Геодинамика

ГЕОДИНАМИКА (от греческого ge — Земля и dэnamis — сила * а. geodynamics; н. Geodynamik; ф. geodynamique; м. geodinamica) — наука о глубинных силах и процессах, возникающих в результате эволюции Земли как планеты и определяющих движение масс вещества и энергии внутри Земли и в её внешних твёрдых оболочках. Объекты исследования геодинамики недоступны непосредственному изучению, и о них удаётся судить по косвенным признакам, теоретическим построениям и результатам их проявления на поверхности Земли. Поэтому геодинамика тесно связана с другими науками о Земле и прежде всего с геофизикой, геохимией, петрологией, тектоникой; она опирается на общие законы физики и химии, широко использует сведения по планетологии.

Геодинамика как наука начала обосабливаться от других наук о Земле в 1950-е гг. У её истоков стояли немецкий учёный А. Вегенер, американские учёные А. Холмс, Х. Xecc. Большой вклад в развитие геодинамики внесли советские учёные В. А. Магницкий, В. В. Белоусов, В. Н. Жарков, П. Н. Кропоткин, О. Г. Сорохтин, Е. В. Артюшков и др.

При изучении природы глубинных процессов очень важны исходные теоретические концепции об образовании и эволюции планет Солнечной системы, О природе глубинных процессов можно судить по их проявлению в близповерхностных структурах земной коры и в магматизме. Исходя из построений фиксистов о неподвижности материков (см. Фиксизм), геодинамическая интерпретация предусматривала главным образом вертикальный подъём разуплотнённых за счёт радиоактивного разогрева масс вещества — астенолитов (гипотезы В. В. Белоусова и др.; см. также Астеносфера), которые считались причиной тектонических деформаций и магматизма. Возрождение в 1960-х гг. мобилистских представлений о дрейфе континентов и создание теории тектоники литосферных плит (см. мобилизм, тектоника плит) привели к новому толкованию природных глубинных процессов. В качестве движущего механизма перемещения литосферных плит рассматриваются конвективные течения в мантии Земли. В соответствии с одной точкой зрения (американские учёные У. Эльзассер и др.), конвективные течения охватывают только верхнюю мантию, а сама конвекция связана с выделением радиоактивного тепла.

Согласно другой гипотезе (А. С. Монин, О. Г. Сорохтин, Е. В. Артюшков), предполагается, что конвекция охватывает всю мантию Земли и вызывается выделением энергии вследствие физико-химической реакции, обособления ядра Земли и высвобождения при этом более лёгкого материала, всплывающего вверх. Такая конвекция по своей природе — химико-плотностная, или гравитационная. Если в Земле устанавливается одноячеистая конвекция, состоящая из одной восходящей и одной нисходящей ветвей, то все континенты собираются вместе над нисходящей ветвью, образуя единый суперконтинент — Пангею, существовавшую в позднем палеозое. Если конвективные течения распадаются на много ячей, то происходит раскол континентов и образование новых океанов, например, как это было в мезозойское время, когда возникли Атлантический и Индийский океаны.

Геотектонические гипотезы, предполагающие сокращение, расширение или попеременное изменение радиуса Земли (пульсационная гипотеза В. А. Обручева и американского геолога У. Бачера), также составляют объект исследований геодинамики, рассматривающей возможные физичские причины таких вариаций размера Земли.

Геодинамика исследует механизм движения литосферных плит, изучая динамические условия (разрыв материковых глыб в зонах растяжения, надвиги, поддвиги и складчатость в зонах сжатия), возникающие вдоль их границ и связанные с ними тектонические (в том числе сейсмические) и магматические процессы. При этом используются данные палеомагнетизма (позволяющие определить ту географическую широту и ориентировку, которую имели глыбы земной коры в геологическом прошлом), сейсмологии, тектоники и результаты измерения современных напряжений в земной коре. При изучении движений литосферных плит пользуются законами сферических геометрий. Зная параметры движения плит, можно предсказать, какие события и с какой интенсивностью, в частности какой магматизм и какие тектонические деформации, будут происходить на границах плит, и прогнозировать картину распределения материков через десятки млн. лет в будущем.

По объектам исследований в геодинамике можно выделить несколько направлений. Общая геодинамика, или геодинамика внутренних оболочек, имеет дело с познанием глубинных процессов. Частная геодинамика изучает процессы во внешних оболочках, т.е. движение литосферных плит, геодинамические обстановки и т.д. Региональная геодинамика изучает взаимодействия литосферных плит и результаты их проявлений в рамках конкретных территорий земной поверхности. Историческая геодинамика, или палеогеодинамика, занимается восстановлением геодинамических обстановок геологического прошлого, в первую очередь, реконструкцией былого расположения и взаимодействия литосферных плит, наиболее существенная роль при этом принадлежит палеомагнитным исследованиям. С 1975 важнейшей международной геологической программой стал Геодинамический проект, объединяющий усилия учёных в области изучения глубинных причин геологических явлений, исследования движений и деформаций литосферы, с 1980 — Проект литосферы.