ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМАЦИИ ОКЕАНСКОЙ И КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ ЛИТОСФЕРЫ КАК СВИДЕТЕЛЬСТВО СЕВЕРНОГО ДРЕЙФА ЯДРА ЗЕМЛИ

Ломоносовские чтения - 2010. Секция "Геология"

Структуры субмеридионального сжатия на фоне других структурных парагенезов океанской литосферы. Океанская литосфера подвержена самым разнообразным деформациям. На большей части океанов, за исключением узких приосевых зон срединно-океанских хребтов (СОХ) и узких трансформных долин, формируются структуры не горизонтального растяжения, <естественные> в процессе спрединга, а структуры горизонтального сжатия, в первую очередь надвиги [3]. Они образуются при сжатии, ориентированном вкрест простирания как рифтовых долин СОХ, так и ортогональных к ним трансформных долин. На этом фоне в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах широко представлены надвиги с отчетливо выраженной северной вергентностью [4]; один из примеров представлен на рис. 1.

Рис. 1. Схематический разрез южного трансверсивного хребта разлома Вима [3]. 1 - базальты; 2 - дайковый комплекс; 3 - амфиболиты; 4 - габбро; 5 - ультрамафиты; 6 - известняки (поздний миоцен); 7 - надвиги северной вергентности. Цифры - абсолютный возраст пород (млн. лет).

Две компоненты (поступательное перемещение и деформация) направленного к северу тектонического течения океанской литосферы. Северная вергентность упомянутых надвигов во всех крупных океанах свидетельствует о глобальности процесса направленного к северу тектонического течения океанской литосферы. Перемещение цепочки элементарных объемов литосферы вдоль меридиана в северном направлении происходит от Южного до Северного полюса. Северная часть этого потока испытывает субмеридиональное сжатие. Южная же часть подвергается тоже субмеридиональному, но растяжению. Вследствие же сферичности Земли элементарные объемы литосферы в южной части расходятся вдоль меридианов и тем самым подвергаются также и субширотному растяжению. В северной же части меридианы сходятся, обеспеспечивая субширотное сжатие. В простейшей математической модели этого процесса [2] величины субмеридионального и субширотного растяжения или сжатия равны и зависят только от широты. В целом же имеет место расширение Южного полушария и компенсационное сокращение Северного полушария, что установлено независимыми методами [1].

Северная компонента дрейфа и субмеридиональное сжатие континентальной литосферы. Эта литосфера тесно связана с океанской литосферой и также участвует в направленном к северу тектоническом течении. Северная составляющая дрейфа континентов характерна для всего фанерозоя, от формирования мегаконтинента Гондвана в Южном полушарии, через амальгамацию континентов в Пангею с центром в экваториальной области, по настоящее время, когда бoльшая часть континентальных масс оказалась в Северном полушарии. В этом полушарии, на фоне разнобразных локальных ориентировок осей главных напряжений, также доминирует субмеридиональное сжатие.

Двухъярусная конвекция в Земле. Направленный к северу дрейф литосферы может быть объяснен в рамках представления о двухъярусной конвекции в Земле [2] (рис. 2).

Рис. 2. Осесимметричная двухъярусная конвекция, охватывающая мантию и внешнее ядро Земли [2]. Поверхностный северный (направленный вдоль меридианов) горизонтальный поток компенсируется в тылу восходящим потоком в районе Южного полюса, а на фронте - нисходящим потоком в районе Северного полюса. Эти три потока замыкаются глубинным южным горизонтальным противопотоком, направленным вдоль <меридианов> поверхности внешнего ядра.

Возможная причина конвекции во внешнем ядре. Такой причиной, вероятнее всего, является дрейф внутреннего <жесткого> ядра по направлению к Северному полюсу [1].

Количественная проверка гипотезы. В работе [5] выведена формула, связывающая скорость изменения длины параллели на поверхности идеально сферической Земли со скоростью дрейфа ядра. Эта формула в точности аналогична формуле скорости деформации удлинения параллели в статье [2], выведенной на основе приведенных выше других, чисто кинематических соображений. Поскольку изменение длины параллелей реально фиксируется с помощью GPS, то в работе [5] на основе этой формулы была оценена скорость дрейфа земного ядра в настоящее время (рис. 3).

Рис. 3. Слева - грушевидная форма геоида (Южный полюс - внизу) [5]. Справа - зависимость скорости удлинения (+) и укорочения (-) земных параллелей от их широты, по данным GPS.

Вывод. Посредством представления о компенсационной организации тектонического течения в теле Земли, переброшен количественный <мост> между структурами меридионального сжатия океанской литосферы и северным дрейфом ядра Земли.

1. Баркин Ю.В. Вынужденные колебания системы ядро - мантия Земли и их отражение в геологических, геодинамических и геофизических процессах // Тектоника и геодинамика складчатых поясов и платформ фанерозоя. Том. 1. М.: ГЕОС, 2010. С. 42-46.
2. Гончаров М.А. Кинематическая модель северной компоненты дрейфа континентов как причины расширения Южного и сокращения Северного полушариев Земли // Ротационные процессы в геологии и физике. М.: КомКнига, 2007. С. 279-286.
3. Разницин Ю.Н. Тектоническая расслоенность литосферы молодых океанов и палеобассейнов / Тр. Геол. Ин-та, вып. 560. М., Наука, 2004, 270 с.
4. Разницин Ю.Н., Баркин Ю.В. Субмеридиональное сжатие океанской литосферы как результат северного дрейфа ядра Земли // Тектоника и геодинамика складчатых поясов и платформ фанерозоя. Том. 2. М.: ГЕОС, 2010. С. 186-190.
5. Barkin Yu. V., Shatina A. V. Deformations of the Earth's mantle due to core displacements // Astronomical & Astrophysical Transactions. 2005. Vol. 24. Is. 3. P. 195-213.