Литосфера Земли

Рис. 4.  Строение континентальной и океанической  земной коры по современным представлениям

Да и геофизическая судьба у  границы Конрада оказалась не такая славная, как у границы  Мохоровичича. Кое-где ее выделили уверенно, в других местах — менее уверенно (то ли она одна, то ли не одна), где-то вообще не нашли. Появилась необходимость отказаться от терминов «гранитный слой» и «базальтовый слой», хотя бы и в кавычках, и признать, что границы Конрада не существует. Современная модель строения земной коры выглядит гораздо сложнее, чем классическая трехслойная (рис. 4). В ней по-прежнему выделяются континентальная кора и океаническая. Характерными признаками континентальной коры можно считать значительную (десятки километров) толщину, увеличение плотности книзу — постепенное или скачкообразное; осадочный слой в пределах континентальной коры обычно более мощен, чем в пределах океанической. Океаническая кора гораздо тоньше, более однородна по составу; применительно к ней можно говорить о базальтовом слое и без кавычек, так как океаническое дно сложено преимущественно базальтами.

 

^* Подробнее см.: И.Н. Галкин. В океан за корой//География, № 42/97, с. 6—7, 13. 
^** Подробнее см.: Т.С. Минц, М.В. Минц. Кольская сверхглубокая//География, № 33/99, с. 1—4.

Теория литосферных  плит

Эта теория обычно очень привлекательна для учеников. Она изящна и, казалось бы, все объясняет. Многие недоумения, которые возникают у ученых в  связи с ней, касаются вопросов столь  сложных, что в школе даже говорить о них не стоит (например, кто из неспециалистов сумеет оценить правомерность  сомнений, возникающих в связи  с перераспределением теплового  потока из недр Земли к поверхности?). Но нужно сказать ученикам о том, что есть в этой теории нерешенные проблемы, которые, возможно, еще заставят пересмотреть ее — скорее всего  не целиком, а в некоторых деталях. 
По текстам учебников школьники могут сделать вывод, что тектоника плит — это уточнение гипотезы Альфреда Вегенера, мирно пришедшее ей на смену. На самом деле это не так. У Вегенера материки, сложенные сравнительно легким веществом, которое он называл сиаль(силициум-алюминий), как бы плавали по поверхности вещества более тяжелого — сима(силициум-магния). Поначалу гипотеза покорила чуть не всех, ее приняли с восторгом. Но через 2—3 десятилетия выяснилось, что физические свойства пород не допускают такого плавания, и на теории дрейфа материков был поставлен жирный крест. И как это часто бывает, вместе с водой выплеснули дитя: теория плоха, значит, материки двигаться вообще не могут. Лишь к 60-м годам, то есть всего 40—45 лет назад, когда уже была открыта общемировая система срединно-океанических хребтов, построили практически новую теорию, в которой от гипотезы Вегенера осталось только изменение взаимного расположения материков, в частности объяснение сходства очертаний континентов по обе стороны Атлантики. 
Важнейшее отличие современной тектоники плит от гипотезы Вегенера состоит в том, что у Вегенера материки двигались по веществу, которым сложено океаническое дно, в современной же теории в движении участвуют плиты, в состав которых входят участки и суши, и дна океана; границы между плитами могут проходить и по дну океана, и по суше, и по границам материков и океанов. 
Движение литосферных плит происходит по астеносфере — слою верхней мантии, который подстилает литосферу и обладает вязкостью, пластичностью. Упоминания астеносферы в текстах учебников найти не удалось, но в одном учебнике на рисунке подписаны не только астеносфера, но и «слой мантии над астеносферой» (Финаров, с. 16, рис. 4). Не стоит упоминать астеносферу на уроках, строение верхних слоев Земли и без того достаточно сложно.  
В учебниках объяснено, что вдоль осей срединно-океанических хребтов площади литосферных плит постепенно увеличиваются. Этот процесс получил название спрединг(английское spreading — расширение, распространение). Но поверхность земного шара не может увеличиваться. Возникновение новых участков земной коры по сторонам от срединно-океанических хребтов должно где-то компенсироваться ее исчезновением. Если мы считаем, что литосферные плиты достаточно устойчивы, естественно предположить, что исчезновение коры, как и образование новой, должно происходить на границах сближающихся плит. При этом могут быть три различных случая: 
— сближаются два участка океанической коры; 
— участок континентальной коры сближается с участком океанической; 
— сближаются два участка континентальной коры. 
Процесс, происходящий при сближении участков океанической коры, может быть схематически описан так: край одной плиты несколько поднимается, образуя островную дугу; другой уходит под него, здесь уровень верхней поверхности литосферы понижается, формируется глубоководный океанический желоб. Таковы Алеутские острова и обрамляющий их Алеутский желоб, Курильские острова и Курило-Камчатский желоб, Японские острова и Японский желоб, Марианские острова и Марианский желоб и т. д.; все это в Тихом океане. В Атлантическом — Антильские острова и желоб Пуэрто-Рико, Южные Сандвичевы острова и Южно-Сандвичев желоб. Движение плит относительно друг друга сопровождается значительными механическими напряжениями, поэтому во всех этих местах наблюдаются высокая сейсмичность, интенсивная вулканическая деятельность. Очаги землетрясений располагаются в основном на поверхности соприкосновения двух плит и могут быть на большой глубине. Край плиты, ушедший вглубь, погружается в мантию, где постепенно превращается в мантийное вещество. Погружающаяся плита подвергается разогреву, из нее выплавляется магма, которая изливается в вулканах островных дуг (рис. 5).

Рис. 5.  Схождение двух литосферных плит  с океанической корой

Процесс погружения одной плиты  под другую носит название субдукция (буквально —поддвигание). Этот латинский термин, как и приведенное выше английское слово «спрединг», широко распространен, оба встречаются в популярной литературе, поэтому учителям знать их нужно, но вводить в школьном курсе едва ли имеет смысл. 
Когда движутся друг другу навстречу участки континентальной и океанической коры, процесс идет примерно так же, как в случае встречи двух участков океанической коры, только вместо островной дуги образуется мощная цепь гор вдоль берега материка. Так же погружается океаническая кора под материковый край плиты, образуя глубоководные желоба, так же интенсивны вулканические и сейсмические процессы. Магма, которая не достигает земной поверхности, кристаллизуется, образуя гранитные батолиты (рис. 6). Типичный пример — Кордильеры Центральной и Южной Америки и идущая вдоль берега система желобов — Центральноамериканский, Перуанский и Чилийский.

Рис. 6.  Схождение литосферных плит  с океанической и континентальной корой

При сближении двух участков континентальной  коры край каждого из них испытывает складкообразование, разломы, формируются  горы, интенсивны сейсмические процессы. Наблюдается и вулканизм, но меньше, чем в первых двух случаях, так  как земная кора в таких местах очень мощная (рис. 7). Так образовался  Альпийско-Гималайский горный пояс, протянувшийся от Северной Африки и  западной оконечности Европы через  всю Евразию до Индокитая; в его  состав входят самые высокие горы на Земле, по всему его протяжению наблюдается высокая сейсмичность, на западе пояса есть действующие  вулканы. 
В нескольких учебниках помещены схемы положения материков столько-то миллионов лет назад.

Рис. 7.  Схождение двух литосферных плит  с континентальной корой

В одной книге (Крылова 7, с. 21, рис. 12) приведено расположение материков через 50 млн лет. Если используется этот учебник, стоило бы прокомментировать схему, сказав предварительно, что это только прогноз, очень приблизительный, который оправдается лишь в том случае, если сохранится общее направление движения плит, не произойдет какой-то крупной их перестройки. Согласно прогнозу, значительно расширятся Атлантический океан, Восточно-Африканские рифты (они заполнятся водами Мирового океана) и Красное море, которое напрямую соединит Средиземное море с Индийским океаном.

***

Таким образом, проверяя, хорошо ли школьники  помнят тему «Литосфера» по 6-му классу, нужно одновременно рассеять некоторые  заблуждения, которые могли возникнуть. Если вы хотите дать ученикам основы знаний на современном уровне, придется, объясняя новый, более сложный материал, отказаться от изложения устаревших сведений, приведенных в учебниках. 
Вот основные тезисы, которые нужно изложить и объяснить. 
1. Литосфера включает земную кору и верхнюю, сравнительно небольшую часть мантии. 
2. Земная кора бывает двух типов — континентальная и океаническая. 
3. Континентальная земная кора имеет значительную (десятки километров) толщину, ее плотность увеличивается книзу. Кора состоит из осадочных пород (обычно наверху), ниже идут магматические и метаморфические породы различного состава. 
4. Толщина океанической коры 5—10 км, она сложена преимущественно базальтами. 
(При объяснении строения континентальной и океанической коры «гранитный» и «базальтовый» слои и тем более границу Конрада не упоминать.)  
5. Теория тектоники плит пришла на смену гипотезе Вегенера лишь после того, как гипотеза была полностью отвергнута. 
6. Согласно гипотезе Вегенера, материки передвигались по более плотному веществу, слагающему океаническое дно. 
7. По теории литосферных плит, в движении участвуют большие участки литосферы с континентальной корой, либо с океанической, либо с той и другой. 
Различные типы взаимодействия литосферных плит с разными типами земной коры учитель может рассматривать или не рассматривать в зависимости от степени подготовленности класса. Примеры эти интересны, они могут быть проиллюстрированы на физической карте мира, но в обязательную программу они не входят.