Происхождение нефти

Глобальная тектоника плит

В недрах нашей планеты происходят мощные и активные процессы дифференциации вещества, что является главнейшей причиной развития Земли в целом. На глубине 2900 км располагается ядро, в котором сконцентрирована примерно треть всей массы планеты. Рост ядра, начавшийся еще в догеологическую стадию развития Земли, т. е. 4,5 млрд и более лет назад, продолжается и поныне. Происходит это в результате выделения тяжелых фракций из мантийного материала и «стекания» их в ядро. При этом в низах мантии образуются огромные массы относительно разуплотненного вещества. Они к тому же сильно нагреты. Разогрев произошел, во-первых, за счет распада радиоактивных элементов; во-вторых, за счет самого процесса механической дифференциации вещества. По подсчетам О. Г. Сорохтина, образование ядра сопровождалось выделением 1,46×10³⁸ эрг энергии, тогда как радиоактивный распад за всю историю Земли дал не более 0,4×10³⁸ эрг.

Разуплотненные и горячие массы мантийного вещества, размеры которых не поддаются воображению, испытывают гравитационную неустойчивость и как более легкие образования тенденцию к всплыванию. На их место опускаются более тяжелые, еще не продифференцировавшиеся объемы мантийного вещества, и процесс повторяется вновь.

«Всплывающее» из недр мантии относительно легкое и горячее вещество образует восходящий поток. Медленно, в течение миллионов лет, он продвигается к подошве литосферы, неся с собой огромное количество энергии. По расчетам некоторых ученых, скорость восходящего мантийного потока составляет примерно 18 см в год. В этом случае, чтобы подняться потоку из низов мантии к подошве, потребуется 15–20 млн лет.

Достигнув подошвы литосферы, восходящий поток начинает растекаться под ней в разные стороны, вызывая в то же время поднятие, вспучивание самой литосферы. В своде огромных поднятий возникают провалы — грабены растяжения, которые и получили название рифтов. Края грабенов расходятся, давая выход глубинному горячему веществу, и в их зоне возникают вулканы. Со временем система грабенообразных рифтов увеличивается в своих размерах. Их росту способствуют растягивающие усилия, возникающие вдоль системы грабен — рифт за счет сил вязкого трения между глубинным потоком мантийного вещества и литосферой. Нечто подобное мы видим в наши дни в Восточной Африке, где внутренние силы Земли, «вспоров» континентальную кору, сформировали грандиозную систему континентальных рифтов, протянувшуюся от Сомалийского полуострова до нижнего течения реки Замбези на расстояние 8 тыс. км. В современном рельефе это узкие протяженные провалы, заполненные иногда водой (озера Рудольфа, Ньяса, Танганьика и др.). Современные приборы фиксируют здесь повышенный тепловой поток, мелкофокусные землетрясения, импульсивное раздвижение стенок грабенов. Вдоль них располагаются действующие африканские вулканы, вот уже несколько миллионов лет поставляющие на поверхность Земли базальтовую лаву. Этот пример не единичен: попытки разорвать земную кору внутренними силами Земли установлены в районе озера Байкал, вдоль реки Рио-Гранде.

В дальнейшем континентальные рифты получают выход к Мировому океану и становятся узкими межконтинентальными морями грабенообразного строения. Их дно слагается вновь образовавшимся базальтовым материалом, поступившим из земных недр. Классическим примером такого межконтинентального моря является Красное. Дно его рассечено мощной рифтовой зоной глубиной в 2 км. Придонные воды нагреты до 61 °C, тогда как температура остальной толщи моря не выше 22 °C. Несмотря на это, горячие придонные воды не поднимаются вверх. Их удерживает на глубине груз рудных минералов, вынесенных из недр планеты. Минерализация вод Красного моря не более 4 %, а в рифте — 27 %.

При наличии достаточного количества энергии в восходящем потоке глубинного вещества межконтинентальные моря испытывают дальнейший рост. В их осевую рифтовую зону внедряются новые порции легких базальтовых дифференциатов. Они оказывают давление на стенки рифтовой щели, раздвигая их и тем самым постепенно увеличивая площадь дна морского бассейна, который в конечном итоге преобразуется в океан. Понятно, что в этом случае по мере удаления от осевой рифтовой зоны океана возраст его дна будет одревняться.

Формирование океана — длительный процесс. Например, заложение Атлантического и Индийского океанов произошло в конце юры — начале мела, т. е. около 150 млн лет назад. А процесс спрединга до сих пор идет с неослабевающей силой. Вдоль рифтовых долин этих океанов замерены высокие значения теплового потока, фиксируются многочисленные мелкофокусные землетрясения, подводные и надводные извержения вулканов. Геофизики доказали существование под срединно-океаническими хребтами этих океанов огромных линз разуплотненной мантии — места скопления поступающего из недр горячего и разуплотненного материала нижней мантии.

Вероятно, более или менее одновременно в различных частях Земли возникает несколько океанических бассейнов, что и приводит к расчленению земной коры на несколько плит, испытывающих довольно активное горизонтальное перемещение в пространстве. Но если у всех новообразованных океанов дно как бы расширяется, расползается (спрединг) и образуется новая океаническая кора, то куда же деваются лишние части земной коры? Ведь формирование новых ее участков должно неизбежно вызвать какое-то перераспределение в пространстве уже существовавших частей верхней оболочки земного шара?

Исчезновение прежней коры осуществляется в зонах Заварицкого — Беньофа, которые называют зонами субдукции. Здесь сталкиваются плиты литосферы, одна из них погружается под другую, попадая в мантию. Обычно погружение испытывает океаническая плита, которая как бы подныривает под материковую. Этот процесс «засасывания» пластин земной коры в недра и получил название субдукции.

«Засасывание» литосферной плиты в мантию происходит не только под действием сжимающих усилий, основной причиной этого является движение мантийного вещества. Проследим дальнейший путь глубинного мантийного потока, который из низов мантии поднялся к подошве литосферы и стал растекаться под ней. Постепенно горячее вещество потока остывает, отдавая тепло и энергию более холодной литосфере, теряет былую легкость, уплотняется, становится тяжелее и начинает медленно спускаться в глубь Земли. Образуется нисходящий поток мантийного вещества. Совместно с восходящим он образует так называемую конвекционную ячейку. Вся мантия Земли состоит из подобных конвекционных ячеек. Их немного, как считают некоторые ученые (А. С. Монин, О. Г. Сорохтин и др.)всего две, но они-то и управляют, дирижируют движением всего ансамбля литосферных плит. В месте восходящей ветви конвекционного потока на поверхности планеты возникает рифтовая долина, а там, где сходятся растекающиеся по подошве литосферы потоки мантийного вещества, и образуется нисходящая ветвь конвекционной ячейки, формируется зона субдукции.

Итак, под многокилометровой толщей воды океаническое дно непрерывно перемещается от рифтовых зон к зонам субдукции. В результате дно океанов все время омолаживается, а его древние части исчезают в мантию Земли и переплавляются. Этим, в частности, можно объяснить, почему дно океана относительно молодо, хотя сам океан существует уже миллиарды лет.

В последнее десятилетие процесс зарождения и развития океанов путем спрединга подтверждается не только косвенными данными, полученными геофизическими приборами, но и визуальными наблюдениями акванавтов через иллюминаторы подводных аппаратов. Впервые это удалось сделать франко-американо-бельгийской экспедиции в 1973–1974 гг. Для обследования был выбран участок дна к юго-западу от Азорских островов, как раз в рифтовой долине Атлантического океана. Размеры полигона примерно 10×15 км, а глубина океана 2,5–3 км. В батискафе «Архимед» и подводных лодках «Альвин» и «Сиана» ученые спустились в самую «кухню», где изготовлялась океаническая кора. Они увидели застывшие каскады лавовых потоков, недавно действовавшие вулканические конусы, трещины— выводные каналы базальтовой лавы. Последующее изучение поднятых со дна океана образцов показало, что кора в рифте совсем молодая, не старше 10 тыс. лет.

Не менее смелая попытка проникнуть в тайны океана была осуществлена в 1980 г. советскими океанологами. В подводном аппарате «Пайсис» акванавты неоднократно опускались в рифтовую трещину Красного моря. Они увидели аналогичную картину: свежие лавовые потоки, трещины растяжения, горячие термальные источники.

Визуальные наблюдения свидетельствуют, что процесс спрединга — реальный, ныне активно протекающий механизм развития океанов. Так же реален и процесс субдукции. По окраинам океанов, в особенности Тихого и Индийского, давно уже выявлены глубоководные желоба, окаймляющие с внешней стороны островные дуги. На их внутреннем склоне широко развиты надвиги, опрокинутые изоклинальные складки, свидетельствовавшие о мощных сжимающих усилиях. Геофизические исследования зафиксировали здесь погружение океанической коры в сторону континента. Процесс погружения происходит, как считают, со средней скоростью до 5 см/год. Сопровождается это катастрофическими глубокофокусными землетрясениями, по очагам возникновения которых можно проследить продолжение плиты океанической коры под островными дугами. Попадая в мантию, относительно холодная кора плавится. Выплавляющееся более легкое, чем мантия, вещество поднимается вверх и, достигая поверхности Земли, образует вулканы. Поэтому-то в зоне столкновения плит так часты губительные землетрясения и разрушительные извержения вулканов.

В 1980 г. акванавты, исследовавшие рифтовую долину Атлантического океана, совершили 15 погружений в Эллинскую впадину Средиземного моря— глубоководный желоб, место столкновения Африканской и Европейской литосферных плит. Акванавты воочию убедились в реальности процесса субдукции. Усилия сжатия привели здесь к образованию характерных горстообразных структур, пластичная масса каменной соли, покрывающая дно моря, оказалась выжатой из своего горизонтального положения. Сжимающие усилия воздвигли из нее соляные стены высотой до 1,5 км.

Что же происходит дальше с океаном, после достижения им «совершеннолетия»? Это зависит от мощи и энергии глубинного потока. По мере того как исчерпываются энергетические ресурсы недр в данном месте, наступает стадия старения и отмирания океана. Где-то в других местах земного шара возникают новые океаны, раздвигающиеся там пластины коры теснят стареющие бассейны. На месте прежних рифтовых долин, по-видимому, возникают зоны субдукции, где кора частично переплавляется, частично преобразуется горизонтальным сжатием в горные хребты. Старый океан разделяется на изолированные моря, которые в дальнейшем высыхают и исчезают. В результате на месте бывшего океана появляется горная суша с континентальной корой, утолщенной за счет «гранитного» слоя.

В качестве примера такого исчезнувшего океана можно привести мощный Альпийско-Гималайский горный пояс, протянувшийся от Гибралтара до Малайского архипелага на расстояние в 16 тыс. км. Некогда здесь бушевал один из крупнейших в истории Земли океан Тетис, который напоминает теперь медленно пересыхающие внутриконтинентальные моря (Средиземное, Черное и др.).

Как видим, гипотеза глобальной тектоники плит довольно логично объясняет происхождение и развитие океанических впадин на земном лике.