Геотектоника

ГЕОТЕКТОНИКА (от гео... и греческого τεκ­τονικ?ς - строительный), тектоника, геологическая наука, изучающая структуру, движения, деформации и развитие земной коры и литосферы в связи с процессами в тектоносфере и Земле в целом. Объектами исследований геотектоники являются, прежде всего, разномасштабные структурные элементы литосферы: наиболее крупные - континенты, океаны и зоны перехода континент - океан (континентальные окраины); в пределах континентов - платформы (кратоны) и орогены (складчатые пояса, или подвижные пояса), щиты и плиты, антеклизы и синеклизы, внутренние и внешние зоны орогенов, передовые и межгорные прогибы; в пределах океанов - спрединговые срединно-океанические хребты и абиссальные равнины, внутриокеанические хребты и поднятия и др.

Структура науки. В геотектонике выделяют ряд направлений. Общая геотектоника (теоретическая) изучает закономерности строения тектоносферы (литосферы и астеносферы) и создаёт аргументированные представления о происхождении и развитии структурных элементов литосферы. Региональная геотектоника, тесно связанная с региональной геологией, выявляет и характеризует структурные элементы литосферы разного типа в пределах отдельного региона, государства, континента, океана или всего земного шара. Историческая геотектоника исследует историю формирования современной структуры литосферы, выявляет основные этапы и стадии её развития как в глобальном, так и в региональном масштабах; связана с исторической геологией. Особые подразделы исторической геотектоники: новейшая тектоника (неотектоника), рассматривающая последний (неотектонический) этап развития литосферы - олигоцен-четвертичный, и актуотектоника, исследующая современные движения земной коры инструментальными методами. Морфологическая геотектоника, или структурная геология, изучает мелко- и среднемасштабные складчатые и разрывные дислокации (нарушения) горных пород. Проблемы геотектоники решаются при участии тектонофизики, исследующей физические условия тектонических деформаций, а также экспериментальной тектоники, занимающейся физическим моделированием тектонических структур и деформаций. Важный раздел геотектоники - тектоническая картография (на тектонических картах отражают современную структуру земной коры и в определённой степени историю её формирования). К геотектонике примыкает сейсмотектоника, изучающая движения и дислокации, вызванные землетрясениями. Процессы, происходящие в тектоносфере и обусловливающие развитие земной коры и литосферы, исследует геодинамика, в тесной связи с которой развивается геотектоника. Теоретической основой геотектоники является концепция тектоники плит. Прикладное значение геотектоники заключается в установлении связи размещения месторождений полезных ископаемых с различными типами тектонических структур и характером их развития, в учёте данных изучения новейших, в особенности современных, тектонических движений при строительстве инженерных сооружений, атомных и гидроэлектростанций, а также при оценке сейсмической опасности и прогнозе землетрясений.

Методы науки. В своих исследованиях геотектоника опирается на актуалистический метод, использует данные геологического картирования, дистанционного изучения поверхности Земли, бурения, геофизических исследований (грави-, магнито-, сейсмо-, термометрии, сейсмологии, палеомагнитологии), геохимии, в том числе изотопной, петрологии, литологии, палеоклиматологии, палеобиогеографии. Основные методы геотектоники: структурный анализ - исследование взаиморасположения в пространстве тектонических нарушений (складок, разрывов со смещением, трещин и др.) для восстановления полей напряжений и выяснения последовательности их формирования; палеотектонический анализ - восстановление истории движений и деформаций земной коры, расположения её структурных элементов в прошлые геологические эпохи с использованием методов анализа фаций и мощностей, объёма отложений, формационных, литодинамических комплексов, перерывов и несогласий; неотектонический анализ - изучение новейших и современных движений земной коры на основе применения геоморфологических, геодезических, в том числе космогеодезических, и других методов; метод сравнительной тектоники - сравнение морфологии и истории развития однотипных тектонических структур для выявления их общих характеристик и различий, а также родственных структур с целью раскрытия их происхождения и эволюционной последовательности формирования. Весьма существенное значение для геотектоники приобрели геофизические методы, особенно сейсмические (глубинное сейсмическое зондирование, сейсмическая томография), дающие наиболее ценную информацию о глубинном строении земной коры и подстилающей её мантии; петрохимические и геохимические методы, выявляющие связь магматизма и геотектоники. Всё шире для решения задач геотектоники внедряются математический (статистика, компьютерное моделирование и др.) и физический (эксперимент) методы, системный анализ, компьютерные технологии (ГИС).

Исторический очерк. Основы геотектоники были заложены в 17 веке Н. Стено, показавшим, что наклонное положение слоёв - следствие «сильных потрясений» или разрушения нижележащих слоёв. В 18 веке М. В. Ломоносов признавал ведущую роль эндогенных процессов («подземного жара») в образовании гор. Дж. Геттон вслед за итальянским естествоиспытателем А. Л. Моро высказал предположение о связи периодических поднятий суши с вулканизмом, которое в начале 19 века возродили К. Л. фон Бух и А. Гумбольдт, сформулировавшие первую научную тектоническую гипотезу «кратеров поднятия» (в её основе - определяющая роль вулканизма в ходе горообразования). В середине 19 века гипотезу «кратеров поднятия» сменила гипотеза контракции, основывавшаяся на сжатии земной коры под влиянием сокращения объёма остывающего земного шара (Ж. Эли де Бомон). Эта гипотеза была подтверждена региональными исследованиями Э. Зюсса, создавшего фундаментальный труд «Лик Земли» (1885-1909), в котором впервые было дано описание тектонического строения всей поверхности земного шара. Во 2-й половине 19 века в связи с развитием геологического картирования появляется систематика складчатых нарушений, описываются надвиги и тектонические покровы, вырабатывается структурно-геологическая терминология, первая сводка по которой была опубликована в 1888 году швейцарским геологом А. Геймом и французским учёным Э. де Маржери. В 1850-70-е годы было установлено, что складчатые горные системы рождаются в пределах особых зон, названных геосинклиналями, учение о которых было разработано в США Дж. Холлом (1859) и Дж. Дана (1873) и получило распространение в Европе благодаря работам Э. Ога и Ф. Ю. Левинсона-Лессинга. В конце 19 - начале 20 века М. А. Бертран указал, что складчатые зоны континентов имеют разный возраст и были сформированы в четыре основных эпохи горообразования - гуронскую (докембрийскую), каледонскую, герцинскую и альпийскую. Э. Ог противопоставил геосинклиналям стабильные участки континентов, позднее получившие название платформ. Учение о платформах, дополнившее учение о геосинклиналях, было развито немецким исследователем геотектоники А. Траутшольдом, российскими учёными геотектоники П. Гельмерсеном, Н. А. Головкинским, А. П. Карпинским, А. П. Павловым, С. Н. Никитиным, польским геологом Ю. Лукашевичем. Эти два учения составили основной стержень общего представления об эволюции структуры земной коры - от геосинклиналей к орогенам и платформам. В дальнейшем, начиная с 1940-х годов, было выяснено, что платформы в процессе тектонической активизации могут снова превращаться в горные сооружения - вторичные, или эпиплатформенные, орогены (С. С. Шульц).

В начале 20 века, в связи с открытием естественной радиоактивности и отказом астрономов от космогонической гипотезы Канта - Лапласа, обнаружилась несостоятельность физической и астрономической основ гипотезы контракции и было выдвинуто несколько новых гипотез -подкоровых течений (австрийский исследователь О. Ампферер, 1906), пульсирующей (У. Х. Бухер, 1933; М. А. Усов, 1939; В. А. Обручев, 1940) и расширяющейся (Б. Линдеман, 1927; немецкий учёный О. Хильгенберг, 1933; М. М. Тетяев, 1934) Земли. Радикально отличается от всех гипотеза дрейфа материков (А. Л. Вегенер, 1912, предвосхищена американским учёным Ф. Тейлором в 1910), положившая начало направлению геотектоники - мобилизму. В ней признавались крупные горизонтальные перемещения континентальных масс. В 1930-1950-е годы наиболее популярным стало фиксистское направление геотектоники (фиксизм), согласно которому континентальные массы находятся в фиксированном положении относительно мантии Земли. Возродились представления о ведущем значении вертикальных, особенно восходящих, движений в развитии земной коры.

В. В. Белоусов, Р. В. ван Беммелен связывали эти движения с подъёмом из подкоровых глубин магмы - продукта глубинной дифференциации вещества мантии. В эти годы парадигмой геотектоники стало учение о геосинклиналях. Дополненное учением о платформах, оно было существенно расширено трудами Х. Штилле, Дж. М. Кея, Ж. Обуэна, А. Д. Архангельского, Н. С. Шатского, А. Л. Яншина, А. А. Богданова, М. В. Муратова, В. Е. Хайна. В 1940-е годы возникло учение о глубинных разломах (американский геолог У. Хоббс, немецкие исследователи геотектоники Клоос, Х. Штилле, швейцарский учёный Р. Зондер, российский геолог А. В. Лейве); обособились как самостоятельные направления - неотектоника (В. А. Обручев, 1948; С. С. Шульц, 1948; Н. И. Николаев, 1949) и сейсмотектоника (российский учёный И. Е. Губин, 1950); широкое применение в геотектонике нашёл формационный анализ (Н. С. Шатский, Н. П. Херасков, Н. Б. Вассоевич и др.); началось интенсивное изучение современных движений (Ю. А. Мещеряков и др.).

В 1960-70-е годы успехи в области геофизики, а также геологии океанов - открытие мировой системы срединноокеанических хребтов, линейных магнитных аномалий в океанах; установление значительных отличий в строении континентальной и океанической коры, подтверждение существования в верхней мантии Земли астеносферы и др. - привели к отказу от фиксизма и формулировке неомобилистской концепции, возродившей идеи А. Вегенера и превратившей их в более строго и полно разработанную концепцию тектоники плит (американские учёные Г. Хесс, Р. Дитц, Дж. Морган, а также Б. Изакс, Дж. Оливер, Л. Сайкс, английские исследователи Д. Маккензи, Ф. Паркер, французские учёные К. Ле Пишон, канадский геофизик Дж.Т. Вилсон, российские геологи П. Н. Кропоткин, Л. П. Зоненшайн, С. А. Ушаков, О. Г. Сорохтин, В. Е. Хаин и др.). Существенным дополнением тектоники плит стала концепция тектонической расслоенности литосферы, наиболее полно разработанная в России в конце 1970-80-х годов (А. В. Пейве, Ю. М. Пущаровский). В эти годы благодаря исследованию поверхности Земли из космоса была выявлена существенная роль в строении земной коры линеаментов и кольцевых структур различного масштаба, подтвердились горизонтальные перемещения литосферных плит. Путём альтиметрической съёмки поверхности океана с американского спутника «Seasat» уточнена структура ложа океана. Проводились широкомасштабные исследования континентальных рифтов (российские геологи В. В. Белоусов, Е. Е. Милановский, Н. А. Логачёв, В. С. Сурков, А. В. Разваляев, американский учёный Б. Вернике, Д. Маккензи и др.).

Развитие геотектоники в конце 20 века происходило в связи с быстрым накоплением новых данных о структуре докембрийских комплексов и ранних стадиях развития Земли (изотопное датирование горных пород), о строении континентов (сверхглубокое бурение, смотри Кольская сверхглубокая скважина) и океанов (глубоководное бурение), глубинных оболочек (глубинное сейсмическое зондирование, сейсмическая томография), а также в связи с привлечением сравнительного материала по другим планетам Солнечной системы. В начале 20 века основной научной теорией геотектоники остаётся тектоника литосферных плит; имеются тенденции к рассмотрению её как части более общей глобальной геодинамической концепции, находящейся в стадии становления.

Научные организации, международное сотрудничество, периодические издания. Исследования по геотектонике ведутся в России в геологических институтах РАН в Москве, Екатеринбурге, Сыктывкаре, Уфе, Новосибирске, Иркутске, Хабаровске, Владивостоке, Южно-Сахалинске; во Всероссийском геологическом институте в Санкт-Петербурге, а также в Московском, Санкт-Петербургском и других государственных университетах. Все они координируются Межведомственным тектоническим комитетом, издающим с 1965 года журнал «Геотектоника». За рубежом подобные исследования проводятся в основном в университетах. Международные работы в области геотектоники ведутся Комиссией по структурной геологии и Подкомиссией по Международной тектонической карте мира. Вопросы геотектоники обсуждаются на сессиях Международного геологического конгресса, проводящегося с 1878 года. Издаются международные журналы «Tectonics» (Wash., 1982) и «Tectonophysics» (Amst., 1964).

Лит.: Зоненшайн Л. П., Кузьмин М. И., Натанов Л. М. Тектоника литосферных плит территории СССР. М., 1990. Кн. 1-2; Turcotte D.L., Shubert G. Geodynamics. N. Y., 2002; Quadricentenario della parola geologia / Ed. G. В. Vai, Cavazza W. Bolonia, 2003; Heсмеянов С. А. Инженерная геотектоника. М., 2004; Хаин В. Е., Рябухин А. Г. История и методология геологических наук. 2-е изд. М., 2004; Хаин В. Е., Ломизе М. Г. Геотектоника с основами геодинамики. 2-е изд. М., 2005; Хаин В. Е., Лимонов А. Ф. Региональная геотектоника. М., 2006.