Современная тектоническая теория

SOURCE -Сорохтин 2001 :http://www.evolbiol.ru/sorohtin10.pdf

Современная тектоническая научно обоснованная теория, увязанная c геологическими данными; тектоника литосферных плит, была сформулирована только в 60-х годах ХХ в. Однако имеется целый ряд живучих теорий в геологии, несмотря на явные противоречия их с геологическими данными и законами физики, и часть геологов даже противопоставляет их теории тектоники литосферных плит.

Особенно это касается гипотез расширяющейся, пульсирующей и гидридной Земли. Критике этих гипотез посвящено много работ (Сорохтин, 1985; Сорохтин, Ушаков, 1991). В таких работах не описываются и не рассчитываются физически приемлемые механизмы, способные обеспечить изменения объема Земли. Большинство предлагавшихся механизмов явно противоречат законам современной физики или экспериментальным данным о поведении вещества в условиях высоких давлений и температур (например, гипотеза гидридной Земли) и не могут восприниматься как серьезные гипотезы. Гипотезы расширяющейся Земли, используют предположение об изменениях значения гравитационной постоянной или самовозрастания массы небесных тел (за счет якобы “рождения массы из вакуума”) Здесь не учитывается то, что эти же факторы должны бы действовать не только на Землю, но и на Солнце. Однако любые изменения параметров Солнца неизбежно приводили бы к катастрофическим для него и Земли последствиям вплоть до взрыва Солнца и возникновения на его месте черной дыры.

Воздействие приливных сил на Землю со стороны Луны (наибольшего “возмутителя спокойствия”) не превышает 1%. Тем не менее градиент ускорения силы тяжести лунных приливов 1,7•10-13 с -2, существенно выше солнечного градиента 7,87•10-14 и на много порядков превышает градиенты, создаваемые галактическим полем тяготения 1,5•10-30 с-2. Следовательно, градиент силы тяжести лунных приливов приблизительно в 1017 раз больше градиента, создаваемого галактическим гравитационным полем, поэтому ни о каких влияниях галактического
года” на тектонику Земли говорить не приходится.

То же самое можно сказать и о влиянии неравномерности собственного вращения Земли на ее тектоническую активность. Общая энергия вращения современной Земли равна 2,1*1036 эрг. Начиная с позднего архея, плавное замедление вращения Земли практически не влияло на тектоническую активность планеты. Что же касается неравномерностей ее вращения, вызываемые как самими тектоническими движениями, так и колебаниями солнечно-земных связей, то мощность таких энергетических воздействий не превышает 1,6*1017 эрг/с. Это почти на 3,5 порядка меньше суммарной мощности эндогенных источников энергии, питающих собой тектоническую активность Земли.

Гипотеза океанизации (базификации) континентальной коры явно нарушает закон Архимеда и поэтому переместилась из сферы науки на полку истории.

Таким образом, кроме лунных приливов, всеми остальными факторами экзогенного воздействия на тектоническую активность Земли можно пренебрегать. Лунные же приливы вносили заметный вклад в общий разогрев Земли только на догеологическом этапе ее истории и в раннем архее, послужив тем самым как бы спусковым механизмом, запустившим тектоническое развитие Земли. В остальное же время вклад лунных приливов в тектонику достаточно скромный. Следовательно, тектоническая активность Земли, начиная со времени 3,8 млрд лет назад, питалась в основном эндогенной энергией.

Отмечая малое влияние внешних факторов на тектоническую активность Земли, нельзя забывать о влиянии на общегеологическое развитие Земли солнечного излучения, т.е. чисто экзогенного фактора. Это и понятно, поскольку суммарный поток солнечной энергии на земную поверхность (около 1,75•1024 эрг/с) приблизительно в 4000 раз превосходит величину глубинного теплового потока самой Земли (4,3•1020 эрг/с). Верхние же геосферы Земли (атмосфера, гидросфера, земная кора и даже литосфера) находятся в постоянном массообмене друг с другом и не следует забывать, что эти внешние геосферы сформировались на Земле только благодаря действию эндогенных процессов дегазации и дифференциации земных недр. Однако существование на Земле жидкой воды, комфортных климатических условий, высокоорганизованной жизни, развитие процессов выветривания горных пород, седиментогенеза, образования эвапоритов, экзогенных полезных ископаемых связаны исключительно с солнечным излучением.

Эволюция Земли и ее тектоническая активность управляются наиболее мощными эндогенными процессами, в максимальной степени снижающими ее потенциальную (внутреннюю) энергию. К таким процессам относятся только химико-плотностная дифференциация земного вещества, распад радиоактивных элементов, силы Кориолиса и лунные приливы. При этом лунные приливы внесли свой вклад в основном на самых начальных этапах развития Земли. На геологическом ее этапе, начиная с 4,0–3,8 млрд лет назад, таким процессом является химико-плотностная (гравитационная) дифференциация земного вещества, приведшая к расслоению Земли на плотное окисно-железное ядро и остаточную силикатную мантию.

Этот процесс сопровождается возникновением в мантии крупномасштабных конвективных движений, охватывающих всю мантию (верхнюю и нижнюю) с образованием конвективных ячеек, подверженных влиянию силы Кориолиса, размер же ячеек соизмерим с размером самой мантии. Этим объясняется и дрейф континентов, и существование крупных литосферных плит. В результате перемещения литосферных плит возникают геологические явления, с которыми обычно связывают понятие тектонической активности Земли. Наглядной мерой тектонической активности Земли может выступать средняя скорость относительных перемещений литосферных плит (около 4,5–5 см/год). Однако если учесть, что энергия любых тектонических процессов в недрах Земли в конце концов переходит в тепло, то наиболее естественной мерой тектонической активности Земли все-таки является идущий из мантии глубинный тепловой поток, суммарное значение которого достигает 3,39*1020 эрг/с.

Наиболее мощным эндогенным процессом, управляющим тектонической активностью Земли, является процесс химико-плотностной дифференциации Земли, приводящий к выделению в ее глубинных недрах земного ядра и генерирующий в мантии конвективные движения вещества. Важная роль процесса образования земного ядра в тектонической активности Земли подчеркнута у Runcorn, 1962 и этот вопрос рассматривался в работах О.Г. Сорохтина, 1972, А.С. Монина , 1977 и др. В настоящее время есть много доказательств того, что тектонические процессы в литосферной оболочке Земли непосредственно связаны с конвективными движениями вещества в глубинах мантии. Главными из них можно считать дрейф континентов; молодость дна океанов; наличие глобальной системы рифтовых зон, в которых на поверхность поднимается мантийное вещество и образуется молодая океаническая кора; существование глобальных поясов сжатия, под которыми океаническая кора погружается в мантию. Имеется ряд других фактов, подтверждающих этот вывод.

Рассматривая природу мантийной конвекции, следует учитывать ведущую роль в ее возникновении процесса химико-плотностной дифференциации земного вещества. Однако не следует забывать и о вкладе тепловой составляющей конвекции. Этот вклад определяется как разогревом вещества благодаря диссипации энергии конвективных течений в вязком веществе мантии, так и дополнительным разогревом мантийного вещества благодаря распаду радиоактивных элементов и воздействию приливных возмущений. Судя по энергетическим оценкам, вклад радиогенного тепла в энергетику конвективного массооборота мантийного вещества не превышает 10%, а вклад приливных деформаций в разогрев этого вещества сейчас менее 1%. Главная же часть эндогенной энергии, питающей тектоническую активность Земли (почти 90%), черпается из процесса дифференциации земного вещества. Учитывая приведенные оценки, природу тектономагматической активности Земли следует связывать с гравитационно-тепловой (“химико-плотностной”) конвенцией, понимая под этим, что плотностные неоднородности в мантии возникают не только за счет изменений химического состава вещества, но и благодаря ее температурным неоднородностям.

Современная тектоническая теория
Мантийная конвекция
“Горячие Точки” и Мембранная Тектоника
Современные представления о механизме тектоногенеза
Астрономия Земли