Курс лекций по инженерной геологии (стр. 55 )

Следует также упомянуть о столкновении, или коллизии, двух континентальный плит, которые в силу относительной легкости слагающего их материала не могут погрузиться друг под друга, а сталкиваются, образуя горно-складчатый пояс с очень сложным внутренним строением.

Основными положениями тектоники литосферных плит являются следующие:

1. Первой предпосылкой тектоники плит является разделение верхней части твердой Земли на две оболочки, существенно отли­чающиеся по реологическим свойствам (вязкости), — жесткую и хрупкую литосферу и более пластичную и подвижную астеносферу. Как уже говорилось, выделение этих двух оболочек произво­дится по сейсмологическим или магнитотеллурическим данным.

2. Второе положение тектоники плит, которому она и обязана своим названием, состоит в том, что литосфера естественно под­разделена на ограниченное число плит—в настоящее время семь крупных и столько же малых. Основанием для их выде­ления и проведения границ между ними служит размещение оча­гов землетрясений.

3. Третье положение тектоники плит касается характера их взаимных перемещении. Различают три рода таких перемещений и соответственно границ между плитами: 1) дивергентные грани­цы, вдоль которых происходит раздвижение плит, — спрединг; 2) конвергентные границы, на которых идет сближение плит, обычно выражающееся поддвигом одной плиты под другую; если океанская плита пододвигается под континентальную, этот процесс называется субдукцией, если океанская плита надвигается на континентальную — обдукцией; если сталкиваются две континентальные плиты, тоже обычно с поддвигом одной под другую, — коллизией; 3) трансформные границы, вдоль которых происходит горизонтальное скольжение одной плиты относительно другой по плоскости вертикального трансформного разлома.

В природе преобладают границы первых двух типов.

На дивергентных границах, в зонах спрединга, происходит не­прерывное рождение новой океанской коры; поэтому эти границы называют еще конструктивными. Кора эта перемещается астеносферным течением в сторону зон субдукции, где она поглощается на глубине; это дает основание называть такие границы деструктивными.

Четвертое положение тектоники плит заключается в том, что при своих перемещениях плиты подчиняются законам сферической геометрии, а точнее теореме Эйлера, согласно которой любое пе­ремещение двух сопряженных точек по сфере совершается вдоль окружности, проведенной относительно оси, проходящей через центр Земли.

5. Пятое положение тектоники плит гласит, что объем погло­щаемой в зонах субдукции океанской коры равен объему коры, нарождающейся в зонах спрединга.

6. Шестое положение тектоники плит усматривает основную причину движения плит в мантийной конвекции. Эта конвекция в классической модели 1968 г. является чисто тепловой и общеман­тийной, а способ ее воздействия на литосферные плиты состоит в том, что эти плиты, находящиеся в вязком сцеплении с астеносферой, увлекаются течением последней и движутся на манер ленты конвейера от осей спрединга к зонам субдукции. В целом схе­ма мантийной конвекции, приводящей к плитнотектонической модели движений литосферы, состоит в том, что под срединно-океан­скими хребтами располагаются восходящие ветви конвективных ячей, под зонами субдукции—нисходящие, а в промежутке между хребтами и желобами, под абиссальными равнинами и конти­нентами — горизонтальные отрезки этих ячей.

Теория новой глобальной тектоники, или тектоники литосферных плит особенно популярна за рубежом: признается она и многими советскими учеными, которые не ограничиваются общим признанием, а много работают над уточнением основных его положений, дополняя, углубляя и развивая их. Советский ученый-мобилист , развивая эту теорию, пришел, однако, к выводу, что гигантских жестких литосферных плит вообще не существует, а литосфера, в силу того что она пронизана горизонтальными, наклонными и вертикальными подвижными зонами, состоит из отдельных пластин (“литопластин”), перемещающихся дифференцированно. Это существенно новый взгляд на одно из основных, но спорных положений данной теории.

Отметим, что определенная часть ученых-мобилистов (как за рубежом, так и отечественных) в своих взглядах проявляют крайне отрицательное отношение к классическому учению о геосинклиналях по сути полностью его отвергают, не считаясь с тем, что многие положения этого учения опираются на достоверные факты и наблюдения, установленные и осуществленные при геологических исследованиях материков.

Очевидно, что наиболее правильным путем в создании действительно глобальной теории Земли является не противопоставление, а выявление единства и взаимосвязи между всем положительным, отраженном в классическом учении о геосинклиналях, и всем тем новым, что раскрывается в теории новой глобальной тектоники.

Лекция 23. Геохронология. Основные этапы развития земли и земной коры.

Хронология геологических событий в истории Земли (время образования горных пород, время появления тех или иных организмов на Земле, время наступания или отступания моря, образования гор, оживления вулканической деятельности и т. п.), а также возраст земной коры и Земли как планеты интересуют человечество как из практических, так и теоретических соображений.

Для выражения времени в истории развития земной коры издавна используют два метода: метод абсолютной геохронологии и метод относительной геохронологии.

Абсолютная геохронология. Попытки решить указанные выше вопросы в абсолютном летоисчислении делались еще в отдаленные времена, но для решения их имелось очень мало фактиче­ского материала. Цифры, которыми (до начала XIX в.) оперировали исследователи различных стран для выражения, например, возраста земной коры резко отличались друг от друга. Но даже наиболее крупные из них не превышали нескольких тысяч, реже — нескольких десятков тысяч лет. Позже, при изучении остатков ископаемых животных и растений, содержащихся в слоях горных пород, обнаружилась мизерность этих цифр. Исследования, указывавшие на смену целого ряда поколений животного мира, подтвердили высказывания о том, что сроки, измеряемые даже многими сотнями тысяч лет, являются недостаточными для определения длительности жизни на нашей планете.

Определение абсолютного времени в геологии стало возмож­ным в XX в. в связи с использованием для этих целей радиоак­тивных элементов. Исследователи минералов и горных пород получили возможность проникнуть в ранее недоступные области бесконечно малых количеств веществ (до 10-20 г) и бесконечно больших отрезков времени (миллиарды лет). Первые попытки определения абсолютного возраста минералов были сделаны канадским исследователем Б. Болтвудом в 1907 г. Мысль, что возраст горных пород можно выяснить при изучении радиоак­тивного распада урана, была высказана П. Кюри еще в 1902 г.

За последние десятилетия радиоактивный метод был применен для определения возраста Земли, земной коры и от­дельных отрезков времени ее развития. Использование этого метода основано на том, что ядра атомов некоторых неустойчи­вых элементов, в основном радия, урана, тория и ряда других, с постоянной, присущей каждому из них, скоростью, не завися­щей от внешних условий, самопроизвольно распадаются, обра­зуя атомные ядра устойчивых элементов. Конечными устойчи­выми продуктами распада ядер атомов тория и урана являются радиогенный газ гелий (Не) и радиогенный металл свинец (РЬ) с различным атомным весом. Длительность процесса полураспада исчисляется у большинства элементов десятками и сотнями миллионов лет (у тория длительность полураспада равна 1,4 * 107 лет, у урана — 7 • 108 лет, у углерода — 5568 лет).

По относительному содержанию в минерале или горной по­роде остатка радиоактивного элемента количеству появивших­ся устойчивых элементов и скорости распада в определенный отрезок времени с помощью соответствующих формул может быть вычислен возраст минерала. Зная условия образования минералов (пород), можно восстановить историю развития дан­ного региона и определить возраст земной коры, так как все минералы и горные породы, слагающие земную кору, в том или ином количестве содержат уран и торий. Изучая минералы и горные породы с помощью свинцово­го или гелиевого методов, ученые пришли к выводу, что длитель­ность существования Земли как планеты исчисляется 5—6 млрд. лет, возраст земной коры — 4,0—4,5 млрд. лет. Радиоактивным методом установлена также продолжительность отдельных пе­риодов в развитии Земли.

Свинцовый метод дает хорошие результаты, если минерал содержит значительное количество урана (U235 или U238) или тория (Th232) и если возраст его 30—40 млн. лет и более. В пос­ледние годы для определения абсолютного возраста Земли, помимо свинцово-гелиевого метода, широко применяются калиево-аргоновый и рубидиево-стронциевый. Калиево-аргоновый метод основан на том, что изотоп калия с атомным весом 40 превращается в аргон с тем же атомным весом. Метод этот имеет широкие перспективы, так как калий широко распространен и среди осадочных, и среди магма­тических и метаморфических пород, а аргон хорошо удерживает­ся на месте своего образования. Рубидиево-стронциевый метод основан на том, что изотоп рубидия с атомным весом 87 прев­ращается в стронций с тем же атомным весом. Срок полураспада 50 млрд. лет. Для определения возраста по этому методу берутся слюды и ряд других силикатов.

В последние годы был предложен также углеродный метод, основанный на радиоактивном распаде углерода с атомным ве­сом 14 (его период полураспада 5568 лет). При жизни растений С14 накапливается в них (за счет поглощения его из атмосферы), а при отмирании он распадается. Соотношение различных изо­топов углерода при жизни растений определенно, и изменение этих соотношений после отмирания их дает возможность опре­делить время отложения пород, в которых захоронена древеси­на. Так, с помощью углеродного метода можно определить воз­раст речных отложений ныне существующих рек, время заложе­ния археологических памятников с точностью 50—500 лет (точ­ность радиоактивного метода ±1000000 лет).