Пульсационные движения

Представление о циклическом чередовании фаз сжатия и расширения Земли сформировалось в основном благодаря исследованиям А. Ротплетца, А. Грэбо, В. Бухера, М. А. Усова, В. А. Обручева. В его основе лежали факты глобального проявления крупных трансгрессий и регрессий моря, процессов образования поверхностей выравнивания, морских и речных террас и др. Предполагалось, что всё это — следствие периодического изменения объёма планеты, обусловленного неравномерностью выноса тепла из её недр. В периоды накопления тепла вещество планеты разуплотняется и объем планеты растёт. В периоды вспышек вулканизма, когда тепло выносится восходящими потоками расплавов, паров воды, газов, планета охлаждается и сжимается. Расширение объёма планеты влечёт за собой растяжение земной коры, сокращение — горизонтальное сжатие коры, орогенез, складчатость.

В 1964 г. Г. У. Менард выдвинул концепцию, что планетарные колебания уровня Мирового океана и сопутствующие геологические процессы правильнее связывать не с пульсациями планеты, а с периодическими изменениями суммарного объёма срединноокеанических хребтов и с обусловленным этим уменьшением или увеличением ёмкости океанических депрессий. Идея была проверена и подтверждена (Сорохтин, 1979). Однако новое объяснение природы трансгрессий и регрессий не отвергло, а, наоборот, усилило пульсационную гипотезу. Выяснилось, геометрические параметры срединноокеанических хребтов изменяются согласованно с усилениями и ослаблениями таких эндогенных явлений (орогенез, магматизм, рифтогенез), которые находятся в явной зависимости от термического состояния недр планеты. Специальные исследования Е. Е. Милановского (1978) выявили только в фанерозое 13 фаз сжатия и столько же фаз расширения Земли со средней продолжительностью каждой из них 20–25 млн. лет.

Количественная оценка изменений объёма планеты пока является грубо ориентировочной. Согласно расчётам В. Л. Барсукова и В. С. Урусова (1982), изменение температуры внутри планеты на 500 °С может вызвать из-за теплового расширения или сжатия и фазовых превращений вещества рост или сокращение радиуса Земли на 3–5 % (200–300 км). Такие изменения в фанерозое вряд ли имели место, так как уже в это время в недрах планеты работал эффективный конвекционный терморегулирующий механизм. Поэтому можно думать, что тепловые пульсации имеют значительно меньшие амплитуды. По мнению В. Е. Хайна, радиус планеты в мезозойское и кайнозойское время мог изменяться не более чем на 1.0–1.5 %. Однако и эти цифры, по нашему мнению, многократно завышены.

Трудность оценки истинных величин подъёма и опускания земной коры при тепловых пульсациях планеты состоит в том, что эти движения повсеместно имеют одинаковую амплитуду, неконтрастны и потому не могут создать заметных, поддающихся измерению структурных и морфологических неоднородностей. Точно так же не поддаются непосредственному измерению горизонтальные пульсационные движения. При изменениях объёма планеты её верхняя твёрдая оболочка испытывает равномерное всестороннее горизонтальное растяжение или сжатие. В случае мгновенного воздействия таких сил оболочка могла быть равномерно утолщённой (сжатие) или разорванной на бесконечно большое число многогранников (растяжение). Однако пульсации характеризуются большой замедленностью. Поэтому разрядка напряжений сжатия и растяжения должна осуществляться только в наиболее ослабленных зонах литосферы. Такими зонами на Земле являются срединноокеанические хребты и зоны субдукции, в которых литосфера не имеет сплошности. Так как спрединг и субдукция проявляются не попеременно, а синхронно, то эти явления не могут быть следствием пульсационных горизонтальных движений. Последние могут лишь участвовать в развитии спрединга и субдукции, но и здесь их роль, несомненно, малосущественна. Чтобы убедиться в этом, достаточно вспомнить, что измеренные величины горизонтальных смещений литосферных плит (сближение и раздвижение) достигают 10–20 см в год и более, а максимальные смешения литосферы, обусловленные пульсациями объёма планеты, не могут превышать 1 см/год.