Cовременная геодинамика

Pastki mantiyadagi o’tish qatlamining mumkin bo’lgan dinamikasi sxemasi.
Qatlamning yuqori qismining chuqurligi ~ 1600 km dan deyarli mantiya yadrosi chegarasigacha o'zgarib turadi, u erda suv osti plitalari ta'sirida siljiydi. Oklar materiyaning harakatini ko'rsatadi. Qatlamdagi sirkulyatsiya ichki isitish tufayli yuzaga keladi (Kellogg LH va boshq., 1999).
D'' qatlami haqiqatan ham ajoyib bo'lib chiqdi. Uning mantiya bilan yuqori chegarasi notekis, qalinligi 200 dan 300 km gacha. Ushbu qiymatlar odatda 410660 km chuqurlikda yuzaga keladigan yuqoridan pastki mantiyaga o'tish qatlamining qalinligi bilan taqqoslanadi. D'' qatlamning yopishqoqligi, seysmik tezliklarga qarab, kenglik yo'nalishida ham sezilarli darajada o'zgarib turadi, bu nafaqat haroratni, balki moddaning tarkibidagi kimyoviy farqlarni ham ko'rsatadi. Va nihoyat, ushbu qatlamning tagida o'ta past tezliklar zonasi aniqlandi, bu moddaning qisman erishi mumkinligini ko'rsatadi.
D'' qatlamining kashf etilishi bilan tadqiqotchilar uning chuqur va global geodinamikadagi o'ta muhim roli haqida juda asosli taxminga kelishdi. Katta ehtimol bilan, unda okean litosferasining suv ostida bo'lgan plitalari (plitalar -inglizcha bo'lak) o'zlarining "ko'milish joyi" ni topadilar va ularning yonida
6
qizdirilgan va boyitilgan mantiyaning kuchli ko'tarilgan oqimlari mavjud. engil litofil elementlar bilan - mantiya plumes (plume - tuklar , ingliz tilida plumage).
Pastki mantiyaning heterojenligi haqida bayonotlar paydo bo'lishidan oldin ko'p vaqt o'tmadi: D' [ 1, 2]. Ko'p o'tmay, seysmik tomografiya taxminan 1700 km chuqurlikda mantiyaning xususiyatlari ma'lum o'zgarishlarga duchor bo'lishini tasdiqladi, bu mineral va hatto kimyoviy tarkibdagi o'zgarishlarni ko'rsatadi. Bu ma'lumotlar katta fundamental ahamiyatga ega. Biroq, ular D' qatlamning yuqori va pastki qismlari orasidagi chegarani ishonchli tarzda chizish uchun hali juda aniq emas.
CB
KJ3
CMB
CM B
UeHTpanbHa» AMepuKa
BrencKoe Mope
400 km
660 km
CMB
CMB
HnOHMB
OCTpOBa TOHfO
Kesish seysmik to'lqin tezligidagi o'zgarishlarni ko'rsatadigan turli subduktsiya zonalari orqali profil (Hilst RD va boshq., 1997). Oklar chuqur dengiz xandaqlarini ko'rsatadi. CMB - mantiya va yadro o'rtasidagi chegara. Tezlikdagi o'zgarishlar suvga botgan plitalarning xatti-harakatlarini baholash uchun ishlatilishi mumkin.
7
Qo'shma Shtatlar janubidagi profil bo'ylab P (yuqori) va S-mantiya to'lqinlarining tezligidagi o'zgarishlar (Hilst RD, Widiyantoro S., 1977). Butun pastki mantiya bo'ylab kesib o'tuvchi anomaliyaning keng ko'k plitasi, ehtimol, so'nggi 100 million yil davomida cho'kib ketgan Farallon plitasiga to'g'ri keladi. Va nihoyat, yaqinda pastki mantiyaning yuqori chegarasidan to'g'ridan-to'g'ri pastroq viskoziteli qatlam mavjudligi haqida fikr bildirildi, bu mantiya oqimlarining tarqalishida ham muhim rol o'ynashi mumkin.
Shunday qilib, hozirda quyidagi rasm paydo bo'lmoqda. Er kurrasining kesma qismida har biri bir necha yuz kilometr qalinlikdagi uchta eng faol qatlam mavjud: astenosfera, pastki mantiyaning yuqori qatlami va mantiya tagidagi D'' qatlami. Ko'rinib turibdiki, ular global geodinamikada yetakchi rol o'ynaydi [ 3].
Plitalar ko'rinadigan bo'ladi. Litosfera plitalari tektonikasi nazariyasining paydo bo'lishi bilan bog'liq bo'lgan bahs-munozaralarda uning raqiblari tez orada tarqalish haqiqatini tan olishga majbur bo'lishdi (hech bo'lmaganda zamonaviy o'rta okean tizmalarida), lekin uzoq vaqt davomida subduktsiyani rad etishdi. . Ular plitalar tektonikasiga alternativa sifatida kengayib borayotgan Yer gipotezasiga moyil bo'lishdi. Biroq, seysmik tomografiya ma'lumotlari shuni ko'rsatadiki, seysmik tezliklar ortib borayotgan egimli zonalar - okean litosferasi plitalari
8
mantiyaga chuqur kirib boradi. Ushbu ma'lumotlar zilzilalar gipomarkazlarida uzoq vaqt oldin tashkil etilgan va pastki mantiya tomiga etib boradigan seysmik fokusli sirtlarga to'g'ri keladi. Birinchi marta bir qator hollarda plitalar pastki mantiyaga kirib, katta chuqurlikka tushishi aniqlandi. Suvga cho'mgan plitalarning xatti-harakati noaniq bo'lib chiqadi: ularning ba'zilari pastki mantiyaga etib, uni kesib o'tmaydilar, balki deyarli gorizontal holatni egallab, sirt bo'ylab og'ishadi; boshqalar - pastki mantiyaning tomini kesib o'tadi, lekin keyin bo'rtma hosil qiladi va chuqurroq cho'kmaydi; ba'zilari esa chuqurroq chuqurlikka kirib , ba'zi joylarda yadroga etib boradi. Ikkinchisi birinchi marta 1990-yillarning boshlarida Tinch okeanining Farallon plitasida topilgan va ilmiy doiralarda shov-shuvga sabab bo'lgan. Biroq, keyinchalik ma'lum bo'lishicha, plitalarning ko'p qismi pastki mantiyaning tomini kesib o'tib, unga 1000-1300 km dan chuqurroq kirmasdan, keyin esa go'yo tarqalib ketgan.
So'nggi yillardagi seysmik tomografik tadqiqotlarning qiziqarli va muhim natijasi, geologik ma'lumotlarga ko'ra, ilgari faqat taxmin qilingan qazilma subduktsiya zonalarining topilishidir. Bunday zonalar Mo'g'ul-Oxotsk mobil va Oxotsk-Chukotka vulqon-plutonik kamarlari ostida, Tibet ostida aniqlangan. Bu erda, Farallon plitasi misolida bo'lgani kabi, biz mezozoy va kaynozoyda (180 milyadan boshlab) cho'kib ketgan plitalar haqida gapiramiz. Aynan o'sha paytda Farallon plitasi Shimoliy Amerika qit'asining tubiga kirib, yadro yuzasiga etib borishi mumkin edi (aytgancha, geologik ma'lumotlarga ko'ra, bu ham ilgari taxmin qilingan). So'nggi seysmik tomografik tadqiqotlarning yana bir muhim natijasi suv osti plitasining pastki qismini ajratishning kashfiyotidir. Bu hodisa ham to'liq ajablanib bo'lmadi. Seysmologlar ba'zi hududlarda ma'lum bir chuqurlikda zilzila manbalarining yo'qolib, keyin yana chuqurroq paydo bo'lishini aniqladilar. Shunday joylardan biri Alboran dengizi edi. Va seysmik tomografiya haqiqatan ham u erda plitaning pastki qismining ajralishini aniqladi, bu kuchlanish kuchlanishining oshishi bilan bog'liq bo'lib, uning paydo bo'lishiga bazalt va gabbro qatlamlarining suvsizlanishi va keyingi metamorfizatsiyasi (eklogitizatsiyasi) yordam beradi. Plitaning pastki qismini bunday ajratish juda
9
keng tarqalgan hodisa (yaqinda ham, uzoq geologik o'tmishda ham) va bitta muhim oqibatlarga olib keladi: astenosfera materiali ajratish zonasiga pastdan kirib boradi. Astenosfera oynasi hosil bo'lib, ko'pincha subduktsiya va to'qnashuv magmatizmidan keyin mantiya magmatizmini keltirib chiqaradi. Mantiya magmatizmining sababi ilgari qoniqarli tushuntirilmagan. Shu bilan birga, sezilarli sanoat minerallashuvi ko'pincha u bilan bog'liq - masalan, Uraldagi platinoid va Evropaning Alp tog'larida oltin rudasi.
Alboran dengizi ostidagi Afrika litosfera plitasining subduktiv plitasining pastki qismini ajratish sxemalari (Blanco MJ, Spukman W.
Ajralish plitaning pastki qismidagi kuchlanish kuchlanishlarining ortishi bilan bog'liq bo'lib, ular bazalt va gabbro qatlamlarining suvsizlanishi va keyingi metamorfizatsiyasi bilan yordam beradi.
Umuman olganda, subduktsiya haqida gapirganda, ahamiyati yaqinda oydinlasha boshlagan yana bir jihatni eslatib o'tmaslik mumkin emas. Klassik plitalar tektonikasida subduktsiya okean qobig'i va litosferaning orol yoyi yoki kontinental qobiq ostida (Benioff zonalari deb ataladigan) cho'kishi sifatida tushunilgan. Ayni paytda, bu atamaning o'zi birinchi bo'lib shveytsariyalik geolog A. Amshtutz tomonidan Alp tog'larining tog' etaklari po'stlog'ini tog' strukturasining o'zi ostiga tushirish uchun taklif qilingan. Keyinchalik A.Balli B tipidagi klassik subduktsiyadan (Benioff) farqli o'laroq, uni A tipidagi subduktsiya
10
deb atashni taklif qildi. Ammo subduktsiya A unchalik e'tiborni jalb qilmadi, chunki uning miqyosi materik qobig'ining ko'tarilishi tufayli juda cheklangan deb hisoblangan. Biroq, aks ettirilgan to'lqinlar usuli bilan, xususan, Alp va Karpat tog'larida seysmik profillash shuni ko'rsatdiki, platformalarning kontinental qobig'i qo'shni tog'lar ostida 100 km dan ortiq masofaga tushib, 150 dan ortiq chuqurlikka cho'kib ketishi mumkin. km. Va keyin juda kutilmagan kashfiyotlar. Qadimgi subduktsiya zonalarida o'ta yuqori bosim sharoitida hosil bo'lgan minerallar -koezit (kvarsning yuqori bosimli modifikatsiyasi), olmos va boshqalar, so'ngra sirtga chiqadigan birlamchi kontinental jinslar topilgan. O'ta yuqori bosimli jinslarning paydo bo'lishi va ularni eksgumatsiya qilish muammosi (bu jarayon shunday nomlana boshladi) paydo bo'ldi va faol muhokama qilinmoqda. Xuddi shunday jinslar Ural va Markaziy Qozog'istonda ham topilgan. Bir qator eksgumatsiya modellari taklif qilingan bo'lib, ular odatda subduktsiya zonasini siqib chiqarishni, suv osti litosfera plitasining kontinental qismini okean davomidan ajratish bilan siqib chiqarishni va sirtini qoplashni nazarda tutadi. Ma'lum bo'lishicha, okean qobig'i yanada chuqurroq cho'kishga qodir . Janubiy Afrika olmosli kimberlit trubasidan eklogit (chuqur metamorfik jins) parchasida yana koezit topildi. Bu suv osti okean qobig'idan eklogitning kelib chiqishi va ikkinchisining litosferaning shakllanishida ishtirok etishining dalili sifatida qaraladi. Shu bilan birga, birinchi marta rus olimi O.G.Soroxtin tomonidan ilgari surilgan olmosli kimberlitlarning shakllanishida subduktsiyaning roli haqidagi faraz ham tasdiqlanadi. Yana bir qiziqarli topilma - olmoslarda topilgan pastki mantiyaga xos bo'lgan magneziovustit mineralidir. U yuqori va quyi mantiyalarning chegara zonasidan kelgan deb taxmin qilinadi. Plumes, plumes, sizning ildizlaringiz qayerda?
“Issiq nuqtalar”da yer yuzasiga chiqib turuvchi mantiya oqimlarining ko‘tarilishi haqidagi gipoteza 1963 yilda J. Uilson tomonidan ilgari surilgan va 1972 yilda V. Morgan tomonidan asoslab berilgan. U intraplate magmatizmini, xususan chiziqli vulqon zanjirlarining shakllanishini tushuntiradi, bunda tuzilmalarning yoshi zamonaviy faol vulqonlardan masofa bilan muntazam
11
ravishda oshib boradi. Bu plyus tektonigi har yili ko'proq mashhur bo'lib bormoqda [ 4_]. Agar u muqobil bo'lmasa, u holda plitalar tektonikasining (litosfera plitalari tektonikasining) deyarli teng sherigi bo'ladi. Xususan, "issiq nuqtalar" orqali chuqur issiqlikni olib tashlashning global miqyosi o'rta okean tizmalarining tarqalish zonalarida issiqlik ajralib chiqishidan yuqori ekanligi isbotlangan.
12
Mantiya plyuslarining modellari (Arndt N., 2000). Plumlar Yer yuzasida katta magmatik provinsiyalarni tashkil etuvchi shiddatli vulqon jarayonlari uchun javobgardir. Pastki-yuqori mantiya chegarasidan ko'tarilgan A plyumi litosferaga yetib borganidan keyin bosh hosil qiladi. Mantiya yadrosi chegarasidan ko'tarilgan B shleyfining keng boshi sovuqroq. R.Tompson va S.Gibson tomonidan vulqon jinslarida ibtidoiy olivinlarning kashf etilishi, aftidan, birinchi modelni tasdiqlaydi, unga ko'ra, shleyfning boshi dumidan issiqroqdir. Model C shuni ko'rsatadiki, plyus pastki va yuqori mantiya chegarasida qoladi va kichikroq plyuslarni keltirib chiqaradi.
Zamonaviy "issiq nuqta" ning klassik namunasi Islandiya bo'lib, O'rta Atlantika tizmasining tarqalish o'qi va ko'ndalang yoriq zonasi kesishmasida joylashgan. Shimolning Shimoliy Atlantikadagi harakati bo'r va paleogen davrlarining burilishlarida boshlangan va Islandiya hududida u Miosenda yo'naltirilgan. Ushbu orol ostidagi okean tipidagi qobiqning qalinligi 40 km ga etadi. Islandiyaning paleoanaloglari - Tinch va Hind okeanlarida keng tarqalgan okean platolari: Shatskiy, Gess, Ontong-Yava, Kerguelen va boshqalar ko'tarilishlari Darvin ko'tarilishi - amerikalik geofizik R.Larson ishlaridan so'ng, buning ko'rinishi sifatida qaraladi. erta bo'r davrining o'rtasida "ishlagan" gigant superplume. Tadqiqotchilarimiz L.Zonenshayn va M.Kuzmin bu hududni alohida nuqta emas, balki “qaynoq nuqta” deb belgilaganlar, zamonaviy superplume proyeksiyasi esa okeanning janubi-g‘arbiy qismida, Polineziyada kuzatilmoqda. Ikkinchisi seysmik tomografiya ma'lumotlari bilan ham tasdiqlangan. Xuddi shu ma'lumotlarga ko'ra, ikkinchi o'xshash zamonaviy superplume Sharqiy Afrika va Hind okeanining qo'shni qismida mavjud. Superplumlarning ildizlari mantiyaning eng tubiga etib borishiga ishonish uchun yaxshi sabablar bor.
Borliqning haqiqatiga shubha yo'q va shuning uchun ham plita ichida ham, divergent (divergent) plitalar chegaralarida ham litosfera va magmatizmning rivojlanishida plyuslarning muhim roli (Islandiya faqat bitta misol). Bu rol, ehtimol, sayyora tarixining dastlabki bosqichlarida ayniqsa yuqori bo'lgan. Shu bilan birga, hali ishonchli yechim topmagan bir qator muammolar yuzaga keladi.
13
Bularga quyidagilar kiradi: plyuslaming chuqurligi (boshqacha aytganda, ulaming ildizlarining mantiyadagi holati); ularning litosfera plitalari chegaralariga nisbatan lokalizatsiyasi va ikkinchisi ichida; statsionarlik - mutlaq yoki nisbiy; namoyon bo'lish muddati. Va asosiy muammo - litosfera plitalarining kinematikasini boshqaradigan konvektsiya va plumlarning ko'tarilishiga olib keladigan adveksiya o'rtasidagi bog'liqlik. Asosan, ular endi mustaqil jarayonlar bo'la olmaydi.
Avvalo shuni ta'kidlash kerakki, mantiya oqimlari ko'tariladigan kanallar torroq bo'lganligi sababli, cho'kib ketgan litosferaning plitalarini aniqlashdan ko'ra, plume ildizlarining holatini aniqlash qiyinroq. Islandiya yuzaga keladigan qiyinchiliklarga misol bo'la oladi. Islandiya plyusining ildizlari dastlab mantiyaning pastki qatlamida ekanligi aytilgan edi, ammo ingliz olimlarining yaqinda olib borgan ishi uning pastki mantiyadan ko'tarilishining seysmik tomografik belgilari yo'qligini qat'iy ta'kidlaydi.
* Yaqinda taniqli amerikalik geofizik D. Anderson bugungi kunda ularni farqlash uchun seysmik ma’lumotlar yetarli emas, deb hisoblab, plyuslar mavjudligining haqiqatiga shubha bildirdi.
Ko'rinib turibdiki, plyus hosil bo'lishining ikki darajasi mavjud: pastki mantiyada, D'' qatlami va yuqori va pastki mantiya chegarasi yaqinida. Birinchisi superplumes manbai, ikkinchisi ko'proq ikkinchi darajali. Avvaliga ikkinchi daraja 660 km chegaradan yuqorida joylashgan deb taxmin qilingan bo'lsa, endi uning ostida joylashgan bo'lishi mumkin deb ishoniladi.
Yana bir muammo hozirgina ko'rib chiqilgan muammo bilan bog'liq: sirtda o'rnatilgan barcha issiq nuqtalar mustaqil plumlarning hosilalarimi ? Sharqiy Afrika misolidan kelib chiqib, litosferaning tubiga yetib boruvchi katta plyuslar rifting natijasida yupqalashtirilgan litosfera maydonlari ostida eritma to'planishi bilan parchalanishi yoki hatto to'g'ridan-to'g'ri rift zonalariga kirib borishi mumkin degan mutlaqo adolatli taxmin qilingan. Bunday bo'linish, shubhasiz, yuqori va pastki mantiya chegarasida sodir bo'lishi mumkin, bu nafaqat plitani tushirish uchun, balki issiq oqimlarning ko'tarilishi uchun ham yarim o'tkazuvchan to'siq bo'lib xizmat qilishi kerak.
14
Plume lokalizatsiya naqshlariga kelsak, ularning joylashuvi ko'p hollarda juda aniq: ba'zilari, Islandiya kabi, keng yoriqlar bilan tarqalish o'qining kesishmasida joylashgan. Masalan, Atlantika okeanidagi Azor orollari, janubi-sharqiy Hind okeani tizmasidagi Sen-Pol va Amsterdam vulqon orollari va boshqalar. Shatskiy ko‘tarilishi va bir qancha shunga o‘xshash okean platolari tarqalish o‘qlarining qadimiy uchlik tutashgan joyida paydo bodgan. Boshqa plyuslar ichki, qit'a ichidagi rift tizimlari bilan chegaralangan bo'lib, ular yana uch tomonlama birlashmalarga (masalan, Sharqiy Afrikadagi Afar mintaqasi) yoki katta yoriqlar zonalari kesishgan joyga moyil bo'ladi. Demak, er yuzidagi "issiq nuqtalar" ning joylashishi yer qobig'i va litosferadagi zaif, o'tkazuvchan zonalar tomonidan boshqarilishi aniq. Ammo litosfera ostidagi bu plyuslarning ildizlari boshqacha pozitsiyaga ega bo'lishi mumkin.
Plumlarning statsionarligi masalasi juda muhimdir. Uilson-Morgan gipotezasining asosi sublitosfera mantiyasidagi plyus ildizlarining qat'iy joylashuvi va vulqon zanjirlarining shakllanishi zamonaviy otilish markazlaridan uzoqda bo'lgan binolar yoshining muntazam o'sishi bilan bog'liqligi haqidagi g'oya edi. litosfera plitalarining issiq mantiya oqimlari orqali ularning tepasida harakatlanishining "miltillashi" ga. Ushbu pozitsiya plitalarning nisbiy harakatining mutlaq vektorlarini aniqlash uchun ishlatilgan. Keyinchalik, plyus tepasining astenosfera oqimi yo'nalishi bo'yicha og'ishiga yo'l qo'yila boshlandi.
Biroq, Gavayi tipidagi vulqon zanjirlarining mutlaqo shubhasiz misollari unchalik ko'p emas. Misol uchun, Tinch okeanidagi Line orollarining juda uzun zanjirida yoshning aniq o'sishi kuzatilmaydi. Bu qiyinchiliklar chiziqli vulqon zanjirlarining shakllanishi uchun muqobil farazlarning paydo bo'lishiga olib keldi. Ularning asosiy g'oyasi shundaki, bunday tuzilmalar yoriqlar zonalari bilan chegaralangan va ularning muntazam "qarishi" (bu hamma joyda namoyon bo'lishdan uzoq) Yerning aylanishiga bog'liq bo'lgan astenosfera oqimi bilan izohlanishi mumkin. Quyida ushbu fikrlarga qaytamiz.
Shunday qilib, plumlar muammosida hali ham ko'p noaniqliklar mavjud. Va ular mantiya konvektsiyasining umumiy rasmiga qanday mos keladi?
15
Yoyilish o'qlarida joylashgan plyuslar bilan hamma narsa ko'proq yoki kamroq aniq: ular ko'tarilgan konvektiv issiqlik va massa uzatish joylariga to'g'ri keladi va chuqur plyuslar yuqori mantiya konvektsiyasini oziqlantiradi. Asosiy plyus hosil qiluvchi darajalarda cho'zilgan plitalarning cho'kishi plitalardan keladigan materialdan foydalanadigan qo'shni plyuslarning ko'tarilishini keltirib chiqaradi. Bunday stsenariy ayniqsa D'' qatlami uchun taxmin qilinadi. A. Nikishinning fikricha, subduktsiya zonalari bilan o'ralgan superkontinentning paydo bo'lishi uning ostida superplumning paydo bo'lishiga olib keladi. Oxir-oqibat, ko'plab "issiq nuqtalar" paydo bo'lishi bilan superkontinentning riftatsiyasi va parchalanishini rag'batlantiradi. Bu jarayon Atlantika okeanining turli yoshdagi alohida segmentlari misolida yaqqol ko'rsatilgan, ular ichida kontinental rifting to'dalar to'dasi va plato-bazalt dalalari tabiiy ravishda tarqalishi va okean shakllanishidan oldin sodir bo'lgan. Markaziy Atlantikada bu trias oxirida - yura boshida, Janubiy Atlantikada - yura oxirida - bo'r boshida, Shimoliy Atlantikada -bo'r va paleotsenning eng oxirida sodir bo'lgan. .
Konveksiya - termal yoki termokimyoviy, mantiya yoki ikki qavatli? Litosfera plitalari tektonikasi nazariyasida mantiya konvektsiyasi harakatlantiruvchi mexanizm sifatida ishtirok etdi. Biroq, seysmik tomografiya mantiyadagi isitiladigan va sovutilgan joylarning almashinishini aniqlamaguncha, uning haqiqiy namoyon bo'lishi to'g'risida to'g'ridan-to'g'ri dalil yo'q edi , konveksiyasiz barqaror saqlanishi mumkin emas. Ammo konvektsiyaning tabiati boshqacha tushunilgan va hozir ham tushuniladi: ba'zilar uni faqat termal deb hisoblashadi (plitalar tektonikasining dastlabki versiyalarida bo'lgani kabi), boshqalari (shuningdek, ancha vaqt oldin) uning termokimyoviy tabiatini himoya qiladilar [5 ]_. Termal komponent, shubhasiz, istisno bo'lmasa, etakchi rol o'ynaydi va bu plitalar kinematikasini muvaffaqiyatli kompyuter modellashtirish bilan tasdiqlanadi [ 6_]. Ammo allaqachon oddiy mulohazalar kimyoviy komponentning ma'lum bir ahamiyatga ega ekanligini ko'rsatadi. Negaki, okean litosferasining suv ostidagi plitalari ham, ko'tarilgan mantiya shleyflari ham kimyoviy tarkibi bo'yicha atrofdagi mantiyadan farq qiladi. Va seysmik tomografiya ma'lumotlari mantiya
16
moddasining fizik xususiyatlaridagi bunday farqlami ko'rsatadi, buni faqat harorat sharoitlari bilan izohlab bo'lmaydi. Shu sababli, ba'zi xorijiy tadqiqotchilar ham mamlakatimizda L. Lobkovskiy tomonidan Rossiya Fanlar akademiyasi Okeanologiya institutida eng izchil ishlab chiqilgan termokimyoviy konvektsiya kontseptsiyasiga moyildirlar [7 ]_. Mantiya konvektsiyasi masalasida yanada katta kelishmovchiliklar mavjud - u umumiymi yoki yuqori va pastki mantiyada (660 km dan yuqori yoki pastda) alohida namoyon bo'ladimi. Bu erda eng ob'ektiv ko'rsatkich subduktsiyalangan plitalarning harakatidir. Va ular, yuqorida ta'kidlanganidek, boshqacha yo'l tutishadi: ba'zilari ko'rsatilgan qismdan yuqorida turishadi, boshqalari uni kesib o'tib, uning ostida cho'zilgan material to'planishini hosil qiladi (ehtimol, quyida ko'chki kabi qulash uchun), boshqalari esa pastki qismga etib boradilar. mantiya. Bularning barchasi 660 km uchastkaning konvektiv oqimlar uchun yarim o'tkazuvchan to'siq rolini o'ynashini ko'rsatadi. Shunday qilib, ham mantiya, ham ikki qavatli konvektsiya mumkin. Demak, ikkalasini ham muvaffaqiyatli modellashtirish, xususan, N. Dobretsov va A. Kirdyashkin
tomonidan Novosibirskdagi ikki bosqichli model [ 8_]. Gap shundaki,
konvektsiyaning u yoki bu shakli ehtimoli asosan mantiyaning yopishqoqligiga, ikkinchisi esa haroratga bog'liq. Ilk prekembriyda, ayniqsa arxeyda mantiya hozirgi zamonga qaraganda issiqroq edi. O'sha paytda ikki darajali konvektsiya ustunlik qilishi mumkin edi va Yerning sovishi bilan uning o'rnini umumiy mantiya konvektsiyasi egallashi kerak edi, biz uning hukmronligini hozirda kuzatmoqdamiz. Biroq, jarayon ancha murakkab bo'lishi mumkin. Superkontinentlarning paydo bo'lishi umumiy mantiya konvektsiyasiga o'tishni va ularning ikki qavatli konvektsiyaga parchalanishini rag'batlantirdi. Shunday qilib, ular umumiy tendentsiyani butunlay yashirmasdan, vaqt o'tishi bilan almashdilar. Tarixiy jihatdan, bu bahsda geofiziklar (ularning ko'pchiligi) mantiya konvektsiyasini, geokimyogarlar esa ikki darajali konvektsiya tarafdorlari bo'lishdi. Geokimyogarlarning pozitsiyasi shu bilan izohlanadiki, magmatizm mahsulotlarining tarkibi, ayniqsa okean orollari, mantiya qa'rida sayyora to'planganidan beri o'z tarkibini saqlab qolgan ibtidoiy mantiyaga mos keladigan
17
suv omborining mavjudligini talab qiladi. Dastlab, butun pastki mantiya bunday suv ombori bo'lishi mumkin deb taxmin qilingan, ammo bu tushuncha tomografik tekshiruvga dosh bermagan. Biroq, endi geofiziklar bunday "zahira" mantiyaning eng past qismi, 1300 va hatto 1700 km dan past ekanligini taxmin qilishdi. Keyingi tadqiqotlar ushbu taxminni tasdiqlashi yoki rad etishi kerak.
Va shunga qaramay u aylanadi! A.Vegenerning klassik mobilistik gipotezasida Yerning o‘q bo‘yicha aylanishi materiklar siljishining harakatlantiruvchi kuchi sifatida qaralgan va bu kuchning tanqisligi geofiziklar tomonidan bu gipotezani rad etish sabablaridan biri bodgan. Klassik plitalar tektonikasida esa Yerning aylanish omili umuman hisobga olinmagan. Kelajakda uning mumkin bo'lgan roli, kichik bo'lsa ham, e'tibor berila boshlandi va so'nggi yillarda uning plitalar kinematikasiga ta'sirini ko'rib chiqadigan bir qator jiddiy ishlar paydo bo'ldi. Asosiy dalillardan biri Tinch okeani chekkalarining sezilarli dissimmetriyasidir: g'arbda chekka dengizlar va orol yoylari tizimi ishlab chiqilgan bo'lib, ular tik qiya subduktsiya zonalari ostida joylashgan, sharqda chekka dengizlar yo'q va orol yoylari va subduktsiya zonalari asosan yumshoq qiyadir . Aylanish omili (koriolis kuchlari) ta'sirini qo'llab-quvvatlovchilar buni g'arbdan sharqqa astenosferada Yerning aylanishi natijasida kelib chiqadigan oqim birinchi holatda subduktsiyaga yo'naltirilganligi bilan izohlashadi, ikkinchisida - xuddi shu yo'nalishda. Biroq, birinchidan, shuni ta'kidlash kerakki, Tinch okeani qirg'oqlari tuzilishining o'xshash manzarasi atigi 35 million yil oldin shakllangan va bundan oldin buning aksi edi. Ikkinchidan, Amerika qit'alari Atlantikaning ochilishi va O'rta Atlantika tizmasining o'qidan uzoqlashishi tufayli Tinch okeani xandaqlari tomon harakatlanmoqda. Shunga qaramay, Markaziy va Janubiy Amerika qirg'oqlarida mustaqil kuzatishlar bu erda astenosferada sharqqa qarab oqim mavjudligini tasdiqlaydi.
Aylanish omilini hisobga olgan holda litosfera plitalari kinematikasining eng rivojlangan modeli A. Smit va C. Lyuis tomonidan taklif qilingan [ 9_]. Uning mohiyati diagrammada ko'rsatilgan. Shuni qo'shimcha qilish kerakki, aylanish omili ushbu tadqiqotchilar tomonidan Tinch okeanida chiziqli vulqon
18
zanjirlarining shakllanishini tushuntirish uchun ham ishlatilgan. Umuman olganda, haqiqatan ham global va to'liq geodinamik modelda aylanish omilini hisobga olish kerakdek tuyuladi.
Geodinamikada kosmik omil
Qattiq yer fanlari sohasidagi mutaxassislar, meteorologlar va gidrologlardan farqli o'laroq, bizning sayyoramiz mavhum emas, balki aniq kosmosda mavjud bo'lgan va u bilan o'zaro aloqada bo'lgan ochiq tizim ekanligini har doim ham tushunmaydi. Ehtimol, faqat asteroidlar va kometalar bilan to'qnashuvning zarba ta'siri tan olingan. Shu bilan birga, Yer va Kosmosning o'zaro ta'sirining turlari juda xilma-xil va, ehtimol, unchalik katta emas. Ulardan biri Yer-Oy tizimidagi o'zaro ta'sirdir. Bu tizim aslida ikkilik sayyorani ifodalaydi, uning markazi Yerdan tashqarida joylashgan va Oyning tortilishi va Yerning aylanishining sekinlashishi natijasida yuzaga keladigan qattiq suv oqimi amplitudasining pasayishi tabiatan monoton tebranish emas, balki tabiatda . tektonik siklik bilan rezonansda bo'lishi mumkin [ 10]. R.Bostromning fikricha, Yerdagi subduktsiya va umuman, quruqlik guruhining boshqa sayyoralarida deyarli noma'lum bo'lgan plastinka tektonikasining namoyon bo'lishi aynan Yer va Oyning o'zaro ta'siri tufayli sodir bo'lgan [11 ]_.
Ko'p vaqt oldin, 19-asrning oxirida tashkil etilgan keng ko'lamli tektonik tsikllar davomiyligining mos kelishiga e'tibor qaratildi. Fransuz geologi M. Bertran, Yerning va butun quyosh tizimining galaktik orbitada aylanish vaqti bilan. Bu yo'lda Yer uning chuqurligida sodir bo'ladigan jarayonlarga ma'lum bir ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan gaz va chang galaktik moddalarining reaktiv oqimlarini kesib o'tadi. Boshqacha qilib aytganda, biz kosmik va chuqur geodinamik jarayonlar o'rtasidagi ma'lum bir rezonans haqida gapiramiz. Va bu muammo eng yaqin e'tiborga loyiqdir.
Yaqinda frantsuz tadqiqotchilari M.Gref-Leftz va I.Legro [ 12 ] suyuq yadro va quyosh to'lqinlaridagi tebranishlar 8 yil oldin 3,0 10 9 , 1,8 10 9 va 3 10 rezonansda bo'lishi mumkinligini ko'rsatdi. yadroning qizishi, D'' qatlamining beqarorlashishi va chuqur plyuslarning paydo bo'lishi, bu materik qobig'ining
19
shakllanishining kuchayishiga, plato-bazalt vulkanizmiga va geomagnit maydonning o'zgarishi chastotasining keskin o'zgarishiga olib keldi.
Shunday qilib, Yerning ichaklaridagi jarayonlar haqidagi bilimimizdagi aniq taraqqiyotga qaramay, ko'plab savollar hali ham aniq echimdan yiroq va keyingi tadqiqotlar uchun jozibali ob'ektdir.
20