Libmonster ID: UA-1692

 Автор: И. А. РЕЗАНОВ

стр. 26


Доктор геолого-минералогических наук И. А. РЕЗАНОВ, Институт истории естествознания и техники им. С. И. Вавилова РАН.

2002 г. назван ЮНЕСКО годом гор. Однако в течение уже нескольких столетий ученых волнует вопрос: почему на планете возникли эти гигантские исполины, протягивающиеся цепями на тысячи километров? Окончательного ответа нет и поныне.


Статьи данной рубрики отражают мнение автора ( прим. ред. )

стр. 27


В середине XIX в. на основе геодезических измерений в Индии англичане Дж. Эри (иностранный член-корреспондент Петербургской АН) и Дж. Пратт сформулировали принцип изостазии (равновесия), согласно которому земная кора "плавает" на более тяжелой, т.е. более плотной мантии, подчиняясь закону Архимеда. В XX в. эту идею подтвердили сейсмическими методами: оказалось, под высокогорными хребтами легкая земная кора утолщена. Так, отечественными геофизиками в 80-е годы прошлого столетия выполнен уникальный сейсмический профиль, пересекший массив Памира и Гиндукуша. Он показал: под высокогорьем толщина земной коры достигает 75 км, в то время как южнее, под равниной Индостана, всего 40 км. Утолщение земной коры установлено под Кавказским хребтом, под Альпами и другими высокогорными массивами. В противоположность им под отрицательными формами рельефа - морями, океанами - земная кора резко утончена. Скажем, под глубоководными океаническими котловинами ее толщина - всего 5 - 10 км. Чтобы прояснить механизм образования гор, надо выявить причину утолщения земной коры под ними.

Геологическая история свидетельствует: высокогорные хребты зачастую появляются там, где в предшествующее время имели место крупные прогибания коры, сопровождавшиеся накоплением мощных (10 - 15 км) толщ осадочных пород, - так называемые геосинклинали. Нужно выяснить, почему именно они в неоген-четвертичный период (в последние 25 млн. лет) стали воздыматься и превратились в высокогорные хребты?

Наконец, третий и самый каверзный вопрос: если земная кора "плавает" на более плотной мантии по закону Архимеда, то в силу каких причин в отдельных зонах планеты ее движения направлены вверх, т.е. против силы притяжения?

Гипотезы, объясняющие горообразование, подразделяются на три группы.

"СЖАТИЕ" ЗЕМНОЙ КОРЫ

Самая ранняя и в то же время наиболее распространенная до сих пор объясняет образование гор сжатием отдельных, податливых зон земной коры, сдавливаемых с двух сторон более "жесткими" плитами коры. Эта идея родилась в середине XIX в., когда французский геолог, иностранный член Петербургской АН Ж. Эли де Бомон сформулировал широкоизвестную ныне контракционную гипотезу. Отталкиваясь от господствовавшей в то время концепции постепенного охлаждения Земли и, соответственно, уменьшения земного радиуса, процессы горообразования он представлял в следующем виде: размеры охлаждающегося жидкого ядра уменьшаются, тонкая земная кора ввиду твердости не может следовать за сокращением внутренних масс, поэтому между ней и ядром образуется пустое пространство; наконец, она разрывается и опять плотно примыкает к огненно-жидкому ядру. При этом в ней создается боковое давление, которое скучивает породы и создает горы. Данная гипотеза пользовалась признанием в конце XIX - начале XX в., когда геологи в земной коре выделили два типа структур: стабильные платформы (кратоны - источники сил) и подвижные геосинклинальные пояса. Первые, сближаясь, давили на вторые, заполненные осадками, сминали их, образуя складчатые горы.

В последней четверти XX в., когда большое внимание завоевала концепция тектоники плит, образование гор стали связывать со сближением литосферных плит - придвигающаяся давила на геосинклинальный пояс, и кора там скучивалась, образуя высокогорный хребет. Скажем, образование Гималайского хребта связывают с движением на север приплывшей Индийской плиты*.

УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕМА ПОРОД ПОД ГОРАМИ

Принципиально иной подход к проблеме горообразования предлагает гипотеза разуплотнения коревого или подкорового вещества под хребтами - складывающие их породы вследствие той или иной причины "разбухают", занимают больший объем, что и выражается поднятием земной поверхности. Главный аргумент в пользу этой идеи принесла геофизика. Сейсмическими методами* было установлено: под горами, например под Тянь-Шанем, подкоровое вещество характеризуется пониженными значениями скорости сейсмических волн. Значит, мантия под ними (в отличие от равнинных территорий) разуплотнена - а это должно сопровождаться увеличением объема. К аналогичному выводу приводит и анализ гравитационного поля горных стран - под высокогорьем обнаруживается дефицит массы, объясняемый лишь разуплотнением. Соответствующие расчеты, проведенные российским ученым М. Е. Артемьевым, показали: дефицит массы под Тянь-Шанем лишь частично обусловлен утолщением легкой коры, но в основном вызван разуплотнением верхов мантии. Главной причиной, вызывающей такой процесс, считается ее частичное плавление (расплав занимает больший объем, чем кристаллические породы). В пользу последнего свидетельствует обнаружение там зон повышенной электрической проводимости - расплав оказывает меньшее сопротивление электрическому току. Разбухание допускается и в коре. Оно может быть вызвано различными процессами в зависимости от минерального состава пород: гидратацией ультраосновных пород (серпентинизацией), поступлением с растворами кремнезема, карбонатов и т.д. Согласно этой гипотезе, боковое давление не требуется - горы сами растут по принципу разбухающего теста.

"ВЫЖИМАНИЕ" ВЕЩЕСТВА ИЗ-ПОД ВПАДИН

Как уже говорилось, поднятие горных массивов как бы противоречит принципу изостазии - породы земной коры поднимаются вопреки силе тяжести. Но еще более удивительным кажется формирование на планете обширных впадин - ведь в этом случае относительно легкие породы коры погружаются в более плотную и тяжелую мантию!


* См.: Б. П. Дьяконов, А. К. Троянов. Голоса земных недр. - Наука в России, 1998, N3 (прим. ред.).

* См.: Д. В. Рундквист и др. Геодинамика XXI века и полезные ископаемые. - Наука в России, 1998, N 6 (прим. ред.).

стр. 28


стр. 29


Возможные глубинные процессы, вызывающие горообразование,

I - сближение плит земной коры, вызывающее сдавливание осадков, складкообразование и воздымание гор;

II - разуплотнение в верхах мантии (или в коре), приводящее к поднятию коры и росту гор;

III - выжимание вверх материала коры из под формирующейся рядом впадины.

Проблема появления таких прогибов - одна из наиболее сложных в геологии, но пока она решается в зависимости от "вкуса" исследователя. Так, сторонники больших горизонтальных смещений коры считают, что впадины образуются в результате ее раскола и раздвижения осколков в разные стороны, между которыми и образуется лежащая на мантии кора океанического типа. Поскольку она тонкая, то залегает ниже. Однако конфигурацию большинства впадин и их взаимосвязь с обрамляющими поднятиями часто нельзя объяснить раздвижением плит земной коры. Это наглядно видно на примере Средиземноморского складчатого пояса - хребты и котловины там образуют сложную конфигурацию. То же наблюдается в Прикаспийской, глубокой округлой впадине.

Геологическая история как океанических впадин, так и прогибов на континентах свидетельствует: их появление связано с опусканием земной коры. На это указывают два факта. Во-первых, на дне океанических впадин обнаружены породы континентального типа (скажем, скважина N 547 в Атлантическом океане вскрыла гранито-гнейсы, как и драгирование дна Тихого океана между разломами Кларион и Клиппертон). Во-вторых, выявленные бурением мелководные отложения в основании осадочного разреза морских впадин.

Почему же легкая кора оказалась погруженной в более плотную и тяжелую мантию? Объяснение может быть одно - низы коры под впадинами уплотнились до состояния мантии. Согласно одной гипотезе, это вызвано замещением ультраосновной магмой кислых (сиалических) пород коры.

Автор этих строк предложил по-другому взглянуть на происходящее. В процесс вовлечены срединные массивы и тектонические платформы, т.е. геологические структуры, ранее относительно приподнятые. Большая (нижняя) часть коры под ними - сейсмический "базальтовый" слой - сложена серпентинизированными ультраосновными породами. Небольшой подъем температуры здесь, допу-

стр. 30


стр. 31


стр. 32


стим, вследствие вулканической деятельности, приводит к обезвоживанию серпентинитов, которые вновь приобретают плотность, свойственную мантии. И уплотненная кора опускается.

Допустимы и другое механизмы уплотнения низов коры под платформами и срединными массивами, ведь еще нет достоверных сведений о минеральном составе сейсмического "базальтового" слоя. Но сам по себе факт такого уплотнения очевиден. Под действием архимедовых сил происходит опускание утяжеленных платформ и срединных массивов. В мантию, оказывается, вовлечен значительный объем материала бывшей земной коры. Но погружение вещества в одном месте должно сопровождаться его "выжиманием" вверх в другом. В особенности там, где имеются ослабленные зоны коры. Таковыми в первую очередь и являются геосинклинальные прогибы, возникшие вдоль глубинных разломов. Как это происходит, можно наблюдать на примере Средиземноморья. Там в начале неогена (порядка 25 млн. лет назад) в опускание оказались вовлеченными все ранее приподнятые срединные массивы. На их месте образовались Адриатическое, Тирренское моря, Алжире- Прованская котловина. А расположенные рядом геосинклинальные прогибы оказались приподнятыми и представляют сейчас горные хребты: Пиренеи, Альпы, Апеннины, Карпаты, Балканы, Динариды, а к югу от Средиземноморской впадины возвышаются Атласские горы.

Аналогичная ситуация наблюдалась и вокруг океанических впадин. Опускание дна Тихого океана сопровождалось поднятием его берегов. Это особенно наглядно видно на примере цепей Кордильер и Анд, протянувшихся вдоль океана на многие тысячи километров. Приподнятыми оказались и прибрежные зоны на западе Тихого океана и берега, окружающие Индийский и Атлантический океаны, почти везде приподняты, составляя контраст с прилежащими океаническими котловинами. В Австралии положительные морфоструктуры размещены вдоль ее западного и восточно-

стр. 33


го берегов, а в центральной части материка - низина. Африканский материк, окруженный океанами со всех сторон, приподнят примерно на 1000 м. На другом берегу Атлантики (в Бразилии) горы находятся ближе к океану, а центральная часть Южной Америки опущена. Показательна в этом плане Мексика, где горы расположены по берегам Тихого и Атлантического океанов. Аналогичная ситуация и на севере Атлантики, где вдоль берегов поднялись Скандинавские горы, Гренландия, Баффинова земля.

Компенсационные поднятия возникли как обрамление локальных прогибов: грабен Красного моря с обеих сторон окружен "вздернутыми" на тысячу метров берегами. Любой, глядя на гипсометрическую карту Земли, продолжит эти примеры. Все они свидетельствуют: опускание литосферы под океанами частично компенсировалось поднятием на прилегающих материках.

Существуют высокогорные массивы и в удалении от океанических впадин, например, Тибет. Но и это можно частично объяснить аналогичным образом: к югу от него расположены предгорные прогибы. Они испытывали значительные опускания в кайнозое (последние 70 млн. лет назад), т.е. в то же время, когда воздымался Тибет.

Общий объем океанических и иных впадин, возникших в последние 60- 80 млн. лет на нашей планете, составил не менее 1200 млн. км 3 , а объем компенсационных поднятий около 120 млн. км. Таким образом, возникшие горные хребты компенсировали не более 10% опустившейся в мантию былой коры. Остальные 90% пошли на увеличение объема мантии земли. Фиксированные в земной коре некоторые следы ее растяжения (например, грабены), возможно, вызваны именно таким процессом.

Попытаемся оценить вероятность названных механизмов горообразования. Для этого необходимо рассмотреть историю формирования горного рельефа, запечатленную в сохранившихся на вершинах хребтов поверхностях выравнивания. Повсеместно установлено: фрагменты наиболее древних из них расположены в центральной (осевой) зоне хребта. Их возраст - палеогеновый или раннемиоценовый (25 - 2 млн. лет назад). На флангах хребтов частично сохранились позднемиоценовые уровни (15 - 10 млн. лет), а в предгорьях развиты еще более молодые плиоценовые и раннечетвертичные поверхности выравнивания. Выясняется: сначала поднималась осевая часть хребта, затем процесс прекращался или ослабевал, и по периферии поднятой гряды формировалась следующая, более молодая поверхность выравнивания. Потом поднятие возобновлялось, захватывая более широкую зону. Горный хребет рос не только вверх, но и вширь.

Последний факт - серьезный контраргумент гипотезе "сдавливания". Если бы горы возникали вследствие горизонтального давления "кратонов" на "ороген", то сначала должны были бы деформироваться и воздыматься краевые части хребта, а лишь затем - осевая.

Гипотеза "разбухания" коры и верхов мантии под горами представляется более приемлемой, с точки зрения геоморфологии, но она не объясняет причины разуплотнения недр. Предстоит выяснить, почему в одних местах локально происходят такие явления и горы "растут", а в большинстве других - поверхность планеты остается равнинной.

Гипотеза "выжимания" гор опускающейся рядом впадиной удачно трактует образование хребтов, обрамляющих океаны, в особенности это касается Тихого. Однако представляется неубедительной при объяснении воздымания наиболее крупного горного региона мира - Тибета. Прилегающие к нему прогибы являются недостаточно крупными, чтобы "выдавить" столь гигантское поднятие.

Выходит, проблема горообразования еще не решена. Каждая из рассмотренных гипотез опирается на определенную группу фактов, но в то же время встречает и возражения. Наши сведения о характере физических процессов, происходящих под горными хребтами на глубинах 20 - 50, а то и 100 км, далеко не полны и во многом противоречивы. Потребуется много лет, прежде чем станет понятным, почему среди равнинных пространств нашей планеты возникли каменные исполины.

Иллюстрации автора и Ю. Супруненко


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/Точка-зрения-КАК-ОБРАЗУЮТСЯ-ГОРЫ

Similar publications: LRussia LWorld Y G


Publisher:

Бельбек ТахумовContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/Scientist

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

Точка зрения. КАК ОБРАЗУЮТСЯ ГОРЫ? // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 17.06.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/Точка-зрения-КАК-ОБРАЗУЮТСЯ-ГОРЫ (date of access: 29.11.2021).


Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
Rating
0 votes
Related Articles
Запрещает ли PayPal азартные игры?
Catalog: Экономика 
19 hours ago · From Україна Онлайн
IN THE INTERESTS OF ENERGY STABILITY
5 days ago · From Україна Онлайн
Аварии на топливе Westinghouse случались и ранее, начиная с 1979 года, когда произошла крупнейшая в истории США авария на АЭС Три-Майл-Айленд, в результате которой зафиксировано расплавление 50% активной зоны реактора. Далее Westinghouse делала попытки торговать с Чехией, однако опасные эксперименты по замене оригинального топлива окончились досрочной его выгрузкой из 1-го энергоблока АЭС Темелин в январе 2007 года, по причине его сильной деформации. Вышедшие из строя вэстингхаусовские тепловыводящие сборки на 3-м энергоблоке Южно-Украинской АЭС были в экстренном порядке заменены на стандартные ТВЭЛовские.
Catalog: Экология 
6 days ago · From Naina Kravetz
HISTORY OF ROADS AND GROUND TRANSPORT ACCORDING TO ARCHEOLOGICAL DATA
Catalog: История 
8 days ago · From Україна Онлайн
BASIC UNIT FOR THE AMERICAN ACCELERATOR
9 days ago · From Україна Онлайн
TRANSITION TO CONTROLLED EVOLUTION OF THE BIOSPHERE
Catalog: Биология 
9 days ago · From Україна Онлайн
DEVONIAN PALEOSOILS OF THE ANDOMA MOUNTAIN
9 days ago · From Україна Онлайн
Безопасно ли брать кредит в Интернете?
Catalog: Экономика 
10 days ago · From Україна Онлайн
Знакомьтесь! Google: Платформа для маркетинга
10 days ago · From Україна Онлайн
Как узнать актуальный курс валют на сегодня?
Catalog: Экономика 
10 days ago · From Україна Онлайн

Actual publications:

Latest ARTICLES:

ELIBRARY.COM.UA is an Ukrainian library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!
Точка зрения. КАК ОБРАЗУЮТСЯ ГОРЫ?
 

Contacts
Watch out for new publications: News only: Chat for Authors:

About · News · For Advertisers · Donate to Libmonster

Ukraine Library ® All rights reserved.
2009-2021, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of branches, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. After registration at your disposal - more than 100 tools for creating your own author's collection. It is free: it was, it is and always will be.

Download app for smartphones