Подпорка крыши

Каким же предстало перед нами пространство плиты, круто уходящей вниз, под Крышу мира? Даже чисто формальные таблицы с первого взгляда обнаруживали, что под Памиром идет процесс, прямо противоположный тому, что показали механизмы землетрясений Японии.

Плита (или плиты, если их две) растягивалась по длине. А сжата она была поперек, как лента между рольгангами прокатного стана. Можно было рассуждать так.

1. Допустим, плита тонет от собственного веса, как тонут плиты под Южными Кордильерами. Тонуть может только океаническая плита: она действительно может быть тяжелее астеносферы. Если плита под Памиром - реликт прошлого, значит, она оторвалась от поверхностной литосферы 30 миллионов лет назад (по-видимому, тогда сошлись Индия и Азия). Раз она тонет (а скорость такого погружения плит ученые определяют не менее чем в один сантиметр в год), то ее верхний конец должен отстоять от поверхности Земли не менее чем на 300 километров! А она вся не более 300 километров, и никакого зазора между коровыми землетрясениями и глубокими ученые не усматривают.

Рис. 10. Памиро-Гиндукушский узел. Справа, на маленькой схеме, толстой прямой проведена проекция на поверхность самой глубокой части зоны глубокофокусных землетрясений, тонкой линией - изгиб той же зоны на глубине 100 километров. Прямая тонкая линия - предполагаемое первоначальное положение верхней части погруженной плиты на востоке. Стрелками показано современное растяжение по падению плиты, проявляющееся в механизмах землетрясений. Слева - схематический разрез по меридиану восточной части структуры. Древняя реликтовая океаническая плита в настоящее время не погружается, может быть, даже всплывает, добавляя вертикальную подъемную силу в тектонику 'крыши мира'. Прерывистая линия слева - предполагаемое первоначальное положение погружающейся в прошлом плиты океана Тетис. Плиту за верхний конец сдвинула на север давящая с юга материковая плита Индии. Прерывистой линией вверху обозначены широтные разломы северной части Памира. Горизонтальные стрелки - сжатие приблизительно по меридиану всей горной страны

2. Допустим, что плита там все-таки сухопутного, континентального происхождения. Подойдя друг к другу 30 миллионов лет назад, Индия и Азия пустили вниз встречные языки континентальной литосферы, затолкнули их на глубину, несмотря на то что литосферная континентальная плита легче мантии. (При таком заталкивании сила сжатия должна быть направлена по ходу движения.) Сейчас это насильственное заталкивание (вещь вообще-то весьма сомнительная) прекратилось. И легкая литосфера, загнанная против силы Архимеда в мантию, пошла назад, вспять. Причем быстрее всего идут назад верхние части плиты, недавно погруженные в мантию, а нижние, уже успевшие частично уплотниться, отстают, отсюда - растягивающее плиту напряжение.

Оба этих варианта не выдержат вдумчивой критики. В первом остается зиять проблема зазора, которого нет между поверхностью и погруженной плитой. Во втором абсолютно нереальным выглядит механизм заталкивания легкой континентальной плиты в тяжелую плотную мантию. К тому же, допустим, континентальная литосфера действительно ушла вниз на 300 километров. Но перед ней должна была идти, погружаясь, все та же древняя океаническая плита. Ничто не мешало ей продолжать опускаться в мантию и проявлять себя по пути глубокими землетрясениями!

И все же в обоих вариантах есть и привлекательные моменты. Из них-то попробуем составить третий, промежуточный вариант.

Погруженная плита, конечно, может быть только океанической. Но она почему-то не тонет, а даже, видимо, всплывает. Если плиты всплывают, многое объясняется. Например, то, почему азиатский и индийский разорванные вдоль эскалаторы, повернув вниз в разных местах (западный - на юге, восточный - на севере), под районом Памиро-Гиндукуша "встречаются" на глубине, склеиваются боками, превращаясь в единую широкую эскалаторную ленту, единую структуру. Такая "встреча" в глубинах мантии азиатской и индийской лент абсолютно невероятна. Если же представить себе, что лента, изначально единая на глубине, поверху рвется вдоль, причем восточная ее часть перегибается давящей с юга, от Индии, горизонтальной силой на север, многое становится понятным: например; то, почему на западе под прикрытием плиты, всплывающей вверх и на юг, быстро гаснут скорости горизонтальных движений, выявленных геологами, и рядом с великой горной страной существует огромная Таджикская впадина. А на востоке, где сломанная, перегнутая на север часть плиты уже не мешает движению каменных масс с юга, от Индии, происходит как бы прорыв плотины: горизонтальные скорости в литосфере сохраняются очень высокими, и влияние этого движения геологи находят даже за пределами Памира, далеко на севере, в Тянь-Шане. Если бы азиатская плита двигалась здесь под индийскую, картина была бы прямо противоположной.

Да, похоже, что это самая правдоподобная модель... Вот только как может всплывать океаническая плита, если она тяжелее астеносферы?

Мы много и с переменным успехом обсуждали этот вопрос. Сказать, что мы его решили, было бы грубым самообманом. Есть только намеки на выход из сложившихся противоречий и парадоксов.

Первый намек: плита под Памиро-Гиндукушем, несомненно, тяжелее континентальных литосферных плит и Азии и Индии, но тяжелее ли она астеносферы и прочей мантии па всей глубине до 300 километров - еще вопрос. Как раз под Крышей мира геофизики-гравиметристы поместили еще в 30-х годах центр мощной отрицательной аномалии силы тяжести. Обширность и размытость очертаний этой аномалии указывают на то, что ее источник, блок пониженной плотности, лежит именно в мантии. Тогда, в 30-х годах, советские геологи пришли к выводу, что под Памиром находится зона мощного разупрочнения, разуплотнения подкоровых масс с выпучиванием и глубокими землетрясениями, сопровождающими этот процесс.

Откуда же взялись представления о повышенных плотностях мантии под Памиро-Гиндукушем? Оказалось, сейсмические лучи от отдаленных землетрясений, приходя в силу законов преломления в толще планеты к Памиру почти снизу, набирают на последних 300 километрах своего пути некоторую разницу во времени пробега. Через фокальную зону глубоких землетрясений Памиро-Гиндукуша сейсмические лучи проходят на секунду-полторы быстрее. Повышенные скорости обычно свидетельствуют о повышенной плотности вещества. Но всегда ли?

Недавно советские сейсмологи измеряли скорости самых быстрых, продольных сейсмических волн в районе Камчатки. Их интересовало, одинаково ли идет волна через погруженную в мантию плиту "напротык" (слово не я придумал, это принятый термин) и по самой плите, вдоль нее. Оказалось, "напротык", поперек слоев плиты волна идет на 0,3-0,5 километра в секунду быстрее, чем по самой плите. Но почти вертикально приходящие к Памиро-Гиндукушу сейсмические лучи так ведь и идут "напротык" через горизонтальную континентальную литосферу и слои астеносферы (и тогда скорости пониженные) или по самой погруженной почти стоймя плите (и тогда скорости будут повышенные, даже если эта плита несколько менее плотная, чем вмещающая астеносфера). Разница в одну-две секунды пробега набирается очень легко. Наберется и больше, если всплывающая плита, например, внедрена в литосферу Памира (а похоже, именно так и обстоит дело).

Почему прекратила погружаться и начала всплывать последняя океаническая плита древнего океана Тетис? Может быть, когда океан полностью закрылся, мантия стала приспосабливаться к новому положению? Ведь известно, что мантия под океанами и под материками не одна и та же. И как чертик в склянке, затянутой пузырем (вот он только что тонул, а нажали на пленку сверху - пошел всплывать), плита остановилась в своем движении (может быть, успела уже оторваться, уйти километров на пятнадцать вниз) и медленно, торжественно двинулась вверх, поднимая Крышу мира, вмешиваясь в процесс столкновения континентов, смущая геологов и геофизиков.

Уникальный Памирский узел... Впрочем, такой ли уж уникальный? Под Карпатами до сих пор сохраняется узкий язычок глубоких землетрясений. Можно предположить, что и под Кавказом, и под Ираном, и под Гималаями существовали такие погребенные реликтовые плиты, только к настоящему времени они уже "выдохлись", замолчали. А может быть, их остатки и сейчас еще висят в мантии, только обнаружить их трудно: землетрясений в них нет... Недавно американские ученые обнаружили такую "молчащую" крутонаклонную (под 80 градусов) плиту под территорией штата Невада. Она выдала себя тем, что на полторы секунды быстрее пропускала через себя сейсмические волны от южноамериканских землетрясений. Самое странное, что плита, изогнутая дугой, тянется, если нарисовать эту дугу на поверхности Земли, поперек современных очень ярко выраженных меридиональных структур востока США. Похоже, 16 миллионов лет назад на востоке США существовало какое-то море типа Мексиканского залива (где и сейчас есть тянущаяся широтно небольшая островная дуга с наклонно уходящей вниз плитой). Плита под Невадой, по-видимому, тоже не тонет. Она висит и почти не всплывает, в ней самой нет землетрясений. Но наверху, на поверхности Земли, ученые отмечают в Неваде средние и слабые землетрясения, идущие по типу сброса. Причем растяжения в этих землетрясениях направлены так, что заставляют подозревать: плита уже (или еще?) упирается в крышу материка и слабо выгибает ее, начиная (или заканчивая?) вертикальное, сводовое поднятие Невады.

Реликтовые, погруженные в мантию литосферные плиты под Памиром, Карпатами, Невадой наводят на мысль по-новому взглянуть на этапы горообразовательной деятельности по всей Земле. Геологи давно заметили, что все большие горные системы Земли (и нынешние, и давно исчезнувшие) всегда воздвигались на месте геосинклиналей - областей длительного и интенсивного прогибания земной коры. Геосинклинальный этап горообразовательного процесса всегда сопровождался мощным накоплением осадков, чаще всего морских, с мощными внедрениями магматического и вулканического вещества.

Эти окаменевающие потом осадки и внедрения в них возносятся на поднебесные высоты. Поколения геологов пытались выяснить причины именно такой, а не иной последовательности событий. Было придумано много остроумных теорий, ни одна из которых не учитывала, однако, всех деталей удивительного явления. Например, совершенно не ясно, почему все эти геосинклинали и возникшие из них горы всегда были необычайно линейно вытянутыми, узкими и длинными. Сейчас, вероятно, без соединения геосинклинальной теории с новой глобальной тектоникой не обойтись.

И такая видится последовательность. Сначала - классическая геосинклиналь в виде островной дуги с примыкающими к ней с одной стороны глубоководным желобом, а с другой - окраинным морем. Все это в целом под влиянием тонущей здесь окраины плиты опущено, втянуто, как в воронку, в засасывающие плиту глубины; туда же оказываются затянутыми и легкие осадочные породы, что создает здесь гравитационную неустойчивость, возрастающее стремление части вещества вверх. До поры до времени только полоска вулканической суши выдает это скрытое стремление. Но эта полоска - центральная ось будущего общего воздымания. Вот процесс субдукции начинает вырождаться: то ли рифт, порождающий океаническую кору, сблизился с желобом, ее потребляющим, то ли континентальная литосфера, приплыв на мобилиетском "эскалаторе", своим телом закрыла зону субдукции и остановила механизм погружения. Такому вырождению подверглась, по всем данным, зона субдукции у Тихоокеанского побережья Северной Америки близ Невады (рифт слился с фокальной зоной).

И по-видимому, в тонущей плите, лишенной нового подпора сверху, почти сразу происходит раскол. Нижний ее язык от 300 до 700 километров глубиной, продолжая погружение, отрывается и тонет, усваиваемый мантией, а верхний останавливается, а может быть, под влиянием изменившихся внешних условий (например, попав в более плотную подконтинентальную мантию или в восходящую "струю" конвективного мантийного потока) начинает и всплывать. Начинают всплывать и затянутые в мантию против силы тяжести легкие осадки. Американские Кордильеры - это пример перелома в геосинклинальном процессе. По всему фронту Центральной и Южной Америки еще не закончилась субдукция, как уже закончилась она для Северной Америки, но уже силы воздымания начинают одерживать верх. Огромные массы легкого вещества, затянутые "против воли" в мантию, ищут выхода, образуют в коре вытянутые зоны, обогащенные ценными веществами, воздвигают высочайший хребет. Сама же затолкнутая вглубь, под Америку, плита, хотя и продолжает погружаться, готова остановиться. Оттого и механизм глубоких землетрясений там не тот, что, скажем, под Японией, но такой же, как под Памиром!

Давно закончилась субдукция под Памиром и Карпатами, но попятное воздымание затянутого в мантию вещества еще продолжается, сопровождаемое глубокими землетрясениями. А под Гималаями, Альпами этот процесс зашел еще дальше, они переживают последний, уже чисто горообразовательный этап геосинклинального процесса - без глубоких землетрясений.