Геологические факторы развития биосферы

Развитие биосферы и геологической среды Земли тесно взаимосвязаны. Так, один из главных методов периодизации геологической истории - палеонтологический, основан на эволюции органического мира. Многие исследователи, в том числе и Альфред Вегенер (1910-1912 гг.), рассматривая очертания материков предполагали, что континенты раскололись из одного суперконтинента палеозойской эры - Пангеи. Только в конце 60-х годов ХХ столетия представления о движении континентов превратились из гипотезы в стройную теорию тектоники плит.

Твердые горные породы над астеносферой принято называть литосферой (каменной оболочкой), ее мощность составляет 150-300 км под континентами и от нескольких километров до 90 км - под океаном. Литосфера объединяет самую верхнюю часть мантии земную кору и состоит из семи больших и нескольких более мелких литосферных плит.

Сейсмические исследования показывают, что под земной корой вещество находится не в расплавленном состоянии, а в твердом вплоть до границы с ядром Земли. А очаги расплавленной магмы (магма - тесто, густая мазь, гр.) образуются лишь время от времени в некоторых местах. Литосфера и земная кора, будучи ее составной частью, “плавают” на астеносфере - разогретом и сравнительно пластичном веществе. Литосферные плиты движутся относительно нижней мантии и ядра в вертикальном и горизонтальном направлениях. Эти движения обусловлены циркуляцией или конвекцией мантийного вещества под действием внутриземного тепла и иных эффектов.

В областях, где конвективные кольца сходятся в восходящий поток, литосфера приподнимается и раздвигается в стороны, при этом образуются срединно-океанические хребты с рифтами (трещина, щель, англ.), простирающимися в их осевой части. По трещинам может изливаться базальтовая магма, которая застывая образует кристаллическую породу, таким образом происходит образование океанической коры и раздвижение морского дна или спрединг (развертывание, расстилание, англ.) со скоростью от нескольких миллиметров до 36 см в год. Именно в центральной части срединно-океанических хребтов в 70-х годах ХХ века были обнаружены черные курильщики. Там, где циркуляционные потоки мантийного вещества встречаются, происходит надвигание одной плиты на другую. При этом более древняя и тяжелая океаническая плита наклонно погружается под более молодую и легкую океаническую или континентальную плиту, этот процесс называется субдукцией, а на дне океана образуются глубоководные желоба (рис.4.3). Таким образом, литосферные плиты движутся от срединно-океанических хребтов, где разрастается океаническая литосфера, к глубоководным желобам, где она поглощается в мантию. В случае столкновения двух континентальных плит происходит коллизия. Континентальные литосферные плиты, состоящие в основном из гранита, оказываются настолько легкими, что не поддаются затягиванию в более плотную астеносферу. Таким образом, образуются нагромождения высочайших гор, например поднятие цепи Гималаев или Тибетского нагорья в результате столкновения Индостана с южным краем Евроазиатского континента, начавшееся 45-50 млн лет назад и продолжающееся поныне.

Нечто подобное наблюдается и в континентальных рифтовых зонах. В частности, раздвижение земной коры с формированием Байкальского рифта, наряду с формированием Байкальской озерной впадины с глубинами более 1500 м, привело к воздыманию системы горных хребтов по периферии впадины Байкала. Движение литосферных плит обуславливает огромные напряжения в горных породах, которые разряжаются через землетрясения. Действительно, очаги землетрясений четко выражены по краям или границам литосферных плит. Наклонные зоны субдукции или Беньофа, проникающие глубоко в мантию Земли, являются скоплением самых мощных очагов землетрясений. При субдукции океаническая плита попадает в область высоких давлений и температур, примерно на глубине 100-200 км из нее выделяются флюиды, которые поднимаются наверх и накапливаются у подошвы земной коры и внутри нее, где образуются очаги магмы. Время от времени она прорывается на земную поверхность и вызывают извержения вулканов. Именно над зонами Беньофа размещаются цепи действующих вулканов, которые протянулись на многие тысячи километров вокруг Тихого океана.