Глава 06. ПРИРОДА ТЕКТОНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЗЕМЛИ (1119268)
Текст из файла
144Глава 6. ПРИРОДА ТЕКТОНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЗЕМЛИ6.1. Возможные причины тектонической активности ЗемлиОбщие тектонические гипотезы развития Земли всегда играли важную роль вформировании естественнонаучного мировоззрения геологов. Это и понятно, посколькуроль теории как системы руководящих идей и принципов в геологии, как и в любойдругой науке естествознания, прежде всего, состоит в том, что она позволяет правильнопонимать сущность наблюдаемых природных явлений. Кроме того, отвечает на вопросы“почему” и “как” и, следовательно, позволяет нам выявлять причинно-следственныесвязи, управляющие ходом развития геологических явлений и скрытых за нимипроцессов.По-видимому, первой и для своего времени научно обоснованной тектоническойгипотезой, носившей явно концептуальный характер и позволявшей искать причинноследственные связи в геологических явлениях, была знаменитая контракционная гипотезаЭли де Бомона, предложенная еще в 30-х годах XIX в.
К сожалению, эта стройнаягипотеза не удовлетворила требованиям современной физики и не смогла объяснитьмногие закономерности геологического развития Земли, обнаруженные уже в XX в. Темне менее кажущаяся “очевидность” и внутренняя красота контракционной гипотезыбуквально заворожили геологов, и благодаря этому она господствовала в науках о Землеоколо 100 лет, дожив до 30-х годов ХХ в.Современная тектоническая теория, на этот раз строго научно обоснованная иувязанная практически со всеми геологическими данными, − тектоника литосферныхплит, как уже отмечалось в гл.
1, была сформулирована только в 60-х годах ХХ в.Природа же глобальных процессов, управляющих тектонической активностью Земли,стала проясняться еще позже − лишь в середине 70-х годов (Геодинамика, 1979). Кнастоящему времени эти процессы во многом уже рассмотрены теоретически, хотя и невсегда столь глубоко изучены, как этого бы хотелось. Полученное при этом неплохоесоответствие теоретических выводов геологическим данным, а также отсутствие явныхпротиворечий и широкая проверка теории на ее соответствие современной физикепозволяют нам надеяться, что уже настало время, когда можно говорить о появлении вгеологии современной и строго научной теории развития Земли.Тем не менее не следует забывать, что после краха контракционной концепции ейна смену появилась масса других чисто описательных тектонических гипотез, имеющихлишь историческую ценность. Однако некоторые из них, несмотря на явные противоречиягеологическим данным и законам физики, оказались на редкость живучими у частигеологов и даже стали противопоставляться теории тектоники литосферных плит.Особенно это касается гипотез расширяющейся, пульсирующей и гидридной Земли.Критике этих гипотез посвящено много работ (Сорохтин, 1985; Сорохтин, Ушаков,1991), поэтому, не останавливаясь подробно на их разборе, отметим лишь основныенедостатки, а часто и просто несуразности таких гипотез.
Так, в любых вариантах гипотезтакого рода обычно не описываются и тем более количественно не рассчитываютсяфизически приемлемые механизмы, способные обеспечить изменения объема Земли впредполагаемых масштабах. Большинство же из предлагавшихся механизмов явнопротиворечат законам современной физики или экспериментальным данным о поведениивещества в условиях высоких давлений и температур (например, гипотеза гидриднойЗемли) и поэтому сегодня не могут восприниматься как серьезные гипотезы.
В частности,во многих вариантах гипотезы расширяющейся Земли, использующих предположение обизменениях значения гравитационной постоянной или самовозрастания массы небесныхтел (за счет якобы “рождения массы из вакуума”), не учитывается, что эти же факторыдолжны были бы действовать не только на Землю, но и на Солнце. Однако любыезаметные изменения определяющих параметров Солнца неизбежно приводили бы к145катастрофическим для него и Земли последствиям вплоть до взрыва Солнца ивозникновения на его месте черной дыры.Иногда для объяснения тектонической активности Земли привлекают чистоэкзогенные воздействия, например вращение Солнечной системы вокруг центра тяжестиГалактики или неравномерность собственного вращения Земли.
Если говорить о первомиз этих механизмов, то необходимо учитывать, что Земля, как и другие космические тела,движутся в пространстве только по эквипотенциальной поверхности гравитационногополя. При этом деформационные воздействия такого поля на Землю могут возникатьтолько в случае существования заметных градиентов силы тяжести возмущающего поля,вызывающего приливные силы.Воздействие приливных сил на Землю рассматривалось в гл. 3 и 4, где былопоказано, что в современную эпоху их влияние со стороны Луны (наибольшего“возмутителя спокойствия”) ничтожно мало − не превышает 1%. Тем не менее градиентускорения силы тяжести лунных приливов 1,7·10−13 с−2 существенно выше солнечногоградиента 7,87·10−14 и на много порядков превышает градиенты, создаваемыегалактическим полем тяготения 1,5·10−30 с−2. Следовательно, градиент силы тяжестилунных приливов приблизительно в 1017 раз больше градиента, создаваемогогалактическим гравитационным полем, поэтому ни о каких влияниях “галактическогогода” на тектонику Земли и говорить не приходится.То же самое можно сказать и о влиянии неравномерности собственного вращенияЗемли на ее тектоническую активность.
Общая энергия вращения современной Земли, какизвестно, приблизительно равна 2,1⋅1036 эрг. Как было показано в разделе 5.3, начиная спозднего архея плавное замедление вращения Земли практически не влияло натектоническую активность нашей планеты. Что же касается неравномерностей еевращения, вызываемые как самими тектоническими движениями, так и колебаниямисолнечно-земных связей, то мощность таких энергетических воздействий не превышает1,6⋅1017 эрг/с. Это почти на 3,5 порядка меньше суммарной мощности эндогенныхисточников энергии, питающих собой тектоническую активность Земли.Аналогичному критическому разбору можно было бы подвергнуть и некоторыедругие умозрительные гипотезы, например гипотезу океанизации (базификации)континентальной коры, явно нарушающую закон Архимеда, но, по-видимому, это ужеможно и не делать, поскольку за последние годы такие гипотезы и сами успелипереместиться из сферы науки на полку истории.Таким образом, кроме лунных приливов, всеми остальными факторамиэкзогенного воздействия на тектоническую активность Земли можно пренебрегать.Лунные же приливы, как показано в гл.
3 и разделах 5.3 и 5.5, вносили заметный вклад вобщий разогрев Земли только в катархее (т.е. еще на догеологическом этапе ее истории) ив раннем архее, послужив тем самым как бы спусковым механизмом, запустившимтектоническое развитие Земли. В остальное же время вклад лунных приливов в тектоникунашей планеты оставался достаточно скромным. Следовательно, тектоническаяактивность Земли начиная со времени 3,8 млрд лет назад, практически всегда питаласьтолько эндогенной энергией.Отмечая малое влияние внешних факторов на тектоническую активность нашейпланеты, одновременно нельзя забывать о большом, а часто и определяющем воздействиина общегеологическое развитие Земли солнечного излучения, т.е. чисто экзогенногофактора.
Это и понятно, поскольку суммарный поток солнечной энергии на земнуюповерхность (около 1,75·1024 эрг/с) приблизительно в 4000 раз превосходит величинуглубинного теплового потока самой Земли (4,3·1020 эрг/с). Верхние же геосферы Земли –ее атмосфера, гидросфера, земная кора и даже литосфера находятся в постоянноммассообмене друг с другом. При этом не следует забывать, что эти внешние геосферысформировались на Земле только благодаря действию эндогенных процессов дегазации и146дифференциации земных недр.
Однако существование на Земле жидкой фазы воды,комфортных климатических условий, высокоорганизованной жизни, развитие процессоввыветривания горных пород, седиментогенеза, образования эвапоритов, горючих и другихэкзогенных полезных ископаемых связаны исключительно с солнечным излучением.Как уже отмечалось во введении, эволюция Земли и ее тектоническая активностьдолжны управляться наиболее мощными эндогенными процессами, в максимальнойстепени снижающими ее потенциальную (внутреннюю) энергию.
К таким процессамотносятся только химико-плотностная дифференциация земного вещества, распадрадиоактивных элементов и лунные приливы. При этом лунные приливы вносили свойзаметный вклад только на самых начальных этапах развития Земли. На геологическом жеэтапе ее развития, т.е.
начиная приблизительно с 4,0–3,8 млрд лет назад, таким процессомстала химико-плотностная (гравитационная) дифференциация земного вещества,приведшая к расслоению Земли на плотное окисно-железное ядро и остаточнуюсиликатную мантию.Этот процесс сопровождается возникновением в мантии крупномасштабныхконвективных движений, охватывающих всю мантию (верхнюю и нижнюю) собразованием конвективных ячеек, размеры которых соизмеримы с размерами самоймантии. Этим объясняется как сам факт дрейфа континентов, так и существованиекрупных литосферных плит, поперечные размеры которых часто достигают многих тысячкилометров.
В результате перемещения литосферных плит возникает комплексгеологических процессов и явлений, с которыми мы обычно связываем понятиетектонической активности Земли (например, землетрясения, вулканическая деятельность,горообразование и др.). Наглядной мерой тектонической активности Земли можетвыступать средняя скорость относительных перемещений литосферных плит(современное значение этой скорости близко к 4,5–5 см/год).
Однако если учесть, чтоэнергия любых динамических (тектонических) процессов в недрах Земли в конце концовпереходит в тепло, то наиболее естественной мерой тектонической активности Земли всетаки является идущий из мантии глубинный тепловой поток, суммарное значениекоторого сегодня достигает значений 3,39⋅1020 эрг/с (см. рис. 5.15).В гл.
5 было показано, что наиболее мощным эндогенным процессом,управляющим тектонической активностью Земли, является процесс химико-плотностнойдифференциации Земли, приводящий к выделению в ее глубинных недрах земного ядра игенерирующий в мантии конвективные движения вещества. По-видимому, впервыеважную роль процесса образования земного ядра в тектонической активности Землиподчеркнул С. Ранкорн (Runcorn, 1962, 1965). Позднее этот вопрос рассматривался вработах О.Г. Сорохтина (1972, 1974), А.С.
Монина (1977, 1999), А.С. Монина, О.Г.Сорохтина (1981, 1982), О.Г. Сорохтина, С.А. Ушакова (1991, 1993) и др.В настоящее время есть много доказательств того, что тектонические процессы влитосферной оболочке Земли непосредственно связаны с конвективными движениямивещества в глубинах мантии. Главными из них можно считать дрейф континентов;молодость дна океанов; наличие глобальной системы рифтовых зон, в которых наповерхность поднимается мантийное вещество и образуется молодая океаническая кора;существование глобальных поясов сжатия, под которыми океаническая кора погружаетсяв мантию. Имеется ряд других фактов, подтверждающих этот вывод, часть из которыхбудет рассматриваться подробнее в последующих разделах этой монографии.Рассматривая природу мантийной конвекции, следует учитывать ведущую роль вее возникновении процесса химико-плотностной дифференциации земного вещества.Однако при этом не следует забывать и о вкладе тепловой составляющей конвекции.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
