От изучения планет к познанию Земли

От изучения планет к познанию Земли

Достижения в исследовании далеких планет с помощью космической техники за последние десятилетия привели к выдающимся открытиям. И эти открытия интересны тем, что они позволяют применить их к изучению самой Земли. Хотя в познании Земли в последние десятилетия также достигнут большой прогресс, здесь еще осталось немало нерешенных проблем. И как это ни кажется парадоксальным, именно исследования далеких планет оказывают существенное влияние на развитие геологической науки. Постараемся рассказать о том, как некоторые сугубо геологические проблемы предстают в сравнительно-планетологическом аспекте.

Одна из таких проблем - становление первичной коры Земли. В земных условиях решать ее трудно, так как сложные геологические процессы на протяжении миллиардов лет исказили первозданный лик Земли, неузнаваемо изменили первичные горные породы. Во всяком случае, мы пока не знаем пород с возрастом, превосходящим 4 млрд. лет. А на Луне такие породы встречаются достаточно часто. Несомненно, они должны присутствовать на Марсе и Меркурии. Интерес к древнейшим породам земной коры имеет и практическое значение. Поиски рудных месторождений становятся все более глубинными. Успешно осуществляется бурение Кольской сверхглубокой скважины. Может быть, в недалеком будущем в глубинах так называемого "базальтового" геофизического слоя земной коры обнаружатся такие породы, которые окажутся реликтами первичной коры. И не исключено, что они будут схожи с основными магматическими породами, слагающими лунные континенты. С другой стороны, совершенствование методов определения возраста горных пород показало, что известные древнейшие комплексы пород основного состава имеют еще больший возраст. Возможно, и это не является пределом. Во всяком случае, уже проводились работы, показавшие возможность принципиального сравнения древнейших комплексов земных пород основного состава и близких по составу пород лунных континентов.

На ранних этапах формирования континентальной коры Луны, Марса и Меркурия установлена большая роль метеоритной бомбардировки, завершившаяся так называемой "тяжелой бомбардировкой" телами астероидных размеров на рубеже 4 млрд. лет. По всем данным, аналогичные события в это же время должны были происходить и на Земле. К сожалению, аналоги круговых лунных морей в первозданном виде на Земле не сохранились. До последнего времени представления о подобной "лунной" или "марсианской" стадии в развитии Земли оставались сугубо гипотетическими. Положение несколько изменилось с внедрением в практику геологических работ материалов космических съемок, по которым и на Земле были выявлены гигантские кольцевые структуры, хотя и не очень отчетливые. Поперечники отдельных таких структур составляют многие сотни и даже тысячи километров. В виде округлых структур представлены из космоса крупный Анабарский массив и Прикаспийская впадина. Часто подобные структуры прослеживаются вне зависимости от тектонических элементов, охватывая, например, смежные части платформенных и складчатых областей. Высказывается предположение, что подобные структуры являются реликтовыми образованиями, непосредственно связанными с "тяжелой бомбардировкой". Последующая история Земли была более сложной по сравнению с другими планетами. Однако глубинный рисунок структуры, созданный в результате "тяжелой бомбардировки", мог в какой-то степени влиять на последующие геологические события. В этом мог проявляться принцип унаследованности в геологических преобразованиях. Глубинная неоднородность коры и верхов мантии предопределяла различия в проявлении процессов тепломассопереноса из недр Земли к ее поверхности. Не случайно, что некоторые крупные кольцевые структуры, выявленные на космическом изображении в ландшафте и растительности, не находят отражения в геологическом строении. По-видимому, они связаны с несколько повышенным тепловым потоком ввиду глубинной неоднородности коры. Это, в свою очередь, имеет важное практическое значение. Мы знаем, что часто рудные месторождения концентрируются в виде рудных районов или узлов изометричной формы. Они никак не укладываются в те зоны, которые соответствуют тектоническим. Более определенно в ряде областей они увязываются с крупными кольцевыми структурами, дешифрируемыми на космических снимках. Такие работы выполнены для Алдано-Становой области, Средней Азии, Балтийского щита и др. Напрашивается вывод о том, что древнейший кольцевой рисунок в структуре земной коры и верхней мантии мог контролировать последующий подъем в приповерхностные части магматических расплавов и рудоносных растворов. В этом направлении еще многое предстоит сделать, но уже первые исследования представляются вполне обнадеживающими.

Интересная проблема возникла в связи с изучением планетарной делимости земной коры, системами трещин, закономерно ориентированных по отношению к оси вращения Земли. Решение этой проблемы в земных условиях сталкивается с большими трудностями из-за сложности структуры земной коры. К тому же если допустить значительные перемещения литосферных плит в горизонтальном направлении, первоначальный рисунок планетарных трещин окажется измененным. При изучении Луны и Марса вполне определенно усматривается преобладание трещин северо-западного и северо-восточного направлений в пределах континентальных областей. На океанических равнинах, покрытых базальтами, такого рисунка нет, да и самих трещин здесь гораздо меньше, а выражены они обычно менее отчетливо. Отсюда следует предположение, что закономерная делимость может возникать при становлении кор, особенно континентального типа, на ранних стадиях формирования поверхности планеты. Вероятно, подобный рисунок мог сохраниться и в земной коре в виде глобальной системы линеаментов, унаследованно проявляющих себя на протяжении геологической истории. Пути решения этой проблемы в земных условиях заключаются в выделении среди всей массы разрывных нарушений тектонических линий с древним заложением и унаследованным развитием, с закономерным структурным рисунком и с его возможными последующими искажениями при перемещениях крупных блоков коры, вплоть до литосферных плит.

По составу земная кора отличается от коры Луны и, вероятно, других планет, благодаря широкому распространению на континентах магматических и метаморфических пород кислого и среднего состава. Считается, что уже древнейшие горные породы, выявленные в земной коре, так называемые "серые гнейсы" с возрастом порядка 3,8 млрд. лет, представляют собой измененные андезитовые лавы. Существовало мнение, что лунные континенты со светлой окраской также сложены кислыми магматическими породами, возникшими в процессе дифференциации магмы. Однако сейчас установлено, что кислые породы развиты только в земных условиях. Эти данные позволили объяснить образование кислых пород при участии дифференциации вещества в осадочных бассейнах с последующим их погружением в глубокие слои коры и переплавлением. Но ведь осадочные породы развиты и на Марсе. И не случайно грандиозные щитовые вулканы Марса так резко отличаются от проявлений вулканизма на Луне и Меркурии. Может быть, в их магматические очаги попала примесь осадочных пород, а сами лавы стали несколько более кислыми, например, андезитобазальтовыми.

Долгое время продолжалась дискуссия о времени образования земных океанических впадин. Были высказаны самые различные точки зрения. Сейчас установлено, что на Земле океанические впадины возникли сравнительно недавно, начиная с мезозоя. На других планетах их образование относят ко времени, последовавшему за "тяжелой бомбардировкой". В этом отношении Земля не должна быть исключением. Однако ввиду особой сложности развития нашей планеты этот процесс был, очевидно, многостадийным. Геологам еще предстоит реконструировать положение протоокеанов, а также океанических впадин последующих этапов океанообразования.

Определение направленности в тектонической эволюции Земли представляет большой интерес. Своего рода "футуро-геологические" исследования Земли служат для прогнозирования ее геологического будущего. Луна и Меркурий практически утратили свою тектоническую активность сразу же после завершения стадии формирования океанической коры, хотя на Марсе эти процессы сильно затянулись. По существующим представлениям в земных условиях сейчас активно продолжается многофазная стадия образования океанической коры с одновременным наращиванием континентов в переходных зонах. Ведь всю геологическую историю Земли можно представить как постоянное проявление процессов конструкции и деструкции континентальной и океанической коры. Вероятно, Земля обладает огромными запасами внутренней энергии, высвобождаемыми в процессе дифференциации вещества на разделах ядра и геосфер. Еще предстоит решать, ослабнут или усилятся эти процессы в будущем.

Исследования других планет привлекли внимание к проблеме метеоритных кратеров на Земле. Сначала открытия древних метеоритных кратеров были встречены очень настороженно, да и сейчас по поводу астроблемной природы ряда структур ведутся споры. Однако по аналогии с другими планетами возникновение астроблем в истории Земли, хотя и в ограниченном количестве, должно было происходить постоянно. Сейчас уже выполнены детальные исследования многих астроблем, подтвердивших их космогенное происхождение. С ними удалось увязать и тектиты - загадочные обломки стекол со следами переноса в атмосфере, о происхождении которых еще недавно высказывались самые различные гипотезы.

И в заключение, пожалуй, стоит остановиться еще на одной проблеме. Являясь планетой Солнечной системы и Галактики в целом, Земля не может не испытывать на себе космических влияний. Ее поверхности достигают метеориты и космическая пыль. Она находится под воздействием различных полей и излучений космического пространства. И не исключено, что влияние космических факторов на эволюцию Земли значительно выше, чем предполагается в настоящее время. Ведь до сих пор надежно не объяснена причина периодичности в развитии Земли, в проявлении процессов горообразования, в изменениях климата. Есть интересные гипотезы, которые связывают такую периодичность в тектонических движениях с положением всей Солнечной системы в различных частях Галактики, а периодичность изменений климата объясняют изменениями солнечной активности. Существенный вклад в изучение космического влияния на геологические процессы должны внести будущие сравнительно-планетологические исследования. Если на других планетах обнаружатся признаки периодичности, совпадающей с этапами развития Земли, то это будет важным свидетельством в пользу общих причин, порождающих периодичность в любом ее проявлении. Ведь когда-нибудь будут определены и эпохи изменения климата на Марсе, в течение которых происходило таяние мерзлоты, и возникали бурные потоки талых вод. Предположим, что они совпадут с эпохами потепления климата на Земле - вот и новый ключ к решению этой проблемы.