5. Некоторые особенности геосинклинального процесса и причины его эволюции в истории Земли

С позиций современных гипотез представляются совершенно непознанными причины многих особенностей геосинклннального процесса.

Во-первых, совершенно неясна природа периодичности глобаль­ных тектонических движений, активное проявление которых, часто с" наследованием предшествующего структурного плана, законо­мерно сменяется периодами относительного тектонического покоя.

Во-вторых, непонятны причины однозначности тектонических движений в геосинклиналях и на платформах. Геосинклинальнос развитие, как правило, сопровождается трансгрессиями во вне-геосинклинальных областях, горообразование — регрессиями. Ес­ли трансгрессии и регрессии, как полагают, связаны с эветатиче-скими колебаниями уровня океана, то в чем причина этого яв­ления?

В-третьих, неизвестно, чем обусловлено закономерное сокраще­ние продолжительности тектоно-магматических циклов от древних к молодым и с чем связано закономерное сокращение площади геосинклинальных областей, на фоне которого по неясной причине возрастают интенсивность горообразования и контрастность тек­тонических движений, а также происходит вытеснение эвгеоснн-клииалей миогеосинклиналями (Ханн, 1964).

Гипотеза изначально гидрндной Земли, по нашему мнению, позволяет существенно приблизиться к пониманию внутренних, причин перечисленных явлений.

С нашей точки зрения, проблема периодичности тектонических движений и соответственно цикличности геосинклннального про­цесса сводится к возможным причинам пульсационного (дискрет­ного) отделения водорода от ядра, которые на данном этапе мож­но обсудить лишь в самом первом приближении.

щ Мы не знаем, каких концентраций достигает водород в цен­тральных частях Земли. Однако есть основания предполагать, что _еГо исходные концентрации могли быть выше нормальных стехио-(Ивтрических содержаний. Тонкодисперсное состояние металлов в протовеществе (на допланстной стадии), их длительное (милли­оны лет) пребывание в водородной среде* на фоне высокой ра­диации (за счет распада короткоживущнх изотопов)** — все это должно резко повысить объем окклюзии.

Диссоциация гидридов начинается лишь при достижении опре- деленной предельной температуры (см. раздел III. 1). Допустим, что в некотором объеме ядра произошло повышение температуры (в связи с общим разогреванием Земли) выше предельной устой- чивости гидридов и началось их разложение. При этом первона- чально должна наблюдаться интенсивная дегазация водорода, ко- торая, однако, не будет сопровождаться значительным разуплот- нением, так как для многократного уплотнения металлов протон- ным газом, вероятно, достаточно атомных содержаний водорода Н/Ме=1 (см. раздел V. 3). Дальнейшее падение концентрации во- дорода должно сопровождаться увеличением объема, и тепловая энергия во все более возрастающих масштабах будет расходовать- ся на разуплотнение металлов, так как процесс этот весьма энер- гоемкий. Естественно, что в процессе разуплотнения масштабы дегазации водорода будут значительно меньшие по сравнению с первоначальными. После окончания энергоемкого процесса разу- плотнения разложение гидридов распространится на следующую, более глубокую, зону, где для разложения гидридов в условиях возросшего давления требуется соответственно более высокая тем- пература. .

Таким образом, в первом приближении можно предположить цикличный характер разложения ядра. При этом на первых эта­пах каждого цикла должна иметь место интенсивная дегазация .водорода, тогда как на последних она сокращается и начинается энергичное разуплотнение.

Интенсивная дегазация водорода, как было показано выше, может вызвать на поверхности планеты геосинклинальный цикл тектоно-магматнческих явлений, тогда как сокращение дегазации и разуплотнение материала ядра должно сопровождаться расши­рением океанических впадин. Естественно, что после орогенеза на континентах устанавливается относительно спокойный тсктониче-

• * Образцы стальной ленты толщиной 0.06 мм выдерживались в чистом во­дороде при давлении I атм и комнатной температуре в течение 55 дней. За это время количество окклюдированного водорода почти в 200 раз превысило то Количество, которое металл мог бы содержать согласно растворимости (Moore, Smith, 1939).

** Установлено сильное повышение растворимости водорода в облучаемой стали при температуре 800° С и продолжительности облучении 15 мин образны адсорбировали в 5 раз больше водорода, чем иеоблученные (Blancliard, Bochi-^г°1. 1962).

скнй режим и тектоническая активность на этом этапе прояв­ляется преимущественно в расширении Земли по ее рифтовой си­стеме.

Так как причины геологического развития, с наших позиций, связываются с циклическим разложением ядра, то напрашивается вывод — геотектонические эпохи (если не по всему глобусу, то, уж очевидно, на его полушариях) должны быть синхронными. Разу­меется, что это относится к наиболее крупным циклам — альпий­скому, киммерийскому, герцинскому, каледонскому и т. д., но внутри них могут быть подциклы и фазы складчатости в силу возможных вариаций физико-химических свойств коры и слоя В мантии (в частности, меньшая вязкость астеносферы может обус­ловить более быстрое заплывание дспрессионной воронки и соот­ветственно более раннюю складчатость и, наоборот, большая вяз­кость волновода может быть причиной более поздней складча­тости) .

Разделенные во времени дегазация, водорода, пополняющая запасы воды в гидросфере, и разуплотнение, вызывающее расши­рение океанических впадин, должны сопровождаться эвстатиче-скнми колебаниями уровня океана, которые обусловливают (Ко­сыгин, 1959) трансгрессии и регрессии на платформенных участ­ках. При этом пополнение на геосинклинальной стадии водных ресурсов должно вызывать трансгрессии, а расширение океаниче­ских впадин — регрессии, что согласуется с геологической действи­тельностью.

Вода, по-видимому, в основной массе выводится на поверх­ность планеты на стадии проявления регионального метаморфиз­ма и главным .образом при всплывании астенолитов, которыми ювеиильныё порции воды транспортируются из зоны заглатыва-. ния в подкоровые горизонты, т. е. на инвсрсионном-и орогенном этапах. В этой связи, становится понятным отмечавшееся А. Д. Ар­хангельским некоторое запаздывание трансгрессий на платформах, «максимальное погружение которых часто совпадает во времени с переходом к поднятию в геосинклиналях» (Хаин, 1951).

Допустим, что фронт разуплотнения ядра Земли перешел гра­ницу, которая соответствует пределу пропорциональности уплотне­ния гидридов (см. рис. 7) и, следовательно, ядро имеет примерно одинаковую степень уплотнения. Предположим также, что повы-. шсние температуры разложения гидридов имеет линейную зави­симость от. давления. При этих (достаточно реальных) условиях можно считать, что с каждым циклом разуплотнения ядра его гра­ница будет перемещаться к центру планеты на один и тот же ин­тервал, но объемы ядра, вовлекаемые в разложение, будут резко уменьшаться от ранних циклов к поздним (рис. 24). Соответствен­но этому должно уменьшаться и время, необходимое для дегаза­ции и разуплотнения, т. е. должна сокращаться продолжитель­ность циклов разложения гидридного ядра и, разумеется, продол­жительность тектоно-магматических циклов.

« Однако эта тенденция может иметь место лишь при условии равномерного во времени поступления тепла. Поэтому отмеченное сокращение продолжительности циклов могло происходить (со­гласно нашей концепции) только в последние 1 —1,5 млрд. лет, когда генерация радиогенного тепла сравнительно слабо изменя­лась (вследствие естественного «вымирания» радиоактивных изо­топов) во времени, но этого явления не должно было быть в более ранние эпохи, характеризовавшиеся резко повышенным теплоот-делением в недрах планеты (W'asserburg, et all, 1964; Lee, 1967).

• Характер инфильтрации про­тонного газа, вероятно, должен существенно изменяться по мерс прохождения его сквозь толщу мантии. В нижних частях мантии «испаряющийся» водород, по-ви­димому, представлен достаточно однородным и разреженным об­лаком протонного газа, обвола­кивающим ядро. По мере истече­ния водорода однородное облако непременно должно дифференци­роваться на целый ряд отдель-' ных более плотных потоков, кото­рые по мере проникновения сквозь мантию сливаются в несколько крупных и. концентрированных «русел».

Предполагаемое слияние потоков может быть обусловлено: {v^-— притяжением и перехватом мелких потоков крупными, так как последние должны быть более прогретыми и, следовательно, в них выше скорость диффузии (аналогичным образом происходит притяжение и перехват мелких речек крупными, поскольку послед­ние имеют больший врез долин);

— магнитным стяжением параллельных потоков протонного газа подобно проводникам электричества с однонаправленными токами.

Предложенная принципиальная схема дегазации водорода от ядра (рис. 25) одновременно может служить иллюстрацией харак­тера распределения и концентрации экстремальных тепловых пото­ков, обусловленных избирательным истечением протонированного Водорода, в ходе геологического развития Земли по мере увели­чения мощности ее мантии. Отсюда становится понятной повсеме­стность геосинклннального режима при маломощной мантии в ар-^Хес (водородное облако не успевало разделиться на отдельные Потоки), а также последующее сокращение площадей геосннкли-

6^Г> нальных зон в протерозое, палеозое и мезо-каинозое по мере утол­щения мантии и постепенного слияния потоков водорода.

Естественно, что сбор водорода в крупные русла с ростом мощ­ности мантии предполагает большую степень насыщения тектоно-генов протонным газом и, следовательно, с течением времени боль­шую контрастность их уплотнения и разуплотнения. С этим, по-видимому, можно связать увеличение контрастности тектониче­ских Движений и возрастание интенсивности горообразования от ранних геотектонических эпох к поздним.

Вытеснение эвгеосинклиналей миогеосинклиналями, по-видимо­му, также обусловлено постепен­ным утолщением мантии. Выше было показано (см. раздел VI.1), что по мере увеличения мощно­сти мантии первоначально рассе­янные по глобусу структуры ра­стяжения генерализуются и что, наконец, расширение Земли ста­билизируется по единой системе рифтов, предопределяя этим за­ложение океанов. Со временем происходит как бы миграция зон растяжения с континентов, кото­рые некогда преобладали, в оке­аны, что и стимулирует их разви­тие. Инициальный магматизм на­чальных стадий геосинклннальных зон связан с заложением струк­тур растяжения. Следовательно, непосредственно за миграцией зон растяжения он должен перемещаться в океаны, в результате чего на континентах в геосинклиналях все более преобладающим будет миогеосннклинальный режим.

В этой связи представляется не случайная резкая смена текто­нического режима в верхнем палеозое (в каледонидах преобла­дают эвгеосинклинали, в герцинидах они резко редуцированы, в мезозоидах практически отсутствуют), так как она близка во вре­мени к распаду Гондваны и Лаврззии, когда залоЖиЛись Атлан­тический, Индийский и Ледовитый океаны с их обильными базаль­товыми излияниями.