Тектонические гипотезы

Определение "Тектонические гипотезы" в Большой Советской Энциклопедии

Тектонические гипотезы, научно обоснованные предположения о причинах движений и деформаций земной коры, создающих её структуру. Вопрос о причинах тектонических деформаций нельзя считать окончательно решенным, поскольку основной источник их возникновения следует искать в мантии Земли, а точные данные о состоянии и движении вещества ниже подошвы земной коры отсутствуют. Недостаточно использованы также возможности количественной обработки данных региональной и исторической геологии, позволяющих восстановить ход эндогенных процессов в планетарном масштабе (развитие трансгрессий и регрессий, поднятий и опусканий, складчатости, магматизма и т. п.). Поэтому существует множество Тектонические гипотезы, усматривающих причины тектонического развития в весьма различных факторах. Все имеющиеся гипотезы можно объединить в две группы: гипотез фиксизма, в основе которых лежит предположение о неизменности взаимного расположения отдельных глыб земной коры на протяжении геологической истории и ведущей роли вертикальных тектонических движений, и гипотез мобилизма, допускающих крупные перемещения материковых глыб коры в горизонтальном направлении и отводящих этим горизонтальным движениям основную роль.

Первая попытка научно объяснить деформацию пластов горных пород была сделана в 18 в. А. Г. Вернером в гипотезе нептунизма, которая рассматривала нарушения горизонтального залегания слоев как результат подводных оползней или обвалов. Тогда же была выдвинута гипотеза плутонизма Дж. Геттона. в основе которой лежала идея о преобладании в развитии Земли вертикальных поднятий. Эта идея была развита в первой четверти 19 в. немецким учёными Л. Бухом. А. Гумбольдтом и Б. Штудером, которые объясняли образование складчатых горных сооружений подъёмом магмы при вулканических и интрузивно-магматических процессах (гипотеза «кратеров поднятия»). Однако такое объяснение оказалось недостаточным, и во 2-й половине 19 — начале 20 вв. почти всеобщее признание получила контракционная гипотеза, в разработке которой принимали участие Л. Эли де Бомон. А. Гейм, Э. Зюсс. Х. Джефрис, а из русских геологов — А. П. Карпинский, Ф. Н. Чернышев, И. В. Мушкетов, А. П. Павлов, К. И. Богданович. Контракционная гипотеза исходила из представления о первоначально расплавленной и постепенно охлаждающейся Земле (космогоническая гипотеза Канта — Далласа). Тектонические деформации она объясняла охлаждением Земли и сокращением её радиуса; смятие слоев в складки рассматривалось как результат сжатия под действием горизонтальных сил, возникающих в земной коре при сокращении размеров планеты. Однако открытие радиоактивности горных пород поставило под сомнение исходное положение контракционной гипотезы — об изначально расплавленной и охлаждающейся Земле. Было показано, что тепловая энергия, выделяемая при радиоактивном распаде, компенсирует (возможно даже с избытком) потерю тепла Землёй. В 1-й половине 20 в. на смену контракционной гипотезе выдвигаются гипотезы глубинной дифференциации, подкоровых течений, пульсационная, перемещения (дрейфа) материков, расширения Земли.

Гипотеза глубинной дифференциации (голландский учёный Р. В. ван Беммелен и советский геолог В. В. Белоусов) основана на концепции первично холодной Земли. Высокая температура её недр объясняется разогревом за счёт выделения тепла при распаде радиоактивных элементов. Разогрев вызывает частичное плавление вещества мантии и его дифференциацию, которая проявляется неравномерно; в зонах максимального накопления выплавленного лёгкого силикатного материала формируется кора материков. В соответствии с законом изостазии происходит поднятие верхних слоев коры и образование возвышенностей. Т. о., первичными считаются вертикальные движения. Складчатость рассматривается частично как проявление гравитационного тектогенеза (результат смятия слоев при оползании масс на склонах возвышенностей), частично как следствие подъёма глубинных масс коры вдоль оси складчатых сооружений при региональном метаморфизме и гранитообразовании (глубинный диапиризм, Белоусов); при этом на периферии этих сооружений возникает складчатость, связанная с раздвиганием и смятием осадочных толщ. Формирование океанических впадин рассматривается как результат опускания их дна без значительного растяжения с преобразованием материковой коры в более тонкую базальтовую (так называемая океанизация, или базификация, коры — В. В. Белоусов, С. И. Субботин).

Гипотеза подкоровых течений (австрийский тектонист О. Ампферер, немецкие ученые Р. Швнннер и Э. Краус, голландский геофизик Ф. Венинг Мейнес) допускает существование в мантии круговорота конвекционных течений, увлекающих за собой земную кору и вызывающих тем самым её деформации; среди движений земной коры равное значение придаётся и вертикальным, и горизонтальным. Остаётся не вполне доказанным само существование и возможность образования в мантии постоянных или длительных конвекционных течений.

Пульсационная гипотеза (американский геолог У. Х. Бачер, советские учёные М. А. Усов и В. А. Обручев) дополнила идею контракционной гипотезы о сжатии Земли представлением о чередовании глобальных эпох сжатия и эпох её расширения, пытаясь объяснить на этой основе явления магматизма, трансгрессии и регрессии Мирового океана и некоторые др. явления, не объяснённые контракционной гипотезой.

Гипотеза расширения Земли (немецкий геолог О. Хильгенберг, венгерский геофизик Л. Эдьед, американский геолог Б. Хейзен и др.) представляет попытку объяснить происхождение океанических впадин раздвиганием материковых глыб вследствие увеличения радиуса Земли в ходе геологического времени. Причины такого расширения остаются, однако, неясными.

Принципиально новый подход к тектоническим процессам связан с появлением гипотезы перемещения материков (американский геолог Ф. Тейлор и особенно немецкий геофизик А. Вегенер). Гипотезы дрейфа допускают возможность крупных (в тысячи км) горизонтальных перемещений материковых глыб по подкоровым слоям или вместе с ними (вследствие подкоровых течений в мантии Земли). Причиной таких перемещений первоначально считались силы, возникающие при вращении Земли.

В 60—70-е гг. 20 в. идеи мобилизма были возрождены на новой фактической основе в виде «новой глобальной тектоники», или «тектоники плит» (американские учёные Х. Хесс, Р. Диц и др.). Эта гипотеза предполагает существование подкоровых конвекционных течений и опирается на данные палеомагнетизма, сейсмологии, особенности магнитных аномалий и результаты бурения дна океанов. Согласно «новой глобальной тектонике», сравнительно хрупкая литосфера, подстилаемая пластичной астеносферой, разделена на жёсткие плиты, отделённые друг от друга тектоническими разрывами (швами) по осевым линиям сейсмических поясов Земли. Плиты включают не только материки, но и «припаянные» к ним части океанического дна, образовавшиеся главным образом в течение мезозоя и кайнозоя. Плиты испытывают друг относительно друга раздвиг (с образованием рифтов и затем океанов), поддвиг (с погружением одной плиты под другую) или горизонтальное смещение типа сдвига. Расширение литосферы в области океанов и новообразование океанической коры компенсируются сокращением поверхности земной коры при поддвигании (субдукции) одних плит под другие у периферии океанов, в области островных дуг, а также у подножия молодых складчатых хребтов (Предгималайский прогиб и др.). Это подтверждается распределением напряжений в очагах землетрясений. Смятие слоев в таких зонах сжатия коры выражается в складчатости горных пород. Геодезические данные указывают на раздвигание глыб (Северо-восточная Африка), их взаимное скольжение по разломам со скоростью 0,5—3 см в год (Калифорния) или сближение по надвигам (Таджикистан). Значения скорости горизонтальных перемещений того же порядка определяются по палеомагнитным данным, по ширине полос магнитных аномалий вдоль срединноокеанических хребтов и на основании палеогеографических реконструкций.

Довольно полное и простое объяснение разнообразных геологических, геофизических и геохимических фактов с позиций «новой глобальной тектоники» явилось причиной быстрого и широкого успеха этой концепции. Однако в гипотезе имеется и много неясных положений, например представление о движущей силе, перемещающей плиты, характер геологических процессов в рифтовых зонах срединных хребтов, механизм поддвигания и засасывания океанической коры в зонах островных дуг, причины тектонических процессов внутри плит литосферы, и, в частности, континентальных платформ и др. Предпринимаются попытки преодолеть эти недостатки, объяснить с позиций «новой глобальной тектоники» образование месторождений полезных ископаемых. Вероятно, выбор между конкурирующими моделями и создание общей теории развития земной коры станет возможным после накопления геодезических данных о взаимном перемещении материков и более достоверных сведений о составе и строении литосферы (особенно под океаном) и более глубоких оболочек Земли.

Лит.: Белоусов В. В., Основы геотектоники, М., 1975; Кропоткин П. Н., Эволюция Земли, М., 1964; Хаин В. Е., Общая геотектоника, 2 изд., М., 1973; Проблемы глобальной тектоники. Сб. ст., М., 1973; Новая глобальная тектоника. Сб. ст., пер. с англ., М., 1974.
  П. Н. Кропоткин.