Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Глубинная тектоника

Глубинная тектоника

15.10.2017

Существуют две группы сведений, служащих для построения моделей глубинной тектоники. К первой группе относятся геофизические поля и геофизические параметры, в частности сейсмологические, гравитационные, магнитные, геотермические и другие данные, позволяющие строить модели Земли в различных специализациях; ко второй — те поверхностные геологические наблюдения, которые могут быть применены при построении моделей глубинной тектоники. К последней принадлежат глубинные структурные формы и тела, а также их модели, «глубинные свидетели» и новейшие движения. Когда речь, шла о выделении глубинных разломов и глубинных структур, вопрос об их корнях оставался открытым. Предположив, что Земля имеет тектонические формы и «каменный» состав, распространяющиеся далеко в недра, мы могли бы экстраполировать глубинные структуры на большие глубины Земли; однако геофизические данные, в частности сейсмологические (установление поверхностей М. Конрада и др.), указывают на существование принципиально иной структуры, по-видимому, связанной, с термодинамическими условиями недр. Это не позволяет прослеживать корни вырисовываемых на основании поверхностных наблюдений глубинных структур в глубокие недра Земли, исходя лишь из наших геометрических привычек. Отсюда важнейшей задачей геофизических исследований, которые могут проводиться на уровне как разведочной, так и глубинной геофизики, является установление структурно-оформленных корней глубинных структур. Это существенно не только в теоретическом отношении, но имеет также огромный практический смысл, поскольку может указывать пути поисков источников полезных ископаемых или их залежей на больших глубинах, которые в будущем могут быть освоены. Следует иметь в виду, что корни могут распространяться на различные глубины, что может быть связано с размерами структур (вероятная соразмерность горизонтальной и вертикальной протяженности) или же с расположением их на участках Земли, обладающих различными свойствами (существование выделяемой по геофизическим признакам земной коры океанического и континентального типов). Таким образом, корни следует рассматривать не как однородную или одноуровневую систему, а как набор разнообразных природных объектов, требующих особых подходов и особых методик исследований.
К «глубинным свидетелям» относятся следы различных геологических явлений, связывающих глубокие недра Земли с ее поверхностью. К этим следам могут быть отнесены магматические образования, ксенолиты, подземные воды и подземные газы, которым по тем или иным признакам может быть приписано глубинное происхождение и которые так или иначе могут быть использованы для построения моделей глубинного строения Земли.
Изучение современных движений, в частности отраженных глубинных движений (например, квазиупругих поднятий щитов), сейсмичности и вулканизма играет большую роль в исследовании глубинной тектоники.
Хотя поверхностная, доступная непосредственным наблюдениям оболочка Земли и объекты глубинной тектоники неразрывно связаны, разделять их необходимо по соображениям удобства изучения и, в частности, потому, что построения в этих двух сферах базируются на различных исходных материалах и методы их исследования существенно различны. В процессе построения моделей также вовлекаются результаты экспериментов, произведенных на поверхности Земли, физико-химические и механические законы, установленные на поверхности Земли, и затем различные экстраполяции и аналогии. Переходя от объектов традиционной тектоники к объектам глубинной тектоники, мы переходим с уровня наблюдений на уровень конструктов. Учитывая разнородность данных, необходимо соблюдать принцип специализации. Особо важное положение в системе исследований глубин Земли занимает проблема интерпретации, ввиду того, что у нас, геологов, всегда существует естественное желание свести данные любой специализации к петрографическим (горнопородным) данным и представить себе недра Земли в виде элементов, выраженных не в показателях физических свойств, а в петрографических терминах, отражающих или то, что является горной породой, или то, что ее заменяет. При построении моделей возникает сложный лабиринт гипотез, которые должны явиться рабочими инструментами в проводимых исследованиях.
Любой гипотетический вывод, включая выводы, основанные на аналогии и экстраполяциях, является вероятностным. Гипотеза приводит к одному из вероятных решений вопроса; каждое из таких решений может содержать «зерно истины», связанное с использованной информацией и путями научного поиска, в том числе теоретическими. Применение гипотезы как рабочего инструмента в исследованиях необходимо сочетать с указанием способов прямой или косвенной проверки гипотезы. Прямая проверка может утвердить (или опровергнуть) гипотезу как факт, а косвенная — повысить (или понизить) ее вероятность. При оперировании различными гипотезами, связанными с решением одного вопроса, надо соблюдать принцип суперпозиции гипотез, что ведет к обогащению научного знания, повышению вероятности выводов и более всестороннему подходу, чем в случае выбора только одной из гипотез. Конфронтация научных гипотез неэффективна и неэкономична. Ярким примером служат некоторые малоконструктивные дискуссии «с повышением голоса» между фиксистами и мобилистами или между сторонниками биогенного и абиогенного происхождения нефти.
Для построения статических (квазистатических) моделей глубинной тектоники необходимо установление положения и свойств точек в недрах Земли или линий, или поверхностей, которым могут быть опосредованно приписаны некоторые физические, геохимические или иные свойства по данным наблюдений; таким образом может быть построено неполноопределенное геологическое пространство, а на его основе полноопределенное пространство или модель.
Первый шаг изучения глубинной тектоники, заключающийся в определении физических или геологических свойств точек (линий, поверхностей) внутри Земли, находит свою наиболее оптимальную реализацию в сейсмологических исследованиях. Массовость замеров, точки которых распределяются по огромным пространствам поверхности Земли, наконец, хорошо отлаженная система обработки сейсмограмм и расчетов делают сейсмологические построения одними из наиболее надежных. Однако сейсмологические характеристики сред, границы полей строго специализированы и основаны только на типах упругих волн, их скоростях, преломлениях, отражениях и т. д. Хорошо известны многие сейсмологические границы, такие, как граница ядра и мантии, граница M и многие другие, но нужно иметь в виду, что нельзя уверенно проводить по этим границам границы других специализаций, если не установлена функциональная или хотя бы корреляционная связь между сейсмологической и этой другой (например, минералогической, геохимической) специализацией.
При определении температуры в недрах Земли мы не располагаем ни массовыми данными наблюдений, ни отработанными системами расчетов. Здесь в основе суждений могут лежать представления о величине геотермического градиента, измеренного в близповерхностных условиях, и предположения (а их может быть очень много) о природе и распределении источников тепла внутри Земли. В первом случае мы будем вынуждены довольствоваться простой экстраполяцией, во втором — считать истинными принятые предположения.
Рассмотрим случай чисто геологического содержания. Когда мы на поверхности Земли находим застывшую, излившуюся из недр Земли лаву, которая превратилась в вулканическую горную породу, то мы можем провести ее анализ, определить ее физические свойства, в частности, определить температуру плавления и другие параметры, которые могут представить в каких условиях происходило первоначальное расплавление этой породы прежде, чем она вылилась на поверхность. Отсюда можно сделать вывод, что где-то в недрах Земли в данном районе существовала область, где данная порода находилась в расплавленном состоянии. Это само по себе уже является некоторым показателем строения недр, но еще недостаточным, потому что нам нужно знать, на какой глубине находилась эта расплавленная порода. Здесь, по-видимому, необходимо привлечь на помощь геотермические реконструкции, о которых мы уже говорили, со всеми свойственными им неточностями, заключающимися в экстраполяции и предположениях. Магматические породы, вулканы и ксенолиты способны дать нам весьма обширную информацию о строении глубоких недр Земли, но при любых построениях, основанных на наблюдениях такого рода, надо иметь в виду, что путь от точки наблюдения на поверхности Земли (горная порода, включения, состав жидкости или газа глубинного происхождения) к той точке в недрах Земли, которую мы хотим геометрически, а также физически или геологически определить, чрезвычайно сложен. Приходится строить гипотезы и применять законы физики, химии и механики. И при этом сложном пути к глубинной точке следует учитывать неизбежность суждений по аналогии и вероятностной природе решений.
Чтобы повысить вероятность решения, надо обнаружить возможно большее количество общих, причем наиболее существенных свойств, с одной стороны, у поверхностного естественного или экспериментального объекта и, с другой — у исследуемой глубинной области или точки. Такое нахождение нескольких или многих общих свойств требует комплексного исследования глубинного объекта. Назовем этот путь повышения вероятности решений принципом комплексности.
Далее нам надлежит изучить закономерности связей между свойствами. Разрешение этого вопроса может потребовать специальных экспериментальных или теоретических исследований. Этот второй способ повышения вероятности решения обозначим как генетический принцип.
Дальнейшая наша задача заключается в повышении точности глубинных исследований, в частности поисков принципиально новых методов.
Второй шаг в исследовании глубинных недр Земли состоит в построении моделей. Здесь помимо принципа комплексности и генетического принципа особо важным становится принцип специализации, включающий упорядоченность списков свойств и точностей их измерений. Несоблюдение этого принципа приводит к путанице понятий, утрате логики построения, к смешению признаковых пространств.
He будем останавливаться на сложном вопросе построения и совмещения моделей разных специализаций для получения общих «земных» выводов. Общие подходы в этом вопросе пока отсутствуют, что, думается, связано с непроверяемостью большинства моделей глубинной тектоники в настоящем и даже в обозримом будущем. Поэтому лучше ограничиться рядом примеров современных разработок. Обратим внимание только на соотношение квазистатических, динамических и ретроспективных моделей. В пределах гипергенной оболочки, точнее, «области доступности», для соотношения моделей этих трех типов предложены пока еще не окончательные и, может быть, дискуссионные системы моделей или методологические системы. В сфере глубинной тектоники нет даже этой степени ясности. Здесь квазистатические и динамические модели пока неотделимы друг от друга; они как бы совмещаются в единое целое, в единые модели, отражающие одновременно и структуру, и процессы. Для гипергенной оболочки в отношении генезиса и возможной последовательности основных ее структурных элементов — слоев есть общепринятая и достаточно обоснованная концепция, а именно: слой образуется путем распространения вещества на поверхности Земли под контролем гравитационного фактора, а вышележащие слои отложений считаются моложе нижележащих. Эта концепция основана на наблюдениях геологических процессов на (или вблизи) поверхности Земли и применении принципа актуализма в ретроспективных реконструкциях. Вместе с тем мы не можем непосредственно изучать геологические процессы, происходящие в глубоких недрах Земли, и у нас нет способа реконструкции последовательности их формирования, подобного принципу последовательности напластования. Поэтому при установлении какой-либо границы (раздела, поверхности) в глубоких недрах Земли мы не можем ограничиться только определением места этой границы в структуре Земли, а сразу же сталкиваемся с вопросами, как произошла, а затем, когда возникла его граница. Структурная, генетическая и историческая проблемы в решении задач глубинной тектоники сливаются настолько тесно, что здесь не может быть речи о выделении и раздельном рассмотрении систем трех типов, как в случае гипергенной оболочки. Поэтому в отношении построения моделей глубинной тектоники пока не может быть предложена какая-либо общая теория, а приходится ограничиваться критическим рассмотрением отдельных примеров.