Растущая Земля: из планет в звёзды (стр. 53 )

Непрекращающееся развитие тектогенеза заставляет по новому взгля-нуть на представление о циклическом развитии геосинклиналей. Разнообразие условий на планете, воздействующих на ход геосинклинального процесса, и постепенные их изменения приводят к тому, что выделить полный цикл геосинклинального развития на примере какой-либо реальной геосинклинали очень трудно, если вообще возможно. Отдельные стадии геосинклинального цикла существуют реально, но сами по себе они не гарантируют существование полного цикла и циклического развития геосинклинального процесса. Чаще всего отдельные стадии накладываются друг на друга в пространстве и времени. На этом фоне не могут существовать многократно повторяющиеся циклы.

Геосинклинальный процесс каждой эпохи отличается от предыдущего и от последующего времени. Это отличие обусловлено, прежде всего, тем, что за время протекания полного геосинклинального цикла, продолжительность которого оценивается 180-200 млн. лет, масса Земли более чем удваивается и, следовательно, существенно изменяется вся тектоника Земли. Изменяющийся ход тектогенеза в концепции растущей Земли полностью соответствует геологическому течению процессов прошедших эпох, на протяжении которых не было повторяющихся геологических циклов. Однако едва ли следует отказываться от представления о геологическом цикле. В сложившейся ситуации цикл развития геосинклинали целесообразно рассматривать как обобщенную теоретическую конструкцию, помогающую описать процессы в геосинклинали отдельной эпохи, не прибегая к более сложному понятию о планетарном тектогенезе как необратимом, усиливавшемся (ускорявшемся) во времени процессе.

202 Глава 8. Геосинклинальный процесс и рифтогенез .

§ 8. 5. Складчатость в геосинклиналях

Одним из серьезных возражений против концепции расширения Земли считал ”...отсутствие сколько-нибудь удовлетворитель-ного объяснения геосинклинального процесса и формирования складчатых сооружений”. Это возражение является действительно серьезным, если подразумевается, что расширение Земли вызывается разуплотнением ее вещества преимущественно в ядре и нижней мантии. При этом в литосфере и коре должно преобладать растяжение, в то время как для образования многих типов наблюдаемых складок необходимо длительное латеральное сжатие пород. Для разуплотняющейся Земли положение оказывается безвыходным еще и оттого, что на 95% площади земной коры доминируют сжимающие латеральные напряжения [161], превышающие литостатическое давление. Сжимающие напряжения измерены методом разгрузки в рудниках, шахтах и в отдельных горных выработках. Их величина колеблется от нулевых значений до 1000 кг/см2 и более. Чаще всего встречаются значения 200-300 кг/см2. Избыточные латеральные напряжения обнаруживаются как в кристаллических массивах, так и в осадочных породах (кроме рыхлых) и даже в обрамлениях рифтов, за исключением сравнительно узких зон возле центральных грабенов.

Разуплотнением ядра Земли, вероятно, нельзя объяснить ни геосин-клинального процесса, ни образования складок, ни наблюдаемого напряженного состояния земной коры. Что же касается концепции растущей Земли, то на примере объяснения геосинклинального процесса и рифтогенеза (§§ 8.1-8.4)можно убедиться в больших возможностях этой концепции. Рост Земли с его мощной энергетикой может вызвать совершенно неожиданные (для ортодоксальных представлений) напряжения и деформации в земной коре. В этой связи складчатость и избыточные латеральные напряжения не являются исключением. Поскольку в реальном мире они существуют, а концепция роста Земли наиболее полно отражает реальный мир, то объяснение складчатости и избыточных латеральных напряжений не вызывает особых затруднений. Так, внутри кристаллических массивов избыточные напряжения сжатия могут вызываться вновь рожденными нейтронами и атомами вещества.

Несмотря на то, что прогибы возникают в условиях растяжения, сжи-мающие напряжения остаются доминирующими. Происходит это прежде всего оттого, что Земля сжата гравитационными силами, возрастающими со временем. Возрастание гравитационного ускорения приводит к увеличе-нию давления в недрах, а поскольку давление растет нелинейно с глубиной [190], то оно как бы опережает рост планет (увеличение радиуса). Нели-нейное увеличение давления в недрах Земли вызывает непрекращающееся уплотнение вещества и все большее сжатие ядра и внутренних геосфер планеты. Земля увеличивается при постоянном уплотнении ядра и нижней мантии, т. е. Земля растет, эпизодически сжимаясь.

В ходе времени земное вещество в недрах сжимается более интен-сивно, чем в верхних оболочках, поэтому наружная сферическая оболочка

§ 8. 5. Складчатость в геосинклиналях 203

планеты частично зависает и в земной коре проявляется эффект, известный в контракционной гипотезе: в коре земного шара постоянно существуют избыточные латеральные напряжения сжатия. Разумеется, они не могут воспрепятствовать появлению локальных растяжений и разрывов коры, обусловленных напором вещества, рождающегося в недрах и поднимающегося к поверхности.

Существование избыточных напряжений в коре современной эпохи свидетельствует о том, что Земля, вероятно, не достигла той стадии, когда от увеличения внутренней температуры может начаться разуплотнение верхней мантии и мощная дегазация. Что же касается ядра и нижней мантии, то глубинное вещество в этих зонах будет продолжать уплотняться до перехода земного шара в звездную стадию эволюции и после нее, так как в центральных областях звезд плотность вещества больше, чем в ядре Земли (см. § 5.1).

Не трудно видеть, что в процессе роста планеты могут возникать (и исчезать) новые плотностные оболочки путем фазовых, полиморфных и электронных переходов вещества. В этой связи существует большая вероятность того, что границы внутренних геосфер имеют фазовую природу. При этом нельзя окончательно исключить и вещественного различия на границах геосфер, так как в разных условиях (в двух смежных геосферах) могут существовать предпосылки для избирательного образования тех или иных химических элементов.

Непрерывное увеличение давления в недрах может создать такие условия, что на какой-то глубине в сферическом слое вещества, находящегося в предкритическом состоянии перехода в более плотную модификацию, в относительно небольшой промежуток времени начинают совершаться спонтанные фазовые или полиморфные переходы во всем сферическом объеме слоя. На поверхности это явление может привести к временному уменьшению радиуса Земли и вызвать эффект глобальной складчатости. Не исключено, что так называемые эпохи глобальной складчатости (каледонская, герцинская, альпийская) были вызваны спонтанными уплотнениями глубинного вещества, сопровождающимися уменьшениями радиуса планеты. Последовательный ряд спонтанных уплотнений глубинного вещества и последствия его проявления на поверхности могут создать эффект пульсирующего развития планеты (усиления или ослабления сжатия в земной коре).

Наряду с описанным механизмом возникновения сжимающихся нап-ряжений, существуют и другие причины, вызывающие избыточное лате-ральное сжатие. Одной из них является распрямление сферических сводов твердой литосферы в процессе увеличения радиуса Земли. Такое расп-рямление происходит длительное время и приводит к избыточным напря-жениям в верхних слоях земной коры. О том, что распрямление сводов происходит реально, свидетельствует моделирование, сопровождающееся появлением складок, и такие явления, как подводные каньоны на конти-нентальных склонах. Каньоны возникают от растягивающих напряжений в основании распрямляющихся сводов. В центральных же частях сводов

204 Глава 8. Геосинклинальный процесс и рифтогенез .

образуются складчатые структуры и возникает дейтероорогенез. Наглядным примером служат обширные орогенные области в центре Азиатского материка (Памир, Тянь-Шань, Гималаи, Алтай, Тибет), подвергающиеся существенным деформациям и складкообразования.

Мощной причиной возникновения избыточных сжимающий напряже-ний в земной коре является неравномерный рост планеты, вызывающий отклонения фигуры Земли от равновесия. Гравитационные силы (а они сжимающие) приводят фигуру Земли к равновесной, при этом сжимающие напряжения могут возникать вдали от мест разрастания площадей коры и даже на противоположных сегментах земной литосферы [96].

При объяснении латеральных избыточных напряжений в земной коре нельзя исключить механизма внецентренного растяжения пластин литосферы, подробно рассмотренного и [287]. Этот механизм пригоден в случае растаскивания литосферных блоков (например, срединных массивов) расплывающимся сводом астенолита. В этом случае на подошве литосферного блока возникают растягивающие напряжения, а в его верхней зоне - сжимающие. Численные оценки избыточных напряжений сжатия, приведенные в работе [287] удовлетворительно коррелируются с измеренными величинами избыточных латеральных напряжений в коре.

Обсуждая обстановки сжатия в геосинклиналях и складкообразующие факторы, нельзя пройти мимо того обстоятельства, что геосинклинальные прогибы образуются путем раздвигания блоков тектоносферы под напором внедряющегося астенолита. Но если есть напор, значит, есть сопротивление этому напору, которое оказывают раздвигающиеся блоки. В этом случае в раздвигающихся блоках должны наблюдаться избыточные латеральные сжимающие напряжения. Но поскольку астенолит находится под корой, то сжимающие напряжения могут появиться только на некотором удалении от борта прогиба. Именно такая картина наблюдается в подповерхностных породах раскрывающихся рифтов и геосинклинальных прогибов. При этом не следует забывать, что избыточные сжимающие напряжения создают гравитационные силы, ликвидирующие изостатическое отклонение от равновесия, вызванное образованием прогиба. Как уже отмечалось, эти силы могут остановить раскрытие прогиба при чрезмерном нарушении изостазии (фигуры планеты), тогда в прогибе возникает пиковая фаза обстановки сжатия.

Среди причин, вызывающих в коре избыточные напряжения сжатия, нельзя не отметить латеральные изгибы пластин литосферы, вызванные неравномерным ростом планеты. [424] специально выделил такие структуры под названием ”ороклины” - латеральные изгибы горных хребтов. В одном из флангов таких изгибающихся горных систем обязательно возникают избыточные напряжения сжатия и мощные складчатые деформации.