Эврика-86 - А. Лельевр

ное по палеомагнитным данным и по "горячим точкам".

Но что же такое сами "горячие точки"? Как объясняют ученые их появление? Конечно, объяснить их существование довольно трудно. Было высказано предположение, что это вершины некоторых столбов раскаленного, более горячего, чем окружающая мантия, вещества, поднимающихся из нижней мантии. Эти столбы назвали мантийными струями. Их диаметр невелик — всего несколько сот километров. Они разогревают астеносферу над собой, а на поверхности вызывают те явления, о которых мы говорим.

Другое предположение получило условное название "продвигающаяся трещина". Из-за того, что плиты находятся в напряженном состоянии (это доказано: внутриплитовые землетрясения — своего рода разрядка от напряжений сжатия), они растрескиваются. Трещины и служат местами возможного появления "горячих точек".

Были и другие гипотезы. Одна из них, например, объясняла явление тем, что плиты движутся по Земле по эллипсоиду вращения, имеющему в разных местах различную кривизну. Есть критические широты — от двадцати пяти до тридцати градусов, — где эта кривизна наибольшая. Преодолевая в своем движении самые искривленные места, плиты растрескиваются, лопаются, как кожура апельсина при ее выпрямлении. Образовавшиеся щели «залечиваются» поднимающимся снизу мантийным материалом.

Все эти гипотезы существуют одновременно. Хотя, пожалуй, большинство исследователей отдает предпочтение гипотезе "горячих точек" восходящих мантийных потоков. Думаю, что она действительно имеет на то основания. Но какая бы гипотеза на поверку ни оказалась истинной, реальность внутриплитового вулканизма несомненна.

Кроме отдельных вулканов, существуют и другие проявления вулканизма.

И сейчас есть обширные базальтовые поля, как, например, Колумбийское плато базальтов на западе США. Его возраст — пятнадцать миллионов лет. Есть вулканическое плато в Центральной Азии — Дариганга на юге Монголии, Витимское плато в Забайкалье. Такие излияния базальтов были широко распространены и в прошлом. В триасовое время (240 миллионов лет назад) в Сибири эти излияния распространились на огромные площади в районе Тунгуски. В Индии, Южной Африке, Южной Америке, Австралии они занимают огромные площади. Мощные излияния базальта (или, как их называют, траппы) предшествовали расколу континента. В юрское и раннемеловое время трапповые излияния были в Южной Африке и Южной Америке перед расколом Гондваны. Триасовое извержение в Сибири предшествовало «неудавшемуся», несостоявшемуся расколу. Как мы видим, прорывы глубинного вещества осуществляются не только в виде вулканических извержений. И не только в рифтовых зонах и островных дугах. Посреди громадных континентов трапповые ступени застывшей лавы говорят о происходивших здесь излияниях глубинного вещества.

С внутриплитовыми извержениями (базальтовыми, гранитными внедрениями) связаны месторождения полезных ископаемых. Норильские медноникелевые руды, например, связаны с сибирскими траппами. Значит, внутриплитовый вулканизм важен для нас не только с теоретической, но и с чисто практической точки зрения.

Ну а теперь я хотел бы обратиться к области, в которой сами исследователи находятся на уровне гипотез или даже догадок. Казалось бы, теория тектоники плит позволила объяснить многие события в геологической истории, заглянуть в глубокое прошлое планеты и понять, что и как происходило там, а все-таки есть большой круг явлений, которые этой теорией не объясняются. Внутриплитовый вулканизм — одно из

таких явлений. Но и в нем самом также есть события, которые не находят однозначной интерпретации.

Во-первых, очень часто с областями проявления внутриплитового вулканизма связаны крупные аномалии в рельефе. Известно, например, что Африканский континент поднят на километр по сравнению с другими континентами. А именно в Африке очень много проявлений вулканизма внутри плит. Гавайские вулканы расположены на крупном Гавайском своде. Его ширина доходит до тысячи километров, а над окружающей местностью он поднят на километр. Сводовые поднятия, как правило, рассасываются, когда возраст лав достигает примерно тридцати миллионов лет. Гавайский свод этому правилу не подчиняется.

Еще одна загадка. На первый взгляд внутриплитовый вулканизм хаотично разбросан по всей планете. Но более пристальное изучение показывает, что вулканы группируются в две крупные области, каждая из которых имеет в поперечнике шесть-девять тысяч километров, почти четверть земной сферы. Африкано-атлантическая область включает в себя вулканы Исландии на северо-западе, Азорские острова, Центрально-Французский массив, вулкан Тибести в Африке, вулканы островов Вознесения, Святой Елены, вулканы Индийского океана, Маврикий, Реюньон, Сент-Поль и Амстердам. Другую область можно назвать тихоокеанской. Она включает в себя вулканы острова Пасхи, Сала-и-Гомес, Гавайские острова, Туамоту…

Есть и более мелкие области — центрально-азиатская, куда входят вулканы Восточных Саян, Забайкалья и Монголии, и австралийская, куда включаются вулканы Эребус в Антарктиде, остров Балени и австралийские вулканы.

Между этими областями расположены пространства, на которых практически нет внутриплитового вулканизма. Особенно хорошо это видно в полосе,

проходящей от Индии через Гималаи Западную Сибирь, Восточно-Европей^ скую возвышенность. Здесь не видно никаких проявлений внутриплитового вулканизма по крайней мере за послед. ние пятьдесят миллионов лет. Друга, такая область проходит через Южную и Северную Америки.

По аналогии с "горячими точками" можно было бы ввести понятие "горячих полей" для тех областей, где наблюдается внутриплитовый вулканизм. "Горячие поля" в мантии Земли.

Но дальше следует еще одно открытие. Оказывается, что с "горячими полями" связаны самые крупные нарушения в форме геоида Земли. В последние годы Земля с помощью спутников обследована очень детально, и с точностью до нескольких метров установлена форма геоида — реальная форма Земли. Выяснено, что есть два крупных поднятия, где геоид на 50–70 метров поднимается над эллипсоидом вращения. А есть места, где на такое же расстояние геоид опущен.

Оказалось, что одно из поднятий совпадает с африкано-атлантическим "горячим полем", второе — с тихоокеанским.

А в районе Индии — очень глубокий минимум в форме геоида. Поскольку форма геоида отражает события, происходящие на больших глубинах Земли, естественно сделать предположение, что и "горячие поля" — отзвук глубинных процессов.

Наконец, последняя особенность внутриплитового вулканизма-его геохимическое выражение. Химия вулканических пород изучалась очень детально. Главные их компоненты — кремнезем, глинозем, окислы железа, магния, кальция, калия, натрия — известны давно. Гораздо меньше были изучены малые добавки рассеянных элементов, таких, как рубидий, стронций, литий, галлий, европий и другие. Не был известен и изотопный состав^ химических элементов, слагающих вул^ канические породы, jj

оказалось, что именно рассеянные депонты и изотопные

_ главные опознавательные знаки, оторые говорят нам о том, что происодит в глубине Земли. Геохимики выделяют группу элементов с крупными ионными радиусами, такие, как руб^дий, барий, стронций, самарий, европий. Их особенность в том, что они не совместимы с другими элементами и ведут себя очень «независимо» в геохимических процессах при плавлении и разделении магмы на фракции. Их количество остается более или менее постоянным как в начальном продукте, так и в лаве, поступившей на поверхность. Соотношение этих элементов между собой — своеобразный индикатор геохимических особенностей того вещества, из которого произошел магматический расплав.

В последнее время геохимики очень пристально изучают эти элементы. Изучение изотопов стронция, неодима, гафния дало возможность судить о том, что происходит в глубине Земли. Например, отношение радиоактивного изотопа стронция-87 к нерадиоактивному изотопу стронция-86 со временем меняется, стронций-87 будет накапливаться. То же самое происходит с изотопом неодима-143, который образуется при распаде из изотопа самария-147.

Изотопное соотношение в породах одного и того же происхождения сохраняется в течение геологической истории. Если мы знаем время, когда были запущены изотопные «часы», то можем рассчитать и время образования самой породы. Можем судить и о тех условиях, в которых эти породы образовались.

Когда геохимики начали изучать базальты (продукты непосредственного выплавления из мантии Земли), выяснилось, что есть две группы базальтов. Первая слагает ложе океана, а вторая появляется в результате внутриплитового вулканизма. Базальты срединноокеанических хребтов обладают постоянным составом. В них очень мало