Мантийные сверхглубинные тектонические движения

Существование крупных перемещений мантийных масс доказывается многими фактами. К их числу прежде всего относится изостатическая уравновешенность литосферы и земного шара в целом. Известны многие мощные процессы, нарушающие эту изостазию:

1) систематическое уменьшение центробежных сил, обусловленное замедлением вращения планеты вокруг собственной оси. Согласно расчётам, в результате приливного взаимодействия Земли с Луной и Солнцем осевое вращение Земли должно замедляться на (2.164-2.34)×10^-3 с за столетие (Ботт, 1974). Это подтверждается геолого-палеонтологическими и палеомагнитными данными. Например, определение численности суточных и годовых полос у среднедевонских кораллов, выполненное Дж. Уэллсом в 1963 г., показало, что среднедевонский год состоял из 400±7 сут. Следовательно, продолжительность суток за последние 375 млн. лет увеличивалась в среднем на 2.4×10^-3 с за каждые 100 лет. В работе Е. И. Кузьмичевой (1982) приведены в принципе такие же обобщающие материалы по продолжительности года в сутках в отдельные геологические эпохи (ранний триас, поздний карбон, средний девон) в результате изучения структуры кораллов. Нами с использованием палеомагнитных данных также была рассчитана продолжительность года в сутках для всех периодов геологической истории, начиная с протерозоя (Дедеев и др., 1984). Их сравнение с палеонтологическими материалами показало хорошую сходимость. Это подтверждает объективность исходных построений;

2) глубокий размыв земной коры в пределах щитов и фундамента древних платформ. Здесь на поверхность регионально выведены породы, отвечающие гранулитовой фации метаморфизма. Учитывая термобарические условия, необходимые для формирования минеральных ассоциаций гранулитовой фации, можно полагать, что глубины размыва здесь достигали 18–20 км и более (Дедеев, 1972);

3) накопление во многих бассейнах планеты многокилометровых осадочных толщ, материал для которых принесён извне. Например, в Прикаспийской синеклизе мощность осадочных накоплений достигает 20 км; 4) образование на поверхности континентов 3—4-километровых панцирных лесников (Антарктида, Гренландия) и их последующее таяние. Например, ледники в четвертичное время покрывали северные земли Европы, Азии, Северной Америки;

5) гигантские латеральные перемещения водных масс Мирового океана, сопровождавшиеся крупными регрессиями и трансгрессиями морей на континентах;

6) многокилометровые латеральные перемещения горнопородных масс, связанные с формированием линейной складчатости и горизонтальными движениями литосферных плит, образованием раздвигов, поддвигов и шарьяжей.

Несмотря на это, в гравитационном поле Земли нет соответствующих региональных отрицательных и положительных аномалий. Все аномалии гравитационного поля в среднем близки к нулю. Это означает, что крупные нарушения изостазии, вызываемые перечисленными процессами, полностью компенсируются латеральными перемещениями соответствующих количеств вещества внутри мантии.

Другим наглядным свидетельством существования мантийных движений является расслоённость планеты, образовавшейся, как отмечалось, из первично однородного газопылевого облака, на оболочки, различающиеся плотностью вещества. Встречные радиальные перемещения плотных и лёгких масс, приведшие к расслоению, не прекратились до наших дней. Примерное равенство тепловых потоков в континентальных и океанических секторах планеты и существование региональных тепловых аномалий также свидетельствуют о наличии внутри Земли вертикальных перемещений материальных масс (конвективный теплоперенос). Существенным доказательством крупных восходящих перемещений мантийных масс является региональный базальтовый вулканизм. Базальтовые расплавы рождаются на глубинах порядка 100 км за счёт вещества мантии. Причиной расплавления пород мантии может быть либо местное повышение её температуры, либо падение давления. Понять механизм повышения степени разогрева неподвижной мантии пока не представляется возможным. Поэтому более вероятно, что плавление обусловлено перемещением нагретых глубинных масс вверх, на. уровни с более низким всесторонним давлением.

Все без исключения очаги землетрясений локализуются внутри литосферы или внутри погружающихся пластин литосферы. Вне литосферы землетрясения не рождаются. Значит, мантия не способна накапливать упругие напряжения, её вещество ведёт себя как жидкость. Следовательно, движения мантийных масс, какими бы крупномасштабными и интенсивными они не были, осуществляются исключительно в виде «течений». Такие движения в физике жидкостей называются конвекциями. Физики различают конвекции естественные или свободные, связанные с нарушением внутренней однородности среды, и конвекции вынужденные, вызываемые внешним механическим воздействием. Применительно к мантии Земли естественные конвекции, поскольку они связаны с глубинными процессами, логично называть эндогенными; вынужденные, подчинённые внешним механическим силам, — экзогенными.