[Параметры] [Интерфейс] [Работа с письмами] [Ошибки]
(01) (02) (03) (04) (05) (06) (07) (08) (09) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94)

Около тридцати летназад разгорелся спор междугеологами, представителями двухнаучных школ. Первые утверждали,что континенты на Земле находятся внепрерывном движении, "плавая"по ее поверхности, и приводили рядубедительных фактов,свидетельствующих в пользу этойгипотезы. Вторые отвергали всякуювозможность большихгоризонтальных перемещенийконтинентов, считая, чтоотносительные смещения отдельныхчастей земной поверхностипроисходят за счет тольковертикальных движений, и тожеприводили убедительные доводы впользу своей гипотезы. Первыепринадлежали к школе"мобилистов", сторонниковдрейфа континентов, вторые -"фиксистов", сторонниковвертикальных движений поверхностиЗемли.
В этом споре победителями стали"мобилисты". На их сторонеоказалось большое количестводанных, полученных в результатегеофизических наблюдений впоследние десятилетия. Однако и онине смогли создать до конца стройнойтеории движения континентов иэволюции Земли. Несколько лет назадс помощью сейсмическогопросвечивания нашей планетыудалось установить, что плотностьнедр Земли очень неоднородна. Сразуже появилась новая теория,пытающаяся связать этинеоднородности с движениямиконтинентов. Но и эта теория неспособна была ответить на рядважных научных вопросов, средикоторых принципиальными,по-видимому, были следующие: влияютли континенты на процессы внутрипланеты? какова роль вертикальныхдвижений внутри континентов? Встатье излагаются взгляды насовременное состояние науки одинамике Земли и даются ответы наэти и другие вопросы. Докторфизико-математических наук А.ИCMAИЛ-ЗАДУ .

Что касается императораЧжоу,
то он, как установлено, отрицал,
что Земля поддерживается небеснойчерепахой …


Э. Брамах (1748 - 1814).  

Дрейфконтинентов

Гипотеза континентального дрейфаутверждает, что относительноеположение континентов менялось напротяжении истории Земли.Внимательно рассмотрев очертаниябереговых линий западногопобережья Африки и восточногопобережья Южной Америки, невольноудивишься их потрясающемусходству. Еще в 1620 г. великийангличанин Фрэнсис Бэкон объяснялэто совпадение возможной связьюдвух континентов в далеком прошлом.В 1912 г. А. Вегенер изложил наиболееполно гипотезу континентальногодрейфа в своей книге"Происхождение океанов иконтинентов". Будучиметеорологом, он особеннозаинтересовался тем, что вопределенные прошлые эпохиоледенением были охваченыэкваториальные области, в то времякак в высоких широтах преобладалитропические условия. Само по себеэто наблюдение можно было быобъяснить сдвигом направления осивращения планеты, происходящим безкаких-либо перемещений в ееповерхностных оболочках. ОднакоВегенер выдвинул множествокачественных аргументов в пользутого, что в прошлом континентыпримыкали друг к другу. Помимосходства береговых очертаний онобнаружил соответствиегеологических структур,непрерывность реликтовых горныххребтов и тождественностьископаемых остатков на разныхконтинентах. Вегенер отстаивалидею о существовании единогосуперконтинента Пангея, егорасколе и последующем дрейфеобразовавшихся континентов вразные стороны. Позже А. Дю Тойт (1937)отверг идею единогосуперконтинента, предполагая, чтопервоначально существовалисеверный континент Лавразия, южныйГондвана и разделяющий их океанТетис. Согласно П. Хоффману (1991), завсю историю Земли континенты покрайней мере пять раз объединялисьв суперконтинент, образуяпоочередно Лаурентию (1,9 миллиардалет назад), безымянный (1,5 миллиардалет назад), Роднию (1 миллиард летназад), Гондвану (650 миллионов летназад) и Пангею (250 миллионов летназад).

Проводившиеся в середине нашегостолетия интенсивные исследованияокеанического дна привели коткрытию глобальной системыподводных гор, так называемыхсрединно-океанических хребтов.Одновременно была выдвинута важнаягипотеза, что в области осейокеанических хребтов постояннопроисходит формирование новыхучастков океанического дна,расходящихся в стороны от хребта.Действием этого процесса можнообъяснить сходство очертанийконтинентальных окраин.Действительно, можно предполагать,что между частями расколовшегосяконтинента образуется новыйокеанический хребет, аокеаническое дно, наращиваемоесимметрично в обе стороны от него,формирует новый океан. Скореевсего, таким образом возникАтлантический океан, посредикоторого теперь расположенрассекающий его на две частисрединно-Атлантический хребет.

Концепция континентальногодрейфа завоевала общее признаниеисследователей Земли лишь в периодмежду 1967 и 1970 годами. До этогоизучение твердой Земли велось восновном на континентах, где яркопроявляются вертикальные движенияземной коры. Хотя в поддержку новойконцепции выдвигалисьубедительные аргументы, почти всегеофизики выступали против нее. Ихвозражения основывались, побольшей части, на представлениях ожесткой мантии Земли - части земныхнедр, заключенной между корой иядром, - и отсутствии эффективногомеханизма движения континентов.

Действительно, было известно, чточерез мантию могутраспространяться поперечныесейсмические волны, и этосвидетельствовало о ее твердомсостоянии. Поэтому возникал весьмаважный вопрос, каким образомтвердое вещество мантии можетдопускать горизонтальноеперемещение континентов на многиесотни и тысячи километров. С другойстороны, уже в конце прошлогостолетия на основе измерений силытяжести было высказаносоображение, что мантия ведет себяподобно жидкости. Под горнымимассивами, например, располагаютсялегкие породы. Дефицит массы"горных корней", - лежащих подгорными массивами пород, - примерноравен избытку масс выступающихвверх гор. Это можно объяснить,исходя из принципагидростатического равновесия, еслидопустить, что мантия ведет себякак жидкость, на которой горныемассивы плавают подобно льдинам наводе.

Как показали исследования высотприбрежных террас в Скандинавии,земная поверхность там все ещепродолжает "всплывать" послетаяния мощных слоев льда,намерзшего во время последнеголедникового периода. Исходя изскорости этого процесса, былоустановлено, что коэффициентвязкости материала мантиисоставляет приблизительно 1020 Па* с (по современным данным, 1021Па * с). Хотя это значениечрезвычайно велико (коэффициентвязкости воды равен 10-3 Па *с), оно не бесконечно, и,следовательно, в геологическихмасштабах времени, в течение многихмиллионов лет, можно считать, чтомантия ведет себя как жидкость.

Позже было установлено, что притемпературах, равных заметной долетемпературы плавления,активизируются так называемыепроцессы ползучести, позволяющиемантийным породам перетекать завремена порядка десять тысяч лет.Жесткая литосфера - кора и самаяверхняя часть мантии - состоит изпород, температура которыхдостаточно низка, в силу чего они немогут испытывать течений даже застоль длительные промежуткивремени.

Чтобы континенты могли двигаться,на них должны действовать силы. А.Вегенер предполагал, что движения вЗемле, ответственные законтинентальный дрейф, вызываютсяили приливными силами, или силами,связанными с вращением Земли.Однако позже английский геофизиксэр Г. Джеффрис показал, что этисилы оказываются недостаточными, иописал полученные результаты всвоей книге "Земля: еепроисхождение, история истроение". Для приведения вдвижение континентов необходимонайти какой-то другой механизм. Ондолжен обладать запасом энергии,достаточным по крайней мере длятого, чтобы покрывать расходэнергии, непрерывно теряемой приземлетрясениях, вулканическихизвержениях и горообразовании. Вкачестве такого гипотетическогомеханизма была предложена тепловаяконвекция - вертикальные потокижидкого вещества мантии. Конвекцияможет возникнуть в жидкости,находящейся в поле силы тяжести,если жидкость нагревается снизуили изнутри и охлаждается сверху. Врезультате более холодные породыпогружаются в глубь мантии, анагретые поднимаются к поверхностиЗемли. Согласно одной из концепций,нагрев мантии происходит за счетрадиоактивного распада изотоповурана 235U и 238U, тория 232Thи калия 40K.

В 60-х годах концепциюконтинентального дрейфадополнительно подтвердилирезультаты палеомагнит ныхисследований. Под действиемвнешнего магнитного поля Землипороды в момент своего образованияприобретают намагниченность,которая сохраняется в дальнейшем.Исследования ее ориентациипозволяют определить, какперемещались относительномагнитных полюсов Земли породы завремя, прошедшее с момента ихобразования. Образцы пород изразных частей одного и того жеконтинента, не претерпевшихлокальных деформаций, указываютпримерно одно и то же направлениена магнитные полюса Земли. Однакопороды Северной Америки и Европыдают различные положения магнитныхполюсов. Отсюда делался вывод, чтоэто различие возникло в результатеотносительного дрейфа двухконтинентов. Сопоставле ниерасположения границ междуобластями с повышенным ипониженным значенияминапряженности магнитного поля посравнению с ее средним значением иоценка времени, за котороенаправление геомагнитного поляизменилось на противоположное,позволило количественноопределить скорость раздвиганияокеанического дна.

Итак, к концу 60-х годов восновном сложился теоретическийфундамент для понимания явлений ипроцессов, связанных сконтинентальным дрейфом. Последнейи самой важной гипотезой,выдвинутой американцем Дж.Морганом и французом Кс. Ле Пишоном,была концепция мозаичной структурыповерхностной оболочки Земли,разбитой на жесткие плиты,приводимые в движение мантийнойконвекцией. Дрейф континентов сталсоставной частью так называемойтектоники плит (от латинскогоtectonicus, что означает науку о форме,орнаменте и сборке приконструировании). Теперь онобъясняется движением плит, накоторых покоятся континенты. Тектоника плит

Согласно теории тектоники плит,внешняя оболочка Земли разделенана ряд жестких плит, которыедвижутся друг относительно друга.Скорости их относительногодвижения по порядку величинысоставляют несколько сантиметров вгод. Хотя эти скоростипредставляются незначительными,оказывается, что большую часть всехземлетрясений, вулканическихизвержений и процессов образованиягор можно отнести за счетвзаимодействия между соседнимилитосферными плитами на ихграницах.

Плиты сложены из относительнохолодных пород и имеют толщинуоколо 100 километров. Они непрерывносоздаются и поглощаются. Вблизисрединно-океанических хребтов, гдеплиты расходятся в противоположные стороны, идет процессраздвигания океанического дна(спрединга). В промежутках междуними снизу поднимаются горячиемантийные породы, которыеохлаждаются, становятся жесткими иформируют новые участки плит. Поэтой причине срединно-океаническиехребты называют также границаминаращивания плит.

Площадь поверхности Землиостается практически постоянной,поэтому наряду с созданием плитдолжны происходить и процессы ихуничтожения. Они происходят врайоне так называемых океаническихжелобов. Здесь две смежные плитысходятся, и одна из них уходит поддругую, опускаясь в глубь Земли.Этот процесс называетсясубдукцией. Поэтому океаническиежелоба называют также границамиуничтожения плит. Литосферасложена относительно холодными ижесткими породами, благодаря чемуплиты могут двигаться по земнойповерхности, почти не сминаясь.Твердые породы мантии, находящиесяпод литосферой, сильно нагреты ипоэтому могут легкодеформироваться. Они образуют такназываемую астеносферу, по которойлитосферные плиты скользят,испытывая относительно малоесопротивление. Двигаясь от зонынаращивания к зоне уничтожения,плиты охлаждаются и утолщаются.Именно здесь, между погружающейся ипримыкающей к ней сверхулитосферными плитами,располагаются главные разломыземной поверхности. В области этихразломов, в холодных хрупкихпородах плит, инородных длягорячего окружающего веществамантии, происходит наибольшееколичество сильнейшихземлетрясений планеты.

Вдоль почти всех океаническихжелобов тянется цепь действующихвулканов; лито-сферный блокопускается под них на глубину около150 километров. Там его породыплавятся, и расплав, более легкий,чем его окружение, поднимается илавой изливается на поверхность.Если цепь вулканов лежит на днеокеана, образуется островная дуга,типичным примером которой могутслужить Алеутские острова всеверной части Тихого океана. Еслиже океанический желоб проходитвблизи континента, вулканывозникают на поверхности суши.

Таким образом, теория тектоникиплит принесла новое представлениео внешней оболочке Земли как осистеме жестких структур,движущихся друг относительнодруга. Но она не затрагиваетпроцессов в глубоких недрах Земли ипрактически игнорирует роль чистовертикальных движений в эволюцииземной поверхности. Не дает онаответа и на ряд принципиальныхвопросов, например, почему послесвоего формирова ниясуперконтинент раскалывается начасти, которые, вращаясь,расходятся в разные стороны?

К началу 90-х годов сталоясно, что нужна новая теория,обобщающая тектонику плит и дающаяобъяснение как новым данным овнутреннем строении Земли, так ипроцессам, происходящим в еенедрах.

Тектоникаплюмов

На протяжении двух десятилетий вгеофизике широко обсуждаетсявопрос: охватывает ли конвекция всюмантию или мантийный материалциркулирует в верхнем и нижнем ееслоях раздельно, никогда несмешиваясь? Большинствоисследователей считают, что мантиятолщиной около 2900 км разделена надва слоя границей на глубине 660 км,где мантийный материалподвергается фазовым изменениям.Но в то же время они спорят, служитли эта граница барьером дляобщемантийной конвекции. Геохимикиполагают, что верхняя и нижняячасти мантии отличаются по своемухимическому составу. Если это так,то обе части должны иметьизолированные конвективные ячейки,и материал погружающейсялитосферной плиты остается вверхней мантии. С другой стороны,ряд геофизиков, в основномсейсмологов, считают, что конвекцияпронизывает всю мантию. Ихуверенность основана насейсмических данных, показывающихчто литосферная плита погружаетсяв глубь мантии, достигая границыядра.

Глобальные сейсмическиеисследования начинаются с изучениявремен прихода упругихсейсмических волн, которыераспространяются от очагаземлетрясений и пронизывают всюЗемлю по различным направлениям.Зная время прихода волны и путь,пройденный ею, сейсмологиопределяют скорость волны в каждой"точке" мантии (под"точкой" понимаетсятрехмерный блок со сторонами 100-200км). Этот метод, известный какглобальная сейсмическаятомография, похож на компьютернуютомографию, используемую вмедицине, где рентгеновские лучи,просвечивающие, скажем, головучеловека, рисуют картину его мозга.

Японский геофизик Ш. Маруяма в 1994г. предложил теоретическоеобъяснение сейсмическимнаблюдениям, назвав свою гипотезутектоникой плюмов (от английскогоplume - перо, на которое по форме похожмантийный материал). Он считает, чтолитосферные плиты, погружаясь вглубь Земли, застревают на границемежду верхней и нижней мантией.Холодный материал плит копитсяздесь сотни миллионов лет, пока непрорвет границу. Погружаясь дограницы ядра, он охлаждаетжелезо-никелевый расплав, которыйопускается во внешнее жидкое ядроЗемли. Вытесненный им наверхгорячий суперплюм вызываетконтинентальный раскол и дрейфвновь образовавшихся континентов.После этого тектоника плитстановится независимой оттектоники плюмов еще на несколькосот миллионов лет, когда процессповторится. Маруяма считает, чтохолодные плюмы образуются в нижнеймантии достаточно случайно, наранней стадии континентальногодрейфа после расколасуперконтинента. А холодныйсуперплюм может развиваться подформирующимся суперконтинентом,вроде Лавразии, существовавшей 200миллионов лет назад.

Тектоника плит описываетпроцессы, происходящие на глубинахдо 1/10 радиуса Земли, в то время кактектоника плюмов охватывает всюмантию, объясняя ее конвекцию,возникновение и расколконтинентов, конвективные теченияво внешнем ядре. Тектоника плит,таким образом, становится частьютектоники плюмов.

Однако и эта новая теория (скорее,гипотеза), нарисовав интереснуюкартину возможного развитияпроцессов внутри мантии, не далаответов на вопросы о том, каксуперплюмы реально согласуются сгоризонтальными движениямиконтинентов или почемусуперконтинент, образовавшийся наднисходящим потоком, раскалывается.

Основной недостаток итектоники плит, приводимых вдвижение мантийной конвекцией, итектоники плюмов, ответственных задвижения в мантии, заключается втом, что обе теории не принимали вовнимание влияние движущихсяконтинентов на мантийные процессы.А роль их в динамике Землинеожиданно оказалась оченьбольшой.

Рольконтинентов в динамике Земли

Долгое время было распространеномнение, что движение плитопределяется главным образомтепловой конвекцией в мантии. Приэтом считалось, что континентыпассивно дрейфуют под действиемвязких течений и их обратноевлияние на конвекцию мантии несущественно. Однако, как впервыеустановлено американскимгеофизиком М. Гурнисом, континентымогут существенно влиять наструктуру мантийной конвекции.Проведенный им численныйэксперимент показал, чтоконтиненты соединяются в местахнисходящего потока вещества.Мощная континентальная плитаперекрывает поток тепла из мантии,ее температура растет, под плитойвозникает восходящий поток, иконтиненты расходятся в разныестороны. Эта модель, будучидвумерной, не могла показать всейсложной картины движенияконтинентов.

И тогда российские ученые В.Трубицын и В. Рыков предпринялипопытку создать трехмерныечисленные модели мантийнойконвекции с плавающимиконтинентами. Эта попыткаоказалась успешной. В качествемодели Земли была принята коробка связкой жидкостью, нагреваемаяснизу и изнутри. В такой коробке придостаточном перепаде температурымежду дном и поверхностьювозникает тепловая конвекция, прикоторой горячее веществоустремляется вверх, а холодноепогружается на дно. Возникают такназываемые ячейки Бенара. Наповерхность коробки накладывалиськонтуры континенов. Математическизадача сводилась к совместномурешению уравнений сохраненияимпульса, энергии и массы, а такжеуравнений движения твердого тела,описывающих движение континентов.Моделирование показало, чтоконтиненты устремляют ся внаправлении нисходящего потока,стягиваясь друг к другу. Собранныевместе над нисходящим потокомвещества континенты начинаютиграть роль крышки, не выпускающейтепло на поверхность.Первоначально холодное, нисходящеевещество начинает нагреваться,становится легче и приблизительночерез 100-200 миллионов лет на этомместе образуется восходящиймантийный поток, который и приводитк расколу "суперконтинента".Таким образом, континенты меняютсуществующую систему конвективныхдвижений и оказывают влияние напотоки вещества вплоть до самогоядра. Образовавшиеся "осколки"расходятся в стороны, чтобы вновьсобраться через сотни миллионовлет над другим нисходящим потоком.Хотя модель не учитываласферичности Земли, что существеннопри моделированииконтинентального дрейфа, онавыявила много примеров,наблюдаемых в природе. Так, на наодном из рисунков можно разглядетьпрообраз Тихого океана с огромнымгрибом восходящего мантийноговещества, очень похожим наобнаруженный с помощью глобальнойсейсмической томографии.

Численные эксперименты,без которых сегодня практическиневозможно описать течение сложныхвнутримантийных процессов,продемонстрировали весь циклдрейфа континентов от их сближенияи объединения в единый"суперконтинент" до егораспада и расхождения континентов.И всему виной оказались самиконтиненты: именно они перестроилиструктуру мантийных течений. Так спомощью численного моделированияудалось понять механизмформирования наблюдаемых структурземной поверхности.

Вертикальныедвижения внутри континентов

Восходящие потоки веществамантии сильно растягиваютконтинентальную литосферу, нопорой не в состоянии разорвать ее. Вэтом случае над восходящиммантийным плюмом образуютсявпадины, которые со временемзаполняются осадочными породами иобразуют так называемые осадочныебассейны - области, гдерасполагаются месторожденияполезных ископаемых, в частностинефти и газа.

Наиболее популярная модельобразования впадин на поверхностиконтинентов, предложенная в 1978 годуанглийским геофизиком Д. Маккензи,предполагает наличие двух главныхфаз процесса. Первая фаза - быстроерастяжение литосферы, приводящее кподъему ее температуры, истончениелитосферы и прогибание ееповерхности. Во время второй фазыпроисходит медленное остываниетонкого участка литосферы,уплотнение вещества и егопогружение. Однако эта модель невсегда могла объяснить наблюдаемыеявления: характер погруженияконтинентальной поверхности,предсказанный моделью, часто несовпадал с реальностью. Нужна былановая концепция, которая могла былучше описывать реальные осадочныебассейны и соответствоватьгеофизическим наблюдениям.

Региональная сейсмическаятомография все чаще и чащеобнаруживает положительныеаномалии скоростей поперечных волнна глубинах 70 - 100 километровнепосредственно под осадочнымибассейнами. Есть там и областиповышенной силы тяжести. Этинаблюдения свидетельствуют, что вверхних слоях мантии имеетсяплотное вещество. Но каким образомоно там образовалось? Ответ даютисследования, недавно проведенныероссийскими учеными А. Исмаил-заде,Л. Лобковским и Б. Наймарком. Онипредложили численную модельразвития депрессий на поверхностиЗемли, которая оказалась применимако многим регионам СевернойАмерики и Евразии. В результатерастяжения континентальнойлитосферы, вызванного восходящимплюмом, в верхних частях мантиивозникают достаточно крупные линзыбазальтовых пород плотностью 3000кг/м При последующемохлаждении эти линзы испытываютфазовый переход, превращаясь вэклогиты - породы с аномальновысокой плотностью 3500 кг/м3.Утяжеленные породы погружаются вокружающую их более легкую мантию,вызывая прогибы земнойповерхности.

Эта простая модель смоглаобъяснить аномалии сейсмическихволн и гравитационного поля, атакже механизм погружения реальныхземных структур. Она объединила всебе горизонтальные движения свертикальными и указала назначимость тех и других.Такпроисходит наращиваниелитосферной плиты в областиокеанического хребта и еепогружение вблизи океаническогожелоба.



Журнал неоднократно писал опроцессах в недрах Земли игеодинамике. Приводим списокпубликаций на эту тему.

Барсуков В., Урусов В. Фазовыепереходы и радиус Земли . "Наукаи жизнь" № 5, 198

Белоусов В., чл.-корр. АН СССР. Движутсяли материки? "самый интересный журнал Наука и жизнь "№ 2, 196

Двигатель континентов. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 7, 198

Ковалев А., доктор геол.-мин. наук. ПеременчиваяЗемля. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 10,197

Кузнецов О. Кружева земной коры. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 4, 198

Маркин В., канд. геол.-мин. наук. Земляменяет кожу. "самый интересный журнал Наука и жизнь "№ 1, 197

Михайлов А., академик АН СССР. Картамира - новый взгляд. "Наука ижизнь" № 10, 197

Николаев Г. Родословнаяматериков Земли. "Наука ижизнь" № 10, 199

Равич М. Какой была Гондвана? "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 9, 197

Резервуар магмы под ЗападнойЕвропой. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 7,199

Сергеев Е., академик АН СССР. Хрупкаяземная твердь. "Наука ижизнь" № 7, 198

Суханов Р. Как увидеть земныенедра? "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 3, 1978.

Явелов Б. Дрейфконтинентов и резонанс. "Наукаи жизнь" № 8, 1975.Поверхность Земли, которуюмы привыкли считать незыблемойтвердью, на самом деле разбита насистему жестких литосферных плит,которые очень медленно, нонепрерывно движутся(1). Вся основнаясейсмическая активностьсконцентрирована на их границах(желтые ломаные линии). Кружкамиобозначены землетрясения. Движениеплит происходит под действиемглубинных процессов в земноймантии.
Чтобы получитьпредставление о строении недрЗемли, обычно показываютвертикальные разрезы по глубинеили сферические оболочки нижеземной поверхности. Строят их поданным сейсмических наблюдений. Накарте (2) представлены аномалии(отклонения от средних значений)скоростей продольных P- ипоперечных S-волн на глубине 1350 км.Высокие скорости отмечены синимцветом, а низкие - красным, поаналогии с температурой:волны распространяются быстрее вхолодных породах и медленнее - вгорячих. Обе карты отчетливопоказывают два узких регионаповышенных скоростей,протянувшиеся на многие тысячикилометров вдоль Северной ичастично Южной Америки, а такжемежду Европой и Индонезией черезюжную Азию. На рисунке можно такжевыделить четыре региона пониженныхскоростей: два - в пределах Тихогоокеана, один - в Атлантике и один,самый крупный - под Африкой. Такаяструктура сохраняется и на другихглубинах в мантии Земли. На карте (3)можно увидеть аномалии продольныхволн в вертикальном разрезе черезЦентральную Америку и Японию.Холодные регионы соответствуют,скорее всего, погружающимсялитосферным плитам, а горячие -поднимающемуся веществу мантии.
Геофизическиенаблюдения хорошо подтверждаютсячисленными экспериментами. Нарисунке (4) показаны их результаты:распределение температуры в мантии(синий цвет по-прежнемусоответствует холодному потокужидкости, красный - горячему) ирасположение континентов дляразличных моментов времени: а -начальное положение; в верхнейчасти рисунка представленвертикальный разрез при x=3, в нижней- горизонтальный разрез при z=0,95; б ив - то же для последующих моментоввремени. На горизонтальныхразрезах темными линиями показаныконтуры континентов. Стрелкамипоказаны векторы мантийныхскоростей. Кривые надвертикальными разрезами -вычисленные значения тепловогопотока. Нисходящий поток холодноговещества увлекает за собой плиты(4а) и стягивает их (4б). Образуетсямощная литосферная "крышка",которая перекрывает отток тепла изнедр. Происходит разогрев веществамантии, приводящий к появлению еговосходящего потока, который сновараздвигает плиты (4в).

Подробностидля любознательных

Тепловая неустойчивостьслоя жидкости, 
подогреваемого снизу:задачаРэлея-Бенара




(01) (02) (03) (04) (05) (06) (07) (08) (09) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94)