100 великих парадоксов - Рудольф Константинович Баландин
Все минералы литосферы участвуют в больших и малых геохимических круговоротах, в активном обмене веществ воздушной, водной и каменной оболочек. При этом создаются сложнейшие химические соединения. Ведь в этих круговоротах участвуют и живые организмы.
Это самый настоящий глобальный обмен веществ, как положено живому организму. В.И. Вернадский называл это «организованностью».
При геологических медленных скоростях – в масштабах тысяч и миллионов лет – меняются свойства природных объектов. Скальные породы в недрах литосферы обретают пластичность. Моря блуждают по поверхности континентов. Вздымаются и опадают горы. Реки, змеящиеся по равнине, переползают с места на место. Берега океанов как бы тают от постоянной волновой эрозии. Острова выныривают там, где теперь море. Континенты и островные дуги перемещаются…
Литосфера живёт чрезвычайно интенсивно, но только не в наших обыденных, а в геологических масштабах времени и пространства.
Парадокс изостазии
Слово «изостазия» в переводе с греческого означает «равновесие». Его предложил в конце ХІХ века американский геолог Кларем Эдвард Деттон (Даттон), изучавший землетрясения.
Оно укоренилось в геологии. Какое равновесие имеется в виду? Подразумевается феномен плавучести в соответствии с законом Архимеда: на погруженное в жидкость твёрдое тело действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной им жидкости.
Это имеет прямое отношение к геофизической закономерности, которую обнаружили сейсмологи, «просвечивая» земные недра. Оказалось, что толщина земной коры под океанами – наименьшая, а под горами – наибольшая. Почему?
В 1855 году английский геодезист и астроном Дж. Б. Эри предположил, что земная кора плавает на более вязкой или даже текучей астеносфере примерно так же, как айсберги в море. Чем выше айсберг над водой, тем глубже он погружён; его подводная часть примерно в 8 раз больше надводной.
Глыбы континентальной земной коры, которые легче, но прочней астеносферы, погружены в неё в соответствии с той же пропорцией (интересное совпадение). Всего лишь восьмая часть этих глыб возвышается над уровнем моря.
Английский геофизик Дж. Пратт предложил другую схему: высота гор зависит главным образом от слагающих их горных пород: чем породы легче, тем выше горы. В общем, две гипотезы вполне совместимы, что и постарался показать Деттон в своей концепции изостазии.
В Гималаях, где наивысшая вершина подходит к 9 км, земная кора погружена до глубины 80–90 км. Такие или немногим меньшие глубины характерны для геосинклиналей, зон растяжения земной коры, где активно накапливаются осадки, а затем вырастают горы. На сравнительно инертных платформах земная кора в 2–3 раза тоньше.
Земная кора материков состоит из отдельных блоков, глыб горных систем или платформенных плит, которые подчиняются закону изостазии.
Другая закономерность: на Земле общая масса воды соответствует весу суши выше уровня океана. Площадь суши относится к площади океана (29,2 % к 70,8 %, т. е. 1:2,4) обратно пропорционально отношению объёмного веса горных пород верхов земной коры (2,4) и воды (1). На глобальной «чаше весов» масса океана уравновешивает надводную часть континента. Это подтверждает идею изостатического равновесия блоков и глыб земной коры.
Толщина земной коры под океанами – наименьшая, а под горами – наибольшая
Так в чём же парадокс изостазии?
В том, что она не существует. Её нет в природе. По той причине, что земная кора – живая оболочка планеты.
Карта современных движений земной поверхности показывает, что она находится в постоянном движении: в одних местах опускается, в других поднимается. Поднятия преобладают. Поэтому материки возвышаются над уровнем Мирового океана.
Чем вызваны колебания земной поверхности? Главным образом, эрозионными процессами разрушения возвышенностей и переносу огромных масс в понижения, на шельф. Наиболее интенсивно это происходит в горных странах, на морских побережьях.
Правда, современные плутонисты (от имени древнегреческого бога Плутона) склонны ссылаться на внутренние силы планеты, но никаких убедительных доказательств этому не предъявляют. Они не придают должного значения поверхностным явлениям, хотя практически вся энергия поступает на Землю от Солнца, а не из глубоких земных недр.
Постоянные силы эрозии не дают установиться изостатическому равновесию. Они его везде и всегда нарушают благодаря потоку солнечной энергии, приводящей в движение массы воздуха и воды.
Отдельные геоблоки и их комплексы поднимаются и опускаются, а также перемещаются в горизонтальном направлении, погружаясь и частично расплавляясь в горниле недр, наклоняются или даже переворачиваются. Всё это происходит в масштабе геологической истории, события которой восстанавливают, хотя и с немалыми пробелами, специалисты.
Идеальное состояние изостазии постоянно нарушается. Вертикальные движения земной коры неизбежны. Поднявшиеся над уровнем (базисом) эрозии возвышенности, горы, разрушаются, эти геоблоки земной коры становятся легче и всплывают. В понижениях накапливаются осадки, а под их тяжестью земная кора опускается.
В земных условиях изостазия отсутствует. Практически повсюду на Земле геофизические приборы показывают нарушения изостатического равновесия. Значит, идеальная теоретическая изостазия проявляется в реальности как изодинамика.
Это понятие до сих пор не вошло в научный обиход, хотя было обосновано и предложено мной полвека назад. Причина в том, что уже тогда в геофизике возобладали плутонисты, сторонники глобальной тектоники плит литосферы. Они вполне довольствуются примитивными физико-математическими моделями.
Парадокс избыточной массы
По вполне корректным подсчётам советского вулканолога Е.К. Мархинина, масса вулканических пород, изверженных за геологическую историю, превышает массу земной коры. Исходя из этого, он считал вулканизм главным фактором эволюции литосферы.
Такова позиция едва ли не большинства современных представителей наук о Земле. Как я уже говорил, в наше время победили последователи зародившегося триста лет назад научного течения плутонизма. Они уверены в преобладании внутренних (эндогенных) сил планеты над внешними (экзогенными).
Однако их противники нептунисты, сторонники первенства энергии Солнца и деятельности воды и живых организмов, подсчитали скорость отложения осадочных пород за геологическую историю. Оказалось, что их накопилось в несколько раз больше, чем продуктов вулканизма.
Ситуация парадоксальная. Подсчёты специалистов в принципе не вызывают сомнений. Они могут уточняться, но, по сути, ничего не изменится. Очевидна избыточная масса как вулканических, так и осадочных пород, а тем более тех и других вместе, по сравнению с земной корой.
Чем объяснить этот казус?
Может быть, горные породы, слагающие земную кору, поглощаются верхней мантией планеты? Трудно это представить, а тем более доказать. Сравнительно лёгкие химические элементы, слагающие литосферу, вполне естественно находятся ближе к земной поверхности, и нужны какие-то особые усилия, чтобы они погрузились в более плотную и сложенную более тяжёлыми химическими элементами верхнюю мантию.
Литосферу геохимики называют «сиаль»: здесь преобладают силициум (кремний) и алюминий. Ниже залегает «сима» с преобладанием силициума и марганца. По всем имеющимся гипотезам, некоторые вещества поступают в литосферу из глубоких недр
