ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Теория тектоники литосферных плит впервые в истории геологии дала физически обоснованное объяснение главных сторон тектонической жизни Земли

Теория тектоники литосферных плит впервые в истории геологии дала физически обоснованное объяснение главных сторон тектонической жизни Земли, а также других, производных от нее, геологических процессов (магматизм, метаморфизм, сейсмичность, геоморфогенез, седиментогенез). За четверть века эта теория получила убедительное подтверждение, в том числе глубоководным бурением, изучением океанского ложа со спускаемых подводных аппаратов, сейсмической томографией, методами космической геодезии. И хотя одновременно выяснилась ее излишняя схематичность и недостаточная полнота, основные принципы этой теории остаются незыблемыми: дискретность (фрактальность) в строении литосферы, ее значительная подвижность не только в вертикальном (радиальном), но и в горизонтальном (тангенциальном, латеральном) направлении, связь этой подвижности с конвекцией в мантии.

Дальнейшее развитие и совершенствование плитнотектонической концепции ведет, очевидно, к ее перерастанию в более общую теорию глобальной геодинамики, приближающую нас к построению настоящей теории Земли. Постепенно вырисовываются основные принципы этой теории: 1) дифференциальная подвижность оболочек Земли, более существенная в тангенциальном, чем в радиальном, направлении; 2) проявление в отдельных оболочках автономных систем конвективных течений, обнаруживающих вместе с тем взаимосвязь по вертикали, — конвекция в более глубоких оболочках индуцирует конвекцию в более внешних оболочках; 3) взаимосвязь глубинных эндогенных процессов от ядра до земной коры, поверхностных процессов, обусловленных действием солнечной энергии и силы тяжести, а также космогенных процессов, связанных с изменениями ротационного режима Земли, внешних гравитационного и магнитного полей; 4) вековое охлаждение Земли, затухание ее эндогенной активности, уменьшение ее радиуса и на таком фоне пульсация этого радиуса, согласованная с изменением тепловыделения, интенсивности конвективных течений и их перестройкой.

Как можно видеть из только что сказанного, основой будущей обобщенной теории остается тектоника плит, но вместе о тем она должна будет полнее вобрать в себя позитивные элементы предшествующих тектонических гипотез — контракционной, пульсационной, ротационной, глубинной дифференциации. Это естественный путь развития парадигмы — от отрицания более ранних представлений до постепенной ассимиляции того рационального, что в них содержалось.

Уже когда настоящая кни/га была в наборе, в Москве был получен юбилейный, сотый том журнала Японского геологического общества, ознакомление с которым позволяет считать, что нашими японскими коллегами сделан новый крупный шаг в направлении создания глобальной модели динамики Земли, о которой говорилось выше. Авторы помещенных в этом томе тематически взаимосвязанных статей — С. Маруяма, М. Кумазава, С. Каваками и др. — справедливо исходят из того, что (как это было уже отмечено) теория тектоники литосферных плит объяснила лишь процессы, происходящие в верхних оболочках твердой Земли, в тектоносфере, под которой они понимают кору и верхнюю мантию, и что наступило время создания подлинно глобальной геодинамической модели. Они указывают, что появилось достаточно предпосылок создания такой модели, а именно: 1) данные сейсмотомографии; 2) результаты экспериментов при сверхвысоких давлениях; 3) математическое моделирование с применением суперкомпьютеров; 4) данные исследований Земли и планет из космоса; 5) новые регионально-геологические исследования, существенно пополнившие наши сведения о строении континентов и океанов.

Рис. 18.5. Схематическая иллюстрация глобальной тектоники (по С. Маруяме и др., 1993). Тектоника плит поставляет холодный материал в область плюм тектоники. Катастрофический коллапс застоявшейся на глубине 670 км пластины вызывает не только восходящее мантийное течение, стимулирующее плейт-тектонику, но и изменение конвективной циркуляции во внешнем ядре, контролирующее тектонику роста во внутреннем ядре

Отмечая, что тектоника плит, положения которой они отнюдь не отрицают, освещает лишь динамику тектоносферы, японские ученые приходят к заключению, что на уровне нижней мантии господствует уже не тектоника плит, а тектоника мантийных струй, т.е. плюм-тектоника, связанная, однако, с тектоникой плит. Эта связь выражается в том, что субдуцируемая холодная литосфера погружается до границы верхней и нижней мантии (670 км), здесь накапливается, частично продавливаясь вниз, а затем через 300—400 млн лет проникает в нижнюю мантию, достигая ее границы с ядром (рис. 18.5). Это вызывает изменение характера конвекции во внешнем ядре и его взаимодействия с внутренним ядром и, в порядке компенсации притока материала сверху, образование на границе ядро/мантия восходящих суперплюмов. Последние поднимаются до подошвы литосферы, частично испытывая задержку на границе нижней и верхней мантии, а в тектоносфере расщепляются на более мелкие плюмы, с которыми и связан внутриплитный магматизм. Они же, очевидно, стимулируют конвекцию в астеносфере, ответственную за перемещение литосферных плит.

Процессы, происходящие в ядре, японские авторы обозначают, в отличие от плейт- и плюм-тектоники, как тектонику роста, (growth tectonics), имея в виду рост внутреннего, чисто железо-никелевого ядра за счет внешнего ядра, пополняемого корово-мантийным силикатным материалом.

Таким образом, в их глобальной модели (см. рис. 18.5) выделяются три уровня, различающиеся по характеру происходящих в них конвективных процессов: верхний (тектоносфера) с тектоникой плит, средний (нижняя мантия) с плюм-тектоникой и нижний (ядро) с тектоникой роста.

В истории Земли, по мнению японских исследователей, до начала архея господствовала плюм-тектоника, ей предшествовала тектоника роста. В архее она начала вытесняться плейт-тектоникой (аналогичный вывод был сделан и нами), которая затем, с начала протерозоя, стала господствующей формой движений в тектоносфере. В будущем развитии Земли тектоника плит должна смениться контракционной тектоникой, когда литосфера образует единую оболочку, испытывающую общее сжатие.

Планеты земной группы составляют, согласно излагаемой концепции, эволюционный ряд. Развитие всех планет началось со стадии хаотической конвекции, которую сменила стадия плюмтектоники. На этой стадии, вернее на стадии перехода от плюмтектоники к плейт-тектонике, находится в настоящее время Венера (опять-таки в нашей книге был сделан аналогичный вывод а Земля переживает стадию плейт-тектоники). Причину, по которой Венера задержалась, по сравнению с Землей, на более ранней стадии, японцы усматривают в ее более мощной и плотной атмосфере, создавшей значительный парниковый эффект. На следующей, после Земли, контракционной стадии развития находится Марс, с отдельными проявлениями разломов и вулканизма, а в последнюю — терминальную — стадию вступили Меркурий и Луна, на которых возможно лишь появление отдельных газовых струй.

Таковы главные черты концепции, предложенной японскими исследователями. Несомненно, ее нельзя считать еще вполне завершенной и совершенной. Некоторые вопросы остаются открытыми (например, взаимодействие Земли и окружающего космоса, фрактальность литосферы) или не вполне ясными — переход от плейт- к плюм-тектонике в пространстве и во времени; то же относится к процессам в ядре. Но в целом японские ученые вполне правы, считая, что предложенная ими новая глобальная геодинамическая модель означает существенное продвижение вперед в направлении создания новой парадигмы в науках о Земле — вступительная статья сборника так и озаглавлена «К новой парадигме в динамике Земли».