ГЕОТЕКТО́НИКА

ГЕОТЕКТО́НИКА (от гео... и греч. τεϰτονιϰός – строи­тель­ный), тек­то­ни­ка, гео­ло­ги­че­ская нау­ка, изу­чаю­щая струк­ту­ру, дви­же­ния, де­фор­ма­ции и раз­ви­тие зем­ной ко­ры и ли­то­сфе­ры в свя­зи с процес­са­ми в тек­то­но­сфе­ре и Зем­ле в це­лом. Объ­ек­та­ми ис­сле­до­ва­ний Г. яв­ляют­ся пре­ж­де все­го раз­но­мас­штаб­ные струк­тур­ные эле­мен­ты ли­то­сфе­ры: наи­бо­лее круп­ные – кон­ти­нен­ты, океа­ны и зо­ны пе­ре­хо­да кон­ти­нент – оке­ан (кон­ти­нен­таль­ные ок­раи­ны); в пре­де­лах кон­ти­нен­тов – плат­фор­мы (кра­то­ны) и оро­ге­ны (склад­ча­тые поя­са, или по­движ­ные поя­са), щи­ты и пли­ты, ан­тек­ли­зы и си­нек­ли­зы, внутр. и внеш­ние зо­ны оро­ге­нов, пе­ре­до­вые и меж­гор­ные про­ги­бы; в пре­де­лах океа­нов – спре­дин­го­вые сре­дин­но-океа­нич. хреб­ты и абис­саль­ные рав­ни­ны, внут­ри­океа­нич. хреб­ты и под­ня­тия и др.

Структура науки

В Г. вы­де­ля­ют ряд на­прав­ле­ний. Об­щая Г. (тео­ре­ти­че­ская) изу­ча­ет за­ко­но­мер­но­сти строе­ния тек­то­но­сфе­ры (ли­то­сфе­ры и ас­те­но­сфе­ры) и соз­да­ёт ар­гу­мен­ти­ров. пред­став­ле­ния о про­ис­хо­ж­де­нии и раз­ви­тии струк­тур­ных эле­мен­тов ли­то­сфе­ры. Ре­гио­наль­ная Г., тес­но свя­зан­ная с ре­гио­наль­ной гео­ло­ги­ей, вы­яв­ля­ет и ха­рак­те­ри­зу­ет струк­тур­ные эле­мен­ты ли­то­сфе­ры раз­но­го ти­па в пре­де­лах отд. ре­гио­на, го­су­дар­ст­ва, кон­ти­нен­та, океа­на или все­го зем­но­го ша­ра. Ис­то­ри­че­ская Г. ис­сле­ду­ет ис­то­рию фор­ми­ро­ва­ния совр. струк­ту­ры ли­то­сфе­ры, вы­яв­ля­ет осн. эта­пы и ста­дии её раз­ви­тия как в гло­баль­ном, так и в ре­гио­наль­ном мас­шта­бах; свя­за­на с ис­то­рич. гео­ло­ги­ей. Осо­бые под­раз­де­лы ис­то­рич. Г.: но­вей­шая тек­то­ни­ка (не­отек­то­ни­ка), рас­смат­ри­ваю­щая по­след­ний (не­отек­то­нич.) этап раз­ви­тия ли­то­сфе­ры – оли­го­цен-чет­вер­тич­ный, и ак­туо­тек­то­ни­ка, ис­сле­дую­щая совр. дви­же­ния зем­ной ко­ры ин­ст­ру­мен­таль­ны­ми ме­то­да­ми. Мор­фо­ло­ги­че­ская Г., или струк­тур­ная гео­ло­гия, изу­ча­ет мел­ко- и сред­не­мас­штаб­ные склад­ча­тые и раз­рыв­ные дис­ло­ка­ции (на­ру­ше­ния) гор­ных по­род. Про­бле­мы Г. ре­ша­ют­ся при уча­стии тек­то­но­фи­зи­ки, ис­сле­дую­щей фи­зич. ус­ло­вия тек­то­нич. де­фор­ма­ций, а так­же экс­пе­рим. тек­то­ни­ки, за­ни­маю­щей­ся фи­зич. мо­де­ли­ро­ва­ни­ем тек­то­нич. струк­тур и де­фор­ма­ций. Важ­ный раз­дел Г. – тек­то­ни­че­ская кар­то­гра­фия (на тек­то­нич. кар­тах от­ра­жа­ют совр. струк­ту­ру зем­ной ко­ры и в оп­реде­лён­ной сте­пе­ни ис­то­рию её фор­ми­ро­ва­ния). К Г. при­мы­ка­ет сейс­мо­тек­то­ни­ка, изу­чаю­щая дви­же­ния и дис­лока­ции, вы­зван­ные зем­ле­тря­се­ния­ми. Про­цес­сы, про­ис­хо­дя­щие в тек­то­но­сфе­ре и обу­слов­ли­ваю­щие раз­ви­тие зем­ной ко­ры и ли­то­сфе­ры, ис­сле­ду­ет гео­ди­на­ми­ка, в тес­ной свя­зи с ко­то­рой раз­ви­вает­ся Г. Тео­ре­тич. ос­но­вой Г. яв­ля­ет­ся кон­цеп­ция тек­то­ни­ки плит. При­клад­ное зна­че­ние Г. за­клю­ча­ет­ся в ус­та­нов­ле­нии свя­зи раз­ме­ще­ния ме­сто­ро­ж­де­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых с разл. ти­па­ми тек­то­нич. струк­тур и ха­рак­те­ром их раз­ви­тия, в учё­те дан­ных изу­че­ния но­вей­ших, в осо­бен­но­сти совр., тек­то­нич. дви­же­ний при строи­тель­ст­ве ин­же­нер­ных соору­же­ний, атом­ных и гид­ро­элек­тро­стан­ций, а так­же при оцен­ке сейс­мич. опас­но­сти и про­гно­зе зем­ле­тря­се­ний.

Методы науки

В сво­их ис­сле­до­ва­ни­ях Г. опи­ра­ет­ся на ак­туа­ли­сти­че­ский ме­тод, ис­поль­зу­ет дан­ные гео­ло­гич. кар­ти­ро­ва­ния, дис­тан­ци­он­но­го изу­че­ния по­верх­но­сти Зем­ли, бу­ре­ния, гео­фи­зич. ис­сле­до­ва­ний (гра­ви-, маг­ни­то-, сейс­мо-, тер­мо­мет­рии, сейс­мо­ло­гии, па­лео­маг­ни­то­ло­гии), гео­хи­мии, в т. ч. изо­топ­ной, пет­ро­ло­гии, ли­то­ло­гии, па­лео­кли­ма­то­ло­гии, па­лео­био­гео­гра­фии. Осн. ме­то­ды Г.: струк­тур­ный ана­лиз – ис­сле­до­ва­ние взаи­мо­рас­по­ло­же­ния в про­ст­ран­ст­ве тек­то­нич. на­ру­ше­ний (скла­док, раз­ры­вов со сме­ще­ни­ем, тре­щин и др.) для вос­ста­нов­ле­ния по­лей на­пря­же­ний и вы­яс­не­ния по­сле­до­ва­тель­но­сти их фор­ми­ро­ва­ния; па­лео­тек­то­ни­че­ский ана­лиз – вос­ста­нов­ле­ние ис­то­рии дви­же­ний и де­фор­ма­ций зем­ной ко­ры, рас­по­ло­же­ния её струк­тур­ных эле­мен­тов в про­шлые гео­ло­гич. эпо­хи с ис­поль­зо­ва­ни­ем ме­то­дов ана­ли­за фа­ций и мощ­но­стей, объ­ё­ма от­ло­же­ний, фор­ма­ци­он­но­го, ли­то­ди­на­мич. ком­плек­сов, пе­ре­ры­вов и не­со­гла­сий; не­отек­то­ни­че­ский ана­лиз – изу­че­ние но­вей­ших и совр. дви­же­ний зем­ной ко­ры на ос­но­ве при­ме­не­ния гео­мор­фо­ло­гич., гео­де­зич., в т. ч. кос­мо­ге­о­де­зич., и др. ме­то­дов; ме­тод срав­ни­тель­ной тек­то­ни­ки – срав­не­ние мор­фо­ло­гии и ис­то­рии раз­ви­тия од­но­тип­ных тек­то­нич. струк­тур для вы­яв­ле­ния их об­щих ха­рак­те­ри­с­тик и раз­ли­чий, а так­же род­ст­вен­ных струк­тур с це­лью рас­кры­тия их про­исхо­ж­де­ния и эво­лю­ци­он­ной по­сле­до­ва­тель­но­сти фор­ми­ро­ва­ния. Весь­ма су­ще­ст­вен­ное зна­че­ние для Г. при­об­ре­ли гео­фи­зич. ме­то­ды, осо­бен­но сейс­мич. (глу­бин­ное сейс­мич. зон­ди­ро­ва­ние, сейс­мич. то­мо­гра­фия), даю­щие наи­бо­лее цен­ную ин­фор­ма­цию о глу­бин­ном строе­нии зем­ной ко­ры и под­сти­лаю­щей её ман­тии; пет­ро­хи­мич. и гео­хи­мич. ме­то­ды, вы­яв­ляю­щие связь маг­ма­тиз­ма и Г. Всё ши­ре для ре­ше­ния за­дач Г. вне­дря­ют­ся ма­те­ма­тич. (ста­ти­сти­ка, ком­пь­ю­тер­ное мо­де­ли­ро­ва­ние и др.) и фи­зич. (экс­пе­ри­мент) ме­то­ды, сис­тем­ный ана­лиз, ком­пь­ю­тер­ные тех­но­ло­гии (ГИС).

Исторический очерк

Ос­но­вы Г. бы­ли за­ло­же­ны в 17 в. Н. Сте­но, по­ка­зав­шим, что на­клон­ное по­ло­же­ние сло­ёв – след­ст­вие «силь­ных по­тря­се­ний» или раз­ру­ше­ния ни­же­ле­жа­щих сло­ёв. В 18 в. М. В. Ло­мо­но­сов при­зна­вал ве­ду­щую роль эн­до­ген­ных про­цес­сов («под­зем­но­го жа­ра») в об­ра­зо­ва­нии гор. Дж. Гет­тон вслед за итал. ес­те­ст­во­ис­пы­та­те­лем А. Л. Мо­ро вы­ска­зал пред­по­ло­же­ние о свя­зи пе­рио­дич. под­ня­тий су­ши с вул­ка­низ­мом, ко­то­рое в нач. 19 в. воз­ро­дили К. Л. фон Бух и А. Гум­больдт, сфор­му­ли­ро­вав­шие пер­вую на­уч. тек­то­ни­че­скую ги­по­те­зу «кра­те­ров под­ня­тия» (в её ос­но­ве – оп­ре­де­ляю­щая роль вул­ка­низ­ма в хо­де го­ро­об­ра­зо­ва­ния). В сер. 19 в. ги­по­те­зу «кра­те­ров под­ня­тия» сме­ни­ла ги­по­те­за кон­трак­ции, ос­но­вы­вав­шая­ся на сжа­тии зем­ной ко­ры под влия­ни­ем со­кра­ще­ния объ­ё­ма ос­ты­ваю­ще­го зем­но­го ша­ра (Ж. Эли де Бо­мон). Эта ги­по­те­за бы­ла под­твер­жде­на ре­гио­наль­ны­ми ис­сле­до­ва­ния­ми Э. Зюс­са, соз­дав­ше­го фун­дам. труд «Лик Зем­ли» (1885–1909), в ко­то­ром впер­вые бы­ло да­но опи­са­ние тек­то­нич. строе­ния всей по­верх­но­сти зем­но­го ша­ра. Во 2-й пол. 19 в. в свя­зи с раз­ви­ти­ем гео­ло­гич. кар­ти­ро­ва­ния по­яв­ля­ет­ся сис­те­ма­ти­ка склад­ча­тых на­ру­ше­ний, опи­сы­ва­ют­ся над­ви­ги и тек­то­нич. по­кро­вы, вы­ра­ба­ты­ва­ет­ся струк­тур­но-гео­ло­гич. тер­ми­но­ло­гия, пер­вая свод­ка по ко­то­рой бы­ла опуб­ли­ко­ва­на в 1888 швейц. гео­ло­гом А. Гей­мом и франц. учё­ным Э. де Мар­же­ри. В 1850–70-е гг. бы­ло ус­та­нов­ле­но, что склад­ча­тые гор­ные сис­те­мы ро­ж­да­ют­ся в пре­де­лах осо­бых зон, на­зван­ных гео­синк­ли­на­ля­ми, уче­ние о ко­то­рых было раз­ра­бо­та­но в США Дж. Хол­лом (1859) и Дж. Да­на (1873) и по­лу­чи­ло рас­про­стра­не­ние в Ев­ро­пе бла­го­да­ря ра­бо­там Э. Ога и Ф. Ю. Ле­вин­со­на-Лес­син­га. В кон. 19 – нач. 20 вв. М. А. Бер­тран ука­зал, что склад­ча­тые зо­ны кон­ти­нентов име­ют раз­ный воз­раст и бы­ли сфор­ми­ро­ва­ны в че­ты­ре осн. эпо­хи го­ро­обра­зо­ва­ния – гу­рон­скую (до­кем­брий­скую), ка­ле­дон­скую, гер­цин­скую и аль­пий­скую. Э. Ог про­ти­во­пос­та­вил гео­синк­ли­на­лям ста­биль­ные уча­ст­ки кон­ти­нен­тов, позд­нее по­лу­чив­шие на­зва­ние плат­форм. Уче­ние о плат­фор­мах, до­пол­нив­шее уче­ние о гео­синк­ли­на­лях, бы­ло раз­ви­то нем. ис­сле­до­ва­те­лем Г. А. Тра­ут­шоль­дом, рос. учё­ны­ми Г. П. Гель­мер­се­ном, Н. А. Го­лов­кин­ским, А. П. Кар­пин­ским, А. П. Пав­ло­вым, С. Н. Ни­ки­ти­ным, польск. гео­ло­гом Ю. Лу­ка­ше­ви­чем. Эти два уче­ния со­ста­ви­ли осн. стер­жень об­ще­го пред­став­ле­ния об эво­лю­ции струк­ту­ры зем­ной ко­ры – от гео­синк­ли­на­лей к оро­ге­нам и плат­фор­мам. В даль­ней­шем, на­чи­ная с 1940-х гг., бы­ло вы­яс­не­но, что плат­фор­мы в про­цес­се тек­то­нич. ак­ти­ви­за­ции мо­гут сно­ва пре­вра­щать­ся в гор­ные со­ору­же­ния – вто­рич­ные, или эпи­плат­фор­мен­ные, оро­гены (С. С. Шульц).

В нач. 20 в., в свя­зи с от­кры­ти­ем ес­те­ст­вен­ной ра­дио­ак­тив­но­сти и от­ка­зом ас­тро­но­мов от кос­мо­го­нич. ги­по­те­зы Кан­та – Ла­п­ла­са, об­на­ру­жи­лась не­со­стоя­тель­ность фи­зич. и ас­тро­но­мич. ос­нов ги­по­те­зы кон­трак­ции и бы­ло вы­дви­ну­то несколько но­вых ги­по­тез – под­коровых те­че­ний (австр. ис­сле­до­ва­тель О. Амп­фе­рер, 1906), пуль­си­рую­щей (У. X. Бухер, 1933; М. А. Усов, 1939; В. А. Об­ру­чев, 1940) и рас­ши­ряю­щей­ся (Б. Лин­де­ман, 1927; нем. учё­ный О. Хиль­ген­берг, 1933; М. М. Те­тя­ев, 1934) Зем­ли. Ра­ди­каль­но от­ли­ча­ет­ся от всех ги­по­те­за дрей­фа ма­те­ри­ков (А. Л. Ве­ге­нер, 1912, пред­вос­хи­ще­на амер. учё­ным Ф. Тей­ло­ром в 1910), по­ло­жив­шая на­ча­ло на­прав­ле­нию Г. – мо­би­лиз­му. В ней при­зна­ва­лись круп­ные го­ри­зон­таль­ные пе­ре­ме­ще­ния кон­ти­нен­таль­ных масс. В 1930–1950-е гг. наи­бо­лее по­пу­ляр­ным ста­ло фик­си­ст­ское на­прав­ле­ние Г. (фик­сизм), со­глас­но ко­то­ро­му кон­ти­нен­таль­ные мас­сы на­хо­дят­ся в фик­си­ро­ван­ном по­ло­же­нии от­но­си­тель­но ман­тии Зем­ли. Воз­ро­ди­лись пред­став­ле­ния о ве­ду­щем зна­че­нии вер­ти­каль­ных, осо­бен­но вос­хо­дя­щих, дви­же­ний в раз­ви­тии зем­ной ко­ры. В. В. Бе­ло­усов, Р. В. ван Бем­ме­лен свя­зы­ва­ли эти дви­же­ния с подъ­ё­мом из под­ко­ро­вых глу­бин маг­мы – про­дук­та глу­бин­ной диф­фе­рен­циа­ции ве­ще­ст­ва ман­тии. В эти го­ды па­ра­диг­мой Г. ста­ло уче­ние о гео­синк­ли­на­лях. До­пол­нен­ное уче­ни­ем о плат­фор­мах, оно бы­ло су­ще­ст­вен­но рас­ши­рено тру­да­ми Х. Штил­ле, Дж. М. Кея, Ж. Обу­эна, А. Д. Ар­хан­гель­ско­го, Н. С. Шат­ско­го, А. Л. Ян­ши­на, А. А. Бо­гда­но­ва, М. В. Му­ра­то­ва, В. Е. Хаи­на. В 1940-х гг. воз­ник­ло уче­ние о глу­бин­ных раз­ло­мах (амер. гео­лог У. Хоббс, нем. ис­сле­до­ва­те­ли Г. Кло­ос, Х. Штил­ле, швейц. учё­ный Р. Зон­дер, рос. гео­лог А. В. Пей­ве); обо­со­би­лись как са­мо­сто­ят. на­прав­ле­ния не­отек­то­ни­ка (В. А. Об­ру­чев, 1948; С. С. Шульц, 1948; Н. И. Ни­ко­ла­ев, 1949) и сейс­мо­тек­то­ни­ка (рос. учё­ный И. Е. Гу­бин, 1950); ши­ро­кое при­ме­не­ние в Г. на­шёл фор­ма­ци­он­ный ана­лиз (Н. С. Шат­ский, Н. П. Хе­ра­сков, Н. Б. Вас­сое­вич и др.); на­ча­лось ин­тен­сив­ное изу­че­ние совр. дви­же­ний (Ю. А. Ме­ще­ря­ков и др.).

В 1960–70-х гг. ус­пе­хи в об­лас­ти геофи­зи­ки, а так­же гео­ло­гии океа­нов – от­кры­тие ми­ро­вой сис­те­мы сре­дин­но-океа­нич. хреб­тов, ли­ней­ных маг­нит­ных ано­ма­лий в океа­нах; ус­та­нов­ле­ние зна­чит. от­ли­чий в строе­нии кон­ти­нен­таль­ной и океа­нич. ко­ры, под­твер­жде­ние су­ще­ст­во­ва­ния в верх­ней ман­тии Зем­ли ас­те­но­сфе­ры и др. – при­ве­ли к от­ка­зу от фик­сиз­ма и фор­му­ли­ров­ке не­омо­би­ли­ст­ской кон­цеп­ции, воз­ро­див­шей идеи А. Ве­ге­не­ра и пре­вра­тив­шей их в бо­лее стро­го и пол­но раз­ра­бо­тан­ную кон­цеп­цию тек­то­ни­ки плит (амер. учё­ные Г. Хесс, Р. Дитц, Дж. Мор­ган, а так­же Б. Изакс, Дж. Оли­вер, Л. Сайкс, англ. ис­сле­до­ва­те­ли Д. Мак­кен­зи, Ф. Пар­кер, франц. учё­ные К. Ле Пи­шон, ка­над. гео­фи­зик Дж. Т. Вил­сон, рос. гео­ло­ги П. Н. Кро­пот­кин, Л. П. Зо­нен­шайн, С. А. Уша­ков, О. Г. Со­рох­тин, В. Е. Ха­ин и др.). Су­ще­ст­вен­ным до­пол­не­ни­ем тек­то­ни­ки плит ста­ла кон­цеп­ция тек­то­нич. рас­сло­ен­но­сти ли­то­сфе­ры, наи­бо­лее пол­но раз­ра­бо­тан­ная в Рос­сии в кон. 1970–80-х гг. (А. В. Пей­ве, Ю. М. Пу­ща­ров­ский). В эти го­ды бла­го­да­ря ис­сле­до­ва­нию по­верх­но­сти Зем­ли из кос­мо­са бы­ла вы­явле­на су­ще­ст­вен­ная роль в строе­нии зем­ной ко­ры ли­неа­мен­тов и коль­це­вых струк­тур разл. мас­шта­ба, под­твер­ди­лись го­ри­зон­таль­ные пе­ре­ме­ще­ния ли­то­сфер­ных плит. Пу­тём аль­ти­мет­рич. съём­ки по­верх­но­сти океа­на с амер. спут­ни­ка «Sea­sat» уточ­не­на струк­ту­ра ло­жа океа­на. Про­во­ди­лись ши­ро­ко­мас­штаб­ные ис­сле­до­ва­ния кон­ти­нен­таль­ных риф­тов (рос. гео­ло­ги В. В. Бе­ло­усов, Е. Е. Ми­ла­нов­ский, Н. А. Логачёв, В. С. Сурков, А. В. Раз­ва­ля­ев, амер. учё­ный Б. Вер­ни­ке, Д. Мак­кен­зи и др.).

Раз­ви­тие Г. в кон. 20 в. про­ис­хо­ди­ло в свя­зи с бы­ст­рым на­ко­п­ле­ни­ем но­вых дан­ных о струк­ту­ре до­кем­брий­ских ком­плек­сов и ран­них ста­ди­ях раз­ви­тия Зем­ли (изо­топ­ное да­ти­ро­ва­ние гор­ных по­род), о строе­нии кон­ти­нен­тов (сверх­глу­бо­кое бу­ре­ние, см. Коль­ская сверх­глу­бо­кая сква­жи­на) и океа­нов (глу­бо­ко­вод­ное бу­ре­ние), глу­бин­ных обо­ло­чек (глу­бин­ное сейс­мич. зон­ди­ро­ва­ние, сейс­мич. то­мо­гра­фия), а так­же в свя­зи с при­вле­че­ни­ем срав­нит. ма­те­риа­ла по др. пла­не­там Сол­неч­ной сис­те­мы. В нач. 20 в. ос­нов­ной на­уч. тео­ри­ей Г. ос­та­ёт­ся тек­то­ни­ка ли­то­сфер­ных плит; име­ют­ся тен­ден­ции к рас­смот­ре­нию её как час­ти бо­лее об­щей гло­баль­ной гео­ди­на­мич. кон­цеп­ции, на­хо­дя­щей­ся в ста­дии ста­нов­ле­ния.

Научные организации, международное сотрудничество, периодические издания

Ис­сле­до­ва­ния по Г. ве­дут­ся в Рос­сии в гео­ло­гич. ин-тах РАН в Мо­ск­ве, Ека­те­рин­бур­ге, Сык­тыв­ка­ре, Уфе, Но­во­си­бир­ске, Ир­кут­ске, Ха­ба­ров­ске, Вла­ди­во­сто­ке, Юж­но-Са­ха­лин­ске; во Все­рос. гео­ло­гич. ин-те в С.-Пе­тер­бур­ге, а так­же в Мо­с­ков­ском, С.-Пе­тер­бург­ском и др. гос. ун-тах. Все они ко­ор­ди­ни­ру­ют­ся Меж­ве­дом­ст­вен­ным тек­то­нич. к-том, из­даю­щим с 1965 ж. «Гео­тек­то­ни­ка». За ру­бе­жом по­доб­ные ис­сле­до­вания про­во­дят­ся в осн. в ун-тах. Ме­ж­ду­нар. ра­бо­ты в об­лас­ти Г. ве­дут­ся Ко­мис­си­ей по струк­тур­ной гео­ло­гии и Под­ко­мис­сией по Ме­ж­ду­нар. тек­то­нич. кар­те ми­ра. Во­про­сы Г. об­су­ж­да­ют­ся на сес­си­ях Ме­ж­ду­нар. гео­ло­гич. кон­грес­са, про­во­дя­ще­го­ся с 1878. Из­да­ют­ся ме­ж­ду­нар. жур­на­лы «Tectonics» (Wash., 1982) и «Tec­tonophysics» (Amst., 1964).