1.3. Основные этапы развития геотектоники

Хотя термин «геотектоника» имеет более чем столетнюю давность (он предложен немецким геологом К. Науманном в 1860 г.), геотектоника — сравнительно молодая наука, поскольку она лишь во второй четверти XX в. обособилась в самостоятельную научную и учебную дисциплину, являясь до этого лишь разделом динамической геологии. Однако становлению геотектоники предшествовала довольно длительная предыстория.

Первый этап (вторая половина XVII — первая половина XVIII в). Первые представления о подвижности земной коры и связанных с ней изменениях земной поверхности возникли уже у древних греков и римлян. В античное время наметились и два основных направления в объяснении тектонических движений — нептунистическое, придававшее главную роль экзогенным процессам, в первую очередь растворяющему действию воды, и плутоническое, считавшее первоисточником движений действие внутренних сил Земли, в особенности подъем магматических расплавов. Однако идеи мыслителей античного мира не получили развития и были надолго забыты, вплоть до эпохи Возрождения.

В 1669 г. итальянский ученый датского происхождения Н. Стено (Стенон) сформулировал положения, закладывающие основы тектоники: 1) осадочные породы первоначально накапливаются горизонтальными слоями; их наклонное или изогнутое залегание является результатом последующих нарушений; 2) если на наклонном слое залегает слой горизонтальный (или более слабонаклоненный), это значит, что наклон первого слоя произошел до отложения второго; 3) горы не представляют постоянной величины. Причину тектонических нарушений Н. Стено усматривал в оседании и обрушении пластов над подземными пустотами.

Крупнейшие естествоиспытатели XVII в. Р. Декарт и Г. Лейбниц попытались впервые представить нашу планету как развивающуюся и имеющую продолжительную и сложную историю. Они полагали, что Земля первоначально была расплавленной, а затем стала остывать и покрылась твердой корой. Сгущение паров, окутывавших расплавленную Землю, создало Мировой океан (Г. Лейбниц), а уход воды подземные пустоты, сохранившиеся под корой, привел к образованию суши, включая горы. Идеи Р. Декарта и Г. Лейбница были развиты в XVIII в. французским натуралистом Ж. Бюффоном, а более правильные представления о причинах движений и деформаций земной коры были высказаны англичанином Р. Гуком, итальянцем Л. Л. Моро и Г. В. Рихманом — адъюнктом Петербургской академии наук; первый связывал их с землетрясениями, два других — с деятельностью вулканов; все трое, таким образом, являлись последователями древнегреческих плутонистов.

Второй этап (вторая половина XVIII в. — первая четверть XIX в.). На этом этапе возникает научная геология. Один из ее основоположников — немец А. Г. Вернер — еще стоял на позициях нептунизма, рассматривая наклонное залегание пластов либо как первичное, либо как связанное с провалом в подземные пустоты. Несмотря на эти серьезные заблуждения, некоторые нептунисты (русский академик П. С. Паллас, h3ейцарец Г. Б. де Соссюр) правильно подметили зональное строение горных сооружений, с залеганием гранитов в осевой части и наклоном осадочных толщ в обе стороны от оси, постепенно уменьшающимся к периферии.

Совершенно иные взгляды были высказаны М. В. Ломоносовым и затем шотландцем Дж. Хаттоном (Геттоном). М. В. Ломоносов признавал ведущую роль в образовании гор за эндогенными процессами («подземный жар»)¹, подчеркивал сопряженность поднятий и опусканий, сделал первую попытку выделить среди движений земной коры несколько типов, в частности более быстрые и более медленные. Дж. Хаттон уже связывает с проявлениями «подземного жара» вулканическую деятельность и магматизм вообще, считая главным типом движений земной коры вертикальные движения. Взгляды М. В. Ломоносова и Дж. Хаттона получили дальнейшее развитие в работах немецких ученых А. Гумбольдта и Л. Буха и оформились в виде первой научной тектонической гипотезы — гипотезы поднятия, которая в первой четверти XIX в. вытеснила нептунистические взгляды А. Вернера и его последователей. С развитием геологического картирования на основе биостратиграфии во второй четверти XIX в. появляются систематики складчатых нарушений, описываются не только складки, но и надвиги. При этом складчатость объясняется оттеснением слоев со сводов поднятий поднимающейся магмой (Б. Штудер). Складко- и горообразование, а также тесно связанный с ними по гипотезе поднятия вулканизм считаются происходящими повсеместно одновременно в виде катастроф всемирного значения. Эти катастрофистские воззрения были постепенно преодолены с появлением знаменитого труда Ч. Лайеля «Основы геологии» (1830).

¹ Одновременно он все же указывал, вслед за предшественниками, и на обрушение слоев в подземные пустоты.

Третий этап (вторая половина XIX в.). Этот этап знаменуется прежде всего отказом от гипотезы поднятия и заменой ее гипотезой контракции (французский ученый Л. Эли де Бомон, 1832— 1852), основывавшейся на космогонической гипотезе Канта—Лапласа, т. е. на представлении об охлаждении земного шара и приспособлении земной коры путем ее смятия к сокращающемуся объему Земли. Гипотеза контракции лучше объясняла происхождение складчатых горных систем, особенно после того, как было выяснено, что они рождаются в пределах особых зон — геосинклиналей. Учение о геосинклиналях зародилось в Америке (Дж. Холл, 1859; Дж. Дэна, 1873), но затем получило распространение и в Европе.

Французский геолог Э. Ог (1900) противопоставил геосинклиналям устойчивые континентальные площади, затем получившие название платформ. Но решающий вклад в развитие учения о платформах был внесен русскими геологами, начиная с А. П. Карпинского и А. П. Павлова. К этому же этапу относится возникновение учения об изостазии (англичане Дж. Эри и Дж. Пратт, американец К. Деттон — автор термина).

Естественным завершением данного этапа явилось создание австрийским ученым Э. Зюссом фундаментального труда «Лик Земли» (1885—1909), в котором впервые, причем на основе гипотезы контракции было дано описание тектонического строения всей поверхности земного шара. В эти же годы французский геолог М. Бертран (1887) указал, что складчатые зоны континентов имеют разный возраст и принадлежат четырем основным эпохам горообразования — гуронской (докембрийской), каледонской, герцинской и альпийской.

Четвертый этап (первая половина XX в.). Рубеж XIX и XX вв. отмечен в геотектонике кризисом контракционной гипотезы, подорванной в своих астрономических (замена «горячей» космогонии Канта—Лапласа «холодной»), физических (открытие естественной радиоактивности с выводом о разогреве Земли) и геологических (открытие шарьяжей, требовавших очень значительного сокращения объема Земли за короткий срок) основах. Вместо контракционной гипотезы в начале века был выдвинут ряд других — подкоровых течений (О. Ампферер, 1906), пульсирующей (В. Бухер, 1933; М. А. Усов, 1939; В. А. Обручев, 1940) и даже расширяющейся (Б. Линдеман, 1927; О. Хильгенберг, 1933; М. М. Тетяев, 1934) Земли. Наиболее радикально отличной от всех этих гипотез явилась гипотеза перемещения материков (Ф. Tейлор, 1910; А. Вегенер, 1912), положившая начало новому направлению и геотектонике— мобилизму, допускающему крупные горизонтальные перемещения континентальных масс, в противоположность фиксизму, принимающему их фиксированное положение относительно подстилающей мантии. Но наибольший успех в 30 - 50-е годы выпал на долю концепций, возродивших представления сторонников гипотезы поднятия о ведущем значении вертикальных, особенно восходящих, движений в развитии земной коры и связавших чти движения с подъемом магмы, являющейся продуктом глубинной дифференциации вещества мантии Земли под влиянием разогрева радиогенным теплом (В. В. Белоусов, 1944 и позднее; голландский ученый Р. В. ван Беммелен, 1933 и позднее). Одновременно на этом этапе продолжали разрабатываем я более конкретные разделы геотектоники, в частности учение о геосинклиналях и платформах, в чем активное участие приняли русские геологи (А. Д. Архангельский, Н. С. Шатский, В. В. Белоусов, А. В. Пейве, А. Л. Яншин, А. А. Богданов, М. В. Муратов и др.), а из зарубежных — прежде всего Г. Штилле, Дж. М. Кэй, Ж. Обуэн. В России возникло учение о глубинных разломах (А. В. Пейве, 1945); обособились в виде отдельных самостоятельных направлений неотектоника (В. А. Обручев, 1948; Н. И. Николаев, 1949; С. С. Шульц, 1948), сейсмотектоника (И. Е. Губин, 1950); широкое применение в геотектонике нашел формационный анализ (Н. С. Шатский, Н. П. Херасков, Н. Б. Вассоевич и др.); началось интенсивное изучение современных движении (Ю. A Meщеряков и др.).

В 30—40-е годы появились первые учебные руководства, сначала по структурной геологии (Б. и Р. Уиллисы, Ч. Лизе, М. А. Усов), а затем по геотектонике (М. М. Тетяев, В. В. Белоусов). Преподавание курса геотектоники было начато в 30-е годы в Ленинградском горном (М. М. Тетяев) и Московском геологоразведочном (Е. В. Милановский) институтах.

Пятый этап (с 60-х годов XX в.). К середине 50-х годов благодаря успехам научно-технической революции на вооружение геологов, геофизиков и геохимиков поступили новые приборы, расширившие возможности познания строения и развития земной коры и тектоносферы в целом. Началось интенсивное изучение ложа океанов, приведшее к установлению коренных отличий океанской коры от континентальной, к открытию мировой системы срединно-океанских хребтов, к обнаружению увеличения мощности осадков от хребтов к периферии океанов и др. Геофизики подтвердили существование в верхней мантии ослабленного слоя — астеносферы, открыли явления остаточной намагниченности горных пород (палеомагнетизм), периодической инверсии магнитного поля Земли, линейные магнитные аномалии в океанах. Все эти и другие открытия показали недостаточность фиксистских концепций тектогенеза, особенно в части происхождения океанов, и обусловили неожиданный возврат к мобилизму в новой форме, получившей название тектоники литосферных плит (1962—1968). В итоге современное развитие геотектоники, а также других наук о Земле проходит под знаком господства идей неомобилизма.

К этому же этапу относятся такие важные достижения, как успехи в радиометрическом датировании горных пород, позволившие распространить историческую геотектонику на докембрий и выявить общие тенденции в развитии земной коры и литосферы; все более широкое применение результатов съемок поверхности Земли из космоса, не только указавших на большую роль в строении земной коры кольцевых структур разного масштаба и линеаментов, но подтвердивших также реальность взаимных горизонтальных перемещений литосферных плит и уточнивших рельеф, а следовательно, и структуру ложа океанов; огромный прогресс сейсмических методов с применением сейсмической стратиграфии для освещения строения осадочного чехла континентов и океанов, сейсмики отраженных волн для выявления тонкой структуры коры складчато-покровных парных сооружений и фундамента платформ, глубинного сейсмического зондирования для определения строения земной коры и верхов мантии, сейсмической томографии для «просвечивания» мантийных глубин планеты вплоть до ее ядра; отметим далее не менее важные результаты глубоководного океанского и сверхглубинного континентального бурения и успехи геохимии изотопов, а также редких и рассеянных элементов, существенно способствующих решению ряда задач геодинамики и геотектоники.

Вместе со сменой фиксистской парадигмы мобилистской в форме тектоники плит все это позволяет говорить, что в развитии геотектоники, как и геологии в целом, в начале 60-х годов произошел настоящий революционный скачок. Он выразился и в резком усилении научных исследований по новым направлениям науки.

Эти исследования, с одной стороны, подтвердили основные принципы и положения тектоники плит, показав, что ее можно с полным основанием считать первой в истории геотектоники научной теорией, а не просто очередной гипотезой, но, с другой стороны, указали на определенную ограниченность, чрезмерную упрощенность, жесткость и недостаточность первоначально сформулированных постулатов этой теории. Поэтому, принимая в данной книге концепцию тектоники плит в ее классической форме и с минимальными поправками за основу изложения всего материала, в заключительной главе мы стремились отразить современное ее состояние и отметить нерешенные ею вопросы.