9. Источники энергии тектонических движений

Все вышеизложенное ставит перед нами вопрос об источниках тектонической энергии.

Каковы причины тектонических движений? Какие процессы рождают в Земле такие силы, которые способны деформировать земную кору и воздвигать горы, создавать вулканы и сотрясать огромные площади при землетрясениях? Вопрос этот очень труден. Окончательного ответа на него у нас пока нет. Но ряд соображений имеется, и в этом отношении советская геологическая наука сделала уже много.

Старинная гипотеза о «контракции» земного шара давно уже не считается правильной. «Контракция» — это сокращение в объеме, которое вызывается, как полагали, остыванием Земли. В. А. Магницкий недавно показал, что это гипотетическое остывание может оказаться реальным лишь в самых малых размерах; так, с начала кембрийского периода на глубине около 100 км понижение температуры составило всего лишь 45°, чего для гипотезы контракции совершенно недостаточно. Контракция не может объяснить периодичности в проявлении тектонических движений, а также того обстоятельства, что тектонические движения проявляются не повсеместно, а избирательно, захватывая главным образом геосинклинальные участки. Я уже не говорю о том, что вообще нет оснований полагать, что Земля охлаждается. Скорее, наоборот: в ее недрах сохраняется такой запас радиоактивных веществ, что она способна еще в течение длительного времени накапливать тепло и разогреваться.

Что же приходит на смену гипотезе о контракции?

Некоторое время тому назад была очень популярна гипотеза немецкого ученого А. Вегенера, гипотеза о горизонтальных перемещениях материков. А. Вегенер полагал, что легкие сиалические глыбы материков под влиянием сил, возникающих в земной коре при вращении Земли вокруг своей оси, смещаются, передвигаясь по тяжелому и пластичному слою «сима». Предполагалось, что когда-то единый материк раскололся и отдельные его части расползлись по поверхности Земли: Северная и Южная Америка отошли от Европы и Африки на запад, а на месте «рубца» возник Атлантический океан, Австралия отошла от Африки на восток, пересекла место, занимаемое Индийским океаном, и повернулась на 90°, заняв свое нынешнее положение, и т. д.

Теперь приходится отметить, что множество фактов геологического порядка противоречит гипотезе Вегенера; поэтому большинством советских геологов она не разделяется. Проверка, выполненная с помощью астрономических и геодезических методов, не обнаружила фактов, которые могли бы подтвердить реальность перемещений материков в том виде, как о них говорил А. Вегенер.

В несколько ином положении оказывается другая гипотеза, именно гипотеза «изостазии». Изостазия — стремление земной коры к равновесию. Предполагается, что относительно легкие массы, «сиаль», погруженные в относительно тяжелые породы фундамента «сима», как бы плавают на последних, подчиняясь обычным закономерностям, вытекающим из закона Архимеда: лишняя нагрузка ведет к погружению, снятие нагрузки — к поднятию. Некоторые ученые, особенно американский геодезист В. Боуи, пытались использовать изостазию в качестве фактора тектонического значения, т. е. приписать изостазии роль возбудителя тектонических движений, видеть в ней возможную причину возникновения гор. Попытка эта успехом не увенчалась.

Изостазия, как определенный физический процесс, без сомнения, реальна; стремление к изостатическому равновесию в земной коре существует, и тому есть много доказательств. Изостазия, в частности, ставит предел высоте известных на Земле гор и глубине впадин; изостазия регулирует поведение аномалий (т. е. отклонений от нормального значения) силы тяжести и т. п. Но из всего этого отнюдь не следует, что изостазия способна играть роль инициатора в возбуждении тектонических движений. Наоборот, она стремится их погасить; она «вступает в игру» только в том случае, если равновесие нарушено какими-то более мощными и глубоко заложенными силами, стремясь восстановить прежнее равновесие. Изостазия играет свою роль, но роль достаточно скромную, отнюдь не решающую в вопросах развития земной коры.

Не касаясь множества других предположений и гипотез, остановимся на тех явлениях, которые могут иметь наибольший интерес в деле создания современной тектонической гипотезы.

Следует считать установленным фактом известную подвижность вещества в недрах Земли примерно до глубины 800–1000 км. Физическими предпосылками к тому служат соображения о высокой пластичности пород, испытывающих суммарное воздействие высокой температуры и высокого давления, а свидетельством наличия в глубине тектонических напряжений и соответствующих им перемещений вещества являются очаги глубокофокусных землетрясений, данные о распределении на поверхности Земли аномалий силы тяжести и ряд других фактов.

Нет недостатка и в тех физических явлениях, которые могли бы вызвать перемещение вещества в глубинах Земли. К таким явлениям можно отнести и особенности термического режима, в частности неравномерное распределение температур в наружных частях земного шара, и силы, связанные с вращением Земли, и влияние радиоактивных элементов, и силу тяжести. Их относительное значение остается пока невыясненным. В последнее время особое значение придается двум из них, а именно силе тяжести и радиоактивности. Под влиянием силы тяжести в теле Земли должна происходить дифференциация вещества, т. е. погружение тяжелых частиц и поднятие к поверхности легких. Наличие радиоактивных веществ, которые сконцентрированы в основном в породах кислого состава, ведет к накоплению тепла и тем самым увеличивает возможность возникновения и облегчает осуществление как пластических деформаций, так и вообще перемещений вещества в толще Земли. Подобные медленные перетекания вещества из одних участков земного шара в другие получили наименование «конвекционных течений». Как только мы приходим к идее о возможности конвекционных течений, медленных, но захватывающих огромные участки земного шара, до глубин в сотни километров, так вопрос о природе движений, проявляющихся на поверхности, решается уже легче. Конвекционные течения, достигая наружных оболочек, неизбежно вовлекают в движение и сиалическую оболочку. Конечно, в земной коре имеются свои источники сил, например изостазия, но все же решающее значение в развитии тектонических процессов следует придавать силам, возникающим во всей толще перидотитовой оболочки.

Мы намеренно не приводим никаких цифр, никаких расчетов. Они трудно выполнимы и еще очень недостоверны. Вопрос о причинах тектонических движений и источниках энергии этих движений — труднейший вопрос не только геологии, но естествознания вообще, вопрос, далеко еще не решенный. Однако некоторые, как видим, пути в этом отношении намечаются. Будущая советская геотектоническая гипотеза должна быть построена на учете всего разнообразия физических процессов, протекающих в Земле, должна рассматривать эти процессы в их взаимосвязи, в их исторической последовательности, в развитии, указать основную направленность процесса развития — иными словами, должна отразить в себе требования, которые предъявляет к каждому научному исследованию марксистский диалектический метод. Только на этом пути можно надеяться на успех, и по этому пути уверенно идет советская геологическая наука.

Введение… 3

1. О происхождении Земли… 4

2. Возраст Земли… 7

3. Форма и размеры Земли… 12

4. Строение Земли… 16

5. Температура и давление внутри Земли… 25

6. Движения земной коры… 31

7. Химический состав Земли… 35

8. Строение и развитие земной коры… 39

9. Источники энергии тектонических движений… 44