Контракция и тектогенез перисферы (стр. 2 из 3)

Сокращение поверхности сжимающейся сферы достигается не всеобщим пликативным сжатием ее каменной оболочки, а опусканием на разные уровни отдельных ее блоков. Огибающая этих дискретных поверхностей будет равна по площади начальной поверхности Земли.

Таким образом, мы приходим к важному выводу, определяющему всю направленность рельефообразования на нашей планете.

Сокращение поверхности Земли вследствие уменьшения ее объема и прогрессирующего уменьшения радиуса ведет к увеличению контрастности и глубины расчлененности рельефа твердой перисферы. Следовательно, размах амплитуды дифференцированности рельефа планеты прямо пропорционален экзогенному фактору, характеризующему интенсивность разрушения рельефа, что в конечном итоге определяется наличием или отсутствием свободной воды на поверхности планеты. Математически этот вывод можно записать так (Орлёнок, 1980):

(км),

где А – средняя амплитуда расчлененности рельефа поверхности, км; Т – возраст планеты, млн. лет; Q – экзогенный фактор, определяемый в км/год; К – коэффициент пропорциональности, характеризующий относительную внутреннюю активность планеты.

Для планет Солнечной системы Т = 4,5×109 лет, т.е. величина постоянная. Для современных Земли, Луны, Марса, Меркурия величина А имеет один порядок, следовательно, А = 4,5 км. Отсюда отношение коэффициентов К планет к соответствующему коэффициенту Земли будет характеризовать меру их внутренней активности в сравнении с Землей:

.

Таким образом, о внутренней активности планет относительно Земли можно судить по отношению их экзогенных факторов. Расчеты показывают (Орлёнок, 1980), что, например, активность процессов в недрах Луны в 500 тысяч раз меньше, чем в недрах Земли, т.е. практически близка к нулю:

. Коль скоро имеет место сокращение радиуса Земли, предсказываемое контракцией, то можно попытаться найти эту величину. Если современный периметр планеты составляет D1, а позднедокембрийский – D2, то величина

и будет характеризовать сокращение радиуса Земли за время 580 млн. лет, т.е. в течение фанерозоя. Проведенные расчеты показали (Орлёнок, 1980), что средняя величина радиуса Земли 600 – 1000 млн. лет назад была на 261 км больше, чем современная, т.е. если современный радиус равен 6371 км, то в конце докембрия он был 6632 км, что соответствует уменьшению площади Земли примерно на 4 млн. км2. Полученное значение сокращения радиуса совпадает по порядку величин с теоретическим В. Кесарева (1976) – 195 км/млрд. лет. Имеющиеся расхождения могут быть отнесены за счет неточности определения возраста и глубины фундамента либо переработанного протовещества. Тем не менее достигнутое независимыми методами совпадение весьма убедительно и служит важным доказательством правильности теоретических предпосылок и расчетов, сделанных выше. Это, в свою очередь, не оставляет сомнений относительно общей направленности процесса эволюции перисферы Земли, в основе которого лежит разновременное и разноамплитудное опускание ее блоков.

Таким образом, опускание твердой перисферы, подготовленное иерархией процессов в ядре и астеносфере, является ведущим тектоническим процессом на поверхности Земли. Все остальные виды движений ее будут производными от этого главного процесса. Следовательно, на Земле, имеющей гравитационную организацию вещества, нет такого механизма, который бы порождал вздымание твердой перисферы. Предполагаемый некоторыми исследователями вслед за Ван Беммеленом механизм всплывания легкого материала с границы «жидкого» ядра через нижнюю мантию (слой D) с последующей остановкой под подошвой каменной оболочки весьма умозрителен. За длительную историю развития планеты подобные астенолиты неоднократно переплавили бы нижнюю мантию, что, несомненно, ускорило бы переработку первичного планетного вещества. В результате Земля давно бы достигла лунной стадии. Этого не произошло потому, что плотная оболочка, обладающая исключительно низкой теплопроводностью, пропускала лишь летучие продукты дегазации ядра, а не расплавленную массу силикатов и окислов. Поэтому и невозможна конвекция в нижней мантии, на что указали Г. Джеффрис (1960, 1975) и Л. Кнопов (1975).

В нашей схеме также следует предположить, что миграция летучих из зоны ядра происходила не непрерывно, а дискретно, по мере их скопления в верхах реакционной зоны. В противном случае непрерывный поток мог переплавить нижнюю мантию под секторами океанов. Однако сколько-нибудь существенных аномалий, по данным сейсмологии, здесь не наблюдается (Буллен, 1976).

Итак, нам теперь становятся более понятными причины образования океанических впадин. В конце фанерозоя усиливаются потоки тепла и летучих из зоны внешнего ядра под сектора современных океанических областей. Они имеют преимущественно меридиональное, т.е. согласно с осью вращения Земли, простирание. Это служит указанием на то, что причины данного явления связаны с динамикой вращения планеты и, возможно, аккрецией нижней мантии вслед за уменьшающимся объемом ядра. Скопление избытков тепла и летучих способствовало вовлечению в дегидратацию почти 50-километровой толщи кислородно-силикатной оболочки. Последующая дегазация астеносферы и разгрузка от магматического материала образовали в ней разреженное пространство, в которое пассивно опускалась перисфера. Так возникли две главные волны контракции – океанические впадины и континентальные блоки, которые по отношению к первым следует рассматривать как остаточные возвышенности.

В дальнейшем в ходе последующей глобальной контракции сферы внутри этих главных ступеней рельефа возникают структуры более высокого порядка – впадины и возвышенности, развивающиеся уже на главной волне контракции. Таким образом, все горы на поверхности Земли, за исключением вулканических (перенос масс), являются остаточными возвышенностями, образовавшимися в результате опускания соседних блоков земной поверхности. Поэтому от понятия «поднятие», широко распространенного в геологической литературе, и всего, что с ним связано, необходимо решительно отказаться.

Учитывая определенную периодичность глобальных циклов активизации тектогенеза на поверхности Земли, составляющих 42 – 45 млн. лет (Максимов и др., 1977), и корреляцию их с динамическими явлениями ближнего Космоса, важнейшим из которых следует считать взаимодействие системы Земля – Луна и интенсивность солнечного излучения, необходимо признать возможность существования внешнего спускового механизма, регулирующего циклы сжатия Земли по мере накопления продуктов дегазации нижней мантии и астеносферы.

Циклы интенсивной разгрузки, возникающие под влиянием внешнекосмического фактора, проявляются в настоящее время в повышении тектонической активности на поверхности Земли в виде вулканизма и землетрясений, связанных с линиями глубинных разломов, фиксирующих границы нисходящих на более низкие уровни блоков перисферы.

Иными словами, как справедливо заметил Э. Зюсс, все многообразие геологических явлений на поверхности Земли, по-видимому, сводится к немногим общим принципам.

Какова же в свете изложенного тектоническая позиция островных дуг и приконтинентальных желобов с их глубокофокусными землетрясениями (Н = 300 – 700 км) и вулканизмом, особенностями гипсометрии и рельефа? Первое, что помогает нам понять генезис этих структур, – это положение очагов землетрясений. Существование наклонной полосы гипоцентров (плоскость Беньофа) на глубинах астеносферы и далеко за ее пределами указывает на существование здесь аномального уплотнения вещества, вытянутого вдоль узких зон меридионального простирания. Они расположены по границам опускающихся океанических платформ. Это может быть следствие динамического сжатия перисферы в ходе общей контракции Земли. Наклон плоскости Беньофа характерен для скалывающихся напряжений, возникающих при сильном горизонтальном сжатии верхов перисферы. Существование подобных горизонтальных напряжений в земной коре, достигающих 300 – 500 кг/см2, известно на континентах (Кропоткин, 1977). Вулканизм островных дуг может быть обусловлен выносом летучих и тепла, проникающих по разломам в нижней мантии непосредственно из внешнего ядра. Об этом свидетельствует и глубинный характер магм, представленных преимущественно щелочными оливиновыми базальтами в ассоциации с перидотитами и карбонатитами, для которых типичны недостаток кремнезема и высокие водно-водородные соотношения (Семененко, 1975).

Важнейшие тектонические следствия контракции

1. Сокращение поверхности Земли, вследствие уменьшения ее объема и прогрессивного уменьшения радиуса, ведет к увеличению контрастности и глубины расчлененности рельефа перисферы.

2. Океанические бассейны и континентальные блоки – это наинизшие гармоники контракции, образовавшиеся в начальный период сжатия перисферы, пассивно приспосабливающейся к внутреннему уменьшению объема сферы.

Впадины и возвышенности в пределах этих главных геотектур суть гармоники сжатия более высокого порядка, наложившиеся в более поздние этапы развития Земли на основные гармоники контракции и отражающие дальнейший процесс уменьшения площади поверхности Земли.