Вадим Голубев - Природа земли и жизни Страница 7

Для каждой линейной системы разломов находится перпендикулярная ей система, чем определяется деление земной коры на ромбоиды разного ранга (масштаба). Ромбоидная структура коры камуфлируется мозаикой блоков меньшего масштаба, имеющих всевозможные многоугольные очертания из-за пересечения в каждом узле сети трещиноватости разломов разных направлений. При достаточно полном дешифрировании систем разломов становится видно, как ромбоиды трансформируются в полигональные и округлые структуры коры, посеченные радиальными разломами.

Вследствие микроколебаний скорости вращения Земли и микроподвижек блоков земная кора обрела полигонально-концентрическую отдельность, похожую на пчелиные соты. Соты обрисовываются множеством пар сдвигов разных направлений, причем каждая из пар добавляет число сторон элементарному ромбоидному блоку, который превращается во всё более многоугольный и округлый (рис. 5: Б). То же самое относится к ромбоидам всех рангов, в них вписываются округлые структуры того же ранга.

Геоструктуры становятся концентрическими за счет поворотов многогранных блоков коры при одновременных сдвигах со всех сторон. Сдвиги «оперяются» дугообразными разгрузочными разломами, которые прикладываются к многограннику и указывают на направление его поворота. Ступенчатое снижение линейной скорости и тектонического эффекта поворота многогранника от его окраины к центральному ромбоиду воплощается в круговых разломах разного диаметра (телескопических). Их «оперение» усложняет концентрическую структуру многогранника до спиралевидной (вихревой).

Повороты блоков обеспечивают разгрузку ротационных сдвиговых напряжений на сферической поверхности Земли, замкнутость которой не допускает горизонтальных перемещений. Такой вывод согласуется с теоремой Эйлера, описывающей движение на поверхности сферы как повороты ее сегментов вокруг осей, проходящих через центр сферы. Сдвиговые напряжения в условиях достаточной свободы вертикальных движений на поверхности Земли разгружаются поступательно-возвратными поворотами блоков литосферы и коры с раздвигами и сбросами, содвигами и взбросами.

В сочетании с региональным сжатием или растяжением поворачивающиеся блоки поднимаются или погружаются, распространяя вокруг круговые волны колебаний земной поверхности, замирающие в удалении. Противонаправленные вертикальные движения по разные стороны поворачивающихся блоков тоже содействуют их поворотам.

Поступательно-возвратные повороты блоков коры дают объяснение геоструктурам центрального типа, которые более выразительны на древних платформах, где представлены овальными нуклеарами диаметром от 40 до 3800 км. Их происхождение обычно связывается с тектономагматической деятельностью, но она сопровождает повороты блоков. Округлые морфоструктуры в ряде случаев связываются с падением метеоритов, однако однозначных импактных кратеров известно всего около 150.

Повороты крупных блоков коры рельефно выражены вихревыми геоструктурами циклонического и антициклонического типов (закрученными влево и вправо), которые открыты в середине XX века в Юго-Восточной Азии Ли Сы-Гуаном. С него и началось выделение в глобальном плане округлых морфоструктур радиусом 50–100, 100–250, 250–900, 900–2900 и 2900–6400 км, описанных Б. В. Ежовым и Г. И. Худяковым. Радиусы морфоструктур соотносятся с размерами ячеек планетарной трещиноватости.

Примером концентрической структуры послужит загадочный Глаз Сахары на западе Мавритании (рис. 6). Геоструктура Ришар диаметром 50 км не имеет признаков ни ударного, ни вулканического происхождения, а сложена в центре метаморфическими породами протерозоя с возрастом 2,5 млрд лет, а в самом молодом окраинном кольце – ордовикскими песчаниками с возрастом 480 млн лет. Эрозия эффектно обнажила ядро древнего нуклеара, который чуть поворачивается из стороны в сторону и поднимается.

Рис. 6. Спутниковый снимок геоструктуры Глаз Сахары (NASA)

Геоматрица и расслоение Земли

Размерность ячеек сети планетарной трещиноватости также проступает в блоково-слоистом строении литосферы, которое выказывает трехмерную структуру матрицы геодинамического поля, повторяющей изометрию земного шара. Ранжированные интервалы (шаги) между разломами высшего ранга и опознаются в геофизическом разрезе Земли, размеченном отражениями и преломлениями сейсмических волн, а они отмечают изменения физических свойств и минерального состава сфер (рис. 7).

Рис. 7. Геофизический разрез Земли

Раздел металлического ядра (субъядра) и его расплавленной оболочки находится в 1220 км от центра Земли (на глубине 5150, шаг 1200 км), нечеткий раздел ядра и пластичной силикатной мантии – в 3480 км (на глубине 2890, шаг 3780 км), а нечеткий раздел нижней и верхней мантии – в 5700 км (на глубине 670, шаг 5160 км). Радиус Земли составляет 6371 км (шаг 6360 км). Средняя толщина упруговязкой литосферы составляет на континентах и в океанах 200–250 км (шаг 225 км) и 60–80 км (шаг 63 и 85 км) соответственно, а толщина жесткой коры 35 и 11 км (шаг 42 и 10 км) соответственно.

Ранжированный шаг геоматрицы усматривается даже в глубинном строении Луны: ее радиус равен 1738 км (шаг 1740 км), а радиус нечеткого ядра – 170–360 км (шаг 225 км). Основание литосферы (верхней мантии) отстоит от центра Луны в среднем на 1300 км (шаг 1200 км), а толщина литосферы составляет от 300 до 480 км (двойной шаг 225 км). При этом толщина коры возрастает от 60 км (шаг 63 км) на видимой океанической стороне Луны до 100 км (шаг 85 км) и более на обратной материковой стороне.

Еще удивительнее соразмерность блоков земной коры с астероидами и малыми спутниками: их типичные размеры, по данным В. А. Бронштейна, составляют 225, 80, 35, 11 и 2,2 км (шаг 225, 85, 42, 10 и 2,5 км). Всё это свидетельствует о сходной дискретности динамических матриц тел Солнечной системы и попутно напоминает о трактовке пояса астероидов между Марсом и Юпитером как остатков планеты Фаэтон.

Расслоение Земли продолжается в стратификации атмосферы, соразмерной с шагом сети разломов. Их максимальный шаг (7740 км) близок радиусу Земли (шаг 6360 км) вкупе с атмосферой, которая рассеивается на высоте 1200 км (шаг 1200 км) и исчезает выше высоты 1800–2000 км (шаг 1740 км), а в основной массе сосредоточена ниже высоты 100–120 км (полшага от 225 км). Атмосфера по перепадам температур разделяется на тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу, которые ограничены высотами 12–18, 50–55, 85 и 1200 км (шаг 10, 21, 63, 85 и 1200 км).

Шаг разломов проявлен и разделами магнитосферы: на высоте: 20–25 км (шаг 21 км) находится озоновый слой, на высотах 65–300 км (шаг 63 и 225 км) – основная зона ионосферы, на высоте 95–115 км (полшага от 225 км) – нижняя граница полярных сияний, а на высоте 400–550 км (шаг 540 км) – зона устойчивых красных дуг. Системное расслоение сфер Земли демонстрирует организующее значение матрицы геополя.

Сеть планетарной трещиноватости лучше выражена в жесткой земной коре, а хуже в упруговязкой литосфере, где только отчасти возможны разрывные деформации. Редкий каркас сети в виде зон мантийной конвекции и волноводов доходит до низов верхней мантии, где на глубинах 420–670 км (в среднем 540, шаг 540 км) регистрируются гипоцентры самых глубинных землетрясений. Совсем редкие подвижные зоны достигают переходного слоя перед земным ядром на глубинах 2700–2885 км (шаг 2580 км).

В земной коре, наоборот, проявлены всё меньшие по глубине и шагу разрывы, вплоть до сантиметровой кливажной отдельности горных пород, однотипной на обширных (до тысяч км) территориях. Поэтому разломы с шагом до 20 км предстают в качестве верхнекоровых зон, с шагом 40 и 65 км – коровых зон, с шагом 85 и 225 км – литосферных зон, а подвижные зоны с большим шагом – собственно мантийных зон. Последние размечают глубинную структуру Земли и геометрию конвективных потоков.

Глубина разломов ограничивает возможную амплитуду поднимания и опускания смежных блоков коры. Вертикальные разломные зоны по кинематике тоже сдвиговые и имеют вид «конского хвоста», то есть чешуйчатого в плане и разрезе веера (рис. 5: В). В общем дугообразные ступенчатые сбросы и взбросы выполаживаются по падению и восстанию, переходя в субгоризонтальные (межслоевые) сдвиги и надвиги. Такие листрические смещения разгружаются за счет микроповоротов блоков по вертикали с формированием их округлого профиля, дополняющего их округлое очертание в плане.

Инверсия горизонтального сдвига часто сопровождается инверсией поворота блока по вертикали с переходом сбросов во взбросы и наоборот. В обстановке бокового сжатия вертикальные повороты ведут к косому надвиганию или пододвиганию блоков, что лучше проявлено на активных окраинах континентов, где сдавливаются литосферные плиты, тоже поворачивающиеся (рис. 8). Так оформились морфоструктуры окраинных морей, оконтуренных островными дугами и глубоководными желобами.