|
Заведующий лабораторией теоретической геодинамики Института физики Земли РАН им. О. Ю. Шмидта, член-корреспондент Российской академии наук Валерий Петрович Трубицын разработал теорию мантийной конвекции, согласно которой континенты плавают среди океанических плит. Новая теория позволяет объяснить возникновение глобальных геологических структур Земли, чего не в состоянии сделать принятая сейчас концепция тектоники литосферных плит.
С 70-х годов ХХ века ученые считают, что в мантии Земли происходит хаотическая тепловая конвекция, в которой участвует и океаническая литосфера. В ходе движения литосфера раскалывается на тектонические плиты. Время жизни такой плиты в среднем составляет 100 млн лет, поэтому тектоника плит объясняет только относительно короткие в геологическом смысле процессы. Описать движение континентов, живущих гораздо дольше (более 3 млрд лет), тектоническая теория не может и видит в нем лишь результат случайных процессов.Согласно теории В. П. Трубицына, тектоника плит и процессы конвекции в мантии не хаотичны. Их регулируют континенты, играющие роль тепловых клапанов.
Итак, мантия разогревается теплом радиоактивного распада, горячие потоки вещества поднимаются, остывают на поверхности и снова опускаются в глубину. Континенты плавают на перемешивающейся мантии, как корабли на поверхности воды. При этом большую часть времени они проводят вблизи нисходящих потоков.
Если какой-то поток оказался очень большим, то он притягивает к себе и другой ближайший континент. Но этот континент будет плыть не отдельно, а вместе со своим нисходящим потоком — тем, на котором он «сидит». В результате, когда два континента объединятся, то под ними окажется двойной нисходящий мантийный поток, который будет притягивать другие континенты с еще большей силой. В результате почти все континенты собираются в суперконтинент над единой системой мощных нисходящих потоков.
Но такое состояние неустойчиво. Гигантский континент, как крышка, перекрывает путь теплу, идущему из глубин планеты. Мантия под ним разогревается, становится легче — и вместо холодного нисходящего возникает горячий восходящий мантийный поток, который раскалывает суперконтинент. Континенты расходятся в разные стороны. Полный цикл объединения и разъединения занимает 500–800 млн лет. Геологи смоделировали историю дрейфа континентов: образование последнего суперконтинента Пангеи (300 млн лет назад), суперконтинента Родинии (1 млрд лет назад) и суперконтинента Колумбии (2 млрд лет назад).
Сейчас континенты расходятся в Атлантике и частично сходятся в Тихом океане. Примерно через 50 млн лет Япония вместе с другими островами примкнет к Евразии, Японское море закроется, а на его месте вырастут горы типа Анд.
Цикличность движения континентов помогает понять природу и длительность геологических эпох. В момент раскола суперконтинента все континенты находятся на восходящем мантийном потоке, поэтому они поднимаются, а уровень океана, соответственно, понижается и остается низким примерно 100 млн лет. Такому положению соответствует, например, преимущественно сухопутная жизнь мезозоя; низкий уровень океана в докембрии мог быть связан с существованием суперконтинента Родинии. Когда континенты оказываются вблизи нисходящих мантийных потоков, уровень океана относительно них повышается, что соответствует эрам с развитой морской жизнью (палеозой и кайнозой).
Модель мантийной конвекции с плавающими континентами представляет собой систему связанных между собой уравнений, которая позволяет понять и количественно описать не только мантийные течения и движения континентов, но еще многие другие ранее непонятные глобальные процессы на Земле. Модель не отвергает тектонику плит, а лишь обобщает ее и указывает пределы ее применения. Конечно, пока сделан только первый (хотя и принципиальный) шаг к построению детальной самосогласованной модели эволюции Земли. Потребуется учесть еще множество других физико-химических процессов.
В отличие от теории тектоники плит, разработанной зарубежными учеными, новая теория создана и развивается в России.
Статья В. П. Трубицына «Тектоника плавающих континентов» опубликована в Вестнике РАН (2005, том 75, №1). Работу поддерживали РФФИ и Министерство образования и науки РФ.
