Пульсационная гипотеза

Гипотезы сжатия и расширения Земли, каждая в отдельности, не могут объяснить периодичность геологических процессов, таких как складчатость, горообразование, вулканизм, трансгрессии и регрессии моря и другие.

Истоки пульсационной гипотезы относятся к работам английского ученого Дж. Джоли (1924, 1929), который считал, что в основе тектонических движений лежит чередование эпох растяжения и сжатия, связанное с периодическим увеличением и уменьшением объема Земли. Энергетической основой этого, процесса, по мнению Дж. Джоли, является радиоактивный распад, под влиянием которого в базальтовом слое накапливается тепло, базальт расплавляется и расширяется, что вызывает поднятие океанических впадин и материков. Поднятие материков менее значительное, так что они по отношению к океанам как бы опускаются, вызывая мировые трансгрессии. Когда на определенной глубине базальт перейдет в жидкое состояние, твердая кора под влиянием притяжения Луны и Солнца передвигается с востока на запад, вследствие чего наиболее разогретые участки, которые были под материками, охлаждаются, базальтовый субстрат сжимается и затвердевает. В это время материки испытывают сжатие, горообразование и общее поднятие, вызывающее регрессию моря, и начинается следующий цикл развития.
Гипотезу Дж. Джоли поддержал американский геолог
В. Бухер (1933), советские ученые М.А. Усов (1938) и В.А. Обручев (1940). М.А. Усов изменение объема Земли связывал с изменением физико-химических условий в некоторых горизонтах Земли, когда эти изменения достигали критических значений, при которых большая часть вещества переходит в иное состояние с резким изменением объема. При уменьшении объема в виде соответствующего увеличения мощности более плотной геосферы за счет менее плотной оболочки, периферическая часть Земли сокращается и наступает тангенциальный дистрофизм[14]. Обратный процесс приводит к расширению. В эти эпохи в земной коре открываются трещины и по ним происходит излияние магмы.
В.А.Обручев расширение и сжатие земной коры связывал с перемещением крупных масс вещества из недр Земли в поверхностные слои в виде интрузий, эффузий, выделений газов и ювенильной[15] воды. Земная кора благодаря этим перемещениям увеличивается в объеме, а подкоровые слои уменьшаются, и сжатие коры становится неизбежным. Магматические процессы В.А. Обручев связывал с фазами расширения, когда ослабевает давление на магматический слой, и магма переходит из твердого состояния в жидкое.
На современном этапе пульсационную гипотезу активно развивал Е.Е. Милановский (1978, 1982). Основу гипотезы составляет эмпирическое обобщение геологического материала, без разработки физического механизма процесса. Е.Е. Милановский, как и Дж. Джоли, предполагал, что расширение Земли может вызываться разогревом и разуплотнением астеносферы, а сжатие ее - относительным охлаждением и уплотнением. В отличие от других исследователей, Е.Е. Милановский считал, что процессы сжатия и расширения объема Земли на ее поверхности проявляются неравномерно. Деформация сжатия проявляется лишь в тех геосинклинальных областях, где жесткий фундамент был опущен достаточно глубоко, прогрелся и приобрел необходимую пластичность для его раздавливания. Расширение же активно проявляется в рифтовых зонах. С эпохами расширения Е.Е. Милановский связывает активизацию разломов, усиление вулканизма, трансгрессии моря и формирование осадочных толщ. С эпохами сжатия - горообразование, регрессию моря, ослабление вулканической деятельности.
Продолжительность пульсации по предположению Е.Е. Милановского может быть различной. Самые крупные из них мегациклы: протогей - древнее 3,5 млрд, лет, дейторогей - от до 1,6 млрд, лет, неогей - от 1,6 до 0,2 млрд.

лет. Менее продолжительные геотектонические циклы содержат несколько сот миллионов лет и циклы эндогенной активности в 40-50 млн. лет. Обобщение геологических данных по указанным циклам Е.Е. Милановский ведет путем сопоставления продолжительности циклов и геологических явлений. Выделяются тринадцать эпох складчатости, распределенных определенным образом по циклам. Отдельно рассмотрены периоды активизации рифтовых зон, отвечающих промежуткам между эпохами складчатости. Далее намечается довольно схематичное соответствие активизации негеосинклинального вулканизма с эпохами растяжении. В заключение все это сопоставляется с глобальными эвстатическими колебаниями Мирового океана. Синтез всех этих данных приводит автора к выводу о пульсациях объема Земли.
По представлению одного из известных тектонистов - Ю.А. Косыгина (1983), пульсационная гипотеза нуждается в тщательной методологической проработке, так как сама по себе она представляет, несомненно, большой интерес и, возможно, намечает наиболее правильный путь в исследовании развития структуры Земли.
Сторонники пульсационной гипотезы по-разному оценивают масштабы и скорость расширения Земли. Так, Е.А. Любимова (1958) допускает очень незначительное увеличение объема Земли, вызванное постепенным ее разогревом, а в гипотезах И.В. Кириллова и В.Б. Неймана допускается гигантское расширение, с увеличением радиуса Земли более чем в 1,5-2 раза.
Более прогрессивной разновидностью пульсационной гипотезы представляются взгляды А.Д. Архангельского, Н.С. Шат- ского, М.М. Тетяева и других, которые допускали, что изменение объема происходит локально, под отдельными, хотя и крупными тектоническими структурами - щитами, хребтами, прогибами, синеклизами, океаническими впадинами. А.Д. Архангельский, на основании обобщения обширного эмпирического материала, пришел к выводу, что «поднятия и сопровождающие их явления связаны с расширением глубинных масс, а опускания - с уменьшением их объема» (1954, с. 315). В изменении объема подкоровых масс Н.С.Шатский (1955) видел основную причину формирования синеклиз на платформах, связанную с уплотнением вещества верхней мантии. Аналогичных взглядов придерживался М.В. Муратов, он писал: «Изучение истории многих антиклинальных поднятий показывает, что они вздымались в течение значительного промежутка геологического времени одновременно с накоплением осадков на их бортах. Рост такого поднятия ... мог быть обусловлен во многих случаях постепенным увеличением объема их ядра, представляющего собой магматическую камеру» (1969, с. 93).
В работе ряда исследователей намечены и возможные физические основы пульсации Земли. Ими могут быть фазовые переходы вещества в недрах, связанные с продолжающимися физико-химическими и гравитационными процессами дифференциации вещества Земли (Ботт, 1974; Барсуков и Урусов, 1983; Жерков, 1983 и др.), а также с процессами обмена веществом между мантией и корой. К таким процессам относятся эклогитизация и серпентипизация, которые протекают в нижней части коры и в верхней мантии.
Эклогитизация - процесс перехода коры базальтового состава (чаще всего состоящей из габбро-норита'4) плотностью 2,9 - г/см3 в более плотную породу эклогит, состоящую в основном из пироксенового гранита и моноклинального пироксена плотностью 3,35 - 4,2 г/см3. Этот процесс идет в условиях высоких давлений (10—15 кбар) и значительных (900- 1000°С) температур (рис. 1). При массовой эклогитизации идет уменьшение объема и образование геосинклинальных прогибов. И.А. Резанов (1960) с эклогитизацией связывает превращение корового материала в мантийный. Обратный процесс дебазификации под поднятиями земной коры связывают, главным образом, с понижением температуры.

<< | >>

↑

Источник: Гришанков Г. Е.. Литосфера: структура, функционирование, эволюция.. 2008

Еще по теме Пульсационная гипотеза:

- География - Землеведение - История Земли - Почвоведение -