Растущая Земля: из планет в звёзды (стр. 49 )

Приведенные данные заставляют сомневаться в схемах возникнове-ния прогибов на расширяющейся Земле по [173] и на неизменном земном шаре по [9], предусматривающих опускание всей толщи коры и границы Мохо. Любое опускание слоев земной коры, вызванное уменьшением объема подстилающих пород, не обеспечивает уменьшения толщины ”гранитного” слоя и подъема границы Мохо, поэтому эти схемы не соответствуют реальности.

Весьма ценные положения содержит теория тектогенеза, разработан-ная с соавторами [331]. Образование прогибов в земной коре и воздымание минеральных масс здесь связываются с фазо-

§ 8. 2. Почему существует геосинклинальный процесс 187

выми, электронными и химическими превращениями глубинного вещества. Это наиболее реальный аспект теории. Но и она не дает объяснения поднятию мантийного вещества и границы Мохо в ходе образования прогиба на поверхности. Если в результате фазового перехода вещества в другую модификацию, уменьшается его объем. то под действием веса должна опускаться вся зона, расположенная сверху вещества. подвергающегося модификации. Подъем границы Мохо, образование свода мантийного вещества, утонения ”гранитного” и ”базальтового” слоев по этой теории не должно наблюдаться. Здесь теория противоречит наблюдениям. Но она выглядит работоспособной в тех нетипичных случаях, когда может опускаться отдельный небольшой блок шириной 50-60 км (соизмеримый с мощностью коры) с нарушением изостазии. В более же крупных размерах значительное нарушение изостазии не наблюдается.

Наиболее близко к объяснению образования прогибов подошел [375, 376], связывая их образование с подъемом астенолитов. Однако в рамках кантовских гипотез не существует сил, которые заставили бы подняться тяжелый астенолит к поверхности. Их подъем обеспечивают силы более мощные, чем изостатические. Эти мощные силы действуют в недрах растущего земного шара [23].

§ 8. 2. Почему существует геосинклинальный процесс

Развитие Земли определяет непрекращающийся ее рост. Образую-щееся в недрах вещество увеличивает объем и массу Земли. Если за какой-то промежуток времени радиус планеты увеличился на DR, то приращение ее поверхности составляет 8RDR. На реальной планете это приращение поверхности распределяется неравномерно, в результате чего в наиболее ослабленных участках земной коры возникают зоны растяжения. Конфигурация этих зон определяется глобальными и локальными условиями на планете, а также характером начального ослабления литосферы (удар метеорита, локальный разлом коры, система разломов, их пересечение, ранее возникшее растяжение) и может быть самой различной. Растяжение сопровождается уменьшением мощности (утонением) коры и разуплотнением, в результате на поверхностях планеты возникает прогиб. Зона разуплотнения и прогиб нарушают изостатическое равновесие всей планеты, а силы гравитации стремятся восстановить это равновесие: под воздействием силы тяжести происходит уплотнение растянутых и растекавшихся пород, а также заполнение прогиба осадками.

Чтобы полнее представить процесс восстановления равновесия в об-ласти прогиба, обратимся к рис. 8.1а и напомним, что зона растяжения образуется не сама собой, а под напором образующегося в мантии вещества. В результате чего расходятся блоки тектоносферы и в зоне раздвига возникает небольшая отрицательная аномалия силы тяжести от недостатка масс в прогибе; вещество мантии под прогибом оказывается

188
Глава 8. Геосинклинальный процесс и рифтогенез .

Рис. 8.1. Типы прогибов-депрессий в земной хоре и последовательность их образования при медленном растяжении коры: а – первый тип прогибов и начальная ста­дия их раз-вития; δ – второй тип прогибов /промежуточный/; в – третий тип прогибов /представ - лен океанами/. I – осадочные породы; 2 – "гранитный " слой; 3 – "базальтовый " слой; 4 – верхняя мантия; 5 – направления. движения минеральных масс; б – водная оболочка

недогруженным, реактивное давление снизу превышает вертикальное давление вышележащих масс. За пределами же прогиба существует прежнее давление на подстилающие породы или даже повышенное из-за зависания прогибающейся коры.

Изменение вертикального прогиба приводит к тому. что в породах мантии возникает градиент бокового давления, направленного в сторону прогиба, и мантийное вещество начинает выдавливаться в сторону прогиба и вверх в самом прогибе. При этом, наряду с углублением прогиба, происходит выгибание (подъем) границы Мохо, образуется поток тяже-лого горячего вещества, направленный вверх (на рис. 8.1 потоки мине-ральных масс показаны стрелками). Подъем тяжелого вещества восстанав-ливает нарушенное равновесие, компенсируется отрицательная аномалия силы тяжести, возникшая в области прогиба (растяжения). Накопление осадков также частично компенсирует отрицательную аномалию силы тяжести.

В процессе раздвигания блоков земной коры расширяется и углубля-ется прогиб, утоняются ”гранитный” и ”базальтовый” слои, а под напором поднимающегося снизу вещества граница Мохо перемещается вверх. Совокупность этих процессов объясняет изостатическую уравновешен-ность геосинклинальных прогибов, а также то, что под большинством континентальных прогибов, выполненных в настоящее время осадками, выявлены уменьшенные мощности ”гранитного” и ”базальтового” слоев, а также сводовые поднятия (астенолиты) мантийного вещества [40, 61, 375]. Кроме того, обнаружен ряд признаков, свидетельствующих о раздвиговой природе этих континентальных структур. Можно даже сказать, что все исследователи, занимавшиеся континентальными рифтами (авлакогенами), их генезис связывают с растяжением земной коры [52, 59, 61, 206, 207, 294, 374, 375]. В частности, пришел к выводу, ”что все тектонические депрессии Украины, за исключением Предкарпатского прогиба, а также Черноморская и Венгерская впадины являются структурами растяжения” [374, с.123].

§ 8. 2. Почему существует геосинклинальный процесс 189

Если расширение прогиба будет продолжаться, то ”гранитный” слой, постепенно утоняясь, выклинится и образуется двухслойная кора океанического типа. Так образовались впадины Черного, Каспийского, Средиземного, Японского и других морей с корой океанического типа. Идеальная схема выклинивания ”гранитного” слоя реализуется не всегда. Иногда ”гранитный” слой раскалывается на отдельные блоки и возникает чередование по латерали ”гранитных” останцов и ”базальтовых” полей земной коры. Этот результат иногда связывается с деструкцией земной коры, процессом, существенную роль которому отводил -ровский [274, 275]. В действительности деструкция - это лишь составная часть геосинклинального процесса.

Если расширение прогиба будет происходить длительное время (многие десятки миллионов лет) и окажется достаточно интенсивным, он может превратиться в океаническую область с корой, в составе которой отсутствует ”гранитный” слой и до предела утонен (до 5-6 км) ”базальтовый” слой. Современные океаны являются именно такими гипертрофированными геосинклинальными прогибами.

По типу подстилающего фундамента коры все прогибы можно условно разделить на три типа (рис. 8.1). Под первым типом прогибов наблюдаются уменьшенные мощности ”гранитного” и ”базальтового” слоев (рис. 8.1а). Под вторым - сплошность ”гранитного” слоя уже нарушена, но еще не достигла максимальных значений (рис. 8.1б). В третьем типе прогибов (в океанах) раздвижение материковых блоков достигло крайних значений и мощность ”базальтового” слоя минимальна.

Реальные прогибы земной коры весьма разнообразны. Приведенная их классификация призвана лишь подчеркнуть, что генезис большинства прогибов обязан одной и той же причине - росту земного шара, в процессе которого неизбежно возникают зоны растяжения и прогибы. Каждый такой прогиб - это начальная стадия геосинклинального развития. Следовательно, геосинклинальный процесс генерируется ростом планеты и существует благодаря непрерывному ее увеличению. Последующие стадии геосинклинального процесса также связаны с ростом земного шара.

Выполненный осадками геосинклинальный прогиб может быть изо-статически уравновешен, но не под каждым прогибом вещество находится втермодинамическом и фазовом равновесии. Причиной неравновесия является меньшее давление на поднявшийся свод мантийного вещества, которое до поднятия располагалось на большей глубине и было сильнее сжато. Неравновесное состояние обусловлено также тем, что осадки обладают меньшей теплопроводностью и способствуют накоплению тепла в подстилающем субстрате, что вызывает его аномальный разогрев. Разогреву вещества под прогибом способствуют также интенсивные потоки горячих глубинных флюидов, поднимающиеся по образовавшимся в прогибе трещинам и разломам. В этих условиях вещество сводового поднятия в прогибе нагревается и расширяется, из-за чего возникает обстановка сжатия и инверсия вертикальных движений. Вещество в прогибе начинает двигаться по линии наименьшего сопротивления, вверх,

190 Глава 8. Геосинклинальный процесс и рифтогенез .

против действия силы тяжести.

Процессы расширения (разуплотнения) вещества и инверсии дви-жений в прогибе зарождаются на вершине свода. Со временем инверсия вертикальных движений захватывает всю геосинклинальную зону, распространяясь от оси к флангам. Именно такой порядок вертикальных движений в реальных геосинклиналях подмечены Ж. Обуэном [239] и [358, 361]. Естественно, идеальная схема развития геосинклинального прогиба не всегда реализуется и область вещества, разуплотняющаяся раньше других, может оказаться не по оси геосинклинали. И все же разуплотнение, как впрочем, и горизонтальное смещение минеральных масс к флангам прогиба чаще всего начинается с вершины сводового поднятия, так как именно здесь наиболее нарушены условия термодинамического равновесия. На оси сводового поднятия - наименьшая нагрузка на мантийное вещество и ”базальтовый” слой коры, наибольшая мощность осадков, задерживающих тепловой поток (тоже максимальный). Наконец, поднявшееся из глубины вещество свода (астенолита) дольше всех других объемов испытывало недогрузку и повышение температуры.