Строение и динамика литосферы

Состав и строение литосферы

Понятие «литосфера» появилось в научной терминологии благодаря геологу Дж. Барреллу еще в начале XX века и происходит от греческого слова, обозначающего «камень». Несмотря на то, что сам термин использовался еще в XIX столетии, лишь к последним десятилетиям ученые наполнили его современным содержанием. Ранее под литосферой часто подразумевали исключительно земную кору, однако сейчас подобное определение признано излишне узким. Поэтому, если рассуждать, что такое литосфера, речь идет о более сложной структуре, объединяющей несколько геологических оболочек.

К числу основных элементов, которые включает в себя литосфера, относится земная кора – наружная, относительно тонкая плита, разной мощности: на материках – от 35 до 70 км, а в областях океанов – не более 5–15 км. Корка материкового типа, в отличие от океанической, состоит сразу из трех главных слоев: осадочного, гранитного и базальтового. Океаническая же кора, наоборот, не содержит гранитного горизонта и, за счет этого, является значительно менее толстой.

Геохимический состав коры сложен и отражает богатство минеральных ресурсов планеты – преобладают оксиды кремния, алюминия, железа, натрия, магния и кальция. Глубже в строении литосферы находится верхняя (самая твердая) часть мантии, распространяющаяся местами почти до 2900 км. Ее строение обусловлено высокими давлениями и температурами и преобладанием сложных силикатных минералов.

Принципиально важно различать, что является частью литосферы – термин охватывает не всю толщу мантии, а только ее внешнюю холодную и жесткую «шапку», которую отделяет от более пластичной и разогретой астеносферы четко выраженная граница. Именно эта оболочка отвечает за устойчивость земной поверхности и определяет особенности ее разломов.

Исследования структурных особенностей показывают, что для литосферы характерна неравномерность как по химическим и физическим параметрам, так и по минеральному составу. Это проявляется в вариативности теплопроводности и плотности пород, наличии пород разного возраста и происхождения. К примеру, на одном и том же участке могут встречаться как докембрийские кристаллические массивы, так и свежие осадочные толщины, свидетельствующие о долгой истории формирования земной оболочки.

Еще одной отличительной чертой можно считать то, что включает в себя литосфера не только минеральные компоненты, но и системы, определяющие развитие процессов магматизма, складчатости, метаморфизма и формирование различных тектонических структур на поверхности планеты.

Плитная структура литосферы

Литосферная оболочка не является сплошным монолитом – на самом деле, литосфера расколота на отдельные крупные пластичные участки, или так называемые плиты. Это касается всей поверхности Земли – как суши, так и подстилающих океанов. В научном сообществе принято считать, что литосфера земли расколота на огромные блоки, различающиеся размерами, формой, и даже химическим составом. Каждый такой блок или плита движется по вязкой прослойке астеносферы, совершая как горизонтальные, так и вертикальные смещения.

Мощность литосферных плит может значительно отличаться, зачастую достигая 60–100 и более километров. Современная наука идентифицирует 13 основных плит, из которых самыми значимыми и крупными будут:

• Тихоокеанская;
• Антарктическая;
• Американские (Северо- и Южно-Американская);
• Индо-Австралийская;
• Африканская;
• Евразийская.

Самая массивная среди них – Тихоокеанская – демонстрирует тенденцию к уменьшению площади вследствие субдукции по периферии. Литосфера земли расколота на массивные сегменты, взаимосвязанные сложной системой границ. Взаимодействие блоков обусловливает самые заметные географические и геологические явления: горообразование, глубоководные разломы, активный вулканизм.

В зависимости от характера движения плит выделяют зоны столкновения, расхождения (дивергенции) и трансформации. Удивительно, но даже отдельные участки материков не всегда принадлежат одной плите: так, на территории Евразии выделяют еще Амурскую и Охотоморскую плиты, а территория РФ находится сразу на четырех плитах.

Интенсивная деятельность наблюдается по границам блоков. Здесь формируются горные системы (например, Гималаи, Анды), происходят самые крупные землетрясения и извержения вулканов. Примером является область Великого Африканского рифта – уникальной структуры, возникшей в результате расхождения двух плит.

Мелкие фрагменты в системе плит – это, к примеру, Филиппинская, Наска, Аравийская, Карибская плиты – они отвечают за повышенную тектоническую активность и разнообразие рельефа во многих регионах планеты. Такая детализация объясняет то, почему литосфера расколота на массивы различного масштаба и сложности устройства.

Современная теория литосферных плит и геодинамика

Становление современной картины мира связано с принятием в науке теории тектоники плит. Впервые идеи о дрейфе материков возникли благодаря гипотезе А. Вегенера о движении континентов (мобилизм), но ключ к объяснению процесса дала объединенная картина разломов, вулканизма, сейсмичности и строения океанического дна. Согласно накопленным данным, литосфера земли расколота на многочисленные пласты, взаимодействие которых задает основные очертания земной поверхности.

Наиболее важные геологические процессы происходят на стыках крупных блоков. Там, где плиты расходятся (дивергируют), из недр поднимаются магматические массы, образуя новые участки коры и срединно-океанические хребты (как, например, Атлантический хребет). Области столкновения (конвергенции) – места, где одна плита погружается под другую, сопровождаются образованием глубоководных желобов и возникновением вулканических дуг. Яркий пример – Тихоокеанское Огонькольцо и область Японского архипелага.

Границы плит бывают не только зонами разломов и напряженности, но и своеобразной лабораторией для наблюдения за эволюцией Земли. Здесь закладываются фундаментальные рельефные формы, контролирующие направление дрейфа материков и распределение основных минералогических ресурсов.

Скорости движения плит неодинаковы. Спутниковые данные фиксируют, что Европа удаляется от Северной Америки со скоростью примерно 4–5 см в год, а Австралия отходит от Антарктиды быстрее – вплоть до 14 см в год. Интересный факт: движение плит океанической природы в несколько раз (в 4–7 раз) превосходит темпы перемещения континентальных участков.

Понимание того, что включает в себя литосфера и каким образом происходит ее дробление на плиты, позволяет объяснить не только возникновение гор и океанов, но и долговременную эволюцию атмосферы, климата, а также размещение ресурсов, необходимых для жизни человечества.