1. Основные представления об образовании материковых глыб и океанических впадин

Краткий экскурс в геологическую историю Земли свидетельствует, что на протяжении всего периода её существования в течение более 4 млрд. лет происходил процесс превращения океанической земной коры геосинклинальных поясов в континентальную кору складчатых поясов и затем платформ.

В.Е. Хаин считает, что история образования континентальной земной коры – процесс необратимый, поскольку она обладает плавучестью. Образование континентальной коры – двухступенчатый процесс:

• сначала происходит образование океанической коры за счет плавления астеносферы;

• потом, благодаря накоплению осадков, вулканитов, их скучиванию, метаморфизму и, наконец, гранитизации образуется кора континентального типа.

Основная масса континентальной коры образовалась в докембрии, когда тепловая активность Земли была более высокой. Потом происходили лишь вспышки тектоно-магматической активности, которые приводили к увеличению площади континентальной земной коры за счет образования новых складчатых поясов на месте геосинклинальных и их присоединения к существующим массивам суши. По мнению В.Е. Хаина, эпохи активизации тектонических движений и периоды их затухания были в значительной степени общими как для континентальных, так и для океанических областей Земли, т. е. существовал общепланетарный ритм тектонических процессов.

Время формирования отдельных блоков земной коры и некоторые особенности залегания горных пород отражены на тектонических картах мира. На них выделены площади, формирование складчатой структуры которых завершилось в те или иные эпохи складчатости, и участок земной коры закончил геосинклинальную стадию развития. Древние платформы и обрамляющие их складчатые пояса разного возраста изображены определенными цветами.

Древние платформы (девять крупных и несколько мелких) окрашены в красноватые тона: более яркие на щитах, менее яркие – на плитах.

Области байкальской складчатости показаны сине-голубым цветом,

• каледонской – сиреневым,

• герцинской – коричневым,

• мезозойской – зеленым,

• кайнозойской – желтым.

Причем, на молодых эпипалеозойских платформах плиты показаны более бледными тонами, чем выходы одновозрастных складчатых структур на поверхность (щиты). Среди мезозойских складчатых структур бледно-зелёным цветом показаны так называемые срединные массивы – участки более древнего, в основном докембрийского, возраста, которые отличались от соседних меньшей подвижностью на всех этапах геологической истории.

Из сопоставления физической и тектонической карт мира следует, что горы соответствуют в основном складчатым структурам разного возраста, равнины – древним и молодым платформам.

По вопросу о механизме формирования структур земной коры существуют две группы тектонических гипотез:

• фиксизма (лат. fixus – неизменный)

• мобилизма (лат. mobilism – подвижный).

Фиксисты исходят из представлений о незыблемости (фиксированности) положения континентов на поверхности Земли со времени их образования и о решающей роли вертикальных движений в тектонических деформациях пластов земной коры. Значительные перемещения блоков земной коры в горизонтальном направлении ими исключаются. Фиксизм являлся ведущим направлением в тектонике до 60-х гг. XX в.

Идеи мобилизма зародились давно, в XVIII в., когда было обращено внимание на сходство контуров береговой линии материков по обе стороны Атлантического океана. Наиболее полно гипотеза дрейфа (перемещения) материков была сформулирована немецким ученым А. Вегенером в 1912 г. Но его представления не были приняты научной общественностью.

Идеи мобилизма возродились в 60-х гг. XX в. на основании новых фактов о строении земной коры и рельефе дна океана, полученных геофизиками и геологами (неомобилизм). К этому времени было подтверждено существование астеносферы, открыты мировая система срединно-океанических хребтов и протяженные системы глубоководных желобов по периферии океанов, найдена система сейсмических зон, обнаружены поперечные к срединно-океаническим хребтам трансформные разломы, вдоль которых происходят горизонтальные подвижки сегментов этих хребтов, получены палеомагнитные доказательства дрейфа океанических плит, найдены остатки флоры и фауны, которые укрепили представление о былом единстве Гондваны.

Эта концепция допускает существование конвекционных потоков в мантии Земли и объясняет дрейф литосферных плит по пластичной астеносфере. Концепция тектоники литосферных плит получила название новой глобальной тектоники. В настоящее время она является наиболее обоснованной концепцией о механизме формирования земной коры и развитии Земли.

Согласно представлениям неомобилистов, литосфера разбита на плиты, разделенные подвижными поясами, к которым приурочена сейсмическая и магматическая активность. Сами плиты состоят из твердой надастеносферной мантии, увенчанной материковой и океанической корой. Крупнейших литосферных плит семь: Северо-Американская, Южно-Американская, Евроазиатская, Африканская, Индо-Австралийская, Антарктическая – все они объединяют континенты и примыкающие к ним участки океанов, и только самая крупная Тихоокеанская плита является океанической (рис. 15).

В центральных частях океанов границами литосферных плит являются срединно-океанические подвижные пояса – вулканические хребты с рифами вдоль их осей. По периферии океанов, в переходных зонах между континентами и ложем океана, – геосинклинальные подвижные пояса окраинно-континенталъного типа со складчато-вулканическими островными дугами и глубоководными желобами вдоль их внешних окраин.

С позиции неомобилистов, вдоль срединно-океанических поясов происходит растяжение земной коры, образование рифтов и раздвижение плит от них в стороны – это зона спрединга. Из рифтов изливаются базальты, формируется новая океаническая кора и наращиваются литосферные плиты. Ложе океана, будучи своего рода конвейером, перемещается по слою астеносферы от рифтов в сторону желобов, утолщаясь за счет осадков и старея по мере удаления от них. В глубоководных желобах литосферная плита с более тяжелой океанической базальтовой корой пододвигается под углом 30-60° под островные дуги и материковые окраины на глубину 600-700 км и погружается в астеносферу – это зона субдукции. При этом океаническая плита оказывает давление на мощную толщу осадков на внутренних склонах желобов, сминает их в складки и вызывает образование островных складчатых хребтов в виде дуг. Субдукция сопровождается переплавлением погружающейся плиты литосферы, землетрясениями и вулканизмом, благодаря которому складки островных дуг надстраиваются вулканическими сооружениями. Поэтому к зонам субдукции по периферии Тихого океана приурочено знаменитое огненное кольцо.

Западно-Тихоокеанский пояс в переходной зоне между подводной окраиной материка Евразия и ложем Тихого океана является ярким примером современного «живого» геосинклинального пояса. Для его рельефа характерно чередование глубоководных морских бассейнов и островных дуг, большой размах высот (до 15 км), резкое изменение строения и мощности земной коры. Продолжением геосинклинального пояса на севере Тихого океана является зона Алеутской островной дуги и глубоководного Алеутского желоба. В Атлантическом океане геосинклинальным условиям отвечает район Карибского моря с Большими и Малыми Антильскими островами и соседними желобами.

Особым типом подвижных поясов является зона сближения континентальных плит на месте бывшего океана Тетис – межконтинентальный Альпийско-Гималайский пояс. Это зона столкновения континентальных масс Евразийской плиты с Аравийской – на западе и с Индо-Австралийской – на востоке. На территории Азии от Каспия до Индокитая этот пояс находится в постгеосинклинальной (орогенной) стадии развития. Это высокие горы Эльбурс-Гиндукуш-Западный Памир-Гималаи с корой материкового типа, сохраняющие активность (землетрясения в Индии в 2001 г.). На западе этого пояса, наряду с горными сооружениями с корой материкового типа (Альпы, Апеннины, Кавказ и др.), еще сохранились реликтовые морские впадины с субокеаническим типом земной коры (Средиземное и Черное моря). Здесь часты землетрясения и наблюдается вулканизм (действующий вулкан Этна).

На территории Азии к эпигеосинклинальному орогенному поясу с севера примыкает эпиплатформенный орогенный пояс от Тянь-Шаня до побережья Тихого океана. Горы в пределах этого пояса (Тянь-Шань, Алтай, Саяны, Куньлунь и др.) возникли вновь после длительного господства платформенного режима.

Таковы основные представления о механизме и времени формирования тектонических структур земной коры.

Образование материков и океанов на Земле связано с возникновением спутника Земли – Луны, которое происходило ещё в догеологический этап развития Земли. Тогда эти планеты находились на очень близком расстоянии друг от друга.

Приливообразующая сила Луны обусловила сильную начальную деформацию тела Земли. Твёрдый прилив в виде двух горбов сообщил Земле удлинённость, направленную к Луне. По третьему закону Ньютона оба приливных выступа Земли притягивают Луну. Притяжение ближайшего выступа производит ускорение, а дальнего – замедление движения Луны по орбите. Поскольку влияние ближайшего к Луне выступа сильнее, то поступательное движение Луны ускоряется, и она начинает удаляться от Земли. Орбита Луны как бы развёртывается во времени и пространстве, подобно спирали.

С удалением Луны вытянутость планеты и неоднородность распределения масс в долготном направлении постепенно стали уменьшаться, поскольку неустойчивая трёхосная фигура Земли стремилась приобрести более устойчивую форму. При выравнивании фигуры Земли возникли компенсационные тектонические движения, приведшие к заложению Тихого океана и материка Африки. Такой вывод вытекает из того, что ось трёхосного земного эллипсоида совпадает с осью Великий (Тихий) океан – Африка. Таким образом, Тихий океан – Африка – это две мегаформы (впадина – выступ), которые являются древнейшими неровностями земной поверхности. Возникновение этих мегаформ послужило толчком к дальнейшему усложнению рельефа Земли.

В ходе этого процесса по периферии Тихого океана возникло кольцо компенсационных поднятий. Оно представлено материками Евразии, Австралии, Антарктиды и обеих Америк.

По периферии материка Африки возникли компенсационные впадины Индийского и Атлантического океанов. Сложилась общая асимметрия Африканского (восточного) и Тихоокеанского (западного) полушарий. В процессе формирования этой асимметрии были заложены основные эпейрогенические (греч. эпейрос материк) – и талассогенические (греч. таласса океан) центры земной поверхности.

Скорость вращения Земли неуклонно уменьшается. По этой причине уменьшается полярное сжатие Земли. В экваториальных широтах мантии свойственны нисходящие движения. Умеренные широты от 35º до 71º, максимум на 62º в северных широтах – имеют тенденцию к поднятию, а на тех же широтах в южном полушарии наблюдаются компенсационные опускания.

Вот почему, сопоставляя северное и южное полушария, Каттерфельд выделяет 62 – северную эпейтрогеническую (наибольшей протяжённости материков) и южную талоссогеническую (наибольшей протяжённости океанов) параллели. Северному кругу соответствует пояс поднятия, южному – пояс опускания земной коры.

Особенно сильные напряжения, вызванные замедлением вращения Земли, свойственны литосфере на 35-тых широтах северного и южного полушарий. Именно здесь образовались разломы земной коры. Здесь наблюдается наибольшая тектоническая активность литосферы. 35-е параллели выделяются как орогенические (греч. орос – гора). В северном полушарии к этой широте приурочен альпийский горный пояс, а в южном ему соответствует пояс сбросовых морских котловин, вулканизма и землетрясений.

Кругополярные параллели 71º выделяются как северная и южная теоретические границы между северными материками и полярным океаном, южным океаном и полярным материком.

Эпейрогенические меридианы 75º з. д. и 105º в. д. – это физическая, а не условная, как меридиан Гринвича, граница между западным и восточным полушариями Земли. Это круги наибольшей протяжённости материков. Площади материков убывают по обе стороны от этих меридианов.

Критические меридианы 30º в. д. и 165º з. д. проходят через центры Африки и Тихого океана. Это секторы наибольшего отступания геоида от сфероида.