Одна из характерных особенностей Земли как планеты — существование трех геосфер: атмосферы, гидросферы и земной коры, находящихся в постоянном взаимодействии. Эта система (назовем ее механизмом геосфер) имеет несколько замечательных особенностей. Отметим некоторые из них:
1. Способность аккумулировать лучистую энергию Солнца, переводя ее в иные формы.
2. Непрерывность действия вследствие относительной стабильности взаимодействующих частей и вращения Земли вокруг своей оси и Солнца.
3. Наличие «геологической памяти» (слои осадочных горных пород), позволяющей сохранять достигнутый энергетический и информационный уровень и создающей предпосылки для дальнейшей прогрессивной эволюции геосфер.
4. Необычайная сложность сфер, состоящих из огромного количества взаимосвязанных частей, что позволяет им осуществлять саморегуляцию с высокой степенью приспосабливаемости к изменениям внешних условий.
Движущиеся части механизма геосфер — атмосфера и гидросфера. Основная система «памяти» — земная кора. Главная движущая сила — солнечная энергия (не отвергая иные источники энергии, следует помнить, что солнечная энергия для Земли во много раз превосходит все остальные, вместе взятые: ротационную, радиоактивную, гравитационную и т. д.).
Наиболее простую модель механизма геосфер можно представить в виде динамической схемы. Точки наибольшей активности механизма геосфер: побережья (где объединяются все эродирующие факторы), горные склоны (здесь заметно сказываются гравитационные сползания масс при воздействии подземных вод, мерзлотных процессов) и предгорья. При выветривании, дроблении, переносе горных пород и взаимодействии их с водами и газами происходят химические реакции и превращения вещества. В целом действие механизма геосфер направлено на увеличение интенсивности химических процессов. Этому способствует уже одно лишь физическое дробление пород. Например, у куба со стороной 5 см общая площадь поверхности 5X5X6= 150 кв. см. Распилив его на кубики со сторонами 1 см, мы получим 5X5X5=125 кубиков, у каждого из которых площадь поверхности 1X6=6 кв. см, а у всех она 6X125=750 кв. см. Соответственно возрастет и химическая активность вещества, так как она определяется поверхностными силами. Усугубляется это циркуляцией вод по поверхности и в пустотах рыхлых осадков.
Хорошим индикатором химической активности механизма геосфер служат живые существа. Они тяготеют к активным точкам биосферы (области жизни) — к речным долинам, эстуариям, шельфам, предгорным впадинам.
В соответствии с расчетами можно принять, что обобщенная поверхность материка разрушается со скоростью 1 м за 10 тыс. лет (твердый сток, растворы, воздушная эрозия), а обобщенная береговая линия отст
упает (морская абразия) со скоростью 10 м за 10 тыс. лет (по Л. Г. Бондареву).
Если соотнести имеющиеся цифры с геологическими масштабами времени, то мы получим такой результат: механизм геосфер за б—8 млн. лет (краткий отрезок геологической истории!) полностью уничтожит, срежет выступающий над водой континент. Действие будет перенесено под уровень океана, и здесь не столь быстро но все-таки завершится общее выравнивание поверхности земной коры.
Вспомним учение известного геоморфолога У. М. Дэвиса о геоморфологических циклах: «Как личинка, куколка и взрослое насекомое или желудь, дуб, достигший полного роста, и упавшее старое дерево представляют собой разные стадии развития организма, так и юный горный массив, зрело расчлененные горные пики и долины и древний пенеплен (т. е. сглаженная эрозией равнина), сменивший горы, являются лишь разными стадиями развития географического комплекса». Выходит, в целом рельеф материков за 6—8 млн. лет должен пройти весь свой жизненный путь от молодости и воздымания до старости и выполаживания, завершив его в пучине всепланетного океана.
Таков тупик схемы, но не развития рельефа Земли. Что будет происходить с нашей моделью при работе механизма геосфер? Прежде всего начнется переработка и перенос материала с континента на океаническую окраину. Через определенный отрезок времени механизм геосфер основательно сточит континентальную плиту преимущественно по краям, где объединяются силы текучих вод, воздушных потоков и морского прибоя. Тем более что здесь наибольший перепад высот поверхности земной коры: от вздымающейся над водой суши до дна океана.
Все это существенно нарушит взаимное равновесие отдельных частей земной коры — изостазию. Другими словами, изостатическая система превратится в изодинамическую. Как ни странно, но о неизбежности такого перехода ученые обычно не говорят. Поэтому до сих пор в науках о Земле широко распространено понятие изостазии, но нет еще даже термина «изодинамика», хотя для реальной Земли с постоянно действующим механизмом геосфер характерна именно изодинамика.
Под дополнительной пригрузкой земная кора на окраинах океана станет прогибаться. Одновременно должны вздыматься облегчающиеся окраины континента. Взаимодействие двух вертикальных сил, направленных вверх и вниз, будет регулироваться «эффектом поршня»: поднимающиеся участки подтягивают вещество верхней мантии, которое отжимается из опускающихся участков. Возникнет зона повышенного давления под опускающейся окраиной океана и зона пониженного давления под вздымающейся окраиной материка. Естественно, вязкая глубинная масса станет перемещаться из области высокого давления в область низкого. Следовательно, подкоровое вещество будет втягиваться под континентальную окраину.
Астеносфера — область пониженной вязкости, подстилающая земную кору, слоиста. Чередование относительно жестких и пластичных слоев должно приводить к тому, что на вертикальные силы астеносфера отзывается подобно пружине, а горизонтально направленные силы, даже сравнительно слабые будут легко сдвигать слои. Подобный эффект можно наблюдать, складывая стопкой листы бумаги. Достаточно высокая стопка начнет расползаться под собственной тяжестью. Если листы будут уложены ровно, начнут сдвигаться и выдавливаться нижние слои. Для астеносферы такое явление должно проявляться не менее ярко. Ведь слои здесь находятся под большим давлением, как бы ожидая малейшего повода к горизонтальному сдвигу.
Итак, действие вертикальных и горизонтальных сил на окраине континента для нашей модели приводит к созданию круговорота литосферы — земной коры и верхней части астеносферы. Низы коры и подкоровое вещество движутся под континент, а в зонах поднятий направляются вверх, достигают земной поверхности, здесь «перемалываются» механизмом геосфер, сносятся к континентальной окраине и вновь вовлекаются в подземный круговорот.
Центральная часть континента останется сравнительно пассивной. Земная кора здесь будет медленно эродировать, утончаться и в общем стремиться к равновесию.
Известно, что континентальные блоки устойчиво существуют более миллиарда лет. Наименее активны центральные ядра континентов. Мощность коры здесь сравнительно невелика (обычно не более 40 км). Наиболее активны континентальные окраины (геосинклинальное обрамление). Правда, немало известно и неактивных в геологическом смысле сочленений материков с океанами, например атлантические побережья. Для нашей модели такие зоны появляются после раскола первичного континента надвое. На месте раскола кора древняя, маломощная, без круговоротов литосферы. Если Атлантический океан образовался в результате разрыва континента и расползания его частей, то не удивительно, что побережья здесь преимущественно пассивны.
За счет подтока вещества из океанических окраин и подкорового субстрата, при постоянном действии круговорота литосферы континент должен постоянно увеличиваться в мощности. Однако известно, что в областях наибольшего погружения коры — в молодых активных зонах ее мощность не более 80 км. Чем вызвано такое ограничение? По-видимому, расплыванием корней наиболее крупных утолщений земной коры под действием гравитационных сил. Попадая в сравнительно глубокие зоны, вещество земной коры обретает повышенную пластичность и начинает растекаться по кровле более плотных пород верхней мантии. Нечто подобное наблюдается при расползании высокой стопки бумаги.
Нельзя не заметить, что на континенте постоянно сосуществуют все три стадии развития (по Дэвису) одновременно: старость — в центральной части, зрелость и молодость — на периферии. Аналогия с деревом, где в нижней части самые первые, самые старые ветви, а кверху — все более молодые. Модель рельефа по Дэвису — подобие животному, не обладающему «пространственным старением».
Разнонаправленные вертикальные силы, действующие на континент, способствуют его деформации и расколу на более мелкие плиты. При достаточной активности краевых зон центральная часть материка может расколоться и несколько раздвинуться. На поверхность вырвется подкоровое вещество.
Подобные структуры растяжения на Земле известны: рифтовые зоны. Они протягиваются вдоль Атлантики, как бы деля океан надвое, и уходят в Индийский океан. На континентах рифты известны в Европе (Прирейнская область), в Азии (Байкал), в Африке (Великие Африканские разломы, Красное море). Часть рифтов — древние, заполненные осадками, часть — современные.
Так развивается наша модель: первоначальный единый материк в зоне сочленения с океаном усиленно разрушается водой и ветром. Здесь создаются круговороты литосферы и формируется область значительной геологической активности при относительной инертности центральной части материка. Вертикально направленные силы, действующие на континентальную кору, разламывают ее на отдельные блоки. Горизонтальные силы, возникающие на окраинах и направленные в сторону океана, растягивают континентальную плиту, разрывают ее надвое. На месте разрыва образуется гигантский «шрам» — рифтовая зона. По обе стороны ее кора материка некоторое время сохраняет инертность, тогда как на противоположных краях обеих континентальных полуплит сохраняются активные круговороты литосферы.