неудачу.

Первую дыру мог проделать мантийный плюм (горячий мантийный поток, двигающийся от основания мантии у ядра Земли независимо от конвективных течений в мантии), прорвавшийся снизу. Или, возможно, толчком послужил астероид или комета, которая при ударе пробила липкий поверхностный слой и запустила цепь событий, приведших к появлению первых движущихся плит.

Ещё одна неясность заключается в том, когда именно это могло произойти. В океанической коре можно нарыть очень мало исторической информации, потому что большая её часть недостаточно древняя — океаническая кора обычно разрушается в зонах субдукции всего через 200 миллионов лет после образования океанического хребта. Тем не менее, свидетельства океанической коры, которая избежала субдукции, дают подсказки. Офиолиты — это обломки древней океанической коры, которые наползли на континентальную кору в зоне субдукции, а не оказались под ней. Недавнее исследование датировало образец кандидата в офиолиты в Гренландии возрастом в 3,8 миллиарда лет — это самая древняя датировка, связанная с тектоникой плит.

Распад суперконтинента Гондвана, который в своё время был большой частью Пангеи, на более мелкие континенты — Южную Америку, Антарктиду, Африку, Австралию, а также компоненты других узнаваемых континентов, таких как Аравия и Индия

Какой бы ни была точная дата начала тектонических процессов, с тех пор они формируют и изменяют форму поверхности нашей планеты. В ходе этого процесса происходит круговорот воды, углерода и азота, что создаёт среду, идеально подходящую для жизни. Он также привёл к образованию многих месторождений нефти, газа и минералов, которые мы находим на Земле: всё благодаря давлению и запеканию горных пород до нужной степени. Вулканы, извергающие в атмосферу углекислый газ, и ползающие тектонические плиты вместе поддерживают климат, пригодный для жизни.

Движение плит также заставляет контуры океанов меняться, горы подниматься и опускаться, а континенты собираться вместе и расходиться. Каждые 500-700 миллионов лет тектоника плит объединяет континенты, образуя суперконтинент. Последний из них, Пангея, существовал 250 миллионов лет назад, и примерно через 250 миллионов лет континенты снова столкнутся друг с другом.

Когда эти суперконтиненты медленно распадаются, разделяя суши и образуя мелкие моря, эволюция идёт полным ходом, образуя бесчисленное множество новых видов, которые заселяют новые места обитания.

В конце концов, литосфера застынет, поскольку Земля остынет и конвекционные потоки в мантии станут слишком слабыми, чтобы толкать плиты. Никто точно не знает, сколько ещё осталось тектонике плит, и остановится ли она до того, как наша планета будет поглощена Солнцем. Но давайте не будем слишком беспокоиться об этом: к тому времени, когда это произойдёт, люди, скорее всего, станут далёким воспоминанием в жизни планеты.

На Земле тектоника плит создаёт горы, вызывает цунами и формирует вулканы. Перефразируя слова покойного эволюционного биолога Теодосия Добжанского, можно сказать, что ничто на поверхности Земли не имеет смысла, если не рассматривать этот процесс. И в этом отношении наш дом, похоже, уникален. Конечно, другие планеты геологически активны, но нам ещё предстоит найти подобную Земле систему тектоники плит в других местах Вселенной.

Томас Уоттерс, старший научный сотрудник Национального музея авиации и космонавтики в Вашингтоне, занимается тектоникой планет. Он говорит, что в то время как на Земле есть, по меньшей мере, 15 движущихся плит, все свидетельства указывают на то, что Меркурий является одноплитной планетой.

Это означает, что на поверхности Меркурия не могут происходить тектонические процессы в том виде, в котором они нам знакомы. На Земле отдельные плиты расходятся, сталкиваются лоб в лоб или трутся друг о друга. На Меркурии мы не видим таких явлений, потому что у планеты только одна плита. Тем не менее, кора планеты не совсем инертна. Глубоко под поверхностью внутренние слои Меркурия остывают. Падение температуры под поверхностью заставляет ядро планеты сжиматься, и кора делает то же самое. Получается, что Меркурий сжимается.

Коре приходится приспосабливаться к этому уменьшению объёма. Поскольку планета становится меньше, одинокая плита Меркурия сминается. Если бы вы отправились в поход по поверхности планеты, то встретили бы на своём пути высокие скалы и вытянутые долины. Эти особенности рельефа образованы надвиговыми разломами, где материалы коры сталкиваются, разрываются, и одна часть коры надвигается на другую. Подобные разломы можно найти и на Земле — особенно в местах, где сходятся две плиты.

Уоттерс был ведущим автором статьи 2016 года о некоторых откосах Меркурия — ступенчатых хребтах, образованных разломами в коре. Возраст тех из них, которые рассматривала его команда, составляет менее 50 миллионов лет, что делает их довольно молодыми по геологическим стандартам. Их возраст указывает на то, что Меркурий всё ещё испытывает движение коры.

Марсианские пейзажи должны быть просто завораживающими. На красной планете находится самый большой вулкан в Солнечной системе и самый большой каньон. Учёные назвали последний «Валлес Маринерис». Его длина составляет 3 000 километров, а ширина — 600 километров, и по сравнению с ним крупнейшие каньоны Земли выглядят как мелкие трещины.

Сгенерированный компьютером вид марсианской горы Олимп демонстрирует размеры вулкана, его кальдеру и длинные наклонные стороны, которые делают его крупнейшим из известных в настоящее время планетарных вулканов. Поскольку на Марсе отсутствует тектоника плит, магматическая камера под Олимпом при извержении постоянно растёт. Он был крупнейшим в Солнечной системе на протяжении миллиардов лет и продолжает расти

Марс также примечателен своей дихотомией планетарной коры: толщина коры южного полушария в среднем составляет 58 километров, в то время как толщина коры северного полушария в среднем всего 32 километра. Уоттерс говорит, что этот «топографический контраст» напоминает различия «между континентами Земли и океаническими бассейнами».

Может ли это несоответствие быть следствием тектоники плит? Ан Инь, профессор геологии Калифорнийского университета, написал множество работ о поверхности Марса. В 2012 году он предположил, что марсианское плато, называемое поднятием Тарис, могло быть образовано зоной субдукции — местом, где одна плита погружается под другую. В том же году он назвал Валлес Маринерис возможной пограничной зоной между двумя плитами.

«Это гипотезы, подкреплённые знаниями, — говорит Инь, — но с получением новых данных в ближайшие пару десятилетий всё может измениться». На данный момент он придерживается мнения, что на Марсе существует примитивная форма тектоники плит. Однако, даже если это правда, Марс не обладает большим количеством плит. Кроме того, активность, связанная с плитами, на красной планете развивается гораздо медленнее, чем на Земле.

Перейдём к другим нашим небесным соседям. Газообразная атмосфера Венеры делает её сложной планетой для исследования. Тем не менее, нам удалось кое-что узнать о её поверхности. « Нынешняя кора Венеры относительно молода, — говорит Уоттерс. Судя по некоторым кратерам, оставленным метеоритами, возраст её современной поверхности составляет менее 1 миллиарда лет».

Однако возраст — это ещё не всё. Как и на Земле, на Венере есть свои хребты, разломы и (возможно, действующие) вулканы. В исследовании 2017 года утверждается, что Венера во многом обязана своим рельефом доисторическим мантийным плюмам. Эти столбы расплавленной породы иногда достигают коры планеты. Когда это происходит, они часто порождают «горячую точку» вулканической активности. Здесь, на Земле, лава, выброшенная мантийными плюмами, создала Гавайские острова, а также Исландию.

Теоретически, вулканический материал, высвобождаемый горячими точками, может объяснить наличие короны: больших структур овальной формы, обнаруженных на поверхности Венеры. Вулканические выбросы могли даже привести к образованию необычных зон субдукции вокруг хребтов. Не совсем тектоника плит, но тоже довольно интересный процесс.

К истории вопроса

Конечно, это было предупреждение об угрозе, но не со стороны России обещаны «страшные тектонические сдвиги» (Захаровой цитата). Они произойдут в том случае, если Соединённые Штаты будут настаивать на смене сирийского лидера Асада, который воюет с Исламским государством. Тогда к власти неминуемо придут радикалы-исламисты и террористы, с которыми Америка уже очень близко знакома. События Ирака 2003 года и Ливии 2011-го (после свержения Саддама Хусейна и Муаммара Каддафи) говорят сами за себя. Исламское государство неминуемо разрастётся и станет значительно сильнее. Именно об этом постоянно сигнализирует внешнеполитическое ведомство России. Тогда разгул терроризма вполне может и превысить те опасности, которые несут с собой тектонические сдвиги. Захаровой было сказано именно это, а выводы последовали абсолютно некорректные.

Ближний Восток в 2016 году не обрёл устойчивости, там продолжаются негативные подвижки: кровопролитие в Сирии, отсутствие стабилизации в Ливии, бунты курдской автономии в Ираке, йеменский конфликт усугубился, повстанцы Саудовской Аравии наносят всё более серьёзные удары по экономике и финансовому положению страны, много лет ведущей военные действия, ввязался в ближневосточные конфликты Южный Судан. Именно с Ближнего Востока и грядут все тектонические сдвиги в политике. Ситуация во всех отношениях кризисная, и кризис этот быстро расширяется, разрастается хаос, волны беженцев захлестнули Европу, создавая там угрозу безопасности и огромные проблемы. Год окончился, и никаких решений он не принёс. Если и последний оплот борьбы с террористами — «диктатор» Башар Асад сложит оружие, «тектонические сдвиги» 2016 года захлестнут весь мир.

Мировая политика и тектонические сдвиги в ней

Итоги минувшего года можно в полной мере будет подвести лишь тогда, когда выяснится предстоящая политика новой администрации Соединённых Штатов — и по Ближнему Востоку, и в целом — мировая. Однако противоречия между исламским миром и западными странами вряд ли скоро будут изжиты, и рост ксенофобии наверняка ещё будет продолжаться, что, конечно же, способно отравить всю систему отношений как исламского, так и неисламского мира. Весь год мы наблюдали огромные перемены в мировой политике, которые вполне были сродни тектоническим сдвигам по их значению.

Прежде всего, нужно упомянуть основательно встряхнувший мир Brexit, когда Великобритания решила покинуть Евросоюз. Затем последовала неожиданно убедительная победа Дональда Трампа на президентских выборах в США, которую не только никто не планировал, но и не допускал малейшей мысли о таком повороте событий. Если к этому прибавить значительно усилившиеся правые и консервативные силы в европейских странах (прежде всего, во Франции и в Германии), то подвижки видятся уже необратимыми, в 2017 году вряд ли они прекратят своё развитие.

Крым и Ближний Восток

Чтобы слегка отдохнуть от насущных политических проблем, вернёмся к вопросу геологических разломов и материковых плит, поскольку информации с каждым днём появляется всё больше, и время от времени она похожа на курьёз, несмотря на всю достоверность. Учёные разных стран, изучающие геологические наслоения в глубине земной коры, выявили сдвиг тектонических плит, в результате чего и на Ближнем Востоке, и в соседних регионах наблюдается тектоническая активность.

Действительный член Российской академии наук Александр Ипатов объявил последние достоверные результаты исследований (включая прикладную астрономию). Сенсация: полуостров Крым постепенно сближается с Россией. Ведь не поплыла плита к Турции или Греции, тектонический сдвиг Крыма и геологически направлен домой. Встреча полуострова с материком, правда, произойдёт не так скоро, несколько десятков миллионов лет придётся подождать. Но республики встретились и с 2014 года вместе.

Тектонический сдвиг

Определение этого явления дано давно и точно: это разлом единой твёрдой материковой плиты, находящейся под земной корой. Чем грозят человечеству разломы тектонических плит? Сценарий такой: один, даже небольшой разлом охватит планету цепной реакцией. Растаявшие ледники освободят плиты от давления своей огромной массой, земная кора будет подниматься, в недра разломов хлынет океаническая вода. Магма под корой горячая — примерно тысяча двести градусов по Цельсию. Пар с базальтовой пылью и газом будет с огромной силой и повсеместно выбрасываться из-под земли. Начнутся ливни — небывалые, сродни потопу. Проснутся вулканы — все до одного. После чего неописуемые цунами сметут всё с лица планеты. На весь расклад от начала разлома до извержений вулканов времени даётся достаточно, можно даже убежать, если найдётся куда. После начала цунами в считанные часы земля опустеет.

Обжитые нами континенты сформировались двести миллионов лет назад, когда раскололась Пангея — гиперконтинент. Разбежавшиеся бродяги «прижились» на приблизительно равных расстояниях друг от друга, но всё-таки их тянет друг к другу. Учёные предрекают, что через каких-то пятьдесят миллионов лет они вновь воссоединятся. В 70-х годах прошлого века была создана модель предполагаемого движения континентов. Оказывается, тихоокеанская платформа довольно быстро движется навстречу североамериканской тектонической плите. Сан-Андреаский тектонический сдвиг угрожает как раз на стыке этих двух плит. Там нередки землетрясения разрушительной силы, что всего сто лет назад случалось в Сан-Франциско и Лос-Анджелесе. Америка панически боится геологических катаклизмов, именно поэтому слова Марии Захаровой были восприняты так, будто Россия угрожает США тектоническими сдвигами. Что же конкретно имела в виду директор департамента?

Тектоника плит как система наук

Карта тектонических плит

Сейчас тектонику уже нельзя рассматривать как чисто геологическую концепцию. Она играет ключевую роль во всех науках о Земле, в ней выделилось несколько методических подходов с разными базовыми понятиями и принципами.

С точки зрения кинематического подхода, движения плит можно описать геометрическими законами перемещения фигур на сфере. Земля рассматривается как мозаика плит разного размера, перемещающихся относительно друг друга и самой планеты. Палеомагнитные данные позволяют восстановить положение магнитного полюса относительно каждой плиты на разные моменты времени. Обобщение данных по разным плитам привело к реконструкции всей последовательности относительных перемещений плит. Объединения этих данных с информацией, полученной из неподвижных горячих точек, сделало возможным определить абсолютные перемещения плит и историю движения магнитных полюсов Земли.

Теплофизический подход рассматривает Землю как тепловую машину, в которой тепловая энергия частично превращается в механическую. В рамках этого подхода движение вещества во внутренних слоях Земли моделируется как поток вязкой жидкости, описываемый уравнениями Навье — Стокса. Мантийная конвекция сопровождается фазовыми переходами и химическими реакциями, которые играют определяющую роль в структуре мантийных течений. Основываясь на данных геофизического зондирования, результатах теплофизических экспериментов и аналитических и численных расчётах, учёные пытаются детализировать структуру мантийной конвекции, найти скорости потоков и другие важные характеристики глубинных процессов. Особенно важны эти данные для понимания строения самых глубоких частей Земли — нижней мантии и ядра, которые недоступны для непосредственного изучения, но, несомненно, оказывают огромное влияние на процессы, идущие на поверхности планеты.

Геохимический подход. Для геохимии тектоника плит важна как механизм непрерывного обмена веществом и энергией между различными оболочками Земли. Для каждой геодинамической обстановки характерны специфические ассоциации горных пород. В свою очередь, по этим характерным особенностям можно определить геодинамическую обстановку, в которой образовалась порода.

Исторический подход. В смысле истории планеты Земля, тектоника плит — это история соединяющихся и раскалывающихся континентов, рождения и угасания вулканических цепей, появления и закрытия океанов и морей. Сейчас для крупных блоков коры история перемещений установлена с большой детальностью и за значительный промежуток времени, но для небольших плит методические трудности много большие. Самые сложные геодинамические процессы происходят в зонах столкновения плит, где образуются горные цепи, сложенные множеством мелких разнородных блоков — террейнов. При изучении Скалистых гор зародилось особое направление геологических исследований — террейновый анализ, который вобрал в себя комплекс методов, по выделению террейнов и реконструкции их истории.

Тектоника плит на других планетах

В настоящее время нет подтверждений современной тектоники плит на других планетах Солнечной системы. Исследования магнитного поля Марса, проведённые в 1999 космической станцией Mars Global Surveyor, указывают на возможность тектоники плит на Марсе в прошлом.

Некоторые процессы ледяной тектоники на Европе аналогичны процессам, происходящим на Земле.

Когда началась тектоника плит на Земле

Анимация модели тектоники плит за 1 млрд лет

Восстановление прошлых перемещений плит — один из основных предметов геологических исследований. С различной степенью детальности положение континентов и блоков, из которых они сформировались, реконструировано вплоть до архея.

Из анализа перемещений континентов было сделано эмпирическое наблюдение, что континенты каждые 400—600 млн лет собираются в огромный материк, содержащий в себе почти всю континентальную кору — суперконтинент. Современные континенты образовались 200—150 млн лет назад, в результате раскола суперконтинента Пангеи. Сейчас континенты находятся на этапе почти максимального разъединения. Атлантический океан расширяется, а Тихий океан закрывается. Индостан движется на север и сминает Евразийскую плиту, но, видимо, ресурс этого движения уже почти исчерпан, и в скором геологическом времени в Индийском океане возникнет новая зона субдукции, в которой океаническая кора Индийского океана будет поглощаться под Индийский континент.

Влияние перемещений плит на климат

Расположение больших континентальных массивов в приполярных областях способствует общему понижению температуры планеты, так как на континентах могут образовываться покровные оледенения. Чем шире развито оледенение, тем больше альбедо планеты и тем ниже среднегодовая температура.

Кроме того, взаимное расположение континентов определяет океаническую и атмосферную циркуляцию.

Однако простая и логичная схема: континенты в приполярных областях — оледенение, континенты в экваториальных областях — повышение температуры, оказывается неверной при сопоставлении с геологическими данными о прошлом Земли. Четвертичное оледенение действительно произошло, когда в районе Южного полюса оказалась Антарктида, и в северном полушарии Евразия и Северная Америка приблизились к Северному полюсу. С другой стороны, сильнейшее протерозойское оледенение, во время которого Земля оказалась почти полностью покрыта льдом, произошло тогда, когда большая часть континентальных массивов находилась в экваториальной области.

Кроме того, существенные изменения положения континентов происходят за время порядка десятков миллионов лет, в то время как суммарная продолжительность ледниковых эпох составляет порядка нескольких миллионов лет, и во время одной ледниковой эпохи происходят циклические смены оледенений и межледниковых периодов. Все эти климатические изменения происходят быстро по сравнению со скоростями перемещения континентов, и поэтому движение плит не может быть их причиной.

Из вышесказанного следует, что перемещения плит не играют определяющей роли в климатических изменениях, но могут быть важным дополнительным фактором, «подталкивающим» их.

Значение тектоники плит

Тектоника плит сыграла в науках о Земле роль, сравнимую с гелиоцентрической концепцией в астрономии, или открытием ДНК в генетике. До принятия теории тектоники плит науки о Земле носили описательный характер. Они достигли высокого уровня совершенства в описании природных объектов, но редко могли объяснить причины процессов. В разных разделах геологии могли доминировать противоположные концепции. Тектоника плит связала различные науки о Земле, дала им предсказательную силу.

Способы ведения войны

ДАИШ продолжает наращивать военный потенциал, и, несмотря на начавшееся освобождение территорий, прогулка по пригородам Мосула у иракской армии с поддерживающими её США и коалицией лёгкой не получилась. Угроза терроризма не только не изжита, она нарастает, и потому требуются совершенно особые, по-настоящему серьёзные усилия глобального масштаба сил, объединившихся в этой борьбе для полной победы этого зла. Снизился уровень влияния США на ближневосточную ситуацию, причём снизился он весьма значительно. Действующая администрация уходит, как будто специально ослабляя потенциал и возможности собственной страны в этом регионе, теперь уже невозможно признать, что США — игрок на Ближнем Востоке ведущий. Да и смена власти там происходит в такой обстановке, которая сама способна начать тектонические сдвиги в Америке (и это не про геологические разломы).

Зато Россия на Ближнем Востоке в 2016 году отличилась, значительно расширив круг партнёров, включая Египет, Израиль и Бахрейн, создала подвижки в сотрудничестве с Катаром, договорилась с ОПЕК относительно ограничения уровня добываемой нефти (даже с Саудовской Аравией удалось поладить), нормализовала отношения с Турцией. Сформировалась новая команда по урегулированию положения в Сирии, вытеснившая США из региона. Это Иран, Турция и Россия. В КС России серьёзно помогают сирийской армии одерживать победы над террористами. Освобождено Алеппо. Всё это расценивается миром как чисто российские политические победы. Именно поэтому так ярко и красочно говорила Мария Захарова о тектонических сдвигах. Потеря такого партнёра, как Башар Асад, сведёт эти победы к нулю. Тем более пока ИГ окончательно не обескровлена, сегодняшнее положение видится нашим дипломатам достаточно зыбким.

• Н. В. Короновский, В. Е. Хаин, Ясаманов Н. А. Историческая геология : Учебник. М.: изд-во Академия, 2006.
• Хаин, Виктор Ефимович. Основные проблемы современной геологии. М.: Научный Мир, 2003.

Апокалипсис как таковой

Читателям, не посмотревшим фильм «Разлом Сан-Андреас», в этой статье подробно объясняется, что такое тектонический сдвиг и как применить это понятие к политическому раскладу сегодняшних дней. Насколько это явление грозит человечеству, поясняет даже тот огромный интерес, который наблюдается в мире к возможности близкого апокалипсиса.

Причинами его наступления рассматриваются и чутко спящие супервулканы, и третья мировая война с последующей ядерной зимой, и, конечно же, тектонический сдвиг. Человечество настолько тревожится о своей судьбе, что даже простое сравнение с данной геологической областью из уст политического деятеля получило огромный резонанс в мировых СМИ.

На английском языке

Типы столкновений литосферных плит

Граница столкновения проходит между океанической и континентальной плитой. Плита с океанической корой подвигается под континентальную плиту. Примеры: столкновения: плита Наска с Южноамериканской плитой и плита Кокос с Североамериканской плитой.

Одна из плит подвигается под другую — ту, на которой находится группа островов. Примеры столкновения: Североамериканская плита с Охотской плитой, с Амурской плитой, с Филиппинской плитой, с Индо-Австралийской плитой; Южноамериканская плита с Карибской плитой.

Тип столкновения, когда ни одна из плит не уступает другой и они обе образуют горы. Примеры: Индостанская плита с Евразийской плитой.

Сила, двигающая плиты

Модель тектоники плит на поверхности вулканического лавового озера

Горизонтальное движение плит происходит за счёт мантийных теплогравитационных течений — конвекции. Источником энергии для этих течений служит разность температуры центральных областей Земли, которые имеют очень высокую температуру (по оценкам, температура ядра составляет порядка 5000 °С) и температуры на её поверхности. Нагретые в центральных зонах Земли породы расширяются (см. термическое расширение), плотность их уменьшается, и они всплывают, уступая место опускающимся более холодным и потому более плотным массам, уже отдавшим часть тепла земной коре. Этот процесс переноса тепла (следствие всплывания лёгких горячих масс и погружения тяжёлых холодных масс) идёт непрерывно, в результате чего возникают конвективные потоки. Эти потоки замыкаются сами на себя и образуют устойчивые конвективные ячейки, согласующиеся по направлениям потоков с соседними ячейками. При этом в верхней части ячейки течение вещества происходит почти в горизонтальной плоскости, и именно эта часть течения увлекает плиты в горизонтальном же направлении с огромной силой за счёт огромной вязкости мантийного вещества. Если бы мантия была совершенно жидкой — вязкость пластичной мантии под корой была бы малой (например, как у воды), то через слой такого вещества с малой вязкостью не могли бы проходить поперечные сейсмические волны. А земная кора увлекалась бы потоком такого вещества со сравнительно малой силой. Но, благодаря высокому давлению, при относительно низких температурах, господствующих на поверхности Мохоровичича и ниже, вязкость мантийного вещества здесь очень велика (так, что в масштабе лет вещество мантии Земли — жидкое (текучее), а в масштабе секунд — твёрдое).

При пластической (хрупкой) деформации очень быстро (в темпе смещения коры при землетрясении) уменьшается и напряжение в ней — сила сжатия в очаге землетрясения и его окрестностях. Но сразу же по окончании неупругой деформации продолжается прерванное землетрясением очень медленное нарастание напряжения (упругой деформации) за счёт очень медленного же движения вязкого мантийного потока, начиная цикл подготовки следующего землетрясения.

Таким образом, движение плит — следствие переноса тепла из центральных зон Земли очень вязкой магмой. При этом часть тепловой энергии превращается в механическую работу по преодолению сил трения, а часть, пройдя через земную кору, излучается в окружающее пространство. Так что наша планета в некотором смысле представляет собой тепловой двигатель.

Другая модель объясняет нагрев химической дифференциацией Земли. Первоначально планета была смесью силикатного и металлического веществ. Но одновременно с образованием планеты началась её дифференциация на отдельные оболочки. Более плотная металлическая часть устремилась к центру планеты, а силикаты концентрировались в верхних оболочках. При этом потенциальная энергия системы уменьшалась и превращалась в тепловую энергию.

Другие исследователи полагают, что разогрев планеты произошёл в результате аккреции при ударах метеоритов о поверхность зарождающегося небесного тела. Это объяснение сомнительно — при аккреции тепло выделялось практически на поверхности, откуда оно легко уходило в космос, а не в центральные области Земли.

Сила вязкого трения, возникающая вследствие тепловой конвекции, играет определяющую роль в движениях плит, но, кроме неё, на плиты действуют и другие, меньшие по величине, но также важные силы. Это — силы Архимеда, обеспечивающие плавание более лёгкой коры на поверхности более тяжёлой мантии. Приливные силы, обусловленные гравитационным воздействием Луны и Солнца (различием их гравитационного воздействия на разноудалённые от них точки Земли). Сейчас приливной «горб» на Земле, вызванный притяжением Луны, в среднем около 36 см. Раньше Луна была ближе, и это имело б́ольшие масштабы, деформация мантии приводит к её нагреву. Например, вулканизм, наблюдаемый на Ио (спутник Юпитера), вызван именно этими силами — прилив на Ио около 120 м. А также силы, возникающие вследствие изменения атмосферного давления на различные участки земной поверхности — силы атмосферного давления достаточно часто изменяются на 3 %, что эквивалентно сплошному слою воды толщиной 0,3 м (или гранита толщиной не менее 10 см). Причём это изменение может происходить в зоне шириной в сотни километров, тогда как изменение приливных сил происходит более плавно — на расстояниях в тысячи километров.

Как устроена земная тектоника

Литосфера Земли насчитывает в общей сложности семь основных тектонических плит и еще 10 второстепенных. Несмотря на крайне низкую скорость их движения друг относительно друга, с годами в отдельных участках накапливаются сильные напряжения.

Стоит отметить, что границы плит есть не только на континентах, но и на дне Мирового океана. Независимо от того, суша это или океан, в таких местах образуются молодые горные хребты или глубокие котловины, нередки подземные толчки и извержения вулканов.

Основой теоретической геологии начала XX века была контракционная гипотеза. Земля остывает подобно испечённому яблоку, и на ней появляются морщины в виде горных хребтов. Развивала эти идеи теория геосинклиналей, созданная на основании изучения складчатых образований. Эта теория была сформулирована Джеймсом Даной, который добавил к контракционной гипотезе принцип изостазии. Согласно этой концепции, Земля состоит из гранитов (континенты) и базальтов (океаны). При сжатии Земли в океанах-впадинах возникают тангенциальные силы, которые давят на континенты. Последние вздымаются в горные хребты, а затем разрушаются. Материал, который получается в результате разрушения, откладывается во впадинах.

Против этой схемы выступил немецкий учёный-метеоролог Альфред Вегенер. 6 января 1912 года он выступил на собрании Немецкого геологического общества с докладом о дрейфе материков. Исходной посылкой к созданию теории стало совпадение очертаний западного побережья Африки и восточного Южной Америки. Если эти континенты сдвинуть, то они совпадают, как если бы образовались в результате раскола одного праматерика.

Вегенер не удовлетворился совпадением очертаний побережий (которые неоднократно замечались и до него), а стал интенсивно искать доказательства теории. Для этого он изучил геологию побережий обоих континентов и нашёл множество схожих геологических комплексов, которые совпадали при совмещении, так же, как и береговая линия. Другим направлением доказательства теории стали палеоклиматические реконструкции, палеонтологические и биогеографические аргументы. Многие животные и растения имеют ограниченные ареалы, по обе стороны Атлантического океана. Они очень схожи, но разделены многокилометровым водным пространством, и трудно предположить, что они пересекли океан.

Кроме того, Вегенер стал искать геофизические и геодезические доказательства. Однако в то время уровень этих наук был явно не достаточен, чтобы зафиксировать современное движение континентов. В 1930 году Вегенер погиб во время экспедиции в Гренландии, но перед смертью уже знал, что научное сообщество не приняло его теорию.

Изначально теория дрейфа материков была принята научным сообществом благосклонно, но в 1922 году она подверглась жёсткой критике со стороны сразу нескольких известных специалистов. Главным аргументом против теории стал вопрос о силе, которая двигает плиты. Вегенер полагал, что континенты двигаются по базальтам океанического дна, но для этого требовалось огромное усилие, и источника этой силы никто назвать не мог. В качестве источника движения плит предлагались сила Кориолиса, приливные явления и некоторые другие, однако простейшие расчёты показывали, что всех их абсолютно недостаточно для перемещения огромных континентальных блоков.

Вялотекущая борьба фиксистов, как назвали сторонников отсутствия значительных горизонтальных перемещений, и мобилистов, утверждавших, что континенты всё-таки двигаются, с новой силой разгорелась в 1960-х годах, когда в результате изучения дна океанов были найдены ключи к пониманию «машины» под названием Земля.

Возраст дна океанов (красный цвет соответствует молодой коре)

В 1963 году гипотеза спрединга получает мощную поддержку в связи с открытием полосовых магнитных аномалий океанического дна. Они были интерпретированы как запись инверсий магнитного поля Земли, зафиксированная в намагниченности базальтов дна океана. После этого тектоника плит начала победное шествие в науках о Земле. Всё больше учёных понимали, что, чем тратить время на защиту концепции фиксизма, лучше взглянуть на планету с точки зрения новой теории и, наконец-то, начать давать реальные объяснения сложнейшим земным процессам.

О бродягах

Геологи легко читают летописи веков и даже тысячелетий. От них нам известно, что песчаные почвы пустынь огромными залежами хранятся на юге Англии, в Антарктиде обнаружены остатки древних гигантских папоротников, а в Африке — явные следы покрывавших её ледников. Это говорит о том, что геологические эпохи меняли и климат. Сдвиг тектонических плит активизировал вулканическую деятельность, пепел заслонил солнце, поднявшись в верхние слои атмосферы на долгие годы, наступила долгая зима. Ледниковые периоды убили большую часть всего живого на Земле. К примеру, только видов птиц после последнего оледенения осталось менее пятнадцати процентов, и трудно себе представить, что сегодняшнее их разнообразие — это жалкие остатки былого великолепия.

Существует довольно много весьма отличающихся друг от друга научных объяснений причин глобальных перемен. Одно из них, самое распространённое и наиболее доказательное, говорит о том, что материки не стоят на месте. На небольшом примере явно видно, что значит тектонический сдвиг. Если приложить восток Южной Америки к западу Африки, они совместятся практически без зазоров. Значит, не всегда их разделял Атлантический океан. Таких примеров много. А то, что Америка столкнется со страшными тектоническими сдвигами, — это не из уст Марии Захаровой угроза. Это природа обещает. И, поскольку Голливуд уже наводнил кинематограф многими сотнями фильмов про неминуемый конец света, где даже климатическое оружие идёт в дело, значит, американцы вполне предчувствуют и понимают надвигающуюся опасность.

Конвергентными называются границы, на которых происходит столкновение плит. Возможно три варианта (Convergent plate boundary):

В редких случаях происходит надвигание океанической коры на континентальную — обдукция. Благодаря этому процессу возникли офиолиты Кипра, Новой Каледонии, Омана и другие.

В зонах субдукции поглощается океаническая кора, и тем самым компенсируется её появление в срединно-океанических хребтах. В них происходят исключительно сложные процессы взаимодействия коры и мантии. Так океаническая кора может затягивать в мантию блоки континентальной коры, которые по причине низкой плотности эксгумируются обратно в кору. Так возникают метаморфические комплексы сверхвысоких давлений, один из популярнейших объектов современных геологических исследований.

Большинство современных зон субдукции расположены по периферии Тихого океана, образуя тихоокеанское огненное кольцо. Процессы, идущие в зоне конвергенции плит, по праву считаются одними из самых сложных в геологии. В ней смешиваются блоки разного происхождения, образуя новую континентальную кору.

Активные континентальные окраины

Активная континентальная окраина

Активная континентальная окраина возникает там, где под континент погружается океаническая кора. Эталоном этой геодинамической обстановки считается западное побережье Южной Америки, её часто называют андийским типом континентальной окраины. Для активной континентальной окраины характерны многочисленные вулканы и вообще мощный магматизм. Расплавы имеют три компонента: океаническую кору, мантию над ней и низы континентальной коры.

Под активной континентальной окраиной происходит активное механическое взаимодействие океанической и континентальной плит. В зависимости от скорости, возраста и мощности океанической коры возможны несколько сценариев равновесия. Если плита двигается медленно и имеет относительно малую мощность, то континент соскабливает с неё осадочный чехол. Осадочные породы сминаются в интенсивные складки, метаморфизуются и становятся частью континентальной коры. Образующаяся при этом структура называется аккреционным клином. Если скорость погружающейся плиты высока, а осадочный чехол тонок, то океаническая кора стирает низ континента и вовлекает его в мантию.

Островные дуги — это цепочки вулканических островов над зоной субдукции, возникающие там, где океаническая плита погружается под другую океаническую плиту. В качестве типичных современных островных дуг можно назвать Алеутские, Курильские, Марианские острова, и многие другие архипелаги. Японские острова также часто называют островной дугой, но их фундамент очень древний и на самом деле они образованы несколькими разновременными комплексами островных дуг, так что Японские острова являются микроконтинентом.

Островные дуги образуются при столкновении двух океанических плит. При этом одна из плит оказывается снизу и поглощается в мантию. На верхней же плите образуются вулканы островной дуги. Выгнутая сторона островной дуги направлена в сторону поглощаемой плиты. С этой стороны находятся глубоководный жёлоб и преддуговый прогиб.

За островной дугой расположен задуговый бассейн (типичные примеры: Охотское море, Южно-Китайское море и т. д.), в котором также может происходить спрединг.

Столкновение континентальных плит приводит к смятию коры и образованию горных цепей. Примером коллизии является Альпийско-Гималайский горный пояс, образовавшийся в результате закрытия океана Тетис и столкновения с Евразийской плитой Индостана и Африки. В результате мощность коры значительно увеличивается, под Гималаями она составляет 70 км. Это неустойчивая структура, она интенсивно разрушается поверхностной и тектонической эрозией. В коре с резко увеличенной мощностью идёт выплавка гранитов из метаморфизованных осадочных и магматических пород. Так образовались крупнейшие батолиты, напр., Ангаро-Витимский и Зерендинский.

Политика внутренняя и внешняя

Победа Трампа важна не столько для внутренней политики, сколько для внешней. Израиль уже явно воодушевлён, Китай озабочен, остальная Азия огорчена, а Россия строит догадки. К Китаю весьма возможна гораздо более жёсткая позиция — ослабление юаня до невозможности удерживать собственную валюту. Очень возможна поддержка афганской войны. Республиканцы также озабочены развёртыванием противоракетной обороны страны.

Конгресс получил значительное усиление произраильских сил: сенатор от Иллинойса — Марк Кирк, лидер большинства нижней палаты — Эрик Кантор, теперь можно Тель-Авиву надеяться на особый политический климат, позволяющий возобновление переговоров с палестинской автономией. Одновременно произраильские силы ощущают сильное давление со стороны неизвестных пока сил (впрочем, все догадываются, каких именно): 19 января 2017 года поступили сообщения о минировании 28 еврейских центров в 17 штатах США, которое, к счастью, было мнимым. Но это далеко не первое предупреждение. И в определённый момент минирование может оказаться не ложным.

Современное состояние тектоники плит

За прошедшие десятилетия тектоника плит значительно изменила свои основные положения. Ныне их можно сформулировать следующим образом:

Существует два принципиально разных вида земной коры — кора континентальная (более древняя) и кора океаническая (не старше 200 миллионов лет). Некоторые литосферные плиты сложены исключительно океанической корой (пример — крупнейшая тихоокеанская плита), другие состоят из блока континентальной коры, впаянного в кору океаническую.

Более 90 % поверхности Земли в современную эпоху покрыто 8 крупнейшими литосферными плитами:

Среди плит среднего размера можно выделить Аравийскую плиту, а также плиты Кокос и плиту Хуан де Фука, остатки огромной плиты Фаралон, слагавшей значительную часть дна Тихого океана, но ныне исчезнувшую в зоне субдукции под Северной и Южной Америками.

Дивергентные границы или границы раздвижения плит

Это границы между плитами, двигающимися в противоположные стороны. В рельефе Земли эти границы выражены рифтами, в них преобладают деформации растяжения, мощность коры пониженная, тепловой поток максимален, и происходит активный вулканизм. Если такая граница образуется на континенте, то формируется континентальный рифт, который в дальнейшем может превратиться в океанический бассейн с океаническим рифтом в центре. В океанических рифтах в результате спрединга формируется новая океаническая кора.

Схема строения срединно-океанического хребта

На океанической коре рифты приурочены к центральным частям срединно-океанических хребтов. В них происходит образование новой океанической коры. Общая их протяжённость более 60 тысяч километров. К ним приурочено множество гидротермальных источников, которые выносят в океан значительную часть глубинного тепла, и растворённых элементов. Высокотемпературные источники называются чёрными курильщиками, с ними связаны значительные запасы цветных металлов.

Раскол континента на части начинается с образования рифта. Кора утончается и раздвигается, начинается магматизм. Формируется протяжённая линейная впадина глубиной порядка сотен метров, которая ограничена серией сбросов. После этого возможно два варианта развития событий: либо расширение рифта прекращается и он заполняется осадочными породами, превращаясь в авлакоген, либо континенты продолжают раздвигаться и между ними, уже в типично океанических рифтах, начинает формироваться океаническая кора.

Типы литосферных плит

Более 90 % поверхности Земли покрыто четырнадцатью крупнейшими литосферными плитами.