Радиомиграционная гипотеза (по "Основные вопросы геотектоники", Белоусов В.В., 1953)

В 1942—1943 гг. была опубликована геотектоническая гипотеза автора. Основные ее положения заключались в следующем.

Взгляд на складчатость как на результат вертикальных движений земной коры и вызываемых ими напряжений в земной коре позволил рассматривать в этой гипотезе лишь причины колебательных движений (а также магматизма). В качестве основного энергетического фактора была принята радиоактивность. Но существенной чертой наших представлений, отличавшей их от других «радиоактивных» гипотез, являлась идея неравномерного ш меняющегося во времени распределения радиоэлементов внутри Земли. Эта предпосылка позволила преодолеть многие трудности и наметить, повидимому, перспективные пути для дальнейшего продвижения в самых общих вопросах геотектоники.

Изменение распределения радиоэлементов в Земле связано с миграцией, перемещением ее материала. В основном перераспределение радиоэлементов связано с образованием в земной коре больших массивов гранита. Так как гранит среди горных пород наиболее богат радиоактивными элементами, каждая фаза образования гранитной магмы несет с собой обогащение радиоэлементами поверхностной оболочки Земли за счет, несомненно, соответствующего обеднения теми же элементами более глубоких зон. Так как процесс формирования гранитной оболочки является в общем необратимым, то, следовательно, необратимой является и центробежная миграция радиоэлементов. Эта миграция, происходя фазами или толчками вместе с образованием гранитных интрузий, развивается неравномерно в пространстве и во времени.

Миграция радиоэлементов к поверхности в общем должна вести к охлаждению подкоровых слоев планеты, так как источники тепла, приближаясь к поверхности, легко отдают тепло в окружающее пространство.

Вероятнее всего, что образование гранитов связано с направленным процессом дифференциации материала Земли по плотности, в процессе которой легкий материал (гранитный) всплывает вверх, а основной опускается вниз. Поскольку граниты образовывались в течение всей геологической истории, следует прийти к заключению, что и дифференциация материала земного шара растягивается на все геологическое время и продолжается до сих пор.

Поскольку раньше вещество Земли было менее дифференцировано, радиоэлементы, поднимающиеся вверх с гранитами, должны были быть первоначально распределены более равномерно внутри планеты, а не сконцентрированы преимущественно в коре, как это наблюдалось позже.

В связи с более широким распространением радиоэлементов на глубину, Земля должна была нагреваться сильнее. Было высказано предположение, что это нагревание в ранние   геологические   эры   было столь сильным, что вызывало расширение земного шара. Это расширение возникало в глубине Земли и должно было преодолевать сопротивление твердой кристаллической коры. После некоторого противодействия, задерживавшего в течение того или иного времени силы расширения, кора трескалась и через образовавшиеся трещины наружу устрем- д|ВаанввВдавшанвнаав лялось глубинное вещество в виде лавы. Этот «вулканический взрыв» приводил к потере энергии и к охлаждению подкоровых областей. Поскольку магматические выбросы происходили в разных местах с разной силой, охлаждение также было различным в резных областях. Там, где оно было выражено в большей степени, подкоровое вещество в процессе охлаждения сжималось и земная кора прогибалась. Так зарождались интрагеосинклинали, разделенные интрагеоантиклиналями — зонами, где не было столь сильного охлаждения  подкорового   вещества.

Как известно из петрологии, охлаждение способствует дифференциации магматического материала. Поэтому вполне вероятно, что именно под интрагеосинклиналями, где охлаждение было наибольшим, дифференциация происходила наиболее энергично. Под осью погружающейся интрагеосинклинали в результате дифференциации скапливался кислый материал, обогащенный радиоэлементами. Таким образом создавался местный очаг подкорового разогревания (рис. 300). В этом очаге начиналось расширение, что приводило на поверхности к появлению внутри интрагеосинклинали центрального поднятия. В дальнейшем поднятие расширялось, а постоянное существование прогибов по его краям объяснялось горизонтальным оттоком кислого материала с радиоэлементами под поднятие в процессе дифференциации, что приводило к относительному охлаждению зоны, прилегающей с обеих сторон к центральному поднятию.

Если поднятие происходило достаточно энергично, земная кора снова растрескивалась и весь геосинклинальный цикл должен был повторяться снова.

Однако в результате каждого цикла некоторое количество кислого материала внедрялось в земную кору и, таким образом, от цикла к циклу происходила необратимая миграция радиоэлементов вверх. Как мы видели, это должно было вести к постепенному общему охлаждению внутренних частей Земли, что уничтожало причину расширения Земли, а следовательно, и растрескивания земной коры и «магматических взрывов». Другими славами, центробежная миграция радиоэлементов своим тектоническим следствием должна была иметь переход от весьма активных тектонических движений к более спокойным, от геосинклинальных условий к платформенным.

В связи с тем, что миграция радиоэлементов происходила неравномерно, в одних местах быстрее, в других медленнее, переход от первоначального всеобщего геосинклинального состояния к платформенному также происходил неравномерно, сначала в одних местах, потом в других, что вызывало постоянное существование на поверхности Земли участков, находящихся в разных стадиях развития. Но общая направленность развития от геосинклинали к платформе являлась в свете этих представлений неизбежной и закономерной.

Был отмечен также двойственный результат центробежной миграции радиоэлементов: с нею на разных стадиях процесса связано как местное разогревание, так и охлаждение. Пока радиоэлементы в процессе дифференциации притекают в некоторую зону под земной корой, идет процесс местного разогревания, вызванный все большей концентрацией в одном месте генераторов тепла. Но когда приток последних прекращается и наступают стационарные условия, термический режим стремится к равновесию, которое достигается в результате охлаждения по сравнению с начальной температурой, определяемого общим изменением размещения радиоэлементов в сторону их большей концентрации в верхних слоях. Этим механизмом мы объясняли образование на поднятиях наложенных мульд и внутренних впадин. В общем масштабе охлаждение, связанное с центробежной миграцией радиоэлементов, приводит, в свете этой гипотезы, к оседанию крупных площадей с образованием океанических впадин, которые по мере развития процесса охлаждения и сжатия планеты увеличиваются за счет материков.

Предполагалось, что процесс дифференциации подкорового вещества не вполне заканчивается в геосинклиналях и продолжается, но более медленно, и в платформенной обстановке, где погружение субгеосинклиналей также связано с постепенным охлаждением глубинного материала. В результате этой дифференциации под субгеосинклиналями, на поверхности появляются отдельные небольшие поднятия — прерывистые складки. Таким образом, эта концепция позволяет понять принципиальное сходство между центральными поднятиями и прерывистыми складками, подчеркнутое выше (главы 22 и 23).

Следовательно, согласно этой гипотезе, основой развития структуры Земли является стремление к термодинамической устойчивости. Мы полагали, что первоначально планета представляла собой неустойчивую систему: первичное широкое рассеяние радиоэлементов в Земле вело к большому нагреванию в недрах, вызывавшему расширение. В этой обстановке автоматически развивался цикл процессов, который в результате дифференциации вещества приводил к центробежной миграции радиоэлементов, в связи с чем происходило охлаждение глубин, сжатие Земли и все большее приближение всей системы к устойчивости.

Устанавливалась связь геотектонических процессов с геохимическими: движения земной коры происходят постольку, поскольку продолжается медленная дифференциация материала, а с завершением последней движения успокаиваются.

При первом же опубликовании этой гипотезы сам автор указывал на ряд недостатков, к которым можно было отнести отсутствие объяснения правильной периодичности и приблизительной синхронности тектонических процессов, некоторые неясности в вытекающих из гипотезы соотношениях движений в геосинклиналях и на платформах и др.

Срок, который прошел со времени опубликования этой гипотезы в ее первоначальном виде, позволяет оценить ее в свете новых данных более полно.
Привлечение внимания к явлению центробежной миграции радиоэлементов и к термическим следствиям этой миграции, повидимому, оправдало себя. Несомненно, что перемещение радиоэлементов внутри Земли и неравномерно меняющееся их распределение играют большую роль в механизме тектонических процессов. Однако в этих представлениях было, повидимому, умалено значение силы тяжести как энергетического фактора, могущего обеспечить дифференциацию вещества без «магматических взрывов» и местных и временных его охлаждений. Возведение силы тяжести в ранг ведущего энергетического фактора, на который в качестве очень важного, но все же следующего по значению, накладывается фактор радиоактивный, позволяет, как мы увидим ниже, сделать дальнейшие шаги в понимании глубинных геофизических и геохимических процессов. Кроме того, следует отметить, что в радиомиграционной гипотезе в первоначальном ее виде были слишком конкретизированы процессы, происходящие на глубине. Едва ли такая конкретизация оправдана современным уровнем знаний относительно физических и химических свойств подкорового вещества.
468.42