О тектогенезе Земли и его причинах

Мы достаточно много говорим о проблемах тектогенеза, в том числе о периоде астрономического развития Земли, но важнее энергетику тектонических процессов для геологического периода развития и для использования этих данных в практической геологии.

За начало истории тектонических процессов примем эпоху, когда на Земле сформировались оболочки подобные современным, и образовалось ядро. Принятие этого условия удобно тем, что отпадает проблема выбора «горячего» или «холодного» происхождения Земли.

При решении рассматриваемой нами проблемы в такой обстановке будем исходить из следующих, достаточно достоверно установленных, положений:

а) можно считать общепринятыми представлениями о циклическом характере тектонической активности Земли, происходящей на фоне ее направленного развития;

б) периоды тектонической активизации хорошо коррелируются с периодами определенных астрономических явлений;

в) каждой тектонической активизации предшествует более длительная по времени эпоха относительно спокойного развития.

Мы уже указывали на то, энергия вращения планеты вокруг своей оси и в Солнечной системе – это огромный практически неисчерпаемый ее источник. Естественно встает вопрос – каков механизм расходования энергии, которая является источником реализации тектонических явлений на Земле?

Чтобы понять это обратимся к современным представлениям о строении Земли. Кратко они сводятся к следующему: Землю можно представить как состоящую из нескольких концентрических слоев систему:

1) Тонкая кора (А), структура которой не решена и очень сложна, мощностью от 10 до 20 км в океанах и до 60-65 на материках;

2) Астеносфера (распространена не повсеместно) мощностью до первых десятков километров;

3) Легкая часть мантии (В), мощностью до первых сотен километров;

4) Переходная зона (С) мощностью около 500 км;

5) Твердая часть мантии (Д), распространена до глубин 2900- 3000 км;

6) Жидкий внешний слой ядра (Е), мощностью около 2200 км;

7) Переходный слой (F) между внешним и внутренним ядром, мощностью порядка 100 км;

8) Твердое внутреннее ядро (G), мощностью около 1200 км.

Для характеристики равновесного состояния Земли введено понятие геоизостазия. Геоизостазия – такое состояние Земли, которое она приняла, если бы слагающий ее субстрат в пределах каждой ее оболочки был жидким и не смешивался. Это была бы система сфероидов с уменьшающимся коэффициентом сжатия.

Источником сил, приводящим к тектоническим активизациям Земли, являются вариации ее ротационного режима (изменение угловой скорости и положения оси вращения), что приводит к нарушению геоизостазии. Каков механизм возникновения этих сил?

1) Земля вместе с Солнечной системой вращается вокруг центра Галактики. Период ее обращения составляет примерно 220 млн. лет и примерно соответствует по продолжительности геологичекой эре;

2) Экспериментально установлено, что в течение последних 500 млн. лет угловая скорость вращения Земли непрерывно уменьшается; установлен эмпирический закон этого уменьшения;

3) Земля представляет собой магнит. Перемещаясь в переменном магнитном поле Галактики, она должна получать дополнительный вращательный момент. Но Земля представляет собой гироскоп, момент количества движения которого в пространстве должен сохраняться. Удовлетворить обоим требованиям одновременно можно только при условии относительного перемещения различных внутренних частей Земли. Наиболее вероятным является поворот ядра относительно остальной части Земли по промежуточному слою (F), что вызовет перемещение полюсов.

Какие следствия в результате изменения геоизостазии Земли?

1) Уменьшенному значению угловой скорости вращения будет соответствовать новый геоид с меньшим сжатием;

2) Непрерывному изменению ротационного режима Земли соответствует непрерывное ее стремление к достижению равновесного состояния;

3) Новое равновесное состояние достигается соответствующей деформацией геоида, приводящей к напряжению в Земле и ее тектоносфере;

4) В эпохи тектонических активизаций, т. е. в интервалы максимальных скоростей перемещения полюса, величины этих скоростей оказываются достаточными для создания напряжений в литосфере превышающих ее прочность, тем самым создаются условия для разломообразования и других тектонических процессов.

Цифры по данным японского за все время эволюционного развития Земли, т. е. за 4,5 млрд. лет на нее из внешних источников поступило энергии 5*10³⁸ эрг, а кинематика энергии вращения Земли только за 1 год составляет 2*10³⁶ эрг.

При наличии такого мощного потенциала любые изменения в скорости вращения планеты и вытекающие из этого тектонические последствия могут всегда быть обеспечены энергией высокого порядка.