Часть 1

ВВЕДЕНИЕ

Примерно 70 лет назад астрономам удалось показать, что объект, видимый в созвездии Андромеды как слабое светящееся пятнышко и расположенный на удалении от 142·10¹⁷ до 215·10¹⁷ км, представляет систему, состоящую из звёзд. Мощность земной коры в среднем составляет примерно 10-15 км в океанах (с учётом воды) и 30-60 км на материках. Тем не менее, на протяжении 2500 лет человек занимался «горно-геологическим собирательством». Это означает, что земляне использовали полезные ископаемые, которые находили на поверхности. Месторождения разрабатывали любыми доступными способами. После истощения рудных запасов переселялись в новые районы, или завозили сырьё из соседних областей. Земная кора в объёме даже самых верхних горизонтов практически не изучалась, хотя уже в те времена не было секретом, что скопления руд в верхних оболочках образуются при перераспределении глубинного земного вещества. Но посредством какого взаимодействия происходит перераспределение? Как определить взаимодействующие части? В какой степени делима наша планета, подобно разделённому, но вначале предполагавшемуся в построениях Левкиппа и Демокрита «неделимым», атому? Если движение – неотъемлемое свойство материи, как движутся земные массы в объёме отдельных структур? Неужели в строении звёзд и планет нет ничего общего? Ведь сейчас многих учёных не устраивает модель Солнца в виде сплошного водородного раскалённого шара. На подобные вопросы призваны отвечать геолого-геофизические науки – геотектоника и геодинамика.

По В.В. Белоусову геотектоника – это наука, «изучающая движения земной коры, охватывающие значительные её глубины, и те структуры, которые такими движениями образуются». Изучая верхние оболочки планеты, геотектоника решает ряд задач, и в их числе – разработка теории геотектонических процессов с выяснением причин и движущих сил. Из сказанного ясно, что изучение причин и движущих сил, управляющих взаимодействием составных частей планеты, требует привлечения других наук: геофизики, геохимии, петрологии. Необходимо изучение процессов, протекающих в глубинах Земли, их роли в формировании структур коры и литосферы в целом. И здесь нам нужна тектоника, дающая представление о разнообразных структурах – геологических телах, которые изучаются уже не одно столетие.

В чём же отличие предмета геодинамики от главного содержания геотектоники? Ведь уже сказано о взаимодействии составных частей, причинах и движущих силах. Геодинамика (от греч. Ge – Земля и dynamis – сила) – «наука о глубинных силах и процессах, возникающих в результате эволюции Земли как планеты, и определяющих движение объёмов вещества и энергии внутри Земли и в её внешних твёрдых оболочках». Непосредственно изучать вещество глубоких оболочек планеты нельзя, можно судить о нём по косвенным данным, теоретическим построениям и по результатам проявления глубинных процессов на поверхности – структурам. Значит, геотектоника и геодинамика – две взаимно дополняющие друг друга геолого-геофизические дисциплины. Геодинамика лишь охватывает более широкий круг задач (а не только изучает преимущественно структурную мозаику земной коры), опираясь на информацию космологического плана, используя все общефизические законы. Иными словами можно сказать, что геотектоника изучает строение литосферы, весь комплекс структурных форм на основе наиболее реальных механизмов функционирования всех составных частей планеты. Геодинамика же призвана показать эти наиболее реальные механизмы взаимодействия глубинных структурных элементов Земли, ставя им в соответствие весь комплекс изученных структурных форм.

Геодинамика делится на общую, частную, региональную и историческую. В ведении частной геодинамики находятся взаимодействия масс во внешних оболочках планеты, движение литосферных плит. Региональной геодинамика становится тогда, когда изучаются перестройки той же литосферы в масштабах отдельных континентов. Историческая геодинамика (палеогеодинамика) занимается восстановлением хода эволюции планеты в далёком прошлом, облика её, существовавшего миллионы лет назад. Общая же геодинамика изучает наиболее глубинные процессы, определяющие эволюцию всей системы в целом. Невозможно чётко разграничить круг вопросов, относимых к охарактеризованным разделам геодинамики. Не представляя особенностей функционирования планеты в прошлом, что можно сказать о её будущем? Нельзя успешно изучать геодинамику литосферы отдельного региона без увязки перестроек с соседними глобальными структурами. Поэтому, хотя в книге затронуты преимущественно вопросы, относящиеся к общей геодинамике, мы часто будем «посещать» соседние области, заимствуя для полноты картины информацию разного плана. Главной опорой в построениях являются геофизические науки, без которых все выводы – лишь мало правдоподобные гипотезы. Надёжно установленные общефизические законы есть результат наблюдений естествоиспытателей над взаимодействием земных природных систем различного ранга. Значит, не будет ошибкой считать, что в основе общей физики лежит геофизика, и может корректнее физику именовать «общей геофизикой», а при надобности делить её на частные направления. Ведь химия, рассказывая о взаимодействии атомов и молекул, изучает те же природные системы из состава планеты.

Полезно будет вспомнить и то, что физике предшествовала натурфилософия (V-IV века до нашей эры). Значит, разобраться в общих законах функционирования сложной системы нельзя без определённых допущений философского плана. Изучение взаимодействия составных частей системы без таких допущений – равнозначно наблюдению над работой «перпетуум мобиле» – вечного двигателя, в котором заданный набор движений не изменяется. Но вечного двигателя для человека не существует: «Всё течёт, всё изменяется». Неопределённость в представлении природы гравитационного взаимодействия значительно осложнила расшифровку механизмов функционирования сложных систем. Влияние геометрии материального пространства на движение тел как философский принцип, вероятно, не совсем абсурдно. Значительно сложнее применить данное положение, например, к образованию протяжённых зон современной вулканической деятельности в Тихоокеанском регионе, разделению литосферы на континентальную и океаническую. По-видимому, теория основополагающего гравитационного взаимодействия должна быть исключительно физической. Имея ясные представления о физике процесса, не составит труда изложить теорию на языке математики.

Выяснение природы движущих сил геотектонических процессов – главная задача данной работы. Парадоксально, но решения этой задачи в общем виде не требуется. В постановке задачи содержится ответ. Природа движущих сил тектонических процессов – в вечном движении-взаимодействии. Передача энергии движения (гравитационной) лежит в основе всех явлений окружающего мира. Существует большое количество работ по геодинамике, предложены многие модели образования и развития структур, модели функционирования конкретных эндогенных режимов астеносферы и литосферы. Всё же остаётся много неясных моментов, сопровождающих усилия по созданию цельной и непротиворечивой теории динамических процессов. Когда мы читаем, что главными физическими и химическими факторами возникновения местных очагов плавления в верхней мантии или коре являются увеличение теплового потока, снижение всестороннего давления, изменение вещественного состава пород, что способствует снижению температуры плавления, то не видим здесь сил-причин, ответственных за протекание названных преобразований. Значит, необходимо охарактеризовать механизмы передачи энергии движения от одних объектов другим.

Книга названа «Геодинамика. Проблемы и перспективы», и большое внимание в ней уделено показу формирования тектонических структур на основе фундаментального гравитационного взаимодействия. Пока в известном смысле «геодинамика» отделена от «гравитации», хотя из последующих построений станет ясно, что рассматривать следует «геодинамику как гравитацию», ибо «движение-взаимодействие» есть фундаментальная основа существования мира.

В начальных разделах приведён материал общефизического плана – основа геодинамических построений. Показан механизм гравитационного и магнитного взаимодействий, рассмотрены принципы квантования гравитационной энергии, без чего нельзя представить строение и эволюцию сложных систем. Именно обращение к эволюции планеты способствовало тому, что работа получилась больше похожей на освещение «динамической истории Земли». Без экстраполяции построений в эпохи земного «возможного прошлого» и «вероятного будущего» рассуждать о геодинамике невозможно. Поэтому, для более понятного и последовательного изложения в книге приводится информация из сопредельных областей естественных наук: географии, космологии, геологии. Возможно, отсутствие сложных математических выводов, актуальность рассматриваемых вопросов, касающихся устройства и дальнейшей судьбы общего для землян дома – планеты, послужат стимулом в привлечении широкой аудитории читателей. В лучшем виде обустроить среду обитания, а не разрушить её, более чётко представляя особенности функционирования земных глубинных структур, – это главная цель написания книги. Если приведённая информация хотя бы на 20-30% окажется востребованной, цель можно считать достигнутой.

На протяжении многих лет некоторые разработки автора публикуются в сборниках статей, издаваемых Красноярским научно-исследовательским институтом геологии и минерального сырья. Степень реальности предложенных идей оценивается учёными института достаточно критично. Но по-другому невозможно. Относительная новизна материала, иногда его ярко выраженная полярность по отношению к классическим теориям не способствуют эффективному продвижению построений к читателям. В то же время ясно, что только новые взгляды, прогресс в области естествознания позволят существенно улучшить качество, например, геологоразведочных работ. Сегодня руководители геологических и геофизических служб понимают, что неправильно ожидать появления новых теорий исключительно в центральных или зарубежных институтах, разработки региональных научных и производственных коллективов не менее ценны, но требуют административной поддержки. Возможно, этому будет способствовать более широкое ознакомление специалистов всех уровней с настоящими построениями.