авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
-- [ Страница 1 ] --

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Белгородский государственный университет»

Филиал Российского государственного

гидрометеорологического университета в г. Туапсе

С. Я. Сергин

СИСТЕМНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ

ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ

Белгород

2008

УДК 551

ББК 26.309

С 32

Печатается по решению

редакционно-издательского совета Белгородского государственного университета Рецензенты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор В.А. Соловьев (КубГУ);

доктор технических наук, профессор С.В. Сергеев (БелГУ) Сергин С.Я.

С32 Системная организация процессов геологического развития Земли : моногр. / С.Я. Сергин. – Белгород: Изд-во БелГУ, 2008. – 360 с.

ISBN 978-5-9571-0321- Выделена глобальная геологическая система, включающая астеносфе ру, литосферу, гидросферу, атмосферу и биоту. Рассмотрена энергетика системы, ее функциональная структура и динамика. Проведен анализ про цессов, объединяющих биосферную и тектоносферную области системы.

Достигнуто понимание генезиса важнейших геологических событий и структур, свободное от внутренних противоречий. Предложено объясне ние причин геологического развития Земли, в соответствии с которым геоэволюция – это проявление динамики и развития изучаемой системы.

Имеются диагностические и прогностические выводы, идеи полевых и ла бораторных экспериментов, позволяющие проверить системную геотекто ническую концепцию.

Работа адресуется широкому кругу специалистов, интересующихся причинами геоэволюции с позиций комплексного междисциплинарного подхода.

УДК ББК 26. © Сергин С.Я., 2008.

ISBN 978-5-9571-0321-9 © Белгородский государственный университет, 2008.

СОДЕРЖАНИЕ Введение........................................................................................................ 1. Выделение глобальной геологической системы 1.1. Компонентная структура геологической системы............................. 1.2. Источники энергии геологической системы..................................... 1.3. Функциональная структура геологической системы....................... 1.4. Место геологической системы в иерархии геосистем..................... 2. Источники энергии круговорота вещества литосферы 2.1. Структура круговорота вещества литосферы.................................... 2.2. Проблема источников энергии круговорота вещества ли тосферы................................................................................................. 2.3. Энергетический эффект окисления органического вещест ва осадочных пород.............................................................................. 2.4. Энергетический эффект превращения гипергенных мине ралов в гипогенные............................................................................... 2.5. Радиогенное тепловыделение осадочных пород............................... 3. Динамика геосинклинально-орогенных систем и фор мирование континентов 3.1. Учение о геосинклиналях и платформах.

.......................................... 3.2. Энергетический баланс инверсионной стадии геосинкли нально-орогенного цикла....................................................................... 3.3. Геосинклинально-орогенная система как региональный геологический осциллятор................................................................... 3.4. Формирование континентов............................................................ 4. Воздействие циклов горообразования на климат Земли 4.1. Чередование теплых и холодных геологических периодов........... 4.2. Колебания температуры земной поверхности и придонных вод океана............................................................................................ 4.3. Связь холодных геологических периодов с горообразова нием и саморазвитием ледниковых покровов.................................. 4.4. Биосфера теплых и холодных геологических периодов................. 5. Воздействие климатических циклов на литосферу и возникновение разломно – магматических систем 5.1. Проникновение в литосферу климатически обусловлен ных температурных волн.................................................................... 5.2. Термоупругие напряжения в литосфере и разрывные ее дислокации в холодные эпохи и периоды........................................ 5.3. Глубинные разломы литосферы как саморазвивающиеся динамические системы....................................................................... 5.4. Формирование океанической литосферы........................................ 6. Динамика и развитие глобальной геологической системы 6.1. Геологическая система Земли как глобальный геологиче ский осциллятор.................................................................................. 6.2. Поступательное геологическое развитие в последователь ности геологических циклов.............................................................. 6.3. Воздействие глобальной геологической системы на свое окружение............................................................................................ 6.4. Этапы геоэволюции с позиций развития глобальной гео логической системы............................................................................ 7. Системная геотектоническая концепция и некоторые дискуссионные вопросы геологии 7.1. Системная концепция и перспективы ее развития......................... 7.2. Можно ли доверять полеомагнитным реконструкциям дрейфа континентов без понимания природы геомагнетизма?..................... 7.3. Нуждается ли геология в революционных переворотах и новых парадигмах?....................................................................................... Общие выводы.......................................................................................... Заключение................................................................................................ Библиографический список................................................................... Resume......................................................................................................... Contents........................................................................................................ Исследование посвящается Международному году планеты Земля (2007-2009) ВВЕДЕНИЕ По мере своего развития человечество все полнее использу ет минеральные ресурсы и геологическую среду. Вследствие это го возрастает роль знаний о строении литосферы и происходящих в ней процессах. Разработка геологической теории, описывающей причины и закономерности эволюции литосферы и других внешних оболочек планеты, отвечает интересам рационального природопользования. С ее помощью станет возможным прогно зирование глубинного строения земной коры, наличия там полез ных ископаемых, состояния геологической среды. В плане эколо гически устойчивого развития цивилизации геологическая теория необходима для предвидения масштабных геодинамических по следствий деятельности человека. В общенаучном плане геоло гическая теория затрагивает познавательные интересы человече ства в целом, поскольку вопрос о происхождении и развитии земной его «колыбели» относится к категории непреходящих.

Объяснению причин геологического развития Земли посвя щены многие десятки геотектонических гипотез, причем в боль шинстве из них считается, что движущие силы геоэволюции ис ходят из глубин Земли.

Так, в концепции неомоболизма («новой глобальной текто нике», «тектонике литосферных плит») предполагаются крупно масштабные конвективные движения вещества в мантии. На этой основе вводятся представления о возникновении, перемещении и взаимодействии литосферных плит. Сторонники концепции рас ширения Земли полагают, что на протяжении геологической исто рии происходили значительное увеличение объема планеты и но вообразование литосферы. В концепции сжатия (контракции) Земли предполагается, наоборот, уменьшение ее объема, неравно мерное оседание и сжатие литосферных блоков. В пульсационной гипотезе постулируется чередование эпох сжатия и расширения Земли. В основу гипотезы глубинного диапиризма и базификации земной коры положена идея о том, что значительные массы веще ства мантийного происхождения могут всплывать и трансформи ровать континентальную кору в океаническую. Согласно пред ставлениям о мантийных плюмах и плюмтектонике, из внешнего ядра и мантии поднимаются струи расплава, которые обусловли вают региональные особенности магматизма или даже кругообо рот вещества в теле Земли и глобальный тектогенез.

Противостояние различных, в том числе взаимоисключаю щих геотектонических идей, продолжается более двух столетий. В обширной литературе с критическим анализом гипотез, особенно в дискуссиях сторонников конкурирующих геодинамических воз зрений, убедительно доказывается несостоятельность предпола гаемых исходных причин тектогенеза. Ввиду этого в конце про шлого столетия Ф.А. Летников писал: «… мы до сих пор не распо лагаем единой теорией, в рамках которой можно было бы рассмот реть все многообразие геологических процессов» ([80], с. 172).

В начале текущего столетия ситуация остается прежней, ибо не ис сякает поток работ, авторы которых подвергают критике сущест вующие геотектонические концепции и предлагают свои идеи.

Такое положение дел можно объяснить тем, что в геодина мике и геотектонике широко распространены идеи феноменологи ческого характера, отражающие скорее конструкции сознания ис следователей, чем объективную реальность. В геологии, научной области преимущественно эмпирических знаний, сложилась пара доксальная ситуация: ни одна из постулируемых глубинных при чин геоэволюции не обосновывается фактическими данными. Для объяснения непонятных явлений во внешних оболочках Земли привлекаются еще менее понятные или даже совершенно загадоч ные явления в глубинных оболочках. По-видимому, геодинамика и геотектоника находятся в тупике, ибо исходные предположения о движущих силах геоэволюции не поддаются доказательству.

Дальнейшее приумножение феноменологических концепций вряд ли приблизит нас к построению теории геоэволюции. Назрела необходимость изменить методологический подход к проблеме и сконцентрировать внимание на исследовании факторов и процес сов геодинамики, реально известных в науке о Земле, во всей сложности связей между ними. Задача в такой постановке является типичной для системного подхода, который используется в изуче нии динамики и развития сложно организованных объектов при роды и общества. При всей трудности задачи ее решение может привести к полезным (заслуживающим доверия) результатам.

Целенаправленное системное рассмотрение причин геоэво люции впервые было предпринято автором и В.Я.Сергиным в ра ботах [127, 133]. Как оказалось, внешние оболочки Земли обла дают функциональным единством и образуют глобальную гео логическую систему (ГГС). На основе изучения этой системы была представлена, в начальном варианте, системная геодина мическая концепция. Она обладает объяснительными и пред сказательными возможностями, а также позволяет наметить на турные и лабораторные эксперименты по ее проверке. В соот ветствии с этими результатами определились цели и задачи дальнейших исследований.

Крупные исследовательские задачи, в числе которых видит ся построение системной концепции геологической эволюции, решаются итеративно, последовательными приближениями. Це лью настоящей работы является повторное, более обстоятельное рассмотрение процессов энерго- и массообмена, свойственных ГГС, и дальнейшее формирование системного геодинамического объяснения геологического развития планеты.

На этом этапе, как и ранее, откладываются в сторону геоди намические предположения, соответствующие формуле «нет объекта без субъекта». Основные усилия направляются на выяв ление геотектонической роли объектов и процессов во внешних оболочках (перисфере) Земли, изученных специалистами на ос нове эмпирических данных. Значительное внимание уделяется геохимическим источникам энергии ГГС, связанным с притоком и преобразованием солнечной радиации. Рассматривается геотек тоническая роль большого круговорота вещества литосферы, гео синклинально-орогенных и разломно-магматических процессов.

Известные представления о связи «горообразовательные движе ния земной коры – изменения климата» дополняются доказатель ствами наличия обратной связи «изменения климата – деформа ции литосферы». Эти и другие взаимодействия процессов био сферной и тектоносферной областей ГГС учитываются в объяс нении циклической и поступательной геологической динамики.

Рассматриваются этапы геологической истории, соответствую щие изменениям структурно-функциональной организованности ГГС. Значительное место отводится вопросу происхождения гео магнетизма, от решения которого зависит правомерность исполь зования палеомагнитных данных в доказательстве дрейфа конти нентов. На основе критического анализа идей неомобилизма вы сказывается сомнение в том, что геологическая наука нуждается в революционных переворотах и новых парадигмах.

Функциональные звенья ГГС рассматриваются в работе с необходимой подробностью, но без детализации, которая должна быть предметом исследований более узкого плана. В качестве базиса используются знания о строении перисферы и процессах в ней, накопленные в науке о Земле. Современнаяя ситуация в гео динамике и геотектонике не располагает к мысли о том, что нуж но опираться только на «современные» и «новейшие» идеи и ре зультаты. Такого рода настрой мысли гипнотизирует многих спе циалистов, занимающихся изучением строения и развития Земли.

В реальности не одним веком строится наука, в том числе геоло гическая теория. При этом только малая часть новых представле ний переходит в категорию полезных (достоверных) – вопреки самовозвеличиванию, свойственному каждой эпохе.

Настоящее исследование находило поддержку специали стов, полагающих, что геологическую теорию нельзя постро ить с помощью моделей, в своей основе отстраненных от эмпи рических знаний. Автор выражает им свою искреннюю благо дарность. Особую признательность автор выражает доктору физико-математических наук В.Я. Сергину за принципиальный вклад в постановку настоящего исследования на основе систем ной методологии и совместную работу на самом трудном – на чальном этапе разработки системной концепции геологической эволюции.

1. ВЫДЕЛЕНИЕ ГЛОБАЛЬНОЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 1.1. Компонентная структура геологической системы Следуя системной методологии, для решения интересующей нас проблемы необходимо определить геосистему, в рамках ко торой происходит геологическое развитие Земли.

На первый взгляд, таковой является система «Земля», вклю чающая все геосферы, от ядра до атмосферы, и все экзогенные и эндогенные геодинамические процессы. Эта позиция согласуется с распространенным мнением о том, что геология изучает твер дое тело Земли или планету в целом. В то же время имеется факт, позволяющий усомниться в отмеченной позиции: «Земля» явля ется объектом изучения планетологии. Эта система задействована в исследованиях таких вопросов планетарной эволюции, как ак креция Земли, ее термическая история, дифференциация вещест ва между геосферами, изменение геосфер на догеологическом и геологическом этапах ее существования.

Теоретическая геология пристально интересуется решением отмеченных вопросов, но пространственный и временной мас штабы ее исследований намного меньше. Она занимается изуче нием развития только внешней области планеты и только на гео логическом этапе эволюции системы «Земля». К собственно гео логическим геосферам относят или земную кору, или литосферу, или тектоносферу [38]. Коль скоро все проявления тектогенеза представляют собой важную часть геологической эволюции, наи более адекватным следует считать последний из этих вариантов.

В отсутствие объективных доказательств существования геоди намических механизмов тектогенеза в глубинах Земли, нет осно ваний полагать, что область интересов геологии выходит за ниж нюю границу тектоносферы. В ином случае понятие «тектоно сфера» утрачивает свой общепринятый смысл и сторонникам глубинной геодинамики нужно доказательным образом упразд нить это понятие или определить его в новых границах.

Таким образом, система «Земля», отвечая задачам плането логии, является слишком «просторной» по отношению к задачам геологии. Эта ситуация представляется позитивной, ибо чем сла бее геологическая эволюция зависит от глубинных геосфер, тем более достоверные данные лягут в основу системной геотектони ческой концепции.

Другая известная геосистема планетарного масштаба – био сфера (в понимании В.И. Вернадского и его последователей) – вмещает многие, но далеко не все факторы и процессы геоэволю ции. Она слишком «тесна» для решения обсуждаемой проблемы.

В то же время познавательная и прикладная плодотворность уче ния о биосфере продемонстрировала эффективность системного подхода по отношению к сложным проблемам биогеоэволюции и глобальной экологии. Здесь мы имеем пример для подражания и стимул для разработки системной концепции геологического раз вития Земли.

Попытаемся теперь выделить собственно геологическую систему (глобальную геологическую систему, ГГС) в промежутке между планетарным и биосферным уровнями системной органи зованности Земли. С этой целью отметим, что ГГС должна обла дать обычными признаками динамической системы:

– взаимосвязью компонентов;

– относительной обособленностью от окружающей (вме щающей) среды по зонам ослабленных взаимодействий;

– наличием источников энергии.

Принадлежность к ГГС литосферы и астеносферы не нуж дается в доказательствах. Отметим только, что имеются по край ней мере два крупномасштабных процесса, которые тесно связы вают их в составе тектоносферы:

во-первых, поддержание изостатического равновесия лито сферы за счет компенсационных перемещений астеносферного вещества;

во-вторых, выплавление из астеносферы базитовой магмы и ее поступление в пределы литосферы по глубинным разломам различного происхождения.

При рассмотрении вопроса о взаимодействии ГГС с ниже лежащими слоями мантии принципиальное значение имеет вы вод, полученный М.Е. Артемьевым: «Существование глобально го астеносферного слоя обеспечивает значительную автоном ность (по отношению к подастеносферной мантии) процессов, протекающих в литосфере» ([7], с. 223). Оказывается, нижележа щие слои мантии не вовлекаются в процессы восстановления изостатического равновесия. Заслуживает внимания и тот факт, что астеносфера затрудняет продвижение сейсмических волн из литосферы в срединную область земного шара и обратно. Ослаб ленность связей тектоносферы с глубинами Земли означает отно сительную ее обособленность и возможность провести нижнюю границу ГГС по подошве астеносферы.

С другой стороны, гидросфера, атмосфера и биота взаимо действуют с литосферой и обусловливают экзогенные геологиче ские процессы, участвующие в геоэволюции. Через литосферу они связаны с астеносферой, поскольку механизм изостатической компенсации реагирует на разрушение гор и осадконакопление, появление и стаивание ледниковых покровов. Следовательно, гидросфера, атмосфера и биота – компоненты ГГС. Каждый из них обладает глобальным единством, которое проявляется, на пример, в усреднении уровня и солевого состава вод океана, пла нетарном характере общей циркуляции атмосферы и изменений климата, повсеместной экспансии жизни. Верхней границей ГГС можно считать верхнюю атмосферу.

Ниже будет показано, что в ГГС сосредоточены практиче ски все реально известные источники энергии, свойственные сис теме «Земля».

Таким образом, ГСС включает астеносферу, литосферу, гидросферу, атмосферу и биоту, а в холодные геологические пе риоды – также различные льды (рис.1.1). Эта компонентная структура ГГС отражает, одновременно, генерализованную фазо вую ее структуру. Система, хотя и является открытой, относи тельно обособлена от окружающей среды: глубоких земных недр и околоземного космического пространства. Подобно биосфере, ГГС представляет собой «оболочечную» геосистему. При глуби нах нижней границы астеносферы в пределах 200400 км масса ГГС не превышает 10% массы Земли.

Рис. 1.1. Компонентная схема глобальной геологической системы (ГГС), по [133, 134]. Не показаны льды, возникающие в холодные эпохи;

приток вещества из Космоса;

утечка земного вещества через верхнюю границу атмосферы В конце прошлого столетия специалисты по докембрию пришли к выводу о зарождении осадочной оболочки и биоты в диапазоне 4,0-3,6 млрд лет до настоящего времени. В работе [194] приводятся свидетельства даже более раннего возникнове ния гидросферы и осадочных пород. Стало быть, уже в раннем архее существовали атмосфера, гидросфера, биота и литосфера.

Существовала и астеносфера, о чем свидетельствует широкое распространение основных эффузивов. Следовательно, ГГС воз никла в раннегеологическое время и ее функционирование пре емственно продолжается вплоть до современной эпохи. Изучение динамики этой системы, с учетом внешних воздействий на нее, может быть положено в основу объяснения причин геологическо го развития Земли на всем протяжении геологической истории.

Полная определенность в отношении объекта исследования существенно отличает настоящую работу от имеющихся геотек тонических гипотез. Например, в обоснованиях новой глобальной тектоники [102, 144] декларируется необходимость изучения ди намики системы «Земля», а рассматривается только твердое тело планеты. Кроме того, остается открытым принципиальный во прос о том, с какого времени появилась предполагаемая плито тектоническая организованность литосферы и какой была геоло гическая эволюция до этого времени.

1.2. Источники энергии геологической системы В соответствии с компонентной структурой ГГС и характе ром среды ее существования имеются следующие источники энергии ГГС:

1) теплогенерация в пределах литосферы и астеносферы;

2) приток тепла через нижнюю границу системы;

3) приток солнечной энергии через верхнюю границу системы.

Первые два источника энергии формируют тепловой поток на поверхности литосферы (qn). В условиях установившегося распре деления температуры в Земле в составе qn теряется (диссипирует) вся теплота, образующаяся в литосферно-астеносферной оболочке и более глубоких геосферах. В соответствии с этим qn = q1 + q2, где q1 и q2 – теплогенерация в рассматриваемых двух источниках, вы раженная через восходящие потоки тепла. Опираясь на исследова ния по термике Земли, попытаемся определить значения q1 и q2 в реалистичном их соотношении.

Согласно работам [85, 101, 119, 144, 165], в ходе геологиче ской истории тектонические процессы были связаны главным об разом со следующими источниками энергии:

– остаточным теплом аккреции Земли;

– гравитационной дифференциацией вещества, особенно при образовании ядра;

– физико-химическими реакциями в недрах Земли;

– приливными деформациями Земли;

– радиоактивным распадом.

Первые четыре источника могли быть весьма существенны ми. Однако активное их проявление приходилось на догеологи ческий и ранний геологический этапы развития планеты. Понят но, что оценки соответствующего выделения и накопления тепла отражают предположительный уровень космогонических по строений. В этом плане заслуживает внимания мнение В.Е.Хаина и М.Г.Ломизе: «По существу роль лишь одного из этих факторов – радиогенного тепла – поддается относительно строгой количе ственной оценке, для остальных основные параметры весьма не определенны» ([165], с. 446). Проводя расчеты тепловой эволю ции Земли, Е.А.Любимова и ее коллеги отмечают: «Любой расчет такого рода включает гипотетические данные о составе мантии и Земли в целом, об истории ее формирования, современных и древних процессах в ней. Оценить возможные ошибки очень сложно» ([85], с. 46).

Ф. Стейси [147] представил доказательства, согласно кото рым при высоких температурах, свойственных преобладающей части мантии, основную роль в процессах теплообмена внутри Земли играет лучистая теплопроводность. По его оценке, вследст вие лучистого переноса тепла температурное поле в теле планеты стабилизируется сравнительно быстро – за время около 5·108 лет.

Учитывая это, теплота аккреции Земли и других источников, дей ствовавших на догеологическом и раннем геологическом этапах, была утрачена в архее. В пользу сравнительно быстрого выноса тепла из глубин Земли к ее периферии свидетельствуют и данные о пониженном тепловом сопротивлении подастеносферной ман тии, имеющиеся в работе У.И. Моисеенко и А.А. Смыслова [91].

На глубинах 1000-1500 км кондуктивная теплопроводность веще ства мантии в 2-3 раза выше, чем в астеносферном ее слое.

Согласно идеям глубинной геодинамики, земное ядро охла ждается на протяжении всей геологической истории. При этом твердое внутреннее ядро наращивается за счет внешнего, жидко го ядра. Считается, что физико-химические реакции фазового пе рехода сопровождаются значительным выделением тепла. По следнее обусловливает мантийные плюмы, циркуляционные ячейки в мантии, тектоно-магматические события плюм-текто ники и плейт-тектоники [55, 98, 165, 195]. Авторы гипотез гид ромагнитного динамо заходят в своих предположениях еще дальше. Они допускают существование во внешнем ядре упоря доченной турбулентности с конфигурациями и скоростями, необ ходимыми для объяснения геомагнитного поля (п. 7.2). Отмечен ные концепции заинтересованы в доказательствах постоянно действующего глубинного источника тепла, поскольку в ином случае они теряют свою основу.

В ряде работ по термике Земли, наоборот, получен вывод о нагреве мантии и земного ядра в ходе геологической истории. В модели тепловой эволюции, построенной Е.А.Любимовой и ее соавторами [85], основная роль отводится распаду радиоактив ных элементов. Принимается во внимание процесс миграции ра диоактивных изотопов к поверхности, вследствие чего расчетная величина современного теплового потока соответствует наблю даемому. Предполагается, что их миграция происходила в первые 2,25·109 лет геологического времени. Проведены модельные экс перименты с учетом выделения гравитационной энергии в верх немантийной зоне расплава, а также повышенной теплопровод ности литосферы при ее раздробленном состоянии на последней стадии геологического развития. За время геологической эволю ции, принятое равным 4,5 · 109 лет, расчетная температура в зем ном ядре повысилась, округленно, от 2500-2800 до 4200-4400 К.

Термические условия, необходимые для зарождения жидкого внешнего ядра, могли возникнуть в позднем протерозое.

В последние несколько десятилетий широкое признание по лучило представление о том, что тепловыделение в ходе аккре ции и гравитационной дифференциации Земли могло обеспечить частичное или полное плавление материала планеты – в зависи мости от скорости протекания этих процессов. Оно согласуется с представлениями о ранней дегазации твердого тела Земли. Если частичное или полное плавление имело место, то к началу геоло гического этапа развития Земли, при сравнительно быстром ос тывании внутренней области планеты, сформировались ядро, мантия, зачаточная литосфера, океан и атмосфера. Такой ход со бытий согласуется с двумя фактами: во-первых, с отсутствием среди древнейших пород исходного метеоритного материала или материала типа лунного реголита;

во-вторых, с наличием у этих пород признаков водно-осадочного происхождения. Принимая этот ход событий, мы вынуждены признать, что современное вертикальное распределение долгоживущих радиоактивных изо топов сложилось на предгеологической стадии геоэволюции.

Исключением является их распределение в тектоносфере, которая формируется вплоть до настоящего времени. В таком случае ло гично полагать, что геологическая эволюция протекала на фоне почти установившегося геохимического и термического равнове сия в глубинах Земли. Частью этого равновесия можно считать квазистационарное сосуществование на протяжении геологиче ского времени пластичного (или жидкого) внешнего и твердого внутреннего ядра.

Стало быть, нет оснований отказываться от эмпирического, в своей основе, представления о решающей роли радиогенного тепла для термического режима Земли на геологическом этапе ее развития. В начале прошлого столетия это представление стало препятствием для дальнейшего доминирования контракционной гипотезы глобального тектогенеза. В настоящее время оно явля ется помехой для концепций, согласно которым главные меха низмы геодинамики, с их энергоресурсами, приурочены к земно му ядру и мантии. Однако эмпирические факты существуют не для того, чтобы пренебрегать ими.

В исследованиях по термике Земли установлено, что на ма териках тепловой поток обусловлен, в основном, радиогенным тепловыделением в литосфере [91, 147]. Тепловой поток на дне океанов почти не отличается от материкового, хотя океаническая литосфера не обладает гранитно-метаморфическим слоем, кото рому свойственно высокое содержание радиоактивных элемен тов. Для объяснения этого факта используется предположение о равенстве содержания радиоактивных элементов в коро мантийной оболочке материковых и океанических сегментов Земли, но более равномерном вертикальном их распределении во вторых по сравнению с первыми. Такое предположение можно считать естественным, поскольку вертикальная дифференциация литофильных элементов в океанической тектоносфере выражена слабее, чем в континентальной.

Ф.Стейси [147] предложил стационарную модель тепловы деления Земли, полагая, что тепловой поток является полностью радиогенным и что различие вертикального распределения ра диоактивных элементов в материковых и океанических сегментах исчезает на глубине 500 км. Он ориентируется на следующие значения удельного выделения тепла горных пород и метеоритов (эрг/( г·год)): гранит – 357;

базальт, габбро – 53;

эклогит – 3,9;

пе ридотит, дунит – 0,35;

каменные метеориты (хондриты) – 1,67;

железные метеориты – 10-4. Заслуживает внимания, по его мне нию, почти полное совпадение тепловыделения каменных метео ритов со средним геотермическим потоком, приходящимся на 1 г вещества Земли (1,7 эрг/(г·год)).

Расчет тепловыделения проведен для чисто континенталь ного и чисто океанического вариантов вертикальной структуры земных геосфер (табл.1.1). Глобальное значение этой величины определяется с учетом того, что доля континентального и океа нического сегментов составляет соответственно 0,4 и 0,6 от пло щади поверхности Земли. В ядре, как и в нижней мантии, удель ное тепловыделение в континентальном и океаническом сегмен тах принимается одинаковым. Полное тепловыделение в ядре считается равным 1·1019 эрг/с.

Таблица 1. Характеристика модели радиогенной теплогенерации Земли, разработанной Ф.Стейси Средняя Удельное Полное теп Слой Толщина плотность тепловыде- ловыделение Земли слоя, км слоя, ление, в сегменте, 1019 эрг/с г/см эрг/( г·год) Континентальный сегмент Кора 40 2,7 104 8, Верхняя мантия 460 3,35 3,34 3, Нижняя мантия 2400 5,15 0,27 1, Океанический сегмент Верхняя мантия 500 3,35 11,6 16, Нижняя мантия 2400 5,15 0,27 1, Все геосферы, включая ядро, обусловливают тепловыделение в континентальном и океаническом сегментах, равное соответст венно 12,8 ·1019 и 19,2 · 1019 эрг/с. Эти значения различаются между собой, как и площади сегментов, в полтора раза. Глобальное тепло выделение, 32·1019 эрг/с, обеспечивает среднюю плотность тепло вого потока на поверхности литосферы, приблизительно равную 63 мВт/м2. Это расчетное значение qn соответствует наблюдаемым значениям теплового потока вне структур с повышенной тектоно магматической активностью, таких, как молодые орогены и сре динно-океанические поднятия («хребты»). В настоящее время из вестно, что положительные аномалии теплового потока отмечен ных структур имеют временный характер [45, 85]. Ввиду этого средний стационарный тепловой поток радиогенного происхожде ния можно считать близким к 60 мВт/м2 [134].

Происхождение положительных аномалий теплового пото ка, не связанных с радиоактивным распадом, рассматривается ниже (пп. 3.3, 5.4). При значительном временнм осреднении их роль невелика.

Согласно рассмотренной модели, в слое от поверхности ли тосферы до глубины 500 км генерируется почти 88% глобального теплового потока. В интересующем нас литосферно астеносферном слое ГГС, при средней его толщине 300 км, теп логенерация составляет не менее 80% – с учетом нелинейного распределения радиоактивности по радиусу Земли. Вклад ниже лежащих слоев мантии и ядра составляет не более 20%. Тем са мым в глобальном тепловом потоке, если его принять равным 0,06 Вт/м2, на тектоносферу приходится 0,05 Вт/м2 и на глубокие недра Земли – 0,01 Вт/м2. Стало быть, q1/q2 = 5.

Поскольку теплогенерация сосредоточена в литосферно астеносферной оболочке, представляется закономерным, что тек тоническая и магматическая активность свойственны тектоно сфере.

Практически единственный источник энергии для ГГС и системы «Земля» со стороны Космоса – солнечная радиация (ин соляция). Ее плотность на нормально ориентированной к солнеч ным лучам поверхности на внешней границе атмосферы, при среднем годовом расстоянии Земли от Солнца, называется сол нечной постоянной (Iо) и составляет приблизительно 1360 Вт/м [72, 88]. Вследствие шарообразности Земли средняя плотность потока солнечной радиации, приходящей к ее поверхности (I), в четыре раза меньше: I = 1/4 Iо = 340 Вт/м2.

Планетарное альбедо (А) оценивается равным приблизи тельно 0,3 и характеризует долю отраженной радиации. Остав шаяся доля радиации поглощается поверхностью Земли, пре имущественно деятельным слоем моря и суши и, в меньшей мере, атмосферой: In = I(1-А) = 240 Вт/м2. Эта энергия затрачивается, прежде всего, на глобальное климатообразование и функциони рование биосферы, в том числе формирование экзогенных геоло гических процессов. После всех преобразований In почти полно стью теряется (диссипирует) в виде длинноволнового уходящего излучения. Весьма малым компонентом этого излучения (точнее, добавлением к нему) является глубинный тепловой поток. Тем самым поддерживается сравнительно устойчивый термический режим планеты.

Сводные данные об источниках энергии ГГС и, для сравне ния, системы «Земля» можно представить в виде притоков тепла к поверхности планеты (Вт/м2):

ГГС Земля поглощенная солнечная радиация 240 собственное радиогенное тепловыделение 0,05 0, приток радиогенного тепла из глубин Земли 0,01 – Многократное превышение мощности инсоляционного ис точника энергии над радиогенным у обеих систем побуждает проявить особое внимание к первому из них. Он обеспечивает энергией экзогенные геологические процессы, с которыми связан наиболее масштабный массообмен на Земле – большой кругово рот вещества литосферы. Следствием этого круговорота является глобальный тектогенез, в том числе формирование континен тальной коры (гл. 2 и 3).

В идеях глубинной геодинамики тектогенез объясняется только теми или иными эндогенными геологическими процесса ми. Считается, что солнечная радиация не задействована в геоди намических и геотектонических событиях, поскольку она не про никает в зону эндогенных процессов. Однако даже узкое понима ние тектогенеза не дает оснований для отрицания тектонической роли инсоляции. В земной коре нет перегородок, которые могли бы воспрепятствовать проникновению вниз энергии солнечной радиации, преобразованной в геохимическую энергию осадочных толщ и энергию тепловых волн, связанных с долговременными колебаниями климата.

Что касается притока тепла из подастеносферных глубин Земли, то он не представляется существенным для функциони рования ГГС. Его роль сводится к участию в формировании тер мического фона, свойственного тектоносфере. Иная точка зрения сопряжена с излишне смелыми предположениями, чего мы все мерно избегаем.

Можно констатировать, что практически вся мощность ис точников энергии системы «Земля» сосредоточена в ГГС. Этот факт свидетельствует о самодостаточности ГГС в плане энергоза трат, связанных с ее динамикой. Вывод об энергетической само стоятельности ГГС касается всего геологического этапа развития Земли, поскольку:

1) согласно астрофизическим представлениям, светимость Солнца не претерпела кардинальных изменений;

2) решающая роль в генерации внутриземного тепла сохра нялась за радиоактивными элементами [38].

Из факта существования ГГС и энергетической ее самостоя тельности следует, что геологическая эволюция Земли связана с динамикой ГГС. Чтобы продвигаться по пути системного анализа причин геоэволюции, необходимо изучать функционирование ГГС.

1.3. Функциональная структура геологической системы Исследование сложной системы, как правило, начинается с рассмотрения ее составляющих, взаимных и обратных связей между ними. В теории систем эту задачу принято решать путем построения функциональной схемы. Такие схемы широко ис пользуются в настоящей работе, ввиду чего приведем их характе ристику из Словаря по кибернетике [139]: «Функциональная схе ма – схема устройства (прибора, системы, машины), на которой изображаются блоки, узлы, элементы и связи между ними в про цессе функционирования. Поясняет логику и характер операций, выполняемых отдельными компонентами, а также последова тельность передачи управляющих сигналов» (с. 701- 702). В от ношении ГГС эта работа проведена и отражена в [128, 129, 134].

Важнейшими динамическими компонентами ГГС можно считать две глобальные геосистемы (экологическая и климатообразую щая) и две глобальные совокупности региональных геосистем (геосинклинально-орогенных и разломно-магматических).

Эти подсистемы, литосфера и астеносфера, с их взаимными и об ратными связями, показаны на функциональной схеме ГГС (рис. 1.2).

Глобальная экосистема (биосфера), согласно широко рас пространенным представлениям, включает осадочную оболочку литосферы (стратисферу);

гидросферу;

различные льды;

биоту во всем ее многообразии;

нижнюю атмосферу (тропосферу). Для геодинамики и геоэволюции существенны такие процессы, про текающие в ГЭС, как изменения состава атмосферы, разрушение и снос (денудация) горных пород суши;

осадконакопление;

гео химическая аккумуляция солнечной энергии в осадочных отло жениях. Процессы типа возникновения и развития экосистем, взаимодействия живых организмов между собой и с факторами окружающей среды, саморегулирования и гомеостазиса в экоси стемах не относятся к сфере непосредственных интересов геоло гии. Ввиду этого наличие в структуре ГГС блока ГЭС не означает «посягательства» геологии на объекты и область исследований экологии.

СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ (СР).

Состав атмосферы (СА) Климатические условия (КУ) Гляциологические условия (ГУ) СА ГУ СА КУ ГУ СР СР ПЛ ПЛ ГКС ГЭС ТПЛ ЭВЛ Д Уровень ОС УО океана (УО) Параметры литосферы (ПЛ) Температурные деформации (ТД) Осадконакоп ление (ОС) Температура ЛИТОСФЕРА поверхности Денудация (Д) литосферы (ТПЛ) ФЛГОС ФЛРМС ТД ОС РМС ГОС ФЛРМС Д ФЛГОС ГОС РМС ПЛ ПЛ ГОС РМС ЭВА ПА ПА ПА ЭВА ЭВА Параметры астеносферы (ПА) АСТЕНО- ФЛРМС ФЛГОС СФЕРА ПЛ ПА ЭВПМ ПОДАСТЕНОСФЕРНАЯ МАНТИЯ Рис. 1.2. Функциональная схема ГГС [134] 1 – биосферная область. 2 – тектоносферная область. ГЭС – глобаль ная экологическая система. ГКС – глобальная климатообразующая система. ГОС – геосинклинально-орогенная система. РМС – разлом но-магматическая система. ЭВЛ, ЭВА, ЭВПМ – потоки энергии и ве щества из литосферы, астеносферы, подастеносферной мантии.

ФЛГОС, ФЛРМС – формирование литосферы в ГОС и РМС. Стрелками обозначены входы блоков, а линиями, выходящими из блоков, – их выходы. Точками показаны разветвления связей.

Глобальная климатообразующая система (ГКС) почти сов падает с ГЭС по компонентной структуре и занимаемому про странству [133]. В то же время она обладает функциональной са мостоятельностью, ибо те или иные климатические условия фор мируются на планетах и в отсутствие биоты. ГКС включает атмо сферу, гидросферу, биоту, льды и значительный слой литосферы.

Толщина последнего составляет десятки километров, так как дол гопериодное чередование теплых и холодных климатических ус ловий сопровождается глубоким проникновением температурных волн в континентальную и океаническую литосферу (п.5.1).

С динамикой ГКС связаны изменения климатических условий, размеров материкового и морского оледенений, уровня океана.

Опосредованно, через биосферу, эти изменения существенно ска зываются на процессах денудации и осадконакопления.

В обобщенном плане глобальные экологическую и климато образующую системы можно назвать биосферной областью ГГС.

Нижняя ее граница заходит в пределы литосферы, но этот факт не удается формально отобразить на функциональной схеме.

Взаимосвязанное функционирование ГЭС и ГКС обусловливает, в первую очередь, экзогенные процессы геоэволюции.

Геосинклинально-орогенная система (ГОС) представляет собой нестабильный участок тектоносферы, где протекает про цесс зарождения и утолщения континентальной коры (гл. 3). На поверхности литосферы, в зоне сопряжения с биосферой, ГОС выражается парагенетическим сосуществованием областей дену дации и осадконакопления. Для динамики ГОС характерны гео синклинальные (геосинклинально-орогенные) циклы, в ходе ко торых стадия формирования осадочных толщ сменяется стадией регионального метаморфизма отложений и горообразования. От меченные стадии могут быть разделены большими промежутка ми времени. Имеющиеся на земном шаре ГОС приурочены к не скольким геосинклинально-орогенным поясам, тяготеющим к ок раинам континентов. Кроме того, глобальное множество (ан самбль) ГОС распадается на подмножества, относящиеся к раз личным типам геотектонических условий.

Разломно-магматическая система (РМС) – это дислоциро ванный хотя бы одним глубинным разломом участок тектоно сферы, где происходят выплавление из астеносферы базитовой магмы и ее подъем на поверхность (пп.3.3, 5.3). Сопутствующее компенсационное оседание литосферных блоков влечет за собой образование новых глубинных разломов и дальнейший магма тизм (положительная обратная связь). С РМС связаны такие про явления магматизма, как дайки, силлы, базальтовые потоки и по кровы, вулканические цепи. В пределах океанической коры рас сматриваемые системы образуют обширные совокупности, сети, принимающие в зонах своей наибольшей плотности облик сре динно-океанических поднятий («хребтов»). Подобно ансамблю ГОС, планетарное множество (ансамбль) РМС состоит из под множеств, связанных с различными геотектоническими условия ми (пп. 5.3, 5.4).

Литосфера и астеносфера образуют тектоносферную об ласть ГГС. Динамически активными ее структурами являются ГОС и РМС. Ниже представлены доказательства того, что ан самбли ГОС и РМС обеспечивают эндогенные процессы форми рования литосферы (гл.3, 5, 6).

Контуры связей, которые начинаются от глобальной экоси стемы в виде денудации (Д) и осадконакопления (ОС), охватывают геосинклинально-орогенные системы (ГОС) и литосферу в целом.

Они вызывают изменения параметров литосферы (ПЛ) – ее состава, строения, толщины, температуры и других характеристик.

Показаное на схеме воздействие ПЛ на биосферную область ГГС означает, что мы прослеживаем контуры обратных связей.

По своему содержанию они соответствуют, прежде всего, круго вороту вещества литосферы. Ветвь круговорота, проходящая че рез ансамбль ГОС, отражает наиболее активную его часть с вы ходом «формирование литосферы» (выход ФЛгос). Эта ветвь включает процессы накопления осадков, регионального мета морфизма, гранитоидного магматизма, складко- и горообразова ния, которые формируют континентальную кору (гл. 2 и 3). Рас сматриваемый круговорот подпитывается базит-ультрабазитовой магмой, поступающей к ГОС из астеносферы (вход ЭВА).

Параметры литосферы, в особенности площадь и высота континентов, играют также климатообразующую роль. Этот смысл придается влиянию входа ПЛ на глобальную климатообра зующую систему. При активном горообразовании ГКС характе ризуется развитием материкового и морского оледенения, эвста тическим понижением уровня моря, формированием холодных геократических условий (пп. 4.3, 6.1).

Климатически обусловленная температура поверхности ли тосферы (Тпл) участвует в формировании температурного режима континентальной и океанической литосферы, особенно верхнего хрупко-упругого ее слоя толщиной 10-20 км. Чередование теплых и холодных геологических периодов сопровождается возникно вением в этом слое термоупругих напряжений сжатия или растя жения (п.5.2). При похолодании климата, особенно в ледниковые периоды, напряжения растяжения инициируют появление гло бальной сети глубинных разломов и разломно-магматических систем (РМС). Функционирование последних ведет к наращива нию литосферы эффузивными и интрузивными породами пре имущественно основного состава (выход ФЛРМС). Наиболее ин тенсивно этот процесс протекает в океанических областях земно го шара (п. 5.4).

Выплавление магмы из астеносферы сопряжено с удалением из нее тепла и литофильных элементов (выход ЭВА). Эти суб станции поступают в пределы литосферы и биосферную область ГГС (выходы ЭВА и ЭВл). В то же время рассматриваемое изме нение астеносферы воздействует на нижележащую мантию и ак тивизирует приток из нее тепла, летучих и литофильных элемен тов (ЭВПМ). Естественно, что в ходе геологического развития Земли должно происходить утолщение литосферы, сопровож дающееся углублением верхней и нижней границ астеносферы.

Рассматриваемые изменения Ф.А. Летников относит к важней шим событиям геоэволюции [80].

Из схемы следует, что ГЭС, ГКС, ансамбли ГОС и РМС, ли тосфера и астеносфера объединены в функциональное целое.

Ввиду этого можно говорить о свойственном ГГС причинном ме ханизме геоэволюции, включающем экзогенные и эндогенные процессы взаимодействия биосферной и тектоносферной облас тей Земли. Последующие главы настоящей работы (гл. 2-6) по священы рассмотрению этого механизма и, попутно, подробному пояснению функциональной схемы.

Отраженные на схеме компоненты и процессы известны в науке о Земле или понятным образом соотносятся с имеющимися знаниями, что является главным обоснованием реалистичности представленной функциональной структуры ГГС. Схема открыта для дополнений, если будет доказано существование неучтенных подсистем и связей соответствующего иерархического уровня.

Вообще совершенствование модельных представлений об изу чаемых объектах – свойство системной методологии, отвечающее сущности процесса познания. Феноменологический подход, ос нованный на субъективных представлениях о тех или иных фак торах и их роли, наоборот, препятствует изучению объектов в их реальном содержании. Это проявляется даже в чрезмерных тер минологических новациях, свойственных умозрительным идеям.

Конечно, в нашем изложении понятие «феноменологиче ский подход» ни в коей мере не касается понятия «феноменоло гическая модель», которое употребляется в естественных и тех нических науках для характеристики изучаемого объекта в сущ ностном, фактическом смысле. Если придерживаться именно это го смысла, то в описании объекта нельзя использовать термины, не имеющие реально установленной связи с действительностью.

В описании процессов, протекающих в ГГС, необходимость в такого рода терминах не ощущается.

1.4. Место геологической системы в иерархии геосистем Затронем вопрос об иерархии геосистем. С учетом сущест вования ГГС каждая наука о Земле имеет свои системные объек ты изучения: соответствующий раздел планетологии – систему «Земля»;

геология – систему ГГС и ее подсистемы;

экология и учение о биосфере – ГЭС и различные экосистемы;

география – географическую оболочку Земли, региональные и локальные гео системы (природно-хозяйственные системы);

метеорология и климатология – ГКС, системы «земная поверхность – атмосфе ра», «океан – атмосфера», циркуляционные системы;

океанология – системы «Мировой океан», «океан», «море»;

гидрология суши – системы «речной бассейн», «бассейн озера»;

гляциология – сис темы «ледниковый покров», «ледник» и другие.

Структурную и масштабную соподчиненность геосистем можно представить в виде следующего ряда включений (где сим волами АГОС и АРМС обозначены планетарные ансамбли геосинк линально-орогенных и разломно-магматических систем):

Экосистемы материков Экосистемы океанов ГЭС Бассейновые экосистемы.......................

Система «земная – поверхность атмосфера»

ГКС Система «океан – атмосфера»

Системы «ледниковые покровы»

«Земля» ГГС.......................

Континентальные ГОС Окраинно-континентальные ГОС АГОС Океанические ГОС.......................

РМС континентальных платформ АРМС РМС орогенических областей РМС серединно-океанических хребтов.......................

Этот иерархический ряд отражает глобальные, глобально региональные и, частично, региональные уровни геосистемной организации природной среды. Если раздвигать границы ряда, то левее разместятся система «Земля – Луна» и Солнечная система, относящиеся к планетарному и звездно-планетарному уровням, а праве – геосистемы регионального, местного и локального уров ней организации.


Рассматриваемая иерархия отражает, вместе с тем, последо вательность возникновения и эволюционные уровни геосистем.

Так, пока «Земля» не включала ГГС, она находилась на догеоло гическом уровне развития;

пока в структуре ГГС не было ГЭС (биосферы), ГГС и «Земля» находились на добиологическом уровне эволюции;

пока жизнь не вышла на сушу и в структуре биосферы не было материковых экосистем, ГЭС, ГГС и «Земля»

находились на уровне примитивного состояния биосферы – и т.д.

С позиций взаимодействия человека с природой существенно то, что в историческую эпоху экосистемы стали трансформироваться в природно-хозяйственные системы, а ГЭС – в социобиосферу.

Когда человечество преодолеет потребительскую сущность про гресса, которая отвечает интересам мировой финансовой олигар хии, биосфера перейдет на эволюционный уровень ноосферы, предсказанный В.И. Вернадским.

«Земля» включает единственную подсистему – ГГС, в соот ветствии с чем глубинная часть планеты не охвачена самостоя тельным системообразованием. Почти вся сложность системной организации Земли приходится на ГГС и геосистемы низших рангов. Этот факт можно объяснить принадлежностью ГГС и ее подсистем к перисфере (пограничному слою) Земли, где прояв ляются следующие системообразующие факторы:

– термодинамически открытое состояние погранслоя;

– гетерогенность – разнообразие вещественного состава, агрегатного и фазового состояний вещества, форм движения материи;

– интенсивность притока энергии (от инсоляционного и ра диогенного источников) и ее диссипации;

– динамичность энерго- и массообмена, связанная со значи тельными градиентами всех полей погранслоя Земли.

Системообразующая роль погранслоя планеты представля ется очевидной. Вместе с тем возникает дополнительный довод о геодинамической пассивности оболочек, подстилающих тектоно сферу. Они не входят в погранслой и, вследствие этого, пред ставляют собой закрытую квазиравновесную термодинамиче скую систему, не способную к самоорганизации и самостоятель ной динамике. Стало быть, имеются основания полагать, что на геологическом этапе существования системы «Земля» ее эволю ция ограничивалась главным образом перисферой, так как обу словливалась динамикой и развитием ГГС. К этому вопросу мы вернемся ниже (в гл. 6).

С выделением ГГС и определением ее функциональной структуры в большей мере становится ясно, что по объектам, предметам, целям и задачам исследований геологическая наука существенно дистанцируется от раздела планетологии, занимаю щегося изучением системы «Земля». Ввиду этого нельзя согла ситься с формулировками цели геологической науки, включаю щими изучение строения и развития Земли, а также разработку теории эволюции планеты. Аналогичным образом неприемлемы новейшие формулировки термина «геотектоника», отраженные, в частности, Ч.Б. Борукаевым в следующем виде: «Раздел геоло гии, предметом изучения которого является строение Земли и формирующие его тектонические движения» ([17], с.7). Ясно, что экспансия геологии в область планетологии, наблюдающаяся в последние несколько десятилетий, отвлекает эту науку от своих целей исследований, не выходящих за пределы перисферы Земли или, теперь уже более определенно, ГГС. Предметом изучения геотектоники является, конечно, не строение и развитие Земли, а строение и эволюция тектоносферы в составе ГГС.

Разграничение геологии и планетологии позволяет уточнить также содержание широкого по смыслу термина «геодинамика».

Суть одного из новейших его определений заключена в следую щих словах [17]: «Наука о глубинных силах и процессах, возни кающих в результате эволюции Земли как планеты и обусловли вающих движение масс вещества и энергии внутри Земли и в ее внешних оболочках…» (с.7). Согласно этим и опущенным словам цитируемого определения, денудация, осадконакопление, мета морфизм, магматизм, тектогенез и другие процессы в перисфере Земли – всего лишь отголоски геодинамики, которая считается планетной, глубинной, эндогенной. С позиций системного анали за проблемы причин геологической эволюции будем различать, во-первых, планетную геодинамику с пиком активности, вероят нее всего, на предгеологической стадии развития Земли;

во-вторых, геологическую геодинамику, события которой развора чивались в рамках ГСС на протяжении геологического времени.

Следуя традиционным представлениям, геологическую геодина мику можно подразделять на эндодинамику и экзодинамику.

В трудах крупных геологов мира и повестках дня многих геологических форумов звучат слова о том, что понимание при чин геологической эволюции ускользает вследствие недостатка знаний о взаимосвязи процессов эндодинамики и экзодинамики.

Президент Международного союза геологических наук в 1980-1984 гг. Е. Зейболд (E. Seibold) в своей приветственной речи на 27-м Международном геологическом конгрессе отметил: «Яс но, что эволюция литосферы, гидросферы, атмосферы и биосфе ры, в их взаимосвязи, была и остается нашей ключевой пробле мой. В ее решении нам привычно полагаться на силу физиче ских, химических и биологических законов. С их помощью мы пытаемся изучить, понять и объяснить процессы в этих геосферах – современные или протекавшие ранее». Созвучную мысль вы сказывают Н.В. Короновский и его соавторы: «Еще одной пока еще не решенной задачей современной геодинамики остается взаимосвязь процессов, протекающих внутри Земли и на ее по верхности, в гидросфере и атмосфере» ([102], с.15). В целом нет сомнений в том, что геологи давно понимают необходимость системного рассмотрения проблемы причин геоэволюции. Одна ко это понимание не является действенным, ибо в геологической науке безраздельно доминируют концепции глубинной геодина мики, которые упорно уводят внимание специалистов от обсуж даемой ключевой проблемы геоэволюции.

Выделение ГГС и ее подсистем имеет целью войти в эту проблему и приступить к ее решению. Естественно, что в на стоящей работе главное внимание уделяется геологической гео динамике, взаимодействию эндогенных и экзогенных геологиче ских процессов, последствиям их взаимодействия.

2. ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ КРУГОВОРОТА ВЕЩЕСТВА ЛИТОСФЕРЫ 2.1. Структура круговорота вещества литосферы Основой функционирования термодинамических систем яв ляются циклы энерго- и массообмена. Это касается живых орга низмов, экосистем, гидрологических систем, атмосферных цир куляционных систем, биосферы и т. д. Изучение механизмов возникновения и поддержания циклов, как правило, – ключевая задача в объяснении динамики природных систем.

Среди циклов, свойственных ГГС, своей масштабностью и сложностью выделяется геологический круговорот вещества (круговорот вещества литосферы). Согласно учению об этом кру говороте, он объединяет экзогенные геологические процессы с эндогенными, хотя энергетика и механизм их взаимодействия еще не выявлены в должной мере. Круговорот формируется при участии всех подсистем ГГС и вызывает изменения литосферы и астеносферы (что отображается взаимными и обратными связями на рис. 1.2). Изучение собственной динамики ГГС логично начать с рассмотрения этого комплексного геологического процесса.

Основополагающий вклад в разработку учения о круговоро те вещества на Земле внес Дж. Геттон [13, 152]. Из представле ний о круговороте вещества возникла его концепция циклично сти формирования и разрушения материков в ходе геологической истории. Цикличность геологических процессов он объяснял тем, что Земля представляет собой «машину», работающую на терми ческих и механических принципах. В этих идеях явным образом выражается системное понимание геологического процесса, ко торое далеко опередило свою эпоху и до сих пор не нашло долж ной оценки в геодинамике.

Сердцевиной учения о геологическом круговороте вещества являются эмпирические представления о циклическом превраще нии горных пород на поверхности Земли:

– разрушение и снос пород, слагающих континенты (дену дация в широком смысле слова);

– накопление осадков и их трансформация в осадочные по роды;

– метаморфизм этих отложений вплоть до их переплавления и образования магматических пород;

– воздымание метаморфических пород и восстановление ус ловий для нового цикла.

Каждый последующий цикл не является копией предыдуще го хотя бы потому, что области денудации, осадконакопления, метаморфизма и орогенеза изменяются по своей конфигурации и другим характеристикам.

Рассмотрим несколько схем круговорота, авторы которых ак центируют внимание на различных особенностях этого процесса.

На схеме А. Холмса (рис. 2.1) отображаются, во-первых, факторы преобразования пород на различных стадиях круговоро та вещества;

во-вторых, состав и состояние вещества в ходе его круговорота;

в-третьих, типы пород, образующихся и участвую щих в круговороте;

в-четвертых, подпитка круговорота магмой и флюидами из глубоких недр.

Рис. 2.1. Цикл ме таморфизации (изменения) пород [172] Образование магмы в земной коре считается следствием ме таморфизма в его крайней степени, называемой ультраметамор физмом. Представление о таком происхождении коровых магм, имеющих главным образом гранитоидный состав, сложилось в первой половине прошлого столетия и не утратило своего значе ния до настоящего времени.

На схеме круговорота вещества Дж. Харбуха и Г. Бонема Картера (рис. 2.2) основное внимание уделяется процессам пре образования пород земной коры. Кроме того, здесь отчетливо обозначено существование неполных, укороченных циклов мас сообмена. Рециклированию подвергаются осадочные породы и даже нелитифицированные осадки.

Рис. 2.2. Диаграмма цикла, показывающая основные процессы преобразования пород земной коры [168] Схема круговорота вещества Г.В. Войткевича (рис. 2.3) вы ражает цикл изменения вещества в генерализованном виде. Био сфера обозначена как область протекания экзогенных геологиче ских процессов, взаимосвязанная с глубинами земной коры. По казаны источники энергии круговорота вещества и подпитка кру говорота магмой из земных глубин.


Рис. 2.3. Схема большого круговорота вещества в земной коре [37] По данным геологии докембрия, среди изученных пород земной коры древнейшими являются метаморфизованные оса дочные породы [36, 114, 137, 138, 149]. В соответствии с этим уже на ранней стадии геологического развития Земли извержен ные породы зарождавшейся литосферы были вовлечены в цикли ческую переработку и не сохранились в первоначальном виде.

Можно констатировать, что круговорот вещества литосферы – «врожденное» свойство ГГС.

Согласно схеме круговорота, литосфера формируется по ме ре поступления из астеносферы базитовой магмы, возникновения из нее изверженных пород, последующего циклического их пре вращения в осадочные и метаморфические породы. Этот процесс можно охарактеризовать с помощью уравнений баланса массы горных пород обобщенных генетических типов.

Изменения массы изверженных пород (МИ), образующихся из магмы астеносферного происхождения, можно выразить сле дующим образом:

МИ = МИВ – М ИД – МИР = ВИ t – ДИ t – РИ t, (2.1) где МИВ – возникновение изверженных пород (вулканитов) за счет магмы, излившейся на поверхность, внедрившейся в осадоч ные толщи и заполнившей разломы континентальной и океаниче ской коры;

МИД – убыль массы вулканитов в связи с процессами денудации;

МИР – убыль их массы вследствие рециклирования – частичного возвращения изверженных пород в астеносферу по мере утолщения и компенсационного оседания литосферы;

ВИ, ДИ, РИ – средние скорости возникновения, денудации и рецикли рования вулканитов за время t.

Аналогичным образом запишем уравнение баланса массы осадочных пород:

МОС = МОСВ – М ОСД – МОСМ = ВОС t – ДОС t – М*ОС t, (2.2) где МОС – приращение (увеличение или убыль) их массы;

МОСВ – увеличение массы осадочных пород вследствие их воз никновения из осадков;

МОСД и МОСМ – уменьшение их массы вследствие денудации и метаморфизма;

ВОС, ДОС, М*ОС – средние скорости возникновения, денудации и метаморфизма осадочных пород за время t.

Метаморфогенными будем называть метаморфические по роды, возникающие за счет осадочных пород, а также магматиче ские породы (преимущественно гранитоиды), возникающие при частичном или полном переплавлении метаморфических пород.

Прогрессивный метаморфизм изверженных пород не вызывает радикального их преобразования (как это происходит с осадоч ными породами) и поэтому не рассматривается. Регрессивный их метаморфизм, в окончательном проявлении, учитывается в виде денудации (МИД). В соответствии с этими позициями, прираще ние массы метаморфогенных пород (ММ) выразим следующим образом:

ММ = ММВ – М МД – ММА = ВМ t – ДМ t – АМ t, (2.3) где ММВ, ММД, ММА – изменения их массы в ходе возникно вения, денудации и ассимиляции астеносферой (последняя воз можна, если подошвенные слои опускающихся блоков литосфе ры подвергаются частичному плавлению и переходят в состав ас теносферы);

ВМ, ДМ, АМ – средние скорости возникновения, де нудации и ассимиляции метаморфогенных пород.

В ходе круговорота вещества процессы денудации постав ляют исходный материал, необходимый для терригенного, хемо генного и органогенного осадконакопления. Как следствие, фор мируются осадочные породы, скорость возникновения которых не отличается от скорости глобальной денудации. Ввиду этого справедливы следующие равенства:

МОСВ = МОСД + М МД + МИД = МД (2.4) ВОС= ДОС+ДМ+ДИ = Д, (2.4а) где МД – убыль массы пород всех типов вследствие глобальной денудации, Д – скорость глобальной денудации.

Убыль осадочных пород в связи с метаморфизмом и воз никновение метаморфогенных пород из осадочных – один и тот же процесс. Учитывая это, имеют место равенства:

МОСМ = ММВ, (2.5) М*ОС = ВМ. (2.5а) Просуммируем левые и правые части уравнений (2.1), (2.2), (2.3). Используя равенства (2.4, 2.4а) и (2.5, 2.5а), находим выра жение для изменений массы литосферы (МЛ). Аналогичным об разом определяем приращение суммарной массы осадочных и метаморфогенных пород. Перепишем также выражение для ба ланса массы осадочных пород. Получаем:

МЛ = МОС + М М + МИ = = МИВ – МИР – ММА = ВИ t – РИ t – АМ t, (2.6) МОС + ММ = МИД – ММА = ДИ t – АМ t, (2.7) МОС = МИД + ММД – ММВ = ДИ t + ДМ t – ВМ t (2.8) В нашем рассмотрении массообмена не накладываются ог раничения на t. Ввиду этого балансовые выражения применимы в диапазоне 0 t tг, где tг – продолжительность геологиче ской истории. Если принять t = tг, то знак повсеместно отпа дает и все балансы следует отнести к геологическому этапу в целом.

Согласно (2.6), изменение массы литосферы является ре зультатом двух процессов: во-первых, возникновения извержен ных пород из астеносферных выплавок, связанных с глобальной сетью глубинных разломов;

во-вторых, перехода в астеносфер ный резервуар изверженных и метаморфогенных пород при ком пенсационном оседании подошвы литосферы (обычно блоковом, по разломам). Осадочные породы как таковые не могут быть ас симилированы астеносферой, не подвергаясь метаморфизму. С учетом второго из названных процессов на схемах геологическо го круговорота вещества литосферы (рис. 2.1 и 2.3) следует отра зить отток массы из литосферного резервуара в астеносферный.

Механизм оттока, рассматриваемый в настоящей работе, не име ет ничего общего с субдукцией океанической литосферы в кон цепции плитотектоники. В ходе геологической истории приток преобладал над оттоком, поскольку геологические данные свиде тельствуют об увеличении массы литосферы.

Однако нет оснований полагать, что это увеличение было непрерывным и, тем более, плавным. Наоборот, согласно (2.6) имеется принципиальная возможность приостановки роста лито сферы и даже уменьшения ее массы в эпохи, когда скорость воз никновения изверженных пород была равна или меньше скорости ассимиляции астеносферой изверженных и метаморфогенных пород (ВИ РИ+АМ). Этот вывод согласуется с представлениями С.Р. Тейлора и С.М. Мак-Леннана [149] о неравномерном и, воз можно, эпизодическом росте континентальной коры. В своих представлениях они опираются на геологические, геохимические и изотопные данные.

Выражение (2.7) характеризует изменения суммарной массы наиболее трансформированных компонентов литосферы: осадоч ных и метаморфогенных пород. Первые являются компонентом биосферы, вторые входят в состав «былых» биосфер. В глобаль ном плане это изменение обусловливается приходом вещества в ходе денудации изверженных пород и расходом вещества в про цессе ассимиляции метаморфогенных пород астеносферой. Дену дация осадочных и метаморфогенных пород не имеет значения, поскольку влечет за собой новообразование этих же пород. В геологической истории их количество увеличивалось – особенно метаморфогенных, слагающих гранитно-метаморфический слой континентов. При этом не исключаются стационирование и уменьшение их массы в эпохи, когда имело место соотношение ДИ АМ.

Древние метаморфогенные породы имеют основной состав [114, 149]. Погружаясь в зону высоких температур, они становят ся частью верхнего (наименее плотного) слоя астеносферы. То же самое касается литосферных вулканитов и их рециклирования в астеносферу. При образовании новых глубинных разломов пер воочередное селективное плавление испытывает этот слой асте носферы. Стало быть, имеются основания полагать, что в астено сферных выплавках присутствует материал, поступающий из ли тосферного резервуара, и что геологический круговорот вещества охватывает верхнюю астеносферу.

Баланс массы осадочных пород зависит, согласно (2.8), от денудации изверженных и метаморфогенных пород (приходная статья) и возникновения метаморфогенных пород (расходная ста тья). На протяжении геологического этапа эволюции сохранялась тенденция превышения прихода над расходом, ибо эмпирические данные свидетельствуют об увеличении объема стратисферы. В начале этого этапа осадочные породы формировались вследствие денудации только изверженных пород – древнейших в геологиче ской истории, не выявленных в областях распространения архей ских структур. В контексте рассмотрения балансов массы, неэро дированные объемы древнейших изверженных пород подверг лись астеносферной ассимиляции и, возможно, полностью вы были из геологической летописи. С появлением метаморфоген ных пород добавился второй источник вещества для образования осадочных пород. Однако с увеличением стратисферы возрастала эффективность процессов метаморфизма. Согласно геологиче ским данным, быстрое увеличение массы осадочных пород, кото рое приходилось на архей и нижний протерозой, впоследствии замедлилось и почти прекратилось. Г.В. Войткевич и О.А. Бессо нов [36], отмечают, что небольшую пропорцию осадочных пород в земной коре следует рассматривать как ту часть осадочной оболочки, которая уцелела от метаморфизма и гранитизации в течение прошлых геологических эпох. По расчетам А.Б. Ронова [115, 116], в фанерозое преобладала колебательная, а не поступа тельная динамика количества осадочных пород. Согласно (2.8), периоды стационирования и уменьшения массы осадочных пород возникали при следующих соотношениях скоростей прихода и расхода вещества: ДИ+ ДМ ВМ.

Изложенные представления о трех обобщенных генетиче ских типах пород литосферы и массообмене между ними, а также между литосферой и астеносферой являются описанием резерву арной модели геологического круговорота вещества. Функцио нальная схема этой модели представлена на рис. 2.4.

ЛИТОСФЕРА Денудация Рециклирование Ри Дос Вос Ви Вма Ди Па Астено- Осадочные Изверженные сфера, Ма породы, Мос M* породы, Ми Дену- ос Выплав дация Дм ление Мета Ам магмы мор физм Дену Метаморфо дация генные породы, Вм Мм Ассимиляция Рис.

2.4. Функциональная схема глобального геологического круговорота вещества (резервуарная модель) Из схемы следует, что прямые и обратные связи объединяют литосферные резервуары изверженных, осадочных и метаморфо генных пород между собой, а также с астеносферным резервуа ром. Эти связи отображают скорости притоков (Ви, Вос, Вм) и сто ков (Ри, Ам, Ди, Дос, Дм) вещества, представленные в балансовых уравнениях. Например, возникновение осадочных пород (Вос) за висит от всех составляющих глобальной денудации и соответст вует формуле 2.4а. Изменения массы литосферных резервуаров определяются только этими притоками и стоками вещества. Из менения массы астеносферного резервуара можно выразить сле дующим образом: Ма = (Па + Ри + Ам – Вма)t, где Па – приток материала из подастеносферной мантии, Вма – выплавление маг мы из астеносферы, дающее начало основным и ультраосновным изверженным породам (Вма = Ви). Приток Па связан с воздействи ем ГГС на подастеносферную мантию (пп. 1.3, 6.3).

Основная часть рассматриваемого круговорота приурочена к литосфере, ввиду чего понятие «круговорот вещества литосфе ры» можно считать приемлемым. В то же время понятие «круго ворот вещества земной коры» представляется слишком узким.

В общенаучном плане под круговоротом вещества понима ют циклический или квазициклический процесс, в ходе которого масса вещества (М) почти не изменяется, а скорость ее прихода (П) приблизительно равна скорости расхода (Р). При этом отно шение М/П = М/Р = называют временем оборота (возобновле ния) вещества в резервуаре. Примерами такого процесса можно считать глобальный влагооборот и водообмен в океанах.

С учетом этого замечания понятие «круговорот» в примене нии к литосферному массообмену не является строгим. Здесь мы акцентируем внимание на явлениях рециклирования вещества в ходе поступательного переходного процесса формирования лито сферы. Было бы неправомерно говорить о времени возобновле ния вещества литосферы, поскольку масса литосферы, согласно моделям ее эволюции, испытывала заметное поступательное уве личение даже в фанерозое. Некоторое приближение к устано вившемуся режиму характерно для стратисферного резервуара вещества. Осадочные породы материков в среднем на 65% состо ят из рециклированного осадочного материала [149].

Главные химические элементы, участвующие в циклах ли тосферного массообмена – наиболее распространенные элементы перисферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K [37, 38]. Согласно учению о круговороте вещества, принципиальное геологическое значение имеет различная подвижность этих элементов в зоне гипергенеза и сопутствующая осадочная дифференциация отло жений.

Атмосферные осадки и воды суши удаляют из выветривае мых пород в первую очередь Na+, Mg2+, Ca2+, Fe2+ [37, 170, 190].

Эти ионы мигрируют вплоть до срединных областей океанов и становятся компонентами морских отложений. Претерпевая ме таморфизм, океанические осадки превращаются в породы с по ниженным содержанием кремния и алюминия, по своему составу приближающиеся к базитам. Менее подвижные ионы (Si4+, Al3+, Fe3+, K+) преобладают в составе гипергенных минералов, которые аккумулируются во внутриконтинентальных и окраинно континентальных бассейнах. Метаморфизм образующихся там осадочных пород дает начало преимущественно кристаллическим сланцам и гранитоидам.

В историческом плане рассматриваемый процесс Г.В. Войт кевич охарактеризовал следующим образом: «Чрезвычайно дли тельный круговорот воды промывал растущую континентальную кору, удаляя из нее навсегда некоторые наиболее растворимые симатические (базальтовые) элементы (Ca2+, Mg 2+, Fe 2+) и со храняя относительно малоподвижные компоненты типа SiО2, Al2О3, тем самым способствуя ее сиализации в целом»

([37], с.164).

Согласно традиционным геолого-геохимическим представ лениям, экзогенная сепарация вещества, протекающая в ходе де нудации и осадконакопления, обусловливает следующие взаимо связанные характеристики глобальной литосферы:

– бимодальность состава магматических пород земной коры (базиты и гранитоиды);

– сосуществование двух основных типов литосферы: океа нической и континентальной;

– бимодальность высотного положения литосферы, отра жающую главный контраст планетарного рельефа – между по верхностью материков и дном океанов.

По имеющимся сведениям о планетах земной группы, отме ченные характеристики свойственны только Земле. Принципи альной особенностью планеты, позволяющей объяснить этот факт, принято считать наличие гидросферы [36 149]. В обоб щающем плане объяснением можно считать раннегеологическое возникновение полномасштабного Мирового океана и круговорот вещества в ГГС (пп. 3.4, 6.4 ).

В отсутствие высотной дифференциации поверхности лито сферы земного шара процессы круговорота вещества и экзоген ной геохимической его сепарации были бы невозможны. Ввиду этого перепад высот между континентальной и океанической ли тосферой, будучи следствием долговременной геохимической се парации литосферного материала, одновременно является причи ной, поддерживающей ее. Стало быть, имеет место сложный гео логический процесс с обратной связью, схематично представлен ный на рис. 2.5.

Глобальная денудация и осадочная дифференциация вещества литосферы Перепад высот поверх- Различие состава ности континентальной и плотности и океанической континентальной и океанической литосферы литосферы Установление изостатического равновесия в тектоносфере Рис. 2.5. Схема вещественной и гипсометрической дифференциации литосферы в ходе круговорота ее вещества Отмеченный на схеме перепад высот возникает за счет из быточной «плавучести» континентальной литосферы. Тем самым тектогенез, обусловливающий возникновение континентов, гене тически связан с круговоротом вещества литосферы. Здесь мы говорим о тектогенезе в широком смысле слова, подразумевая «строительство» геологических структур за счет различных фак торов, не только силовых.

Области денудации земного шара взаимодействуют с облас тями осадконакопления при участии механизма изостатической компенсации. В геологическом масштабе времени денудационная убыль массы литосферного материала восполняется притоком ас теносферного вещества к областям денудации, а формирование осадочных пород в областях седиментации компенсируется отто ком астеносферного вещества. В соответствии с известными за кономерностями глобального осадконакопления, будем различать два типа областей седиментации:

1) активной седиментации (С1), в пределах циркумконти нентальных морских бассейнов;

2) медленной седиментации (С2), в собственно океаниче ских бассейнах.

С учетом существования таких областей уравнения баланса массы вещества в глобальной литосферно-астеносферной обо лочке можно записать следующим образом:

МДУ = МДП ;

(2.9 а) МС1А = МС1Р;

(2.9 б) МС2А = МС2Р. (2.9 в) МДУ = МС1А + МС2А. (2.10) МДП = МС1Р+ МС2Р, (2.11) где МДУ и МДП – убыль корового материала и приход астено сферного вещества в областях денудации;

МС1А и МС1Р – акку муляция осадочного материала и расход (отток) астеносферного вещества в областях активной седиментации;

МС2А и МС2Р – то же в областях медленной седиментации.

Эти соотношения характеризуют обратную связь между де нудацией и изостатической компенсацией в установившемся ре жиме. Для расчета притока астеносферного вещества к областям денудации можно использовать равенство, которое следует из (2.10) и (2.11):

МДП = МС1А + МС2А. (2.12) По расчетам А.П. Лисицына [81], 92-93% массы рыхлых продуктов, поступающих с суши в Мировой океан, остается в пределах подводных окраин материков. В пелагиаль океанов, глубже 3 км, проникают только 7-8% их массы. Стало быть, отме ченная обратная связь реализуется главным образом в материко вых сегментах литосферно-астеносферной оболочки. Собственно океанические сегменты слабо затрагиваются этим процессом.

Рассмотренное взаимодействие областей денудации и седи ментации отражено на схеме латерального массообмена в текто носфере, связанного с круговоротом вещества литосферы (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Схема латерального массообмена в литосферно-астеносферной оболочке в ходе круговорота вещества литосферы.

1 – консолидированная литосфера;

2 – осадочные отложения;

3 – астеносфера;

4 – океан;

5 – глубинные разломы и связанные с ними тела вулканитов На схеме принимается, что МС1А МС2А. По смыслу она почти идентична схеме восстановления изостатического равнове сия в связи с денудацией и осадконакоплением, построенной А. Холмсом [172]. Существенное отличие касается использован ного этим автором представления о воздымании орогенов по ме ре денудационной их разгрузки. Эмпирические данные свиде тельствуют о том, что на орогенной и посторогенной стадии ли тосфера испытывает разрывные дислокации, сопровождающиеся базитовым магматизмом. На причинах дислокаций остановимся в главах 3 и 5, а здесь примем во внимание принципиальную воз можность (скорее – неизбежность) участия в магматизме астено сферного вещества, приходящего к областям денудации из облас тей седиментации. Тем самым только часть массы МДП остается в астеносфере и поднимает литосферу. Другая ее часть поднима ется по разломам и дает начало гипабиссальным и поверхност ным вулканитам. Записанный выше баланс массы при этом не нарушается. Не исключено, что в зонах денудации имеет место, главным образом, сквозьлитосферный подъем астеносферного вещества.

Подводные извержения базитовой магмы, показанные в правой части схемы на рис. 2.6, также не нарушают балансовых уравнений латерального массообмена, поскольку они не изменя ют массы литосферно-астеносферной оболочки. Независимо от них накопление осадочного материала влечет за собой отток ас теносферного вещества в сторону областей денудации.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.