Автор: Н. И. ПАВЛЕНКОВА

Глобальная тектоника литосферных плит давно обрела широкую популярность. Некоторые специалисты считают ее проявлением современной научной революции в геологии, началом нового этапа в познании Земли. Однако есть и сомневающиеся в истинности данной концепции. Какие аргументы они выдвигают? Наш корреспондент Р. Тимофеев беседует об этом с доктором физико-математических наук Н. И. Павленковой из Института физики Земли им. Г. А. Гамбурцева РАН

- Нинель Ивановна, два года назад вы опубликовали статью с критическими замечаниями в адрес глобальной плитотектоники. Чем вы руководствовались тогда?

- Как интерпретатор геофизического материала, по которому можно судить о строении земных недр, я пришла к убеждению: главнейшие положения упомянутой теории не согласуются с имеющимися у меня фактическими данными. Так, за последнее десятилетие были обработаны сейсмические профили до глубины 700 км - по результатам ядерных взрывов. Они получены только в России. И оказалось: нет четкого деления на монолитную твердую каменную оболочку и нижележащую ослабленную, пластичную, текучую астеносферу.

- Может быть, это лишь редкий случай?

- Напротив - общая закономерность, обнаруживаемая при более детальных, чем проводимые ранее, исследованиях. Ведь согласно популярной гипотезе, плиты литосферы перемещаются именно по астеносфере, подобно тому, как плавают в море ледяные поля. Но раз не существует единого подстилающего слоя, невозможен и такой дрейф. В

Статьи данной рубрики отражают мнения авторов (прим. ред.)

стр. 49

Сейсмический разрез земной коры и верхней мантии по Анголо-Бразильскому траверсу (8° ю.ш.). Цифрами показаны скорости (км/с); зеленым цветом - земная кора, синим - мантия; Δg - гравитационные аномалии, ТП - тепловой поток, М - подошва земной коры, N - границы с высокими скоростями.

то же время нет основании считать верхнюю оболочку жесткой плитой. Она расслоена, имеет ослабленные участки, где могут проходить подвижки.

- Насколько обосновано ваше мнение?

- Вывод получен в результате обобщения фактических материалов. Если астеносфера присутствует, то должны понижаться скорость сейсмических волн и добротность...

- Что означает последний термин?

- Коэффициент, определяемый по степени затухания волн. В упругой среде оно слабое, а в пластичной - повышенное. И чем медленнее гасятся колебания, тем "добротнее" вещество.

Значит, ни по одному из этих признаков единой глобальной астеносферы нет. Но и вышележащая каменная оболочка, как оказывается, вовсе не монолитна. То есть предположение о плавающих гигантских плитах не подтверждается. О серьезном противоречии с общепринятой теорией свидетельствует и наличие так называемых корней континентов, обнаруженных сейсмотомографией.

- В чем заключается этот метод?

- Он показывает распределение неоднородных, с различными скоростями, сейсмических волн, а значит, и физико-механическими параметрами. Выяснилось: под всеми континентами до глубины 300 - 400 км имеются зоны с повышенными скоростями, чего нет под океанами. Следовательно, участки литосферы, чья мощность на материках достигает 200 км, а в океанах по крайней мере вдвое меньше, не могли отходить от своих корней, оставаясь на месте, или перемещались вместе с ними.

- Известно: земная кора делится на континентальную, сложную по структуре и составу, и океаническую, сравнительно просто устроенную. А вы полагаете, что различия более глубокие?

- Конечно. В соответствии с геофизическими и геохимическими данными установлено: под континентами мантия имеет иной состав, нежели под океанами, в частности, повышенное содержание радиоактивных элементов. Так интерпретируются замеры тепловых потоков из глубин Земли. Выходит, гипотеза о круговоротах, охватывающих всю мантию нашей планеты и вызывающих перемещение литосферных плит, не подтвердилась.

- Бастионы материков устойчивы благодаря своим глубоким корням?

- Безусловно. Во всяком случае, до глубины 400 км, разделяющей верхнюю и нижнюю мантию. Там находится очень четкая граница, где вещество переходит в другое состояние. Она давно установлена сейсмологами и наблюдается повсеместно.

- Означает ли это, что литосфера и верхняя мантия составляют единое целое?

- В значительной мере, да. По геофизическим данным никакое перемещение плит каменной оболочки невозможно из-за их глубочайших корней у континентов. Нечто подобное круговоротам сверхплотного вещества допустимо лишь в нижней мантии, но не выше.

- Высказана гипотеза о круговоротах литосферы на активных материковых окраинах, например, по периферии Тихого океана*. Насколько верна данная точка зрения?

- Для обоснованного ответа требуются исследования более детальные, чем ранее проведенные. Если речь идет о перемещении вещества внутри континентальных областей, то оно не исключено. Ведь в литосфере имеются ослабленные участки. Вулканические пояса и устойчивые прогибы земной коры свидетельствуют об активной геодинамике на материковых окраинах и островных дугах. Сейсмотомографические разрезы, на которые я ссыла-

* См.: Р. К. Баландин. Круговороты литосферы. - Наука в России, 2004, N 6 (прим. ред.).

стр. 50

Сейсмотомографический разрез верхней мантии через континенты и океаны (по А. Дзиевонски и Д. Андерсону). Зоны пониженных скоростей показаны точками, повышенных - штриховкой.

юсь, дают более обобщенную картину - до глубины 500 км. И судя по ней, как уже было сказано, нет оснований предполагать наличие круговоротов в верхней мантии, определяющих горизонтальное движение литосферных плит.

- Вы разделяете мнение известного отечественного специалиста по геотектонике члена-корреспондента РАН В. В. Белоусова о фиксированном положении материков?

- Не совсем. Когда я высказала ему свою гипотезу, он отозвался о ней скептически. Сказал: вы сейсмик, а не тектоник, не старайтесь сидеть сразу на двух стульях.

- В чем же суть вашей идеи?

- Она достаточно проста: передвигалась верхняя мантия относительно нижней по слою, где благодаря фазовым переходам увеличивается пластичность вещества. В то же время вся мантия могла перемещаться относительно земного ядра, расположенного на глубине 2900 км. В частности, таким образом объясняются значительные смещения магнитных полюсов планеты и палеоклиматических зон.

- Столетие назад немецкий геофизик А. Вегенер доказывал возможность горизонтального дрейфа материков. Допускает ли ваша модель нечто подобное?

- Конечно. Во всяком случае - не исключает. Вопрос состоит лишь в том, как он происходит. Сторонники глобальной плитотектоники ссылаются на конвективные потоки, захватывающие верхнюю мантию и способные поддвигать океанические участки литосферы под континентальные. Но это не подтверждают имеющиеся факты. Если материки смещаются относительно друг друга вместе со своими корнями, уходящими в глубину на 300 - 400 км, то возражения отпадают.

- А чем вы объясняете наличие локальных зон пониженной скорости, не слитых в единую астеносферу?

- В свое время такой вопрос меня сильно озадачил. Надо было найти объяснение обнаруженному феномену: вместо сплошного глобального слоя - обособленные линзы. Пришлось основательнее знакомиться с геохимией. Выяснилось: в эволюции земного вещества важную роль играют процессы дегазации или, шире, динамики жидких и газообразных флюидов, главным образом водорода, гелия. Поднимаясь с больших глубин, они встречают менее проницаемые зоны, где и скапливаются, пусть даже в сравнительно малом количестве. В итоге существенно меняются все свойства: снижаются плотность и вязкость, добротность. Поясню на примере. На сейсмотомографическом профиле через Атлантику, согласно концепции тектоники плит, в районе срединно-океанического хребта должен находиться выступ астеносферы. Однако ничего подобного не обнаружено. Да, есть отдельные зоны пониженных скоростей, но они разделены слоями, где скорости даже выше, чем на континенте.

- На профиле показана отрицательная гравитационная аномалия. Тогда должна образоваться разуплотненная область, благоприятствующая дегазации, высвобождению флюидов, появлению вулканических очагов.

- Названными процессами я не занималась. Для меня важно, что не обнаружено признаков конвективных круговоротов в мантии, предполагаемых плитотектоникой. Вместо них - слоистая структура. Возможен ступенчатый подъем материала, логично объясняемый движением флюидов. Когда вещество становится пластичным, менее проницаемым, они скапливаются под такой покрышкой. В результате породы преобразуются и плавятся.

Для геохимиков остается загадкой происхождение алмазов в кимберлитах, минералы которых имеют признаки частичного плавления. Это выглядит странно: ведь под Сибирским кратоном, консолидированным участком земной коры, низкий тепловой поток. Чем же объяснить плавление? По флюидной гипотезе ответ достаточно прост и убедителен: оно происходит в ослабленных зонах, где концентрируется, в частности, водород. В любом случае нет никаких сомнений: дегазация Земли идет постоянно. Поэтому неудивительно, что

стр. 51

стр. 52

флюиды скапливаются на отдельных участках в верхней мантии и литосфере. В наше время сходные идеи высказывают в связи с образованием углеводородного сырья. Видимо, таким образом пополняются месторождения нефти и газа.

- В принципе, безусловно, нечто подобное происходит. Но по сравнению с масштабами добычи углеводородов их естественное возобновление, пожалуй, сильно отстает. Вы не пытались делать количественные расчеты дегазации мантии и скоплений флюидов?

- Нет, это не входило в нашу задачу. Однако не исключено, что флюидная гипотеза поможет пролить свет на не решенную окончательно проблему происхождения горючего газа и нефти. Здесь свое слово должны сказать нефтяники, геологи, геохимики. Для меня важно другое. Геофизические профили показывают: верхняя мантия стратифицирована, слоиста, а не вовлечена в круговороты, как предполагает глобальная тектоника плит. Так получается не на основе умозрительных построений, а по имеющимся фактам. Вот, например, глубинный геофизический разрез по профилю "Рифт", пересекающему Сибирский кратон с севера на юг. Мы видим слоистую структуру горизонтов пониженной и повышенной скорости сейсмических волн. Их подчеркивают протяженные, хорошо выраженные в волновых полях отражающие поверхности. Наиболее устойчива из них - граница на глубине порядка 100 км. Вдоль нее скорость волн достигает иногда аномально высоких значений - до 8,5 - 8,6 км/с. Возможно, это связано с горизонтальными подвижками отдельных блоков литосферы или течением материала.

- Но известно, что существуют вертикальные или наклонные зоны

стр. 53

Сейсмический разрез земной литосферы и верхней мантии Сибирского кратона по линии Ямал-Байкал. М - подошва земной коры; утолщенные линии - участки, от которых получены отраженные волны.

аномалий плотности. Обычно их объясняют поддвиганием (спредингом) океанической коры, увлекаемой мантийными течениями под континенты. А какую версию предлагаете вы?

- Приходится выбирать совсем другую, поскольку не обнаружены мантийные круговороты. К тому же подобные зоны встречаются и внутри континентов, часто они погружаются под кору океанического типа. Однако нет убедительных оснований предполагать спрединг и на активных материковых окраинах. Даже если океаническая литосфера сохраняет пониженную температуру на больших глубинах, она в любом случае не может резко отличаться по сейсмическим скоростям от вмещающих пород. Тем более, что для нее они порядка 8,5 км/с невероятны при любых условиях.

- Вы не могли бы с точки зрения своей гипотезы прокомментировать впечатляющую реконструкцию океанического дна и разрез через крупный сегмент Земли, отраженный четверть века назад в журнале National Geographic (август 1976 г.)?

- Прежде всего хочу обратить внимание на сильно утрированный рельеф, показанный там на блок-диаграмме. Это естественно при большой разнице вертикального и горизонтального масштабов. Часто на данное обстоятельство не обращают внимание, а потому дно океанов представляют испещренным гигантскими расселинами, зияющими трещинами, крутыми горными грядами. Но главные претензии, конечно, к глубинному профилю. Показанные стрелками восходящие потоки вещества верхней мантии не обнаружены. Столь же сомнительно "подныривание" океанической коры под континенты, о чем я уже говорила. Схема привлекательна простотой, доходчивостью, однако не соответствует научным данным, полученным за истекший срок.

- Тем не менее, до сих пор продолжается популяризация глобальной тектоники плит. Или она радикально изменилась, модернизировалась?

- В общих чертах гипотеза остается прежней, хотя в нее вносят отдельные коррективы, разрабатывают те или иные варианты*. Ничего принципиально нового ее сторонники не предлагают.

- Критерий верности научной теории - ее соответствие фактам и прогностические возможности. В данном случае ни того, ни другого не наблюдается. Почему же ученые продолжают поддерживать, как вы говорите, устаревшую и не оправдавшую себя концепцию?

- На этот вопрос пусть отвечают философы, науковеды. Не секрет: придерживаться общепринятой точки зрения удобней и выгодней по ряду соображений. Сказывается также инертность мышления, нежелание противостоять мнению авторитетных специалистов.

- По проторенной дороге двигаться легче? А как воспринимают ваши, можно сказать, нетрадиционные взгляды?

- Не слишком благосклонно. Приходится преодолевать сопротивление сторонников глобальной тектоники плит. И это тоже вполне естественно, даже приносит определенную пользу, заставляя внимательней отбирать факты, убедительней обосновывать свою позицию. В науке не должно быть догм. Суть ее не в повторении прошлого и отстаивании правдами и неправдами полюбившихся теорий, а, как говорили корифеи научной мысли, - в поисках истины.

* См.: В. П. Трубицын. Глобальная тектоника плит: новый поворот? - Наука в России, 2003, N 2 (прим. ред.).

Permanent link to this publication: