Рифт или рамп? рифт!

Прошлое поучительно всегда, а особенно во времена научных революций. Все новое - это хорошо забытое старое; так много правды в этом банальном утверждении, несмотря на то что настоящее новое - все-таки всегда новое! До нынешней единой глобальной тектоники плит существовала только одна глобальная тектоника - теория контракции, и было это давно, в прошлом веке - начале нынешнего. Все остальное время можно назвать переходным периодом, когда рождались, и умирали, и возрождались интересные, полезные, влившиеся в золотой фонд наук о Земле гипотезы и теории, ни одна из которых не могла тем не менее претендовать на то, чтобы объяснить все - от горообразования до конфигурации континентов и океанов.

Теория контракции. Контракция - сжатие остывающей Земли с образованием морщин - хребтов и впадин, как на кожице высыхающей компотной груши. Физики выяснили, что Земля вовсе не остывает, скорее разогревается от тепла радиоактивного распада, и геологи испуганно отвернулись от теории, которая некогда всех объединяла. А между тем. теория контракции, несмотря на многие недостатки, давала видение целого и объясняла давно подмеченные геологами на суше следы могучих сил горизонтального сжатия. Недаром такой патриарх геологии, как знаменитый Штилле, работавший в геологии чуть не целый век, до 50-х годов нашего столетия, не споря ни с кем и ни на чем не настаивая, продолжал неколебимо исповедовать теорию контракции, а говорят, не было на Земле геолога с лучшим знанием своего предмета. Крупнейший геолог академик Владимир Афанасьевич Обручев пытался хотя бы частично возродить эту теорию - слишком пустым оставалось место, покинутое ею.

Но и во времена ее безраздельного господства случались трудные для контракции времена. В 1896 году выдающийся геолог Дж. Грегори обследовал Великие Африканские разрывы. Опытным глазом он сразу определил, что эта необычная провальная структура с ее цепочками вулканов образована горизонтальными растяжениями. Растяжения - на сжимающейся Земле! Как писал, "Ньютон геологии" Э. Зюсс, мы оказались перед невероятным выводом, что "в одном и том же месте в одно и то же время должны были проявляться и сжатие и растяжение". Проблема эта усугубилась позже, когда признаки растяжения увидели и в других структурах - таких, как Байкал, Рейнский грабен.

Сам Грегори вышел из положения весьма остроумным способом. Он не стал отвергать теорию контракции. (Если б он тогда знал, что сухопутные грабена лишь ничтожная часть всех этих структур растяжения, имя которым океаны!) Он предположил, что Земля может сжиматься неравномерно, на ней при этом образуются местные вздутия, пузыри. Такие вздутия с поверхности испытывают растяжения, растрескиваются с излиянием подкоровых масс. "Первая стадия, - писал Грегори, - заключалась в формировании низкого широкого свода. Ослабление напряжений вело к образованию зон проседания вдоль его сводовой части". Так могут возникать "рифты" - структуры местного растяжения на сжимающейся в целом Земле.

При всей последующей модернизации и переработке черты теории рифта можно распознать в нынешней "сводовой тектонике", "теории аркогенеза", наиболее ярые приверженцы которой, например советский геолог И. В. Корешков, видят разные этапы сводового развития в столь разных сооружениях, как срединные хребты в океанах, континентальные рифтовые зоны и даже Памир и... Русская равнина.

В 1921 году другой геолог, Вейланд, попытался избавиться от противоречия "растяжения на сжимающейся Земле" с помощью гипотезы рампа. Два встречных надвига, наползая на расположенный между ними блок, могут создать "псевдорифт". Теория рампа в применении к настоящим рифтам сейчас окончательно устарела. Те же механизмы землетрясений подтверждают: рифты образованы только сбросами, растяжениями (надвиговых, взбросовых типов механизмов землетрясений в этих районах нет, а должны быть, по теории рампа).

Итак, земная кора сейчас перенапряжена так, как это было бы, если бы Земля сжималась. Можно ли построить убедительные модели, соответствующие этим наблюдениям, без привлечения теорий изменения земного радиуса? Можно! Разве это не то же самое (для коры, а не для Земли), как если бы размеры планеты не менялись, а общая площадь коры непрерывно стремилась бы увеличиться (но не увеличивается из-за пододвигания под океанические окраины)? Эта псевдоконтракция и происходит в реальности, если до конца поверить теории расширения морского дна, главному и первому пункту современной тектоники плит.

Еще один механизм псевдоконтракции для объяснения повышенного горизонтального сжатия предложил советский геофизик Е. А. Артюшков. Дело в том, что сам факт существования на Земле высоких гор - и рядом низменностей, континентов - и рядом океанов приводит как бы к горизонтальному растеканию вещества коры: высокие элементы рельефа давят на низкие. Гора и низина как два сообщающихся сосуда, из которых высоко налитый стремится перелить содержимое в налитый низко. Только вместо жидкости - горные породы, но и они на больших пространствах и в больших интервалах времени ведут себя во многом как жидкость. Так, считает Артюшков, можно объяснить и горизонтальное растекание целых плит, континентов.

Многие специалисты оспаривают оригинальную точку зрения Артюшкова (подтвержденную расчетами) на том основании, что он причину - повышенное горизонтальное сжатие, плитотектонику с горообразованием - меняет местами со следствием - растеканием уже сформировавшегося под действием других причин рельефа. Будущее покажет, кто прав в этом споре. Похоже на то, что плитотектоника, то есть движение плит на Земле с горообразованием на кромках плит, существует все-таки сама по себе. В повышенном же горизонтальном сжатии литосферы Земли, не исключено, повинны оба механизма. И тектонический и тот, что предложил Артюшков...

Так или иначе, эта псевдоконтракция для литосферы Земли во многом геологически подобна подлинной контракции. Но для нее еще более, чем для прежней, злободневно решение парадокса "растяжение в условиях всеобщего сжатия", ибо 75 тысяч километров выявленных к настоящему времени рифтовых зон земного шара - это несомненные растяжения, да еще именно те растяжения, благодаря которым существует сама псевдоконтракция - в рифтах рождается новая земная кора.

Вот тут-то, как ни странно, и приходят на помощь моби-лизму чисто фиксистские концепции рифта и свода. Что же происходит в срединных океанических структурах?

Там, по нынешним плитотектоническим воззрениям, к литосфере снизу подходит вертикальный поток горячего астено-сферного вещества. Одни геологи думают, что такие потоки в мантии создаются продолжающейся сортировкой первичного смешанного материала Земли где-то на границе ядра и мантии. Другие отдают предпочтение чисто тепловой конвекции - как в системе водяного отопления. Правда, в обоих этих случаях не совсем ясно, почему эти восходящие потоки идут не в виде струй, фонтанов, а в виде линейных, да еще чрезвычайно вытянутых, да еще непременно соединенных в единую глобальную систему полос.

Интересную возможность обсуждали мы в экспедиции в кабинете во многом (не во всем) нашего единомышленника Виталия Пономарева. Виталий вычитал в каком-то популярном журнале заметку следующего содержания. В некоем африканском озере на дне скопилось чрезвычайно много растворенного метана - то ли в силу активного гниения каких-то биологических остатков, то ли из газового месторождения натекло. Метан решили использовать. На дно опустили трубу и стали отсасывать метановый раствор. И произошло нечто невероятное: хлынувший из трубы метан с водой буквально выбил насос и пошел самотеком, фонтаном, да таким, что чуть ли не ставь на него динамомашину, чтоб энергию добывать. Что же произошло? Да то, что, выведя систему из состояния равновесия (холодная вода с растворенным метаном тяжелее верхних слоев воды, а потому может храниться на дне сколь угодно долго), люди ввели в действие мощные силы выделения газа из раствора: общее взрывоподобное облегчение и расширение смеси буквально вышибает ее из трубы (причем, чем ближе к поверхности озера, тем процесс этот становится сильнее). Процесс становится самоподдерживающимся.

Виталий предположил, что подобный механизм может срабатывать и в геологии. Если какой-то объем подкорового вещества в силу некой причины принудительно переместился вверх, то дальше процесс становится самоподдерживающимся и даже развивающимся: ведь и в веществе земных недр сколько угодно составных частей, газов, жидкостей, способных к взрывоподобному фазовому переходу, к общему расширению, разуплотнению, что порождает неудержимое стремление вверх!

А дальше заработала уже моя гуманитарная фантазия (вполне, впрочем, поддержанная физико-математическими коллегами). Допустим, в силу какой-то еще неизвестной причины грандиозная трещина зигзагом разбивает относительно тонкую океаническую литосферу. Небольшое, на полпроцента, увеличение земного шара в объеме (вещь вполне реальная) могло бы стать первопричиной такой трещины. В трещине резко падает давление, с ее дна (ведь литосфера даже под океанами достигает 100 километров толщины) мантийное вещество поднимается вверх по трещине-трубе, бурно разуплотняется, полностью расплавившись, - и вот уже процесс стабилизируется, становится непрерывным, а длинный, причудливо извилистый в плане, сохраняющий очертания трещины приток вещества к поверхности - постоянным. И образуется океан...

Так или иначе рифтовая система Земли действует, и действует безотказно! Снизу поступают все новые порции вещества, застывают пробками-клиньями по оси хребта; потом новые порции - и опять рифт-окно приоткрывается: дно расширяется. Под напором закачивается снизу астеносферное вещество - отсюда вертикальное выпучивание (прямо-таки сводовый чисто фиксистский механизм) и разбегание, расползание, расталкивание бортов, склонов этого хребта.

Так ли все это? Противники новой теории делали отчаянные попытки выбраться из сужающегося кольца доводов, подталкивающих науку к выходу в новое торжество мобилизма. Решающего слова ждали от сейсмологии, и именно от данных по определению механизмов землетрясений. И результаты этих определений поначалу оказались такими, что вполне могли быть истолкованы и так и этак. Какого механизма следует ожидать от рифтовых землетрясений? Вертикальная ось сжатия - горизонтальное растекание в стороны перпендикулярно рифту - да ведь это сброс, своего рода тектонический оползень, много ли его в рифтах? Да, на Байкале и на другом континентальном рифте, в Африке, сброс оказался, безусловно, господствующим типом механизма. Но континентальные рифты лишь ничтожная часть мировой системы. Срединно-океанические землетрясения - вот откуда должен был прийти четкий ответ. А ответ был странный: большинство землетрясений, отмеченных в этих структурах, оказались, по механизму, подвижками сдвига. Сгоряча многие сейсмологи усмотрели совпадение одной из возможных плоскостей подвижки с простиранием самой рифтовой долины по оси хребта. Конечно, горизонтальный сдвиг - вполне мобилистский тип движения, но сдвиг по линии самого рифта... в этом было что-то странное и ни с чем не сообразное.

Но вот более внимательный анализ, более точное определение местоположения эпицентров землетрясений. И оказывается, все землетрясения сдвигового механизма лежат вовсе: не на самом рифте, а несколько в стороне и, похоже, на разломах, перпендикулярных к рифту. Эти разломы-трещины образуют как бы ступеньки, уступы между участками рифта. Уступы-разломы во многих случаях были обнаружены в океане и получили название трансформных разломов. Эти поперечные линии оказались совершенно необходимыми для бесперебойной работы механизма раздвижения океанского дна.

Дело в том, что раздвижение плит идет в строгом соответствии с законами перемещения участков поверхности сферы, а вовсе не плоских плит, как иногда для простоты рисуют на чертежах. И главным правилом такого раздвижения оказалось то, что у каждой пары раздвигающихся пластин-плит - свои полюсы расширения...

Земной шар можно представить себе в виде апельсина, кожура которого нарезана лепестками по "меридианам", от полюса до полюса. Для простоты можно убрать все лепестки, кроме двух соседних. Они-то и будут моделью двух пластин литосферы. Лепестки можно раздвигать так, чтобы их концы продолжали оставаться на полюсах. Между ними образуется сектор, отдаленно напоминающий Атлантический океан. Конечно, в реальности все несколько отличается от этой апельсинной аналогии: концы плит обломаны и полюсы оказываются вне плит. Но движение идет все-таки так, будто плиты опираются на полюсы. У каждой пары пластин - свои полюсы, и только у атлантической пары они близки к географическим.

Так вот, края сектора раздвигаются, но реальные секторы на Земле не нарезаются аккуратными дольками, а разламываются по ломаной линии. И когда трещина должна пойти косо, по диагонали к "меридиану" или "параллели" собственной координатной сетки сектора, привязанной к полюсам расширения, диагональ превращается в ступеньки из продольных "меридиональных" участков рифта и поперечных вспомогательных "широтных" разломов (их-то и назвали трансформными). "Берега" этих разломов движутся горизонтально относительно друг друга при расширении дна. Это и было установлено по механизмам землетрясений.

Ну а само раздвижение в зоне рифта - процесс горячий, идет он почти без толчков. Поэтому рифты, места притока в верхнюю оболочку Земли всей сейсмической, тектонической энергии планеты, действуют мягко, слаженно, без сильных землетрясений и без настоящего горообразования (что значат какие-то срединные хребты в сравнении с могучими альпийскими системами?).

Но придется вернуться опять к парадоксу растяжения на сжимающейся Земле. Он еще не исчерпан. Дело в том, что в несомненно сжимаемых горных системах альпийского складчатого пояса всегда есть весомая примесь землетрясений типа сброса. Но ведь это рифтовый тип землетрясений, он образован горизонтальным растяжением. Растяжение в условиях сжатия! Среди тех самых 1300 землетрясений Гармского района немало сбросовых. Правда, с ростом энергии землетрясения вероятность того, что оно окажется сбросовым, быстро уменьшается. И самые сильные землетрясения Памиро-Тянь-Шаня (а также Кавказа, Каракорума, Гималаев и т. д.) - это почти всегда надвиги. Но проблема остается. Грешным делом, мне хотелось для ее решения пойти испытанным пут тем - через механизм свода все к тому же рифту.

Даже если общее воздымание горной системы, рассуждал я, вызвано не вертикальной силой снизу, а сжатием с боков, поднятие остается поднятием, то есть аркой, и в округлости этой арки всегда остается место для растрескивания от местного растяжения. Мне казалось, что чередование сплошных полос надвиговых землетрясений и полей сбросовых толчков на планшете Гармского района намекает на возрождение механизма рифта (по Грегори) в условиях альпийского горообразования.

Но... тут мы оказались в состоянии спора с Валерием Кучаем. Спора знаменательного, повторяющего в миниатюре расстановку сил при споре глобальных гипотез рифта и рампа. Валерий, наверное, единственный в нашей стране и за ее пределами современный ярый приверженец теории рампа...