Главная > Лента событий > Строение кратонов может меняться из-за взаимодействия их литосферы и мантийных плюмов

Строение кратонов может меняться из-за взаимодействия их литосферы и мантийных плюмов

Строение кратонов может меняться из-за взаимодействия их литосферы и мантийных плюмовСтроение кратонов может меняться из-за взаимодействия их литосферы и мантийных плюмов

Рис. 1. Топография и тектоническая история Южной Атлантики. Приподнятые кратоны — Сан-Франциско (SF), Конго (CG) и Калахари (KH). Опущенные кратоны — Западноафриканский (WA), Амазонский (AZ) и Ла-Плата (RP). Цветные точки на черных линиях — траектории «горячих точек», расположенных над мантийными плюмами (Ma — млн лет назад). Белые квадраты — места проявления вулканизма в меловом периоде. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

Теория тектоники плит неплохо объясняет глобальные тектонические процессы, наблюдаемые в океанах и на окраинах континентов: спрединг, рифтинг, субдукцию и т. д. Относительно центральных частей континентов — кратонов — считается, что они оставались холодными и стабильными в течение миллиардов лет. Новые результаты геофизических исследований и их компьютерной обработки показывают, что кратоны также могут подвергаться активизации. Это согласуется с гипотезой взаимодействия мантийных плюмов и литосферы, которая не противоречит теории тектоники плит, а, скорее, дополняет ее.

Самые древние горные породы на земной поверхности расположены в пределах кратонов — стабильных блоков древней континентальной коры, расположенных в глубине материков, вдали от активных континентальных окраин — зон, где поверхностные породы затягиваются в мантию, вовлекаясь в процесс вторичной переработки. Кратоны — это своеобразные «ядра» всех современных континентов. Сотни миллионов и даже миллиарды лет с ними ничего не происходило: они не раскалывались на части, в их пределах не проявлялась вулканическая или сейсмическая активность, слои пород не сминались в складки и не происходило горообразование. Обладая положительной плавучестью относительно подстилающей мантии, эти мощные, глубоко укоренившиеся блоки Земли в течение геологической истории то «расплывались» по поверхности планеты, то собирались в огромные суперконтиненты. Длительную стабильность кратонов обычно связывают с их нейтрально-положительной плавучестью и механической прочностью их литосферы, что защищает кору кратонов от динамических процессов, происходящих в подстилающей мантии.

Однако результаты недавних исследований группы геологов из США и Италии, опубликованные в журнале Nature Geoscience, показывают, что и в пределах кратонов были периоды активизации, горообразования, вулканизма и сейсмической активности. Исходным моментом послужили неожиданные геофизические данные, полученные учеными при анализе поведения сейсмических волн под неопротерозойскими кратонами Конго и Калахари (Африка) и кратоном Сан-Франциско (Южная Америка), составлявших в конце докембрия единый кратон Западной Гондваны (рис. 1).

Обычно для кратонов характерен низкий топографический рельеф. Это объясняется тем, что они в течение длительного времени оставались стабильными и они только разрушались в результате эрозии. Однако именно эти три кратона, привлекшие внимание исследователей, характеризуются высоким рельефом. К тому же они претерпели значительные изменения в течение и после мезозойской эры, о чем свидетельствуют широко распространенные в их пределах поднятия и вулканизм, относящиеся к меловому периоду.

Исследователи обрабатывали геофизические данные с помощью суперкомпьютера Blue Waters в Национальном центре суперкомпьютерных приложений в Иллинойсе, надеясь лучше понять строение этих приподнятых областей. Компьютерная модель, созданная одним из авторов работы, профессором Лицзюнем Лю (Lijun Liu), объединяет в себе элементы модели тектоники плит и модели мантийно-литосферного взаимодействия (теория плюмов), позволяя восстанавливать историю развития территорий. Эта четырехмерная геодинамическая модель является уникальной и первой подобной моделью в мире. В ее основе заложен алгоритм, аналогичный алгоритмам цифровых моделей предсказания погоды. Главным принцип — рассматривать внутреннее строение Земли не как набор слоистых оболочек, а как сложную систему плотностных и термических неоднородностей (рис. 2).

Строение кратонов может меняться из-за взаимодействия их литосферы и мантийных плюмовСтроение кратонов может меняться из-за взаимодействия их литосферы и мантийных плюмов

Рис. 2. Объемная модель литосферы и подстилающей мантии Центральной и Южной Атлантики, построенная на основе анализа сейсмических волн. Вверху показан высотный профиль этой части земной поверхности. Внизу слева — соответствующая шкала высот (в км), правее от нее — шкала отклонений скорости прохождения поперечных сейсмических волн. Черные стрелки показывают направление мантийных потоков, а также направление погружения в мантию литосферной плиты Наска (Nazca Slab). African LLSVP — крупная отрицательная аномалия прохождения поперечных сейсмических волн под Африканским континентом. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

В результате проведенного моделирования было выявлено следующее: под возвышенными кратонами Африки и Южной Америки в континентальной коре фиксируются отчетливые аномалии повышенных скоростей прохождения поперечных сейсмических волн (темно-синий цвет на рис. 2). Ниже располагаются участки верхних слоев верхней мантии сложной конфигурации, сложенные веществом нейтральной плавучести, для которых характерны более низкие скорости прохождения волн (бирюзовый цвет). Неожиданным стало отсутствие под кратонами глубоких мощных литосферных корней. Ранее считалось, что именно наличие мощных корней литосферы, обладающей меньшей плотностью, чем подстилающая мантия, позволяет континентальным блокам плавать поверх плотной горячей мантии. Да и сама верхняя мантия под изученными кратонами по результатам моделирования оказалась не такой уж плотной. Более плотная область верхней мантии, зафиксированная в виде крупной отрицательной аномалии прохождения поперечных сейсмических волн, находится глубоко под Африканским континентом (см.: African LLSVP и Large low-shear-velocity provinces).

То есть наблюдается как бы отслоение нижних, более плотных слоев верхней мантии от верхних, обладающих нейтральной плавучестью и «припаянных» к корням континентальной коры.

Именно с процессом мантийной деламинации (расслоения), произошедшей в позднемеловое–раннекайнозойское время, авторы связывают активизацию стабильных до этого южно-атлантических кратонов. А отделение и погружение нижних, более плотных слоев верхней мантии в менее плотную астеносфернуюмантию увеличило плавучесть литосферы кратонов, что выразилось в их топографическом поднятии. Причиной же запуска механизма деламинации могло быть взаимодействие нижних слоев литосферы, в состав которой входит земная кора и верхняя мантия, с горячей магмой всплывающих мантийных плюмов (рис. 3).

Строение кратонов может меняться из-за взаимодействия их литосферы и мантийных плюмов

Рис. 3. Схема деламинации корней литосферы. Нижние, более плотные слои верхней мантии отслаиваются от вышележащих нейтрально-плавучих слоев и погружаются в астеносферу — разрыв происходит из-за всплывающих мантийных плюмов. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

Сначала всплывающие плюмы прогревали и ослабляли сплошность литосферы над ними. С этим периодом связан региональный метаморфизм, вулканизм и образование кимберлитов. Затем происходило изостатическое поднятие кратонов, следствием которого был запуск интенсивных эрозионных процессов, приводящих к истончению коры. Завершался цикл плюмово-литосферного взаимодействия восстановлением термической стабильности в корневой части литосферы и термическим «нарастанием» нового нижнего слоя верхней мантии. По сравнению с первичным новый нижний слой верхней мантии характеризуется меньшей плотностью и более высоким положением границы Мохо. Это еще больше увеличивало плавучесть, что приводило к формированию аномально высокого рельефа.

Это исследование демонстрирует, что гипотеза плюмово-литосферного взаимодействия хорошо дополняет широко принятую в геологии теорию тектоники плит, позволяя объяснить причины и механизмы процессов активизации древних кратонов, протекавшей без нарушения их сплошности и при сохранении стабильности верхних слоев их литосферы.

Источник: Jiashun Hu, Lijun Liu, Manuele Faccenda, Quan Zhou, Karen M. Fischer, Stephen Marshak, Craig Lundstrom. Modification of the Western Gondwana craton by plume–lithosphere interaction // Nature Geoscience. 2018. DOI: 10.1038/s41561-018-0064-1.

Владислав Стрекопытов



Источник: elementy.ru/.

  1. Пока что нет комментариев.
  1. Пока что нет уведомлений.
Необходимо войти на сайт, чтобы написать комментарий.

Последние сообщения форума:


Vegas2020 написан Клей для газоблока в Беседка
8 июля 2018

В магазине стройматериалов и инструментов КУБ имеется очень большой выбор всего. В том числе там есть клей для газоблока, представленный такими производителями как Ceresit, Anserglob, Kreisel и другими, не менее известными.

Магазин КУБ https://kiev.kub.in.ua/kleevye-smesi/klej-dlja-gazobloka/ любит своих покупателей  и поэтому наши цены самые низкие!


arunk написан ЭКВАДОР в Прогнозы землятресений
4 мая 2016

Где можно найти прогноз по Эквадору? 

На вашем сайте нашел только информацию по повторных толчках (репликах), а они 
здесь повторяются по 10-20 на день. 

1. Главный удар в 7.8 балов и в 4 раза мощнее Японии произошел не в горах, а в океане!!!
2. Вектор маятника=север-юг, потом запад-восток, а потом резко вниз как в циклоне. 
Ощущение- двигался не потолок, двигался пол. Как вакуум под ногами.
3. Характерно- разрушены 1-4 этажи высоток. Меньше всего разрушен самый верхний этаж.
4. Вулканы Эквадора не ответили. А если ответят? Анды, Кордильеры, Исландия, Курилы, 
Япония и т.д. , все Тихоокеанское кольцо в умате. Мало не покажется.
5. Анализа ситуации не вижу. Или действия ученых можно увидеть только в кино типа "2012", 
Разлом Сан-Андрес...?


Aleksandr 51 написан Проснувшиеся вулканы в Новости
20 января 2015

В последние лет 20-25 на планете Земля активизировался процесс её сжатия, т.е. уменьшения её объёма. Соответственно, резко увеличилось число землетрясений и вулканических извержений по всему шарику.

Причём отмечается закономерность, вулканическая активность сменяет сейсмическую и наоборот. Малое дрожание земли вокруг извергающихся вулканов не в счёт.


MizVasilina пишет:

Мною отмечена еще одна закономерность. Можно ли говорить об увеличении гравитационного притяжения в регионах - не уверена. Не бегаю с приборами по Планете. Но вот что наблюдается! В зонах, отмеченных сейсмической активностью, заметно учащается количество случаев:

....

 

Возьмём зону с повышенной сейсмической  активностью  -  полуостров Камчатка.

Статистика событий по годам или по столетиям где? 

 

 


Здравствуйте!

Хотелось бы услышать прогноз по Анталии, за этот месяц уже три ощутимых землетрясения, и явная тенденция к увеличению.

28.12.2013 было 6,0 баллов в средиземном море

25.12.2013 было 4,3 балла Серик (Анталия)

08.12.2013  было 5,0 баллов в средиземном море

Более мелкие по 3-4 балла практически каждый день, но они не ощущаются, а эти мы прочувствовали.


Мною отмечена еще одна закономерность. Можно ли говорить об увеличении гравитационного притяжения в регионах - не уверена. Не бегаю с приборами по Планете. Но вот что наблюдается! В зонах, отмеченных сейсмической активностью, заметно учащается количество случаев:

1. Аварийные ситуации, связанные с падением автомобилей с мостов, обрывов.

2. Падение с высоты или в ямы, трещины, овраги...

2. Случаев суицида, связанных с прыжками в пропасть, с мостов и высотных зданий.

3. Самопроизвольное разрушение зданий без видимых причин.

 НО случаи не должны быть единичными!


Есть усиление сейсмоактивности в зоне Вранча в конце ноября 2013. Выше 4.0 прогнозирую 100 процентов. Вход в Румынии (использую метод упругой отдачи), вероятно, что эпицентр находится в радиусе 150 км. По датам: 27,28 ноября.