Т.Ю. Тверитинова

Московский государственный университет, геологический факультет

Аннотация. предлагается подход к построению волновой концепции развития литосферы Земли, основанный на данных о цикличности геологических процессов, закономерном распределении на ее поверхности разнопорядковых положительных и отрицательных геологических структур и вергентности структур сжатия. Разнопорядковые знакопеременные структуры литосферы рассматриваются как проявление в ней волновых процессов разного уровня, а асимметрия (вергентность) структур – как результат взаимодействия (наложения) этих процессов.

Многочисленные региональные геологические данные свидетельствуют о закономерном расположении в литосфере и циклическом характере развития положительных и отрицательных геологических структур и наличии между ними асимметричных переходных зон, выраженных сочетаниями разновергентных разрывно-складчатых деформаций. Указанные закономерности могут быть объяснены в рамках волновой концепции строения и развития литосферы Земли. В основу такой концепции, как нам представляется, могут быть положены следующие положения. 

1. Одной из важнейших закономерностей развития Земли является цикличность геологических процессов – чередование в ее истории глобальных общепланетарных эпох сжатия и растяжения, выражающихся в пульсационном изменении объема, если не всей Земли, то, по крайней мере, ее внешней оболочки – литосферы (Авсюк, 2001; Баренбаум, Ясаманов, 1999; Божко, 2003; Милановский, 1995; Хаин, 2001 и др.). Пульсационная динамика Земли выражается в закономерной смене общепланетарных полей напряжений (Гущенко, 2003; Гущенко и др., 2003; Тверитинова, 2003), а также в закономерной смене на поверхности Земли структур сжатия и растяжения. Анализ пульсационной динамики Земли указывает на существование циклов разных порядков. Наиболее крупными циклами являются циклы с периодом около 1 млрд. лет; их осложняют циклы с периодом в 200 млн. лет, которые, в свою очередь, осложняются еще более мелкими циклами продолжительностью в десятки и менее млн. лет (Милановский, 1995).

2. Современная структура поверхности Земли характеризуется закономерным структурным рисунком (Расцветаев, 1980 и др.), с проявлением элементов симметрии и асимметрии (Шолпо, 2001 и др.), что указывает на общепланетарную организованность структуры литосферы.

3. Распределение разнопорядковых геологических структур на поверхности Земли подчиняется знакопеременному закону, т.е. положительные структуры литосферы разного размера чередуются с отрицательными структурами того же порядка.

4. Геологические структуры, связанные с растяжением и сжатием Земли, проявляются по-разному. Для малых структурных форм в условиях растяжения обычно формируются отрицательные структуры, в условиях сжатия – в первую очередь – положительные, на фоне которых могут формироваться также и отрицательные структуры. То же самое характерно и для более крупных структур литосферы (Никишин, 2002; Кропоткин, 1991; Расцветаев, 1987; Zuber, 1987 и др.).

5. Процессы сжатия и растяжения литосферы можно представить в виде миграций различных геологических процессов,  скорости которых (табл. 1) близки скоростям субдукции и деформации (Кукал, 1987).

6. Характерной чертой современного структурного облика Земли является асимметрия (рис. 1), выраженная в наличии Индо-Атлантического и Тихоокеанского сегментов (Меланхолина и др., 2001; Моссаковский и др., 2001; Пущаровский и др., 1999 и др.). Эти сегменты друг от друга отличаются, в первую очередь, скоростями спрединга в океанах: медленными в Индо-Атлантическом сегменте и быстрыми – в Тихоокеанском сегменте.

Таблица 1. Скорости распространения различных геологических процессов. (по «Геологической карте СССР» 1:10.000.000 и «Тектонической карте мира»  1:45.000.000)

Примечание: эпохи складчатости: Bai – байкальская; Sal – салаирская;  Cal – каледонская; Var – герцинская.

Приведенные выше данные позволяют предложить концепцию, опирающуюся на физические представления о волновых процессах. Основные положения такой концепции могут быть сведены к следующим положениям.

Во-первых, закономерное знакопеременное распределение разноранговых структур на поверхности Земли может рассматриваться как разнопорядковая латеральная волновая геодинамика  (Кузнецов, 1993 и др.).

Во-вторых, пульсации Земли могут быть представлены как объемные волны сжатия и разрежения, распространяющиеся вдоль радиуса Земли с периодами от нескольких сотен миллионов до миллиарда лет. Поля напряжений и деформаций в такой волне, в соответствии с данными работ (Гущенко, 2003; Тверитинова, 2003), должны закономерно изменяться, как это представлено на (рис. 2-3): от взбросовых до сбросовых через сдвиговые. Природа таких пульсаций должна быть установлена в рамках волновой тектоно-физической модели.

В-третьих. «Физические законы сохранения и тектонические модели должны быть взаимно увязаны» (Дубровский, Сергеев, 2002). Поэтому, вследствие нелинейных свойств геологической среды, взаимодействие литосферных волн различных порядков (разных длин и частот) будет приводить к изменению их амплитуд и, как следствие, к изменению соответствующих им «наклонов» земной поверхности.

В-четвертых. В рамках волновой концепции естественно предположить, что Индо-Атлантический и Тихоокеанский сегменты должны соответствовать волновым структурам Земли первого (наибольшего по масштабу) порядка. Тогда на основании разности в скоростях спрединга, Тихоокеанский сегмент должен представлять собой структуру относительного растяжения, а Индо-Атлантический – структуру относительного сжатия, на фоне которой, наряду с «положительными» структурами – континентами, формируются  и «отрицательные» структуры - океаны. Континенты и «малые» океаны – Индийский, Атлантический, Северный Ледовитый, в рамках таких построений должны являться, соответственно, волновыми структурами Земли второго порядка. Тогда положительные и отрицательные структуры и на континентах, и в океанах должны будут представлять собой волновые структуры более высоких порядков (табл. 2).

Таблица 2.  Положительные и отрицательные структуры литосферы как  литосферные волны различного порядка (типы структур по (Милановский, 1996)).

В-пятых. Вещество земной коры, которое в результате такого взаимодействия литосферных волн окажется расположенным выше уровня геоида, будет испытывть дополнительную деформацию, что проявится в виде формирования направленных (вергентных) тектонических потоков. Взаимодействие волн, соответствующих уровням континентально-океанического (Индо-Атлантического) и океанического (Тихоокеанского) сегментов Земли, должно будет привести к формированию аномальных по размерам зон нарушения геостатического равновесия. В таких зонах будут формироваться комплексы вергентных в сторону Тихого океана структур, включая аккреционные складчато-надвиговые призмы в верхней части литосферы и зоны субдукции – в ее нижней части. Взаимодействие волн, соответствующих структурам более высокого порядка, приведет к формированию вергентных тектонических потоков более высоких порядков и в других районах Земли (рис. 4).

В-шестых. В рамках такого подхода рост Индо-Атлантического сегмента, осуществляемый за счет Тихоокеанского сегмента, может указывать на продолжение, или, по крайней мере, на активное проявление общепланетарной современной эпохи сжатия.

ЛИТЕРАТУРА

1.     Авсюк Ю.Н. Внеземные факторы, воздействующие на тектогенез. В кн. Фундаментальные проблемы общей тектоники. Ред. Ю.М. Пущаровский. М.: Научный мир. 2001. С.425-443.

2.     Баренбаум А.А., Ясаманов Н.А. Геохронологическая шкала как объект приложения астрономической модели // Вестн. Моск. ун-та. Геология. 1999. № 1. С.12-18.

3.     Божко Н.А. Суперконтинентальная цикличность в тектоническом развитии литосферы // Тектоника и геодинамика континентальной литосферы. Материалы XXXVI Тектонического совещания. Т. 1. Москва: ГЕОС, 2003. С.56-60.

4.     Гущенко О.И. Кинематический принцип относительной хронологии палеонапряжений (основной алгоритм тектонического стресс-мониторинга литосферы) // Теоретические и региональные проблемы геодинамики (Тр. ГИН РАН; Вып. 515). – М.: Наука, 1999. С.108-125.

5.     Гущенко О.И., Копп М.Л., Корчемагин В.А., Леонов Ю.Г. и др. Продольные волны дизъюнктивных деформаций юго-восточной части Русской плиты и ее горного обрамления // Тектоника и геодинамика континентальной литосферы. Материалы XXXVI Тектонического совещания. Т. 1. М.: ГЕОС. 2003. С.173-176.

6.     Дубровский В.А., Сергеев В.Н. Законы сохранения и тектоника // Тектоника и геофизика литосферы. Материалы XXXV Тектонического совещания. Т. I. М.: ГЕОС. 2002. С.181–185.

7.     Кропоткин П.Н., Ефремов В.Н. Геоид и деформации в тектоносфере // Геодинамика и развития тектоносферы. М.: Наука, 1991. С.85-91.

8.     Кузнецов О.Л. Преобразование и взаимодействие геофизических полей в литосфере и эволюция геологических процессов // Эволюция геологических процессов в истории Земли. – М.: Наука, 1993. С.63-81.

9.     Кукал З. Скорости геологических процессов. М.: Мир, 1987. 246 с.

10.  Меланхолина Е.Н., Руженцев С.В., Моссаковский А.А. Развитие глубинных ап- и даунвеллингов и геодинамика Земли. В кн. Фундаментальные проблемы общей тектоники. Ред. Ю.М. Пущаровский. М.: Научный мир. 2001. С.315-342.

11.  Милановский Е.Е. Пульсации Земли // Геотектоника, 1995, № 5, С.3-24.

12.  Милановский Е.Е. Геология России и ближнего Зарубежья (Северной Евразии). Изд-во Моск. Ун-та, 1996. 446 с.

13.  А.А. Моссаковский, С.В. Руженцев, Е.Н. Меланхолина. Главнейшая структурная асимметрия Земли.  В кн. Фундаментальные проблемы общей тектоники. Ред. Ю.М. Пущаровский. М.: Научный мир. 2001. С. 285-314.

14.  Никишин А.М. Тектонические обстановки. Внутриплитные и окраинноплитные процессы. М.: МГУ, 2002. 366 с.

15.  Пущаровский Ю.М., Мазарович А.О., Меланхолина Е.Н. и др. Тектоника океанов в свете новых данных // Проблемы геодинамики литосферы (Тр. ГИН РАН; Вып.511). – М.: Наука, 1999. С.63-81.

16.  Расцветаев Л.М. Закономерный структурный рисунок земной поверхности и его динамическая интерпретация // Проблемы глобальной корреляции геологических явлений. Москва, 1980. С.145-216.

17.  Расцветаев Л.М. Тектодинамические условия формирования альпийской структуры Большого Кавказа // Геология и полезные ископаемые Большого Кавказа. М.: Наука, 1987. С.69-96.

18.  Тверитинова Т.Ю. Эволюция общепланетарных полей напряжений как доказательство пульсационной динамики Земли // Напряженно-деформированное состояние и сейсмичность литосферы (Труды Всероссийского совещания "Напряженное состояние литосферы, ее деформация и сейсмичность" (Иркутск, ИЗК СО РАН, 2003 г.)). Новосибирск, изд-во СО РАН, филиал "Гео". 2003. С.189-193.

19.  Хаин В.Е. Крупномасштабная цикличность, ее возможные причины. В кн. Фундаментальные проблемы общей тектоники. (ред. Ю.М. Пущаровский). М.: Научный мир. 2001. С.403-424.

20.  Шолпо В.Н. Симметрии и антисимметрии в структуре Земли. В кн. Фундаментальные проблемы общей тектоники. Ред. Ю.М. Пущаровский. М.: Научный мир. 2001. С.461-475.

21.  Zuber М.Т. Compression of oceanic lithosphere: An analysis of intraplate deformation in the Central Indian basin // Ibid. 1887. Vol. 92, N 6. P.481-4825.