Файл: Косыгин, Ю. А. Основы тектоники.pdf

12

В-третьих, тектонические исследования, выясняющие общие за­ кономерности строения и развития Земли, а также такие вопросы, как соотношение континентов и океанов, происхождение платфор­ менных и геосинклинальных областей, связь магматических проявле­ ний, рудоносности и метаморфизма с глубинными разломами, связь движений земной коры с глубинными процессами и т. д., создают общую научную основу для развития многих специализированных геологических исследований.

В-четвертых, для решения многих практических задач именно тектоника представляет каркас, скелет, координатную систему, к которой привязываются все данные о распределении месторождений полезных ископаемых и которая позволяет прогнозировать новые месторождения. Данные тектоники используются в инженерной гео­ логии при проектировании сооружений, в сейсмологии — для пред­ сказания землетрясений и т. д.

Из сказанного можно заключить, что тектоника как отрасль гео­ логической науки служит связующим звеном для других геологиче­ ских дисциплин, в том числе геофизики и геохимии. C этой точки зрения становится понятным высказывание о тектонике как о «на­ уке», синтезирующей материал геологических наблюдений» [12], как о «философии геологии» [168] не в смысле мировоззрения, а в смысле общей теоретической основы, как «о фокусе, в котором пересекаются различные направления геологических исследований» (Б. С. Соколов, 1961 г.).

В широком смысле тектонику можно было бы назвать метагеологией, поскольку она изучает структуру и закономерности геологических построений.

Однако в качестве философии или даже логики геологии тектоника пока не оправдывает себя в методологическом отношении, что наи­ более ясно сказывается в неупорядоченности существующей терми­ нологии и систем понятий.

Особое положение тектоники в системе геологических наук опре­ деляет и особую ее ответственность. От логической строгости и мето­ дологической разработки тектонических вопросов во многом зависит эффективность исследований, особенно в науках, потребляющих научный продукт тектоники и ставящих успешность решения своих задач в зависимость от доброкачественности этого продукта. В особен­ ности это касается изучения пространственных закономерностей размещения полезных ископаемых, где тектоника выступает как важная прикладная наука.

Системные исследования в геологии и тектонике

Фундаментальное значение для тектонических и общегеологических исследований и построений имеет системный подход, позволяющий выделять в сложном мире геологических явлений три типа систем —• статические, динамические и ретроспективные. Каждый тип систем характеризуется особой, свойственной ему природой элементов, их отношений и связей (структур), особыми принципами исследования, особыми подходами в понимании времени, особыми типами моделей. Смешение элементов, связей и структур систем различных типов недопустимо. Системы каждого данного типа должны исследоваться самостоятельно и отдельно, а также, что касается ретроспективных систем, последовательно. Иными словами, исследованиям ретроспек­ тивных систем должно предшествовать исследование статических и динамических систем, являющихся базисными для данной ретро­ спективной реконструкции. В соответствии с поставленными зада­ чами результаты исследований систем каждого типа должны и могут быть синтезированы по определенным правилам, что позволяет в ко­ нечных выводах полностью использовать полученные в рамках систем всех типов результаты исследований разнообразных геологических объектов — тел, процессов и событий. Поясним сказанное более подробно.

В геологических (тектонических) исследованиях выделяются три основных направления.

К первому направлению относятся исследования строения Земли, последовательности залегания слоев, формы, размеров, состава и взаимоотношений геологических тел, размещения полезных ископае­ мых, выделения типов горных пород по их составу и структуре и ряд других вопросов, связанных с современным пространственным рас­ положением и состоянием геологических объектов.

Второе направление составляют исследования современных гео­

лизаций. Это —• динамические задачи. К ним относятся, в част­ ности, современные движения земной поверхности, землетрясения и моретрясения, извержения вулканов и сопутствующие им явления, движения и современная геологическая деятельность ветра, ледни­ ков, подземных и наземных текучих вод и моря. Сюда же относятся явления твердых приливов, динамика магнитного поля Земли, ее тепловое излучение и другие непосредственно наблюдаемые про­ цессы. Эта группа задач сводится к изучению физических процессов,

14

происходящих на Земле, в ее недрах, а также связанных с Землей, как с планетой.

Наконец, к третьему направлению относятся разнообразные историко-генетические исследования. Они касаются реконструкции геологического времени, а также вопросов последовательности обра­ зования слоев и других геологических тел, распространения и по­ следовательности таких событий геологического прошлого, как про­ цессов тектогенеза, метаморфизма, образования и разрушения зале­ жей полезных ископаемых, трансгрессий, регрессий, оледенений и т. д. Сюда же относятся палеогеографические, палеотектонические, палеовулканологические и палеоклиматические . реконструкции, а также вопросы генезиса горных пород, полезных ископаемых, текто­ нических форм и эволюция осадконакопления, вулканизма и дру­ гих геологических процессов.

Выделение трех направлений в геологических исследованиях не ново. Еще Э. Or [123, стр. 1 1 указывал, что «. . . изучение нашей планеты может быть предпринято с самых различных точек зрения». К первой точке зрения или цели изучения Земли он относил ее опи­ сание, заключающееся в «рассмотрении элементов, которые входят

всостав земной коры. Это будет физическое и химическое исследо­ вание простых и сложных тел и известных под именем минералов. . .

наука о Земле может изучать само расположение различных состав­ ных элементов, смотря по тому, являются ли они в виде правильно лежащих слоев или в форме потоков или сплошными массами» [123, стр. 1 ]. Вторую точку зрения Э. Or называет динамической, «имея

ввиду те силы, которые действуют на нашу планету, и те явления, которые имеют место на земной поверхности». Эту область явлений рассматривает часть геологии — наука, именуемая геофизикой (фи­ зикой земного шара, земной динамикой, геодинамикой, динамиче­ ской геологией), которая «относится к описательной геологии так же,

как физиология к прежней описательной биологии» [123, стр. 2]. К третьему направлению в геологии, включающему историческую геологию, он относит исследования, цель которых «начертать историю последовательных изменений земного шара в его развитии» [123, стр. 2]. Эту задачу Э. Or характеризует как «более возвышенную» по сравнению с простым стратиграфическим описанием.

Важность таких ретроспективных реконструкций подчеркивает также Ж- Гогель, который считает, что описательный метод «не дает возможности понять природу и характер распространения горных пород. И все, напротив, проясняется, если применять исторический подход, стремясь выяснить происхождение горных пород» [56, стр. 51]. Им также подчеркивается роль наблюдений над современ­ ными процессами для палеогеографических реконструкций и сужде­ ний о процессах деформации горных пород в геологическом прошлом.

С. А. Яковлев выделял в геологии «статику — изучающую совре­ менное состояние и состав земной коры, динамику — рассматриваю­ щую геологические процессы и производимые ими изменения в зем­

15

ной коре, и историческую геологию — занимающуюся историей Земли и населяющего ее органического мира» [186, стр. 7 ]. Он счи­ тал, что для характеристики науки надо не только указать цели, какие она преследует, но и используемые для этих целей средства, методы. Поскольку геологические исследования можно разделить на три группы, то и методы, используемые в геологии, — на три категории. Это мнение, как мы увидим в дальнейшем, совершенно справедливо. С. А. Яковлев обратил внимание на использование в геологических исследованиях методов физики, химии и механики, экспериментального метода и метода актуализма, но не определил отношение этих методов к группам задач геологии.

Выделение трех направлений (точек зрения, аспектов, задач) очень важно в методологическом отношении, в частности, для про­ гресса геологии и в приближении ее к «точным» наукам. Эти три группы задач с достаточной ясностью были намечены Э. Огом и С. А. Яковлевым. Однако впоследствии, несмотря на существенные методологические различия этих задач, грани между ними как бы стерлись, в результате чего развивался своеобразный методологиче­ ский пессимизм и скептическое отношение к возможности примене­ ния в геологии принципов точных наук. Создалась такая ситуация, в которой «геолог вынужден воспринимать наблюдаемые явления суммарно во всей их сложности» [16, стр. 14], математике же при решении геологических задач «оказывается недоступной сложность природного явления и внутренняя его нерасчленимость» [16, стр. 15]. Это положение не является, впрочем, безнадежным, и ниже мы уви­ дим, что выделение направлений и групп задач или «точек зрения» Э. Ora заключает в себе возможность расчленения сложных природ­ ных явлений и использование таким путем определенных научных принципов и методов в геологических исследованиях. Действительно, подходы к решению задач трех перечисленных направлений оказы­ ваются существенно различными.

Задачи первого направления решаются пространственными по­ строениями, при которых геологические тела и их сочетания пред­ ставляются неподвижными. Рассматриваются размещения залежей полезных ископаемых, их пространственные соотношения со страти­ графическими подразделениями и тектоническими формами, но не их генезис. Типичными примерами задач первой группы являются описание химического, минералогического и петрографического со­ става, физических свойств, а также тектонических форм, разведка залежей полезных ископаемых, выяснение размера залежей, их формы, глубины залегания, мощности, пространственного распре­ деления концентраций полезных ископаемых в залежи и т. д. К за­ дачам этой группы относится также геологическое картирование и исследование глубинного строения Земли сейсмологическими и дру­ гими геофизическими методами.

Подход к решению задач второго направления является чисто физическим и связан с измерением скоростей, сил и других подобных физических параметров. Примерами задач второй группы является

J6 ---------------------------------------------------------------------- :------ -

измерение скоростей и направлений движений земной поверхности путем повторных нивелирований, триангуляций, записи показаний сейсмографов, наблюдения за футштоками, перемещением береговых линий и т. д. Сюда же относятся наблюдения за извержением вулка­ нов, сопровождающими их сейсмическими и акустическими явле­ ниями, скоростями, объемами и температурами движущихся лав, процессами их застывания и сопутствующими изменениями струк­ туры, современными процессами рудообразования и минералообра­ зования, процессами физического и химического выветривания и т. д. К тем же задачам принадлежит изучение движения ледников, совре­ менной абразии, осадконакопления в зоне литорали, в неритовой, батиальной и абиссальной областях океана, переноса вещества во взвешенном и растворенном состоянии морскими течениями, реками и т. д., его отложения и диагенеза.

Процессы, подобные хотя бы некоторым из геологических, совер­ шающихся на наших глазах, могут быть воспроизведены экспери­ ментально. Например, на всевозможных подвижных лотках моде­ лируются процессы осаждения взвешенного осадка, переотложения осадков, дифференциации обломочного материала в процессе пере­ носа и осадконакопления. На неподвижных лотках изучается обра­ зование трещин усыхания в илистых осадках. Прохождение ультра­ звуковых зон в применяемых при экспериментах миниатюрных слои­ стых моделях имитирует прохождение сейсмических упругих волн

вземной коре. Геологические эксперименты не только способствуют исследованию современных геологических процессов, наблюдаемых

вприроде, но и имитируют, во-первых, современные геологические процессы, недоступные для наблюдения, во-вторых, геологические процессы длительностью, намного превышающей длительность тех интервалов времени, в которых наблюдаются современные процессы. К первым относятся эксперименты по тектоническим деформациям, образованию и преобразованию горных пород и минералов при вы­ соких температурах и давлениях, имитирующие процессы, протекаю­ щие на больших глубинах в земной коре и мантии. Ко вторым от­ носятся эксперименты, в которых благодаря применению модельных материалов, обладающих значительно более низкой вязкостью или прочностью, чем горные породы, удается имитировать обладающие большой длительностью процессы тектонической деформации в виде процесса, сжатого во времени и укладывающегося в рамки экспери­ мента.

Когда речь идет о геологических экспериментах, имеется в виду возможность использования научных предположений (гипотез).

Природные геологические процессы, а также процессы, проте­ кающие в экспериментальных условиях, являются физическими, химическими или механическими процессами и исследуются методами соответствующих наук.

Решение задач третьего направления весьма специфично и осу­ ществляется методами, которые, скорее всего, можно назвать логи­ ческими. Действительно, ни геологическую историю, ни процессы