Часть 9. Глава 2. Теория горообразования Кэмбелла
2. Теория горообразования Кэмбелла.
Джеймс Х.Кэмпбелл отвечает за разработку теории горообразования, основанной на предположении, что первоначальным активным фактором в этом процессе является смещение литосферы. Сейчас мы подробно рассмотрим его соображения.
Читатель поймет, что при любом смещении всей литосферы некоторые области должны быть смещены к экватору, а другие одновременно к полюсам. Если быть точным, две четверти поверхности, диаметрально противоположные друг другу, на противоположных сторонах Земли, должны двигаться к экватору, в то время как две другие четверти движутся к полюсу. Лучше всего это можно представить, держа в руках глобус.
Поскольку Земля сплюснута - слегка - то части поверхности, которые движутся к экватору, должны будут проходить через небольшую экваториальную выпуклость, тем самым растягиваясь, в то время как те, которые смещены к полюсу, должны будут подвергнуться сжатию равной степени, или подвергнутся выдавливанию, образуя как синклинали, так и антиклинали. Эти деформации литосферы могут в конечном итоге привести, в результате отложения осадочных пород и, возможно, в результате ряда последовательных смещений литосферы, к образованию складчатых горных хребтов.
Систематическое изложение этой теории требует, чтобы мы рассматривали две различные фазы смещения - к экватору и к полюсу - отдельно, поскольку они дают очень разные результаты. Начнем с рассмотрения последствий смещения сектора литосферы в сторону экватора.
При сдвиге в этом направлении сектор литосферы подвергается растяжению, и возникающее напряжение снимается за счет разрыва, который происходит, когда сила, растягивающая литосферу, превышает её прочность. До тех пор, пока не появятся и не размножатся трещины, литосфера не сможет преодолеть выпуклость. После того, как разрыв позволит начать движение, литосферные блоки усвоят тенденцию к неспешному раздвижению. Промежутки между ними немедленно заполняются расплавленным материалом снизу.
Давайте сформируем четкую картину этого растяжения литосферы с количественной точки зрения. Важно оценить протяженность на милю, если мы хотим визуализировать результаты.
Если брать земной шар в целом, то разница между полярным и экваториальным диаметрами составляет около 13 миль. Таким образом, окружности различаются примерно на 39 миль. Если бы литосфера была смещена настолько, что точка полюса оказалась бы на экваторе, то полярная окружность должна была бы растянуться на 39 миль, чтобы поместиться над экватором. Это составило бы около 9 футов на милю. Однако, поскольку величина смещений (согласно представленным ранее доказательствам), по-видимому, была порядка не более 30 градусов, или одной трети расстояния от полюса до экватора, среднее расстояние на милю могло составлять 3 фута, или примерно один фут на две тысячи.
Было бы ошибкой представлять себе в областях, движущихся к экватору, растяжение литосферы как распределенное равномерно по всей окружности земного шара. Очевидно, что реальные события не соответствовали бы этому. Литосфера будет испытывать разрывное напряжение, и оно будет спазматически сниматься во время движения литосферы за счет трещин в самых слабых точках. Трещина в земной коре в одной точке ослабила бы напряжение, возможно, на сотни миль. Поскольку эластичность литосферы невелика, растяжение или расширение литосферы будет заключаться в разнесении раздробленных блоков на различные расстояния. Вообще говоря, чем меньше переломов, тем дальше будут расходиться их берега. Вполне возможно, что общая величина растяжения земной окружности будет сосредоточена в относительно небольшом количестве критических областей, таких как те, что представлены всемирным срединно-океаническим разломом.
Следует также иметь в виду, что некоторые части этой области, смещенные к экватору, будут смещены дальше, чем другие. Наибольшее смещение произойдет вдоль меридиана, который задаёт направление движения. Как я уже отмечал, в двух точках поворота на экваторе, расположенных на расстоянии 90 градусов от этого меридиана, движение будет незначительным или вообще отсутствовать, а промежуточные точки будут перемещаться пропорционально их расстояниям от меридиана. Натяжение, или растяжение, будет пропорционально величине смещения. Следовательно, оно будет наибольшим вдоль центрального меридиана движения, и именно здесь Кэмпбелл ожидает развития первых крупных разломов литосферы.
Рис. 32. Горообразование за счет смещений литосферы: закономерности разрушения и складчатости.
Важно помнить о строении литосферы, на которую воздействует это напряжение. Литосфера сравнительно жестка, обладает небольшой эластичностью, но она не прочна. Она варьируется по толщине и прочности от места к месту. Как мы увидим, она даже сейчас пронизана огромными системами глубоких разломов необъяснимого происхождения.
Литосфера представлена в будущем движении, возникающем в результате воздействия нынешней ледяной шапки в Антарктиде. Поскольку центр масс последнего находится на 96°-меридиане восточной долготы (или вблизи его), литосфера представлена движущейся в этом направлении от полюса. Сектор расширения движется к экватору и, соответственно, расширяется. Сектор сжатия движется к Северному полюсу от экватора и, следовательно, сжимается.
В секторе расширения могут наблюдаться параллельные крупные разломы, при этом мелкие разломы справа обозначены, но не указано их количество; может образоваться очень большое количество меридиональных разломов, в то время как мелкие разломы будут еще более многочисленными.
В секторе сжатия складчатость литосферы показана только схематически. Это представляется так, как если бы вся складчатость происходила вдоль одного меридиана, хотя на самом деле, вероятно, существовало бы множество параллельных зон горной складчатости на значительных расстояниях друг от друга. Кэмпбелл указывает, что это движение будет сопровождаться разрывом литосферы с разломами, проходящими под прямым углом к основным осям складок. Третья ось, проходящая через экватор, считается осью, на которой вращается литосфера. Точки непосредственно на двух концах этой оси не перемещаются.
Эти различия в прочности будут очень важны для определения реакции литосферы от места к месту на оказываемое на нее напряжение; они будут определять точные местоположения и, в некоторой степени, характерные особенности возникающих в результате разломов.
Не пытаясь предвосхищать более подробное обсуждение (которое будет представлено позже) сил, участвующих в этом разрыве литосферы, я хотел бы отметить, что силы, необходимые для разрыва, не так велики, как можно было бы предположить на первый взгляд. Речь идет об относительно небольших силах, действующих в течение значительных периодов времени.
Если мы проигнорируем факторы, которые могут локально влиять на расположение и размеры переломов, то мы можем указать общую закономерность, которой они будут соответствовать. Кэмпбелл разработал эту схему схематически и обозначил ее на рисунках 32, 33 и 34. Читатель заметит, что переломы происходят в двух направлениях. Есть переломы с севера на юг, или меридиональные, которые Кэмпбелл называет основными переломами, а затем есть незначительные переломы под прямым углом к ним.
Продолжение главы 2 части 9 следует ...
К СОДЕРЖАНИЮ книги "Путь полюса.
Джеймс Х.Кэмпбелл отвечает за разработку теории горообразования, основанной на предположении, что первоначальным активным фактором в этом процессе является смещение литосферы. Сейчас мы подробно рассмотрим его соображения.
Поскольку Земля сплюснута - слегка - то части поверхности, которые движутся к экватору, должны будут проходить через небольшую экваториальную выпуклость, тем самым растягиваясь, в то время как те, которые смещены к полюсу, должны будут подвергнуться сжатию равной степени, или подвергнутся выдавливанию, образуя как синклинали, так и антиклинали. Эти деформации литосферы могут в конечном итоге привести, в результате отложения осадочных пород и, возможно, в результате ряда последовательных смещений литосферы, к образованию складчатых горных хребтов.
Систематическое изложение этой теории требует, чтобы мы рассматривали две различные фазы смещения - к экватору и к полюсу - отдельно, поскольку они дают очень разные результаты. Начнем с рассмотрения последствий смещения сектора литосферы в сторону экватора.
При сдвиге в этом направлении сектор литосферы подвергается растяжению, и возникающее напряжение снимается за счет разрыва, который происходит, когда сила, растягивающая литосферу, превышает её прочность. До тех пор, пока не появятся и не размножатся трещины, литосфера не сможет преодолеть выпуклость. После того, как разрыв позволит начать движение, литосферные блоки усвоят тенденцию к неспешному раздвижению. Промежутки между ними немедленно заполняются расплавленным материалом снизу.
Давайте сформируем четкую картину этого растяжения литосферы с количественной точки зрения. Важно оценить протяженность на милю, если мы хотим визуализировать результаты.
Если брать земной шар в целом, то разница между полярным и экваториальным диаметрами составляет около 13 миль. Таким образом, окружности различаются примерно на 39 миль. Если бы литосфера была смещена настолько, что точка полюса оказалась бы на экваторе, то полярная окружность должна была бы растянуться на 39 миль, чтобы поместиться над экватором. Это составило бы около 9 футов на милю. Однако, поскольку величина смещений (согласно представленным ранее доказательствам), по-видимому, была порядка не более 30 градусов, или одной трети расстояния от полюса до экватора, среднее расстояние на милю могло составлять 3 фута, или примерно один фут на две тысячи.
Было бы ошибкой представлять себе в областях, движущихся к экватору, растяжение литосферы как распределенное равномерно по всей окружности земного шара. Очевидно, что реальные события не соответствовали бы этому. Литосфера будет испытывать разрывное напряжение, и оно будет спазматически сниматься во время движения литосферы за счет трещин в самых слабых точках. Трещина в земной коре в одной точке ослабила бы напряжение, возможно, на сотни миль. Поскольку эластичность литосферы невелика, растяжение или расширение литосферы будет заключаться в разнесении раздробленных блоков на различные расстояния. Вообще говоря, чем меньше переломов, тем дальше будут расходиться их берега. Вполне возможно, что общая величина растяжения земной окружности будет сосредоточена в относительно небольшом количестве критических областей, таких как те, что представлены всемирным срединно-океаническим разломом.
Следует также иметь в виду, что некоторые части этой области, смещенные к экватору, будут смещены дальше, чем другие. Наибольшее смещение произойдет вдоль меридиана, который задаёт направление движения. Как я уже отмечал, в двух точках поворота на экваторе, расположенных на расстоянии 90 градусов от этого меридиана, движение будет незначительным или вообще отсутствовать, а промежуточные точки будут перемещаться пропорционально их расстояниям от меридиана. Натяжение, или растяжение, будет пропорционально величине смещения. Следовательно, оно будет наибольшим вдоль центрального меридиана движения, и именно здесь Кэмпбелл ожидает развития первых крупных разломов литосферы.
Рис. 32. Горообразование за счет смещений литосферы: закономерности разрушения и складчатости.
Важно помнить о строении литосферы, на которую воздействует это напряжение. Литосфера сравнительно жестка, обладает небольшой эластичностью, но она не прочна. Она варьируется по толщине и прочности от места к месту. Как мы увидим, она даже сейчас пронизана огромными системами глубоких разломов необъяснимого происхождения.
Литосфера представлена в будущем движении, возникающем в результате воздействия нынешней ледяной шапки в Антарктиде. Поскольку центр масс последнего находится на 96°-меридиане восточной долготы (или вблизи его), литосфера представлена движущейся в этом направлении от полюса. Сектор расширения движется к экватору и, соответственно, расширяется. Сектор сжатия движется к Северному полюсу от экватора и, следовательно, сжимается.
В секторе расширения могут наблюдаться параллельные крупные разломы, при этом мелкие разломы справа обозначены, но не указано их количество; может образоваться очень большое количество меридиональных разломов, в то время как мелкие разломы будут еще более многочисленными.
В секторе сжатия складчатость литосферы показана только схематически. Это представляется так, как если бы вся складчатость происходила вдоль одного меридиана, хотя на самом деле, вероятно, существовало бы множество параллельных зон горной складчатости на значительных расстояниях друг от друга. Кэмпбелл указывает, что это движение будет сопровождаться разрывом литосферы с разломами, проходящими под прямым углом к основным осям складок. Третья ось, проходящая через экватор, считается осью, на которой вращается литосфера. Точки непосредственно на двух концах этой оси не перемещаются.
Эти различия в прочности будут очень важны для определения реакции литосферы от места к месту на оказываемое на нее напряжение; они будут определять точные местоположения и, в некоторой степени, характерные особенности возникающих в результате разломов.
Не пытаясь предвосхищать более подробное обсуждение (которое будет представлено позже) сил, участвующих в этом разрыве литосферы, я хотел бы отметить, что силы, необходимые для разрыва, не так велики, как можно было бы предположить на первый взгляд. Речь идет об относительно небольших силах, действующих в течение значительных периодов времени.
Если мы проигнорируем факторы, которые могут локально влиять на расположение и размеры переломов, то мы можем указать общую закономерность, которой они будут соответствовать. Кэмпбелл разработал эту схему схематически и обозначил ее на рисунках 32, 33 и 34. Читатель заметит, что переломы происходят в двух направлениях. Есть переломы с севера на юг, или меридиональные, которые Кэмпбелл называет основными переломами, а затем есть незначительные переломы под прямым углом к ним.
Продолжение главы 2 части 9 следует ...
К СОДЕРЖАНИЮ книги "Путь полюса.