Волны

Земля  по форме шар слоистый,

Ядро - источник мощных волн.

Волна в слоях тех отразится -

Заполнит Землю гул и стон

Звучанья волн разнообразных

Больших и малых амплитуд.

Мы волны те увидим сразу -

Они везде - и там, и тут.

Материки и океаны,

Щиты и плиты у платформ,

И горно-складчатые страны -

Все волновых примеры форм.

И все земные оболочки

По сути, волновой процесс,

Где смена прочных и не очень

Мантийно-коровых веществ.

И если есть неоднородность,

То от нее пойдет волна.

В процессов таинстве природных

Подсказка нам о том дана.

Периодичность - суть процессов.

То вниз, то вверх несет волна.

Меняются в структурах стрессы,

И горы вдруг растут со дна.

Интерференции законы,

Рождение стоячих волн...

И экситоны, солитоны...

Но есть вращения закон.
Весь мир ротацией охвачен,

И волны осложняет вихрь...

Все так или чуть-чуть иначе?

(Но это не трактат, а стих.)

И.В.Мелекесцев

Институт вулканической геологии и геохимии ДВО РАН

Аннотация. На основе анализа космических изображений земной суши, новейших батиметрических карт дна Тихого океана и его обрамления – зон перехода океан-континент, результатов изучения строения и истории геологического развития Курило-Камчатского звена островных дуг и сходных с ними структур, а также литературных данных показана универсальная роль вращательных движений и вихрей в происхождении и жизни Земли. Рассмотрена с позиций вихревой гипотезы глобальная эволюция литосферы, описаны вулкано-магматические глубинные вихри, сделана попытка объяснить специфику лунного вулканизма отсутствием там вихревых движений. Специальные разделы посвящены гипотезе о фронтальной (по аналогии с атмосферными процессами) природе переходной зоны океан-континент и роли вихрей и быстрого вращения Земли в происхождении жизни.

Начиная, по крайней мере, с XVII в. многие гипотезы мироздания (И.Кеплер, Р.Декарт, И.Кант, П.Лаплас и др.) были построены на использовании космических вихрей в качестве главной созидающей силы при формировании как самой Солнечной системы, так и ее планет, в том числе и Земли (см. Введение в настоящем сборнике).

Одна из последних по времени гипотез такого рода разработана Н.А.Шило (Шило, 1982). В основе ее – представление о широком распространении в природе спиралевидного движения вещества. При этом допускается, что, благодаря турбулентным процессам в спиралях, их ядра обособляются. Обособление ядра вращавшейся против часовой стрелки протосолнечной спирали первого порядка (рис. 1) привело к возникновению Солнца.  Тот же механизм явился причиной образования из ядер спиралей второго порядка планет, а из ядер спиралей третьего порядка – спутников планет. Предполагаемая длительность формирования протосолнечной спирали первого порядка, протопланетных и протоспутниковых спиралей оценивается Н.А.Шило в несколько миллиардов лет. На следующей стадии, начавшейся 7-8 млрд. лет назад, после энергетического ослабления и распада спиралей возникли кольцевые структуры, более выгодные по энергетике – круговые орбиты планет и их спутников. Материал протопланетного облака, из которого образовалась Земля – раскаленное до плазменного состояния вещество.

По утверждению Н.А.Шило, вихри и спирали, как форма проявления турбулентных процессов, характерны и для происходивших на Земле геологических процессов. Он наблюдал, в частности, следы спиральных вихрей даже в гранитоидных массивах. В этом полностью согласен с Н.А.Шило и автор настоящей статьи. Примеры участия вихревых структур в различных аспектах геологической жизни Земли и ее биосферы представлены в разделах 1-4.

1.      Глобальная эволюция литосферы Земли в свете вихревой гипотезы

Изложенные в этом разделе соображения основываются на трех допущениях:

1) отсутствии на первичной стадии развития Земли оболочки типа современной литосферы; 2) наличии в то время плотностной конвекции мантийного вещества и 3) соизмеримой с современной скорости вращения Земли. Все они вполне реальны.

Так, работами У.В.Артюшкова (1968, 1970) и О.Г.Сорохтина (1974) показана возможность плотностной конвекции мантийного вещества Земли, начиная с эпохи ее возникновения как планеты. Быстрое вращение Земли на ранних стадиях эволюции также признается. Предполагается также, что оно было даже более быстрым, уменьшившись за счет приливного трения Луны и Солнца (Джеффрис, 1960; Рускол, 1975) и увеличения за последние 3х10⁹ лет ее радиусов на 90-165 км вследствие термического расширения вещества (Любимова, 1958).

В свете приведенных допущений можно предполагать, что на самой ранней стадии эволюции Земли объединение восходящих и нисходящих потоков в замкнутые конвективные ячейки происходило, по-видимому, непосредственно на поверхности планеты, разогретой до высокой температуры, а, может быть, и расплавленной за счет первичных источников тепловой энергии, аккумулированной в процессе ее образования (энергия радиогенного разогрева, энергия адиабатического сжатия вещества, по О.Г.Сорохтину), за счет энергии плотностной конвекции вещества, интенсивной метеоритной бомбардировки. Однако, вполне вероятно, что в то время на поверхности Земли уже могла существовать маломощная оболочка (корка) более охлажденного материала типа пористой шлаковой корки на лавовых потоках. При этом, как и в более поздние эпохи, вследствие вращения Земли в зонах восходящих потоков мантийного вещества должны были сформироваться спиральные вихри: "циклонический" – в зоне восходящих потоков – и "антициклональный" – в зоне нисходящих. В свою очередь, горизонтальные токи вещества, соединявшие обе зоны, по закону Кориолиса, отклонялись в Северном полушарии – вправо, в Южном – влево. При наличии двухъячеистой структуры на поверхности планеты должна была возникнуть достаточно сложная система горизонтальных потоков вещества, как, например, в современной земной атмосфере.

Объясняя природу конвективных циклов, О.Г.Сорохтин (Сорохтин, 1974) показал, что в ходе эволюции Земли должна обязательно происходить регулярная смена одноячеистой структуры конвективных потоков мантийного вещества двухъячеистой, и – наоборот. Основываясь на этом, а также принимая во внимание повышенную скорость магматических и вулканических процессов в центральных частях "циклонических" и "антициклональных" вихрей, связанных с конвективными ячейками, возможно допустить, что после каждой такой перестройки на поверхности Земли должны были возникнуть округлые в плане участки – "острова" с повышенной мощностью выплавляемого из мантии вещества. При этом, в связи с особенностями выплавки мантийного вещества в зонах восходящих и нисходящих потоков и эволюции этих зон в процессе своего формирования, результатом деятельности восходящих "циклонических" вихрей и нисходящих "антициклональных" были, по-видимому, "острова" разного строения и морфологии. В целом уже тогда острова, возникшие вследствие действия вихрей циклонического типа, вероятно, отличались несколько большей высотой над уровнем геоида, лучшей дифференцированностью и меньшей основностью пород по сравнению с "островами", связанными с работой вихрей другого типа. Вполне возможно, что впоследствии из этих "островов" возникли наиболее древние ядра докембрийских щитов, также имеющие округлую или овальную форму.

Продолжавшийся процесс дифференциации мантийного вещества приводил к возникновению и отмиранию все новых и новых спиральных вихрей и, соответственно, образованию новых "островов" земной коры обоих типов. Горизонтальные движения способствовали "слипанию" отдельных островов во все более крупные массивы – первичные "материки". Подобный механизм образования материковой коры заставляет предполагать, что возникшие первичные "материки" состояли в то время из беспорядочно распределенных в пространстве фрагментов, связанных с деятельностью как "циклонических", так и "антициклональных" вихрей.

Что касается первичной коры океанического типа, то она была, по-видимому, сформирована непосредственно из застывшего мантийного вещества, вынесенного конвективными потоками на поверхность планеты. Это достаточно хорошо согласуется и с ранее высказанными предположениями. Так, А.Э.Рингвуд (1972, с.23)  указывает, что: "По-видимому, в течение первого миллиарда лет в истории нашей планеты мощный базальтовый вулканизм наблюдался по всей Земле, что привело к образованию первичной базальтовой коры". По данным Е.В.Павловского (1962), нуклеарный этап становления коры отличался излияниями основных спилитовых лав и отсутствием кислого вулканизма.

Вполне вероятно, что в строении первичной литосферы Земли как в пределах "океанических", так и "материковых" участков значительное участие принимали породы анортозитового типа, что характерно, например, для наиболее древних участков литосферы Луны (Schmitt, 1975).

Формирование сплошной литосферной оболочки имело три очень важных геологических следствия, изменивших позднее ход эволюции верхних оболочек Земли: 1) смещение области конвекции мантийного вещества вниз, под первичную литосферу; 2) охлаждение верхних горизонтов литосферы; 3) создание благоприятных предпосылок для возникновения первичного Мирового океана.

По-видимому, именно с этого периода эволюция верхних оболочек Земли пошла по пути, близкому к современному, так как можно предположить, что с того времени эндогенная составляющая процесса эволюции качественно не изменилась, а существенные изменения претерпела лишь экзогенная его составляющая, особенно усложнившаяся после появления гидросферы, а позднее и жизни.

К главным чертам эндогенной составляющей процесса эволюции верхних оболочек Земли после образования сплошной литосферы, вероятно, следует отнести:

1) опосредствованное влияние (через взаимодействие с литосферой) на формирование земной поверхности плотностной конвекции мантийного вещества; 2) как следствие этого – возникновение астеносферы; 3) близкий к современному механизм движения и характер взаимодействия океанических и материковых плит; 4) периодическое возникновение в астеносфере при перемещении плит большого количества вторичных спиральных вихрей "циклонического" и "антициклонального" типов, прямо не связанных с главными конвективными ячейками в мантии; 5) геосинклинальный процесс, выступающий в роли главного фактора при формировании материкового типа земной коры; 6) достаточно близкий к современному характер вулканизма и магматизма.

Следует отметить, что движение плит, обусловленное существованием конвективных ячеек, происходило, вероятно, и раньше. Но при отсутствии сплошной достаточно мощной и твердой литосферной оболочки по-другому должна была решаться проблема пространства: при столкновении возникшие фрагменты литосферы могли просто изменять направления своего перемещения как толстые льдины при наличии чистой водной поверхности или воды, покрытой тонким льдом. Однако увеличение числа и общей площади "островов" первичной материковой коры и утолщение "базальтовой" коры, несомненно, должно было все более и более затруднять свободу их перемещения и изменять характер их взаимодействия.

О времени образования сплошной твердой и достаточно мощной первичной литосферы Земли сейчас трудно сказать что-либо определенное. Основываясь на имеющихся данных о возрасте пород лунных морей (Суханов, 1974; Iriyama, 1974 и др.) и времени становления геосинклинального процесса, возможно предполагать, что это произошло не позже 3 млрд. лет назад. С подобным предположением достаточно хорошо согласуется и вывод В.И.Виноградова (1975) о возникновении первичного океана около 3 млрд. лет назад.

В связи с подавляющим преобладанием на ранних стадиях эволюции литосферы относительно тонкой непрочной первичной базальтовой коры не исключено, что в течение длительного периода сосуществовали "реликтовые" и "современные" процессы формирования литосферы. Во всяком случае, на это может указывать одновременное образование "реликтовых" и "современных" вулканических форм рельефа.

К самой крупной глобальной структуре Земли, которую можно связывать на ранней стадии развития с вихревыми движениями, созданной уже после формирования литосферы, предположительно отнесена впадина Тихого океана с реликтовым Поднятием Дарвина (Викулин, Мелекесцев, 1997; Мелекесцев, 2000).

Поднятие Дарвина (ПД) было впервые выделено Г.У.Менардом (Менард, 1966). По его данным, это – обширное (10000х4000 км) возвышение в центре Тихого океана (рис. 2). Предполагается, что ~100 млн. лет назад оно поднималось над дном океана не менее чем на 2 км, имело объем свыше 20 млн. км³ и было приурочено к широтному выступу мантии.

Более молодым аналогом Поднятия Дарвина Г.У.Менард считает сходное с ним по масштабу Восточно-Тихоокеанское поднятие, отчетливо выраженное сейчас в рельефе дна Тихого океана. По современным представлениям (Maruyama et al., 1994), Восточно-Тихоокеанское поднятие – результат проявления на поверхности океанского дна одноименного суперплюма (мантийного диапира).  ПД тоже было поверхностным индикатором деятельности суперплюма, но более старого. Точное время возникновения ПД пока не установлено. Можно предполагать лишь, что его рост начался с альбского века (113-97.5 млн. лет назад, по Харланду и др., 1985), а наиболее интенсивно он протекал в позднемеловую эпоху. Вполне вероятно, что именно рост ПД послужил причиной одной из наиболее крупных в истории Земли трансгрессий, развивавшейся в течение почти всей позднемеловой эпохи. Если это так, то прерывистый ход трансгрессии мог быть тесно связан с пульсационным характером роста ПД.

Положительная деформация океанической литосферы при формировании ПД с образованием сводообразного вздутия планетарного масштаба была следствием подъема наверх огромных масс сильно нагретого магматического вещества суперплюма. Большая часть магмы не доходила до поверхности дна океана, а внедрялась и распространялась ниже, под ним, в литосфере по субгоризонтальным границам раздела в виде мощных силлоподобных тел (но их можно назвать и магматическими потоками). В условиях быстро вращающейся Земли центробежное движение магматического вещества от места его подъема должно было иметь вихревой характер. При радиусе спиральной вихревой структуры 5000-6000 км его внешний край во время максимальной фазы ее развития в Северной Пацифике на СЗ совпадал с Охотско-Чукотским поясом, а на СВ – с Кордильерами Северной Америки. Наиболее интенсивно рост ПД протекал в позднемеловую эпоху. Имели место несколько эпизодов роста ПД. Вначале центр суперплюма, а соответственно и ПД находился в западной части современной впадины Тихого океана, а затем он, в ходе последующих эпизодов роста, сместился к ее центру, в район, где теперь находится о.Гавайи.

В периоды роста Поднятия Дарвина происходило увеличение эффективного радиуса Земли и, как следствие, замедление скорости ее вращения. Это было результатом образования как самого ПД, относительная высота свода которого над дном Тихого океана составляла 2-3 км, так и связанной с этим обширной морской трансгрессии, когда его рост привел к вытеснению за пределы океанической впадины ~20 млн. км³ морской воды. Кроме того, в течение всего периода роста ПД по периферии Тихого океана должна была доминировать тенденция общего сжатия. Вполне вероятно также, что рост ПД способствовал уменьшению скоростей раздвига в существовавших тогда зонах спрединга.

Эффект торможения при замедлении скорости вращения Земли служил своеобразным импульсом для продвижения по инерции магматических потоков ПД преимущественно в восточном направлении под Северную, Центральную и Южную Америки. Границы продвижения магматических потоков маркировались возникшими над их фронтальными частями горными хребтами. Особенно четко подобные хребты видны в Центральной Америке и на севере Южной Америки. Здесь хорошо выражены в рельефе следы, по меньшей мере, 5-6 таких подвижек: Западная, Центральная, Восточная Кордильера и др. на севере Южной Америки, подводно-надводный хребет с островами Тобаго и Барбадос (самый восточный в Центральной Америке), хребты Малых и Больших Антильских островов, порогов Авес, Беата и др. – в Центральной Америке.

Ускорение движения магматических потоков в периоды роста усиливало процессы сжатия на восточной периферии Тихого океана. Тот же эффект торможения на западной периферии Тихого океана "работал" в противоположном направлении, замедляя или прекращая на время продвижение магматических потоков на запад. Сжатие в пределах западной окраины Тихого океана ослабевало.

Наоборот, в ходе разрушительных периодов ПД, сопровождавшихся массовыми базальтовыми излияниями на дне океана, оттоком магматического вещества под азиатский  и американский материки, а также регрессией моря, происходило уменьшение радиуса Земли и увеличение скорости ее вращения. Преобладавшее на периферии Тихого океана в периоды роста сжатие сменялось преобладавшим растяжением. Последнее способствовало возникновению там многочисленных зон разломов, в том числе глубинных, по которым на поверхность стали поступать огромные объемы вулканических продуктов. Резко активизировались зоны спрединга. В свою очередь, реакцией на это явилось усиление субдукционных процессов по периметру Тихого океана. Не исключено, что именно в то время зоны субдукции приобрели главные черты своего современного строения. При разрушении ПД и уменьшении энергетики эндогенных процессов вместо двух гигантских вихрей в центре Тихого океана возникло множество более мелких вихревых структур на его периферии. Диаметр этих структур от 300-400 до 1000 км. Они прекрасно выражены в рельефе как на северо-западном, так и на северо-восточном обрамлении Тихого океана (Мелекесцев, 1979, 1980). Предполагается, что разрушение Поднятия Дарвина в кульминационные фазы носило катастрофический характер. Как и все катастрофы, такой процесс, по-видимому, должен был произойти весьма быстро: в течение отрезка времени продолжительностью порядка 1 млн. лет или еще меньше – за сотни тысяч лет, Об этом, в частности, свидетельствует краткость проявления глобальной иридиевой аномалии, которая, возможно, была индикатором (Мелекесцев, 1986) пароксизма базальтового вулканизма на границе верхнего мела-палеогена около 65 млн. лет назад.

Вулканическая деятельность была преимущественно эффузивной, но, вероятно, случались и исключительно мощные катастрофические взрывы, ионизированные эруптивные тучи которых достигали ионосферы. В результате таких взрывов создавались условия для образования алмазов (Мелекесцев, 1979), которые неоднократно обнаруживались при геологических исследованиях на Камчатке.

Естественно, что столь катастрофический и кардинальный характер должна была иметь и структурно-тектоническая перестройка всей периферии Тихого океана. Поэтому происходившие там эндогенные процессы (вулканизм, тектонические движения, сейсмичность) тоже носили катастрофический характер. Допускается также, что именно тогда была создана в близком к современному виде и единая, но еще боле динамичная, чем теперь, переходная зона обрамления Тихого океана, в пределах которой, несмотря на мозаичность и неоднородность ее строения, эндогенные процессы протекают взаимосвязанно, взаимодействуя между собой.

Динамика формирования и разрушения Поднятия Дарвина позволяет логично объяснить и наблюдающуюся сейчас резко выраженную асимметрию строения западного и восточного обрамления Тихого океана: широкое распространение структур типа островных дуг – на западе и их относительно слабое развитие, причем в очень специфичной форме – на востоке. Главная причина этого в том, что на западной периферии океана гораздо сильнее проявлялись в сумме процессы растяжения, а на востоке – сжатия. Так, на западе сжатие относительно ослабевало даже в периоды роста ПД, когда скорость вращения Земли замедлялась. На востоке же сжатие одновременно усиливалось. В периоды разрушения и опускания ПД общее растяжение, которое проявлялось по всей периферии океана, на западе дополнялось за счет двух факторов: преимущественного продвижения к востоку магматических потоков возникших там вихрей второго порядка и усиления активизации спрединговой зоны в Северной Атлантике. В последнем случае это было обусловлено тем,  что Евразийская плита ускоренно двигалась к востоку от зоны спрединга, усиливая растяжение, а Североамериканская – к западу, компенсируя растяжение.

Комплекс же центральноамериканских дуг был связан с прорывом магматических потоков между материками Северной и Южной Америк из-за отсутствия там препятствия в виде мощной континентальной литосферы. Причем наиболее молодые подвижки магматических потоков ассоциировались здесь уже не суперплюмом Поднятия Дарвина, а с Галапагосским (по названию островов Галапагос в его центре) вихрем, активным в плиоцене и плейстоцене.

Причиной возникновения островных дуг Фолклендских, Южно-Сандвичевых и Южно-Шотландских островов между Южной Америкой и Антарктидой является такой же прорыв магматического потока из района Восточно-Тихоокеанского поднятия – более молодого аналога Поднятия Дарвина.

2.     Вулкано-магматические вихри и глубинные магматические потоки

В настоящее время большинством исследователей принята развивавшаяся Г.С.Горшковым (1956, 1967) точка зрения о мантийном питании вулканов. Этот вывод базируется, с одной стороны, на эффекте экранирования сейсмических волн магматическими очагами, а с другой на результатах петрохимических, петрологических, геохимических исследований и, в частности, на соотношении изотопов стронция и неодима в вулканических породах.

Вулканы, по образному выражению знаменитого немецкого естествоиспытателя Александра Гумбольдта "предохранительные клапаны Земли", являются поверхностным отражением глубинных процессов, происходивших и происходящих в мантии Земли. Поскольку прямое изучение глубоких горизонтов земной коры и верхней мантии сейчас и в ближайшем обозримом будущем невозможно, вулканы остаются пока одним из основных источников информации о глубинах Земли. Эта информация собирается главным образом при анализе вулканических пород, но она может быть существенно дополнена за счет установления закономерностей пространственного размещения вулканов. Подобная попытка была, в частности, предпринята автором настоящей работы, создавшим вихревую вулканическую гипотезу (Мелекесцев, 1979).

Основой для нее послужил разнообразный картографический материал, аэро- и космические снимки всей поверхности Земли, а также планет земной группы, на которых вулканические формы видны прекрасно. Причем, особый упор был сделан на анализ детальных новейших гипсометрических, геоморфологических и геологических карт океанов. Во-первых, потому, что на дне океанов общее количество сохранившихся и выраженных в рельефе вулканических образований в десятки и сотни раз больше, чем на суше. Во-вторых, из-за громадной разницы в возрасте выраженных в рельефе наземных и подводных вулканов. Так, например, на Камчатке длительность существования вулканических построек оценивается в 1-2 млн. лет (Мелекесцев, 1980), а возрастной диапазон вулканов на дне океана, моря достигает, по крайней мере, 50-100 млн. лет. Что касается космических съемок Венеры, Луны, Марса, Меркурия, где имеются вулканические образования с возрастом в 3-4 млрд. лет, то они дали возможность наблюдать закономерности их размещения, строения и развития, начиная с ранних стадий эволюции планет земного типа. С поправками на специфические условия Земли, полученные данные были использованы при реконструкции земного докембрийского вулканизма.

В концептуальном плане вихревая вулканическая гипотеза является, в известной мере, развитием идей Ли Сы-гуана (1958), высказанных им в работе о вихревых структурах Северо-Западного Китая.

2.1. О наличии в верхних оболочках Земли спиральных вихрей с вертикальной осью вращения (циклонического и антициклонального типов)

Изучение гипсометрических геоморфологических и геологических карт и космических снимков позволило автору выявить характерную спиральную ориентировку в расположении вулканических островов и поднятий и зон разрывных тектонических нарушений в пределах различных участков Северного и Южного полушарий Земли (рис. 3). При этом часть спиралей закручена по часовой стрелке, а часть – против. Высказано предположение, что наблюдаемые на поверхности структуры являются отражением глубинных спиральных вихрей циклонического и антициклонального типов (по аналогии с похожими образованиями в атмосфере), приуроченных к астеносфере Земли. Поперечник вихревых структур варьирует от нескольких сот  до 4500-5000 км.

Изучение морфологии вихревых структур показало, что спиральные вихри твердой оболочки    Земли,    как    обычные    циклоны    и    антициклоны,    были    подвижными    и субстационарными. Примером относительно небольшого, активного в настоящее время подвижного вихря антициклонального типа служит Гавайский, приуроченный к юго-восточной оконечности Гавайского вулканического хребта (рис. 4). Центральная часть вихря, по-видимому, совпадает с местоположением гигантского (объем ~113 тыс. км³) подводно-надводного вулканического сооружения – острова-вулкана Гавайи. Средняя скорость поступления магматического материала за последние 150 лет оценивается для него в 0.11 км³/год или в 0.28х10⁹ т/год (Swanson, 1972). Однако по данным С. Тораринссона (1970)по Исландии, поверхности литосферы достигает не более ¼ выплавленного базальта. Таким образом, количество базальтового вещества, выплавленного в зоне Гавайского вихря, составляет, вероятно, не менее (1.1-1.2)х10⁹  в год. С внешней стороны закрученная против часовой стрелки цепочка молодых вулканов о-вов Гавайи, Мауи и других окружена сходно ориентированным валом, а еще дальше – понижением. Судя по следам вихря на поверхности дна океана, его поперечник равен 800-1000 км.

Поступательное движение Гавайского вихря происходило в целом с СЗ на ЮВ. Пройденный путь трассируется подводными вулканами и вулканическими островами Императорского (двигался с ССЗ на ЮЮВ, длина ~2200 км) и Гавайского (двигался с СЗ на ЮВ, длина ~2400 км) хребтов. Его исток был приурочен к Камчатско-Командорскому вихрю II порядка, возникшему во время одного из эпизодов разрушения Поднятия Дарвина 90-85 млн. лет назад. Движение же Гавайского вихря началось, по-видимому, ~85 млн. лет назад, поскольку возраст базальтов подводных вулканических массивов Meiji (возвышенность Обручева) и Detroit на крайнем его ССЗ равен соответственно 85 и 81 млн. лет (Regelous et al., 2003). А поворот на СЗ, судя по возрасту пород подводных вулканических массивов Yuryaku и Daikakuji, произошел 43-42 млн. лет назад (Regelous et al., 2003). Таким образом, средняя скорость движения вихря вдоль Императорского хребта составляла ~5.2 см/год, Гавайского хребта - ~5.6 см/год. Но она была весьма непостоянной, о чем свидетельствует групповое распределение островов-вулканов, и могла достигать в некоторые интервалы времени явно намного большей величины. В настоящее время активная часть центральной части вихря испытывает опускание (о-в Гавайи – 4.8 мм/год, о-в Мауи – 1.7 мм/год). Граница активной зоны, вероятно, проходит сейчас через о-в Молокаи, который стабилен. Все остальные острова испытывают поднятие. Моделью Гавайского спирального вихря может служить прохождение воронкообразного вихря по поверхности воды.

Центры аналогичных вихрей, по-видимому, располагаются сейчас под вулкано-тектоническими депрессиями Тоба (на о-ве Суматра) и Таупо-Роторуа (Северный остров Новой Зеландии), где в плейстоцене имели место самые крупные на земном шаре извержения кислого пирокластического материала: более 5000 км³ в первом случае и ~8000 км³ – во втором (в сумме).

Разница в составе изверженного материала, вероятно, объясняется неодинаковым строением литосферных плит над вихрями: в первом случае океаническая плита, в двух других – окраины материковых плит.

Следы других подвижных вихрей антициклонального типа видны в районе о-вов Фиджи (рис. 5), южной части архипелага Соломоновых островов (Тихий океан), Южных Сандвичевых и Малых Антильских островов (Атлантический океан). Их поперечники колеблются от 600 до 2000 км.

Субстационарные "антициклональные" вихри располагаются в районе Бермудского вулканогенного поднятия, Азорских островов и островов Зеленого Мыса, моря Банда, южных частях Охотского и Берингова морей, на Камчатке и во многих других местах.

По своей сути и механизму образования спиральные вихри антициклонального типа – астеносферные "мальстремы", гигантские воронки, пронизывающие верхние оболочки земного шара. Для фанерозойского отрезка истории развития Земли, по мнению автора, возможно предполагать три главные причины, приводящие к возникновению этого типа вихрей.

1.      Поддвигание океанических участков плит в месте сочленения их с материковыми (периферия Тихого океана и др.). Образование здесь нисходящих вихрей обусловлено резким возрастанием нагрузки на астеносферный слой при поддвигании плит. В этой ситуации должно происходить выжимание базальтовых жидкостей с уровней астеносферы, расположенных непосредственно ниже подошвы литосферы, а под влиянием вращения Земли выдавленная жидкость начинает движение по спирали, приводя к зарождению нисходящего вихря.

Возникновение антициклональных вихрей может служить одной из причин широкого распространения в переходных зонах глубоководных впадин окраинных морей с повышенным региональным тепловым потоком (типа Южно-Охотской и Командорской котловин) и существования аномально падающих участков зоны Беньофа. Последние можно рассматривать в качестве крутопадающих глубинных сколов, ограничивающих тело вихря от неподвижной части литосферы, или сколов, разделяющих зоны сжатия и разрежения в пределах самого вихря. Таким образом, получают объяснение различные наклон и ориентировка фрагментов зоны Беньофа в пределах аномальных зон (районы Зондской дуги к востоку от о.Тимор, юго-западная часть Ново-Британской островной дуги и др.). Падение и ориентировка склонов должны  удовлетворять здесь лишь одному условию: они должны круто падать к центру того вихря, с которым связано их образование.

Вполне вероятно, что эпицентр одного из таких вихрей располагается сейчас в районе залива Сагами (восточное побережье о.Хонсю, Япония), где происходит сочленение Японской и Идзу-Бонинской островных дуг. Геодезические работы 1884-1896 и 1924-1925 гг. показали (Fujwara et al., 1933), что залив Сагами служит центром горизонтального вращения антициклонального типа (см. рис. 1 в разделе 2. Введения). Угол вращения равен в среднем 3х10^-5 радиана. После катастрофического землетрясения 1923 г. здесь измерены горизонтальные перемещения вдоль линии сдвига от 5-9 до 12.5 фута.

В Японии, насколько можно судить по анализу горизонтальных деформаций суши по результатам около 300 триангуляционных пунктов I класса, проведенному Т.Харада (Рикитаке, 1962), хорошо выражены следы еще по крайней мере двух вихревых структур (рис. 6). Эпицентры их находятся, по-видимому, к юго-востоку от о.Сикоку и к востоку от северной оконечности о.Хонсю.

2.      Горизонтальное смещение друг относительно друга блоков земной коры (включая литосферные плиты). Этот случай подробно рассмотрен в работе Ли Сы-гуана (1958). Легко увязываются с нисходящими вихрями переходных зон и обнаруженные в последние годы глубоко в мантии гигантские фрагменты-слэбы "холодных" океанических плит (р-ны Алеутских островов, о-вов Новой Зеландии, Памира и т.д.). Наличие последних, вероятно, обусловлено прекращением активности вихря по какой-либо причине на одной из ранних стадий его развития. Возможно также, что вращение вихрей – причина самых глубоких землетрясений в переходных зонах.

3.      Вне переходных зон главная причина возникновения нисходящих спиральных вихрей – большая нагрузка отдельных участков литосферы тяжелым изверженным магматическим материалом базальтового состава. Дело в том, что при кристаллизации базальтового расплава его плотность увеличивается: например, для диабазовой разности базальта примерно на 8.6% (Скиннер, 1969). В пределах сильно нагруженных сверху тяжелым базальтовым    веществом    участков   литосферы     возникают     условия     гравитационной неустойчивости. Как и в первом случае, выжатая из астеносферы под действием дополнительной нагрузки базальтовая жидкость приходит во вращение, приводя к возникновению спирального вихря. Для наглядности этот способ возникновения антициклональных нисходящих вихрей в астеносфере возможно сравнить с образованием в обычных условиях подобного же вихря при погружении в любую жидкость тел с плотностью большей, чем у самой жидкости (пример – тонущий корабль).

Нисходящие вихри, включающие твердые нерасплавленные фрагменты литосферы, по-видимому, как бы ввинчиваются в астеносферу наподобие гигантских буравов. Если такое предположение верно, то возникающие силы трения должны быть намного меньше, чем при обычном поддвигании плит.

Возникновение в верхних оболочках Земли, с одной стороны, типичных вихрей, как в жидкости или газе, а с другой – образование в них трещин раскола, как в твердых телах, объясняется двойственной природой вещества мантии. Как показано О.Г.Сорохтиным (1974), при длительных процессах (порядка 10⁵-10⁶ лет) вещество мантии ведет себя как очень вязкая жидкость, а при более коротких во времени нагрузках, как твердое тело. То же, по-видимому, можно предположить и в отношении литосферы, когда ее вязкость в результате дополнительного разогрева при зарождении вихря переходит порог пластичности, равный в среднем 10²² пуаз (Ушаков, Красс, 1972).

Спиральные вихри циклонического типа приурочены к зонам восходящих конвективных потоков, трассируемых на поверхности земного шара системой срединно-океанических хребтов и рифтовых областей. Возникновение отдельных вихрей обусловлено, по-видимому, двумя главными причинами: 1) различной интенсивностью и скоростью подачи глубинного вещества наверх и 2) неодинаковым возрастом отдельных участков глобальной системы срединно-океанических хребтов и генетически родственных им структур.

"Действующие циклонические" вихри в настоящее время располагаются в районе Исландии, Эфиопии (область Афар), в пределах Восточно-Тихоокеанского поднятия (р-он островов Пасхи и Сала-и-Гомес) и в других местах. В первых двух районах наблюдается закрутка вихрей против часовой стрелки, что характерно для "циклонических" вихрей Северного полушария. Это легко обнаруживается по ориентировке выраженных в рельефе зон трещинных извержений и разрывных тектонических и вулкано-тектонических нарушений (Barberi et al.,1970). В последнем районе, расположенном в Южном полушарии, закрутка вихря по часовой стрелке видна по соответствующей ориентировке цепочек вулканов (рис. 7).

В Исландии оказалось возможным прямо измерить угол поворота вихря за последние несколько десятков тысяч лет. В южной части Исландии (район ледника Ватна-Йокудль) на космическом снимке, сделанном со спутника ERTS-1, хорошо видно, что линии трещинных извержений верхнеплейстоценового возраста, обработанные ледником, имеют простирание ССВ 25-27˚, а для линий послеледниковых трещинных извержений характерно простирание ССВ 18-20˚ (рис. 8). Таким образом, угол поворота составляет здесь 7˚.

В районе Йеллоустонского Национального парка найдены геофизические доказательства существования "циклонического" вихря. По данным Г.Итона и др. (Eaton et al., 1975), комплексное исследование района показало присутствие частично расплавленного батолитоподобного тела, прослеживающегося в верхней мантии до глубины порядка 100 км. На поверхности наблюдается прекрасно выраженная, громадная (85х55 км) вулкано-тектоническая депрессия, с которой были связаны очень мощные (до 900 км³ за один цикл) выбросы пирокластического материала.

Не исключено, что крупная (1200-1500 км в поперечнике) вихревая структура (система структур?) циклонического типа находится на юго-западе США, на северном продолжении Восточно-Тихоокеанского поднятия. Возможно, что с ней ассоциируются излияния огромных объемов базальтов Плато Колумбии (350 тыс. км³) и выброс более 200 тыс. км³ кислой пирокластики района Большого Бассейна. Вращением этой структуры против часовой стрелки объясняется и характер горизонтальных подвижек по знаменитому разлому Сан-Андреас: движение американской плиты в юго-восточном направлении и тихоокеанской – в северо-западном.

Наиболее крупными из выраженных на поверхности Земли вихревых структур являются, по-видимому, Восточно-Африканская (рис. 9) и Южно-Азиатская, расположенные в приэкваториальной зоне.

Западный вихрь прекрасно виден на карте (Геолого-геогр. атлас…, 1977) рельефа дна Индийского океана и его обрамления. По его внешнему периметру проходит гигантская зона нарушения, трассируемая в Индийском океане подводным Аравийско-Индийским хребтом и зоной растяжения дна Аденского залива, а на территории суши -  системой африканских рифтов от южной оконечности Красного моря до Мозамбикского пролива. Вращение вихря происходило против часовой стрелки, что указывает на его нисходящий, антициклональный характер. Однако в его пределах выделяется множество более мелких вихревых структур циклонического и антициклонального типов, вращающихся в разные стороны в зависимости от своего типа и положения в Южном или Северном полушариях.

Приуроченность к одному вихрю континентальной Восточно-Африканской рифтовой зоны и океанического Аравийско-Индийского хребта может указывать и на единство их происхождения.

Восточный вихрь имеет в настоящее время четкие границы лишь с южной, западной и отчасти северной сторон. Здесь естественными его границами служит сложно построенная Индонезийская дуга, а в Юго-Восточной части азиатского материка – зона выхода вулканогенных пород мелового и кайнозойского возраста, прослеживающаяся от Бенгальского залива до устья р. Янцзы, а также многочисленные разрывные нарушения (Геологическая карта…, 1970). Вращение вихря происходило по часовой стрелке. Но здесь, как и на западе, имеется большое количество разнообразных локальных вихрей, вращавшихся и продолжающих вращаться и по, и против часовой стрелки. Взаимодействием этих вихрей и объясняется чрезвычайно сложная геоморфология и геология данной области. Усложнение строения частично, по-видимому, обусловлено еще и тем, что здесь происходит сочленение плит Индийского и Тихого океанов, а также материковых плит Австралии, Азии и Индии.

Нахождение на отдельных участках срединно-океанических хребтов нескольких самостоятельных, возникших в разное время и вращающихся с разной скоростью циклонических вихрей, вероятно, одна из главных причин появления трансформных разломов, образование которых легко объяснить взаимодействием вращающихся в одном направлении    вихрей    (рис. 10).    В    зависимости    от    разницы    в    скорости  вращения

циклонических вихрей морфология и длина трансформных разломов будет также разной. С противоположной закруткой циклонических вихрей в Северном и Южном полушариях естественно связать общее S-образное простирание Атлантического срединно-океанического хребта и его резкий изгиб в экваториальной зоне.  Кроме того, возникновению и развитию трансформных разломов весьма благоприятствует одновременное сосуществование рядом расположенных, но вращающихся в разные стороны циклонических и антициклональных вихрей. Пространственными комбинациями в расположении вихрей обоих типов можно объяснить образование многих известных в настоящее время зон трансформных разломов.

Помимо отчетливо выраженных в рельефе региональных вихревых структур вероятно образование и глобальных структур, проявляющихся на поверхности не столь явно.

Принципиальная возможность возникновения подобных вихрей обусловлена вращением Земли вокруг своей оси, а также предполагаемым существованием в верхней мантии конвективных движений, связанных с плотностной дифференциацией вещества, наличие которой показано расчетами Е.В.Артюшкова (1968, 1970) и О.Г.Сорохтина (1974). В соответствии с теорией плотностной дифференциации, в случае одной конвективной ячейки и при двухъячеистой конвективной структуре подразумевается горизонтальное течение вещества в астеносфере. Однако по закону Кориолиса всякое тело, движущееся горизонтально на поверхности Земли (по-видимому, будет правильно добавить, и в астеносфере), независимо от направления движения, отклоняется в Северном полушарии вправо, в Южном – влево, вследствие вращения Земли с запада на восток. В зоне восходящих конвективных потоков из-за оттока вещества мантии к земной поверхности давление должно падать, в результате чего создаются условия для образования вихрей циклонического типа, вращающихся в Южном полушарии по часовой стрелке, а в Северном – против. Наоборот, в зоне нисходящих конвективных потоков относительный рост давления способствует возникновению вихрей антициклонального типа, вращающихся в Северном полушарии по часовой стрелке, а в Южном – против.

В случае одной конвективной ячейки должны существовать два сопряженных между собой глобальных вихря: "циклонический" в зоне восходящих потоков вещества в мантии и "антициклональный" в зоне нисходящих потоков; в случае двух ячеек – две пары таких вихрей.

Наиболее блавгоприятна для возникновения обоих типов вихрей астеносфера, так как ее вязкость (~10¹⁹-10²¹ пуаз), по современным представлениям, на несколько порядков меньше по сравнению с таковой вышележащей литосферы (~10²⁴-10²⁵ пуаз) и более низких горизонтов мантии (~10²⁴-10²⁶ пуаз).

В настоящее время имеется несколько моделей вещества верхней мантии (Дмитриев, 1969; Рингвуд, 1972 и др.). Плавление мантийного вещества приводит, как это показано В.В.Белоусовым (1966, 1968), к выделению огромных масс базальтовой магмы и образованию астенолитов – обособленных тел базальтового расплава, имеющих меньшую плотность по сравнению с материалом астеносферы, и поэтому обладающих тенденцией к подъему.

Ф.А.Летниковым (2002) предложена еще одна оригинальная модель плавления верхней мантии с соответствующим магматическим и вулканическим эффектом. Согласно его данным, в "позднем архее сформировались две сопоставимые по масштабам флюидизированные системы Земли: существенно восстановленная, локализованная в жидком и твердом ядре, и астеносферная, подстилающая континентальную истощенную мантию и океаническую земную кору". При этом восстановленные флюидные системы ядра отделяются от него по механизму теплового взрыва в виде плюмов – существенно H-N-C-S газовых систем с Т ~4000˚С и P >1 млн. бар. Плюмы, поступая в существенно кислородную мантию, активно взаимодействуют с ее веществом и "прожигают", а убыль тепловой энергии восполняют за счет экзотермических реакций восстановленных газов с кислородом силикатной матрицы. Под действием плюмов происходит площадное и длительное плавление пород верхней мантии, обогащение их Si, Mg, Ni, Co, Cr, V, Cu, Au, Pt и элементами платиновой группы.

Согласно экспериментам Х.Рамберга (1970), по моделированию образования куполовидных поднятий в условиях инверсии плотностей, при подъеме легкого материала (для астеносферы базальтового астенолита или вещества плюма), когда на его пути встречается непроницаемый слой (литосфера), происходит растекание материала в стороны. Растекание вызывает растяжение и утонение вышележащего слоя. Однако в условиях быстро вращающейся Земли подъем вещества к поверхности должен проходить по восходящей спирали.

Часть кинетической энергии образовавшихся спиральных вихрей, благодаря внутреннему трению, которое возникает при вязком течении вещества астеносферы, переходит в тепловую, нагревая и частично расплавляя надастеносферный слой (литосферу). Результатом является снижение общей вязкости литосферы до величины, близкой к таковой в астеносфере. Поэтому с астеносферой в движение вовлекается и расположенный над ней участок литосферы. В итоге спиральный астеносферный вихрь становится выраженным в рельефе. Расплавленный магматический материал подается по ослабленным зонам (зоны разрежения в вихревой структуре) на поверхность, формируя спиралеобразные в плане цепочки вулканов и вулканических поднятий. В пределах океанических акваторий "изваянные в камне" следы подобных вихрей могут сохраняться на протяжении многих десятков миллионов лет (наиболее древние из них на дне океана имеют возраст до 90-100 млн. лет).

Принципиальные гипотетические схемы циклонического вихря зоны восходящих конвективных потоков для разных участков земной поверхности показаны на рис. 11.

Морфоструктурным выражением на поверхности Земли активного восходящего вихря служит свод. Возникновение его предопределено разуплотнением мантии в результате интенсивного выноса оттуда глубинного вещества и увеличения объема литосферы за счет ее нагрева и частичного расплавления. Однако морфология конкретных сводов и характер вулканизма в их пределах будут, по-видимому, зависеть от типа, строения и возраста литосферных плит над зоной восходящих конвективных потоков мантийного вещества. Здесь гипотетически возможны три главных случая, когда возникновение свода происходит на месте: 1) древней материковой плиты, 2) молодой платформы и 3) океанической плиты.

В первом случае (Гондванский свод, см. ниже) преобладает земная кора "мертвая" и жесткая. Поэтому вещество коры мало участвует в магматическом процессе. Рост свода сопровождается многочисленными расколами коры. В кульминационные моменты происходят катастрофические вулканические взрывы чаще всего без массового выброса ювенильного пирокластического материала. В зонах глубинных расколов имеет место интенсивный основной вулканизм – излияния выплавленных из астеносферы базальтов. Однако бывают и исключения, причина которых непонятна. Например, нагорье Тибести почти в центре Африки.

В случае возникновения свода на месте молодой платформы, где кора более пластичная и содержит какое-то количество сохранившего свою активность и тепло магматического вещества, внедрившегося ранее, должен проявляться очень мощный кислый и основной вулканизм. Причем последний возможен как за счет ювенильного вещества, выплавленного из астеносферы, так и за счет вновь активизированного магматического материала коры. Вероятно, этот случай характеризуют отдельные участки Тихоокеанского подвижного пояса.

В третьем случае (Поднятие Дарвина в Тихом океане, по Г.У.Менарду) эксплозивный вулканизм имеет, по-видимому, подчиненное положение, а главная роль принадлежит массовым базальтовым излияниям на дне океанов. Образуется огромное количество крупных подводных базальтовых вулканов и островов-вулканов. Магматические потоки от главного вихря распространяются на большое расстояние под материковые плиты азиатского и американских континентов (см. раздел 2). Вихри II порядка по периферии Тихого океана тоже генерировали магматические потоки разных рангов и размеров. В качестве примера можно привести магматические потоки хребта Бауэрса и вулканического массива Вулканологов в юго-западной части Берингова моря, многочисленные магматические потоки Центральной Америки, магматический поток Snake River в Северной Америке (Smith, Braile, 1993).

По В.В.Белоусову (1966, 1968), скопление остаточных продуктов в астеносфере в пределах участка, откуда отделился астенолит, приводит к образованию более тяжелого, по сравнению со средней плотностью, вещества астеносферы-антиастенолита. В связи с этим антиастенолит должен погружаться вниз, приводя к возникновению в астеносфере прогиба. Естественно предположить, что опускание антиастенолита приведет к образованию спирального антициклонального вихря. В свою очередь, вращение верхнего циклонического и нижнего антициклонального вихрей в противоположном направлении через какое-то время должно вызвать ослабление, а затем и прекращение деятельности восходящих конвективных потоков мантийного вещества. Следствием этого будет прекращение роста свода, его разрушение и, вероятно, некоторое опускание.

В течение активной стадии деятельности антициклонального вихря в зоне нисходящих конвективных потоков, наоборот, происходит, по-видимому, общее опускание земной коры. А выплавленный материал в результате вращения вихря подается на поверхность по зонам растяжения вихревой структуры, приводя к мощному вулканизму (Сибирская трапповая провинция). В отличие от ранее рассмотренного случая, тормозящее действие на работу антициклонального вихря оказывают вторичные циклонические вихри зон растяжения (см. рис. 11б), тогда как опускание антиастенолита должно стимулировать его деятельность. Не исключено, что последним объясняется большая продолжительность вулканизма в пределах зон нисходящих потоков. Следами вторичных циклонических вихрей, вероятно, можно считать (Благовещенская, 1971) в Тунгусской синеклизе крупные (до 100 км и более в поперечнике) кольцевые дайки траппового комплекса, имеющие в плане близкие к спиральным очертания. После прекращения активной работы вихря земная кора этого участка начинает интенсивно подниматься и размываться.

В силу происходящих на Земле процессов, часть механической, тепловой, химической и других видов энергии, связанной с вращением вихрей всех типов, должна перейти в электрическую. В итоге вихрь становится как бы своеобразным электрическим генератором, в котором роль ротора играет сам вращающийся вихрь, а роль статора – окружающие участки астеносферы и литосферы. При этом верхняя часть ротора располагается в литосфере, а нижняя – в астеносфере, чем и определяется их разное значение в процессе выработки, распределения и накопления электричества в верхних оболочках Земли.  В результате работы восходящих и нисходящих вихрей – генераторов Северного полушария теоретически должен возникать ток одного направления (условно положительного), а вихрей – генераторов Южного полушария – противоположного (условно отрицательного). Поскольку на уровне астеносферы, благодаря ее электропроводности, многие генераторы "включены" в единую электрическую цепь, общее направление электрического поля в астеносфере определяется разностью суммарной мощности вихрей – генераторов Северного и Южного полушарий. При большей мощности генераторов Северного полушария должен возникать ток одного направления, а Южного – другого. При равенстве мощностей этих генераторов, обусловленный их работой электрический потенциал в астеносфере становится равным нулю. Связанное с астеносферным электрическим зарядом магнитное поле должно, вероятно, сказываться на интенсивности и ориентировке общего магнитного поля Земли, генерированного вихрями ее жидкого субъядра.

В отличие от астеносферы, генераторы, "работающие в литосфере", не объединены в единую электрическую сеть, поскольку литосфера и ее верхние горизонты плохо проводят электричество. Поэтому связанные с "работой этих генераторов" электрические и магнитные поля должны иметь локальный характер.

Накоплению больших количеств электричества в районе литосферных генераторов, по-видимому, препятствует интенсивная циркуляция в атмосфере и гидросфере воздушных и водных масс, поскольку места, где расположены сейчас "работающие генераторы", служат районами зарождения большого количества циклонов как обычных, так и тропических, а также морских течений (например, Гольфстрима над генератором антициклонального типа в районе Бермудского вулканического поднятия). Зарождаясь над генератором, циклоны получают соответствующий электрический заряд и рассеивают его в атмосфере. Таким образом, они как бы играют для генераторов роль своеобразных дымовых труб, удаляющих накопленные электрические заряды и равномерно распределяющих их по всей атмосфере. Аналогичную задачу выполняют, по всей видимости, и морские течения. 

Логично предположить, что благодаря электрическому заряду траектории движения циклонов определяются не только полями давлений и температур и особенностями строения рельефа земной поверхности, но также характером электрического и магнитного полей Земли. Не исключено даже, что обусловленные вращением астено-литосферных вихрей локальные гравитационные, электрические и магнитные поля вообще являются одной из главных причин зарождения циклонов. Если это так, то становится очевидной связь атмосферных явлений и пульсаций солнечной активности.

Еще одним следствием, вытекающим из предполагаемого существования астеносферных вихрей, является новый подход к решению проблемы происхождения кимберлитовых трубок и алмазов в них. По мнению автора, кимберлитовые трубки могли возникнуть в результате мощного электрического пробоя верхних горизонтов земной коры при "коротком замыкании" электрических систем астеносферы и ионосферы.

Механизм подобного явления можно представить следующим образом: 1) внедрение по ослабленным зонам астеносферного вещества в верхние горизонты коры; 2) катастрофические взрывные вулканические извержения, ионизация до большой высоты атмосферы; 3) электрический пробой в создавшейся ситуации верхних горизонтов земной коры и атмосферы; 4) преобразование в возникшем при электрическом разряде плазменном шнуре вещества астеносферы и вмещающих пород с образованием алмазов из ювенильного CO₂ (или углерода в другой форме). P и T условия в плазменном шнуре, судя по современным наблюдениям за этим явлением, вполне  достаточны для образования любого из высокотемпературных и высокобарических минералов, встречающихся в кимберлитовых трубках, в том числе и алмазов (1500˚С, 50 кбар).

Благоприятные условия для возникновения подобных пробоев существовали, вероятно, в кульминационные моменты эпох вулканической деятельности в пермо-карбоне (в интервалах 300-280 и 250-240 млн. лет назад), в меловую эпоху (120-115 и 90-85 млн. лет назад), на границе палеогена и неогена (30-25 млн. лет назад). Обращает внимание, что временные интервалы исключительно мощной вулканической активности и предполанаемых пробоев в пермо-карбоне и меловую эпоху четко совпадают с двумя палеомагнитными суперхронами: обратной 290-235 млн. лет назад и прямой 118-83 млн. лет назад. Вряд ли это случайно.

На протяжении фанерозоя вулканические проявления в пермо-карбоне, по-видимому, отличались максимальной интенсивностью. Возможно, это объясняется существованием в то время одноячеистой конвективной системы, характеризующейся, по расчетам, О.Г.Сорохтина (1974), резко повышенным (72% всей энергии конвективного процесса) выделением энергии в астеносфере, по сравнению с двухъячеистой, когда до 64% энергии приходится на нижнюю мантию.

Предполагается, что зона восходящих потоков мантийного вещества была приурочена к материку Гондваны, который по данным одной из реконструкций (Диц, Холден, 1974), располагался в высоких широтах Южного полушария, а нисходящих – к северной части материка Лавразии в Северном полушарии. Под Гондваной возник циклонический вихрь, а под Лавразией – антициклональный, вращавшийся по часовой стрелке.

Под воздействием восходящего мантийного вещества и частичного плавления литосферы за счет выделения тепла при вращении вихря материк Гондваны испытал сводовое поднятие, которое сейчас хорошо доказано (Тектоника Африки, 1973; Хаин, 1971 и др.). В кульминационную стадию воздымания свода произошла серия катастрофических вулканических взрывов, способствовавших расколу Гондваны на несколько частей. Следами этих взрывов следует, по-видимому, считать мощную (до 1000 м) толщу (или часть ее) так называемых тиллитов или древних ледниковых отложений, которые по своим признакам больше напоминают типичные взрывные отложения (Мелекесцев, 1976). Судя по датировкам тиллитов (Фурмарье, 1971; Тарлинг, 1973), первая серия взрывов имела место 290-300, а вторая 240-250 млн. лет назад.

Одним из чрезвычайно характерных признаков толщи тиллитов, указывающих на ее взрывную природу, является, например, нахождение в ней так называемых импактитных форм алмазов, происхождение которых объяснялось падением гигантских метеоритов. Однако, по мнению автора, алмазы в тиллитах имеют скорее земное происхождение, чем космическое, и возникли в соответствии с механизмом, рассмотренным выше. Хотя образование импактитных алмазов, не связанных с тиллитами, в результате взрывов при падении крупных метеоритов вообще и не отрицается (например, импактитные алмазы, обнаруженные в окрестностях Аризонского метеоритного кратера и т.д.). Надо, по-видимому, только различать алмазы вулканического и невулканического происхождения.

Относя пермо-карбоновые тиллиты к отложениям катастрофических вулканических взрывов и учитывая, что они содержат алмазы, можно считать перспективными для поисков алмазов и более древние толщи тиллитов. Интерес в этом отношении представляют позднедокембрийские тиллиты западной части Европейской территории СССР, изученные Н.М.Чумаковым (1975), и сопредельные районы (на предмет поисков россыпных месторождений).

Вращением древнего Гондванского циклонического вихря по часовой стрелке возможно объяснить и "разбегание" после взрывов "осколков" Гондваны: Африки, Австралии, Южной Америки, Индии. В связи с тем, что Антарктида оказалась в центре вихря, она практически не переместилась по горизонтали, так и оставшись в околополярной области Южного полушария. Вращением вихря хорошо объясняется также и аппроксимация древних зон расколов, ограничивавших  Антарктиду логарифмической спиралью, рассчитанной О.Г.Сорохтиным (1974).

В зоне нисходящих потоков мантийного вещества одновременно происходило формирование траппов Сибири. Наиболее интенсивная фаза траппового магматизма имела место в интервалах 250-215 млн. лет назад, а образование кимберлитовых трубок произошло 240-250 млн. лет назад: связующая масса кимберлитовых трубок имеет возраст 246 и 248 млн. лет (Лурье, 1974).

По данным изучения трапповой формации Восточной Сибири (Масайтис, 1973), первые фазы ее формирования сопровождались исключительно сильным эксплозивным вулканизмом, распространенным на огромных площадях. Ионизация атмосферы и внедрение в верхние горизонты коры глубинного вещества – проводника астеносферного электричества – создали благоприятные условия для серии коротких замыканий между электрическими системами астеносферы и ионосферы, а тем самым для возникновения кимберлитовых трубок и алмазов в них.

Современное местонахождение кимберлитовых трубок на периферии трапповой провинции Восточной Сибири или даже за пределами видимого распространения траппов объясняется общим поднятием Восточной Сибири после ослабления и прекращения траппового магматизма и вулканизма. Об этом, в частности, свидетельствует выход на дневную поверхность многочисленных внедрившихся на глубине силлов. В результате значительного (порядка нескольких километров) денудационного среза кимберлитовые трубки были уничтожены до самого основания, сохранившись лишь в пределах наименее поднятых участков.

Подобный вывод хорошо согласуется с предполагаемым характером вертикальных тектонических движений в зоне нисходящего антициклонального вихря на разных стадиях его развития. На ранних стадиях литосфера в области такого вихря испытывает интенсивное опускание (по аналогии  с современным Гавайским антициклональным вихрем). После прохождения вихря (для подвижного его подтипа) или прекращения его деятельности (для стационарного подтипа) литосфера должна испытать поднятие для восстановления изостазии. По закону взаимодействия вихрей (рис. 12), два вихря, равные по абсолютной величине и знаку интенсивности, вращаются вокруг оси, проходящей через середину расстояний между ними. Интенсивность нисходящего и восходящего вихрей можно вполне считать одинаковой, так как они связаны с одной и той же конвективной ячейкой. В таком случае где-то в экваториальной зоне (примерно вдоль зоны Тетиса) должен был образоваться глобальный супер-сдвиг субширотного простирания. Такова, по-видимому, причина разделения материка Пангеи на Гондвану и Лавразию и активизации геосинклинального режима в зоне Тетиса.

В зонах растяжения, приуроченных к этому супер-сдвигу, происходит мощный вулканизм и формирование срединно-океанического хребта. В связи с подъемом мантийного вещества в пределах срединно-океанического хребта возникает множество локальных восходящих циклонических спиральных вихрей.

Взаимодействие локальных вихрей с ранее существовавшими глобальными нисходящими и восходящими вихрями приводит к появлению все новых и новых зон глубинных расколов, а следовательно, к образованию все большего количества новых локальных конвективных ячеек и их систем. В итоге литосфера раскалывается на множество перемещающихся друг относительно друга фрагментов – теперешних крупных и мелких материковых и океанических плит.

Вынос глубинного мантийного вещества через сложную и протяженную систему глубинных расколов привел к ослаблению, а затем и прекращению деятельности глобальной конвективной ячейки. Судя по датировкам возраста траппов Восточной Сибири (Лурье, 1974 и др.), это произошло около 200 млн. лет назад.

Последовавшая позднее эпоха была временем формирования новых участков океанического дна и активного перемещения литосферных плит. Около 200 млн. лет назад произошли массовые базальтовые излияния на восточном побережье США (базальты серии Ньюарк) и возникли два крупных рифта, что привело впоследствии к образованию первичных бассейнов Атлантического и Индийского океанов (Диц, Холден, 1974). В конце юры (~135 млн. лет назад) начала формироваться новая рифтовая трещина, разделившая Южную Америку и Африку.

Другим важнейшим геологическим следствием сопряженной работы зон нисходящих и восходящих потоков конвективной ячейки пермо-карбонового возраста служит, по-видимому, ее влияние на ход складкообразовательных процессов. Общее тангенциальное сжатие земной коры при росте гигантского Гондванского поднятия вполне могло привести к замыканию герцинских геосинклинальных прогибов и складчатости конца карбона-начала перми.

Смещение зоны антициклонального вихря в западном направлении привело, по-видимому, к возникновению герцинид Урала. Вероятно, что с этим также связана вытянутая в широтном направлении область распространения сибирских траппов (Макаренко, 1974). Заключительные фазы герцинской и начальные фазы мезозойской складчатости (например, индосинийскую или раннекиммерийскую конца триаса) возможно объяснить сводовым воздыманием (в связи с предложенным выше механизмом) области сибирской трапповой провинции после прекращения здесь деятельности нисходящего вихревого потока около 200 млн. лет назад. На это, в частности, указывает широкое распространение областей герцинской и раннемезозойской складчатости по периферии предполагаемого свода (Тектоника Евразии, 1966).

В течение мезозойского этапа кимберлитообразования система конвективных потоков была, по-видимому, уже намного более сложной по сравнению с предыдущим этапом. По всей вероятности, наряду с главной одноячеистой (?) структурой конвекции в мантии Земли существовало большое количество локальных конвективных ячеек, связанных с возникновением системы срединно-океанических хребтов и движением плит. Можно предполагать, что зона восходящих конвективных потоков (или суперплюм) была приурочена к огромному (4000х10000 км) Поднятию Дарвина в Тихом океане, выделенному Г.У.Менардом (1966), а центр парной ей зоны нисходящих конвективных потоков находился на противоположной стороне земного шара (координаты вероятного центра 40˚ ю.ш., 20˚ в.д.). Над зоной нисходящих конвективных потоков была в то время переместившаяся сейчас на северо-восток южная часть Африки, где сосредоточены кимберлитовые трубки мезозойского возраста. По определениям относительного и абсолютного возраста кимберлитов (Хаин, 1971; Allsopp, Barret, 1975), выделяются два интервала кимберлитообразования: 120-115 и 90-85 млн. лет назад. Интересно, что оба интервала совпадают с кульминационными моментами роста Поднятия Дарвина, с которым связывается самая обширная меловая трансгрессия эпиконтинентальных морей. В частности, по данным П.Э.Дэмона (1973), два максимума площадей эпиконтинентальных морей наблюдались в туроне (85-90 млн. лет назад) и альбе (115 млн. лет назад).

Предполагаемый механизм образования кимберлитовых трубок Африки такой же, как и Восточной Сибири.

Вполне вероятно, что этапы воздымания Поднятия Дарвина также завершались гигантскими взрывами, однако взрывные отложения, если они были, находятся теперь глубоко на дне океана. Возможно, что они будут здесь вскрыты при подводном бурении. Что касается массовых базальтовых излияний после таких взрывов, то несомненными их следами могут служить так называемый второй слой океанической коры и многочисленные подводные вулканы.

При возникновении в зоне нисходящих потоков мантийного вещества вихря, закрученного против часовой стрелки, а в зоне восходящих потоков вихря с вращением по часовой стрелке, должно было происходить поступательное движение вихрей в северном направлении, что и наблюдалось в реальной обстановке, так как по данным всех реконструкций Африканская, Индийская и Австралийская плиты перемещались в это время на север.

Сопряженно с этапами формирования Поднятия Дарвина происходило и развитие Тихоокеанского подвижного пояса на периферии Тихого океана. В хорошем согласии, например, находится этапность развития геосинклинальных зон мезозойской складчатости на территории Северо-Востока СССР и запада Северной Америки. Так, фазы складчатости на границе верхней юры и нижнего мела, нижнего и верхнего мела в точности соответствуют этапам роста Поднятия Дарвина. Возникновение Охотско-Чукотского вулканогенного пояса, происходившее по новым данным магаданских геологов и палеовулканологов (В.Ф.Белый и др.), в течение очень короткого времени (конец среднего альба-первая половина сеномана), является, по-видимому, реакцией на быстрое растяжение, которое должно было последовать в результате опускания Поднятия Дарвина после первой кульминационной фазы развития.

Однако наибольшие последствия для формирования главных черт современного геологического строения и рельефа подвижного пояса периферии и дна Тихого океана имели распад и опускание Поднятия Дарвина после второй кульминационной фазы его развития. Вероятно, именно тогда произошло заложение близкой к современной системы глубинных разломов и активизировался процесс поддвигания океанической плиты под материковую в западном секторе периферии Тихого океана, что в итоге привело к возникновению здесь характерной системы островных дуг и родственных им тектонических систем. В свою очередь, поддвигание плит способствовало появлению в переходной зоне локальных нисходящих вихрей (возможная причина образования глубоководных впадин окраинных морей – Охотского, Берингова, Японского и др.). Так, анализ новейших геофизических и геологических данных показал, что впадина Японского моря возникла 70-100 млн. лет назад (Ковылин, Строев, 1976).

Опускание центральной части Поднятия Дарвина также сопровождалось возникновением нисходящих спиральных вихрей. "Отлитые в камне" следы этих вихрей (вулканические поднятия островов Кука, Лайн, Маршалловых, вулканическое нагорье Маркус-Неккер) окружают в настоящее время Центральную котловину Тихого океана.

В глобальном плане финальное опускание и разрушение Поднятия Дарвина явились, по-видимому, причиной общего растяжения литосферы и сопровождающих его массовых базальтовых излияний в интервале от 65-70 до 55 млн. лет назад, происходивших по всему земному шару (траппы Декана, Арктической трапповой провинции, базальтовые излияния в Австралии, Африке, на Аравийском полуострове и т.д.).  Но особенно мощное оживление вулканической деятельности, приведшее к резкому возрастанию скорости спрединга и перемещения плит (Диц, Холден, 1974; Кулон, 1973) и др., имело место в пределах срединно-океанических хребтов. Вполне вероятно, что повышенная скорость разрастания дна океана вызвала сжатие и замыкание существовавших в то время геосинклинальных прогибов (ларамийская фаза складчатости Северной Америки и одновозрастные ей фазы складчатости других областей земного шара, проявившиеся в самом конце мела-начале палеогена).

Юго-западный сектор Тихоокеанского подвижного тектонического пояса приобрел важнейшие особенности своего геологического строения и морфологии под влиянием системы нисходящих вихрей, наблюдающихся по периметру Австралийской плиты (см. рис. 5). Здесь можно выделить, по крайней мере, четыре таких вихря: Восточно-Индонезийский (между островами Калимантан, Новая Гвинея и северо-западной окраиной Австралийской плиты), Ново-Гвинейский (к северо-востоку от о.Новая Гвинея), вихри Соломоновых островов и островов Фиджи. Все они закручены против часовой стрелки. Первые два из них являлись субстационарными, а два других были подвижными и перемещались с юга на север. С местоположением и развитием названных вихрей, возникших при движении в северном направлении Австралийской плиты, согласуются главные черты геологии и тектоники этого региона, рельеф, размещение вулканов и строение отдельных участков фокальных зон.

Преобразование литосферы южной части Восточного полушария тесно связано с работой двух огромных спиральных нисходящих вихрей, активных в конце мезозоя и в кайнозое – Восточно-Африканского и Южно-Азиатского (см. выше) Оба они расположены в приэкваториальной области.

Взаимодействие вращавшихся в противоположных направлениях западного и восточного вихрей послужило, вероятно, причиной быстрого движения на север Индийской плиты: она как бы выдавливалась в северном направлении двумя "валками"-вихрями (рис. 13).

В свою очередь, быстрое перемещение Индии на север и ее столкновение с Евразиатской плитой привело, как это показали Дж.Паккэм и Д.Фалви (1974), к существенной перестройке земной коры и на севере восточного полушария: замыканию в месте сочленения геосинклинальных прогибов зоны Тетиса, возникновению Гималаев, интенсивному воздыманию Памира, Тянь-Шаня, Тибета и других, расположенных к северу горных сооружений. Вполне вероятно, что именно столкновение Евразиатской и Индийской плит послужило причиной частичной перестройки переходной зоны северо-западного сектора Тихоокеанского подвижного пояса. Во всяком случае, этим можно объяснить резкое усиление эксплозивного вулканизма непосредственно после столкновения, формирование современной системы островных дуг и родственных им структур, возникновение глубоководных впадин окраинных морей (Японского, Охотского и др.). Зарождение перечисленных структур и интенсификация вулканической деятельности оказались, по-видимому, следствием активизации в переходной зоне нисходящих астеносферных вихрей.

Не исключено также, что с продвижением на север своеобразной волны астеносферного вещества, возникшей при столкновении Индии и Евразии, связано формирование Байкальской рифтовой области и проявление там и в Монголии кайнозойского вулканизма. Вполне вероятно, что следствием этой же причины является высокая сейсмичность Байкальской рифтовой зоны и сопредельных территорий.

Как и на ранних стадиях эволюции Земли, деятельность астеносферных вихрей приводила к появлению новых участков материковой коры. На протяжении рассматриваемого временного интервала главными областями генерации материковой коры, по-видимому, служили зоны поддвигания океанических плит под материковые. Механизм подобного процесса показан на примере Курило-Камчатской области (см. раздел 3).

2.2. Объяснение с позиций вихревой гипотезы некоторых различий земного и лунного вулканизма

В основу данного раздела положена концепция о формировании лунной поверхности за счет преобладающей вулканической деятельности и предположение (по аналогии с Землей) о наличии конвекции на Луне. В настоящее время имеется достаточно оснований, чтобы заключить, что большая часть лунных кратеров и лунные моря имеют вулканическое происхождение. Это заключение основывается на следующих данных:

1.      Относительно малой (не более 5-6 км) амплитуде опускания дна заполненных лавой кратеров и морей относительно бортов. Это подтверждается сохранившимися в морях участками древнего горного рельефа (Прямой хребет, Тенериф, Шпицберген, р-н к югу от Архимеда и др.) и отдельными вершинами (Пико, Питон), близкими по характеру к наблюдаемым вне морей.

2.      Присутствием на дне морей и кратеров нескольких (2-4) перекрывающих друг друга лавовых покровов существенно различного возраста.

3.      Телескопическим строением некоторых крупных структур (Море Восточное, Море Москвы и др.) и линейным расположением многих кратеров.

4.      Присутствием на периферии некоторых кольцевых структур отложений направленных взрывов, аналогичных тем, которые наблюдались в районе кратера Циолковский на обратной стороне Луны (Горшков и др., 1970).

5.      Возрастанием концентрации вторичных кратеров в пределах относительно молодых образований (внутрикратерные лавы, лавы морей и эксплозивные отложения) сравнительно с более древними горными районами (Рускол, 1975).

6.      Наличие специфических образований типа долины Шретера, некоторых частей Альпийской долины и др., которые, хотя внешне и несколько напоминают земные речные долины, на самом деле к таковым не относятся. Они сформированы при обрушении (провале) кровли гигантских лавоводов, моделью которых служат лавоводы на вулканах Килауэа и Мауна-Лоа (о.Гавайи), Толбачинском долу, подножии щитового вулкана Плоских сопок (Ключевская группа вулканов на Камчатке), вулкане Картала (о.Гран Комор в Индийском океане) и др. Самый свежий пока лавовый покров с лавоводами возник в ходе южного прорыва Большого трещинного Толбачинского извержения 1975-1976 гг. (Большое…, 1984).

Вулканические аппараты, с которыми связаны массовые излияния лав, как правило, не сохранились. Можно только предполагать, что преобладали извержения трещинного типа.. В настоящее время расположение подобного рода трещин фиксируется линейными цепочками невысоких, пологих валов на дне кратеров и морей, сложенных последними порциями излившейся лавы. В некоторых случаях (кратер Циолковского и др.) отчетливо видно (Горшков и др., 1970), что наиболее молодые излияния связаны с центральными горками кратеров, на склоне которых наблюдаются остатки крупных лавовых потоков. Вполне вероятно, что часть лавы изливалась через кольцевые трещины на внешних и внутренних склонах поднятий. Реликты лавовых равнин хорошо видны в понижениях между подобными структурами. Можно заключить, что вулканические проявления дна лунных морей аналогичны районам массовых базальтовых излияний в океанах и площадей развития траппов. Такой же вывод следует, по-видимому, сделать и в отношении лавовых равнин на дне крупных и средних по размерам кратеров.

В целом механизм формирования лунных морей и кратеров с лавовым дном представляется в следующем виде: 1) подъем к лунной поверхности выплавленного на глубине базальтового расплава; 2) образование и разрушение возникшего над этим участком свода; 3) заполнение созданной полости дегазированным базальтовым расплавом. Периферическая часть свода остается выраженной в рельефе в виде асимметричного (крутого с внутренней стороны и более пологого с внешней) кольцевого вала-хребта. При этом часто происходит моделировка внутреннего склона вала за счет отседания по дугообразным разломам крупных чешуй – причина наблюдавшейся характерной террасированности внутренних склонов цирков и кратеров. Некоторые кратеры (Коперник, Тихо, Аристарх, Птолемей и др.), вероятно, идентичны кальдерам типа Кракатау: поверхностное проседание, связанное с гигантскими выбросами ювенильного пирокластического материала.

Вулканическая активность отмечается также в пределах горных массивов, разделяющих описанные отрицательные структуры. В пределах этих массивов вулканизм был приурочен к понижениям рельефа. Однако общая площадь лавовых равнин здесь сравнительно мала, она не превышает 5-10% от общей площади горных массивов.

Другие формы вулканического происхождения – вторичные кратеры и конусы – образовались в результате быстрой дегазации покровов лавы и ювенильной пирокластики. К сожалению, в настоящее время нет четких критериев для отделения такого рода вулканических форм от метеоритных. И, соответственно, процент метеоритных форм среди них не может быть установлен.

В отличие от Земли, положительные вулканические формы на Луне развиты мало и представлены сравнительно небольшим количеством типов. Наиболее обычны образования, близкие к лавовым и экструзивным куполам и массивам. Последние четко представляют собой несколько слившихся экструзивных куполов. Для их поверхности характерна специфическая "черепаховая" структура. Менее развиты формы, близкие к мелким щитовым вулканам и лавовым конусам. Типичные для Земли существенно пирокластические стратовулканы на фотографиях лунной поверхности встречаются очень редко (к ним условно отнесены конические горки с кратером на вершине).

По степени сохранности рельефа и взаимоотношениям все вулканические образования подразделяются на три или четыре комплекса различного возраста, связанные с отдельными стадиями вулканизма. Первые стадии характеризовались преобладающим развитием эффузивной деятельности. В течение последующих стадий, кроме того, имел место мощный эксплозивный вулканизм. Особенно он был типичен для последних стадий развития молодых кратеров Тихо, Коперник, Птолемей, Циолковский.

Древнейшие вулканические формы рельефа приурочены к материковым участкам и представлены разнообразными по морфологии и размерам, но обычно сильно измененными кратерами, а также талассоидами диаметром до 400-500 км, к днищам которых приурочены так называемые светлые моря. Судя по взаимоотношениям сильно разрушенных кратеров и талассоидов, последние моложе. Возраст материковых анортозитов и базальтов колеблется от 3.3-3.4 до 4.1 млрд. лет, но, главным образом, равен 3.7-3.9 млрд. лет, а базальтов Пра-Моря Дождей 3.8-4.0 млрд. лет (Iriyama, 1974 и др.). Относительно равномерное распределение материковых кратеров материковых областей и отсутствие обширных морских пространств свидетельствует о повсеместной и достаточно близкой по характеру проявления вулканической деятельности на всей поверхности планеты.

Следующая стадия развития вулканизма характеризуется массовыми базальтовыми излияниями, сформировавшими дно темных, более молодых лунных морей. В меньшей мере базальтовый вулканизм проявился на материках: на дне некоторых старых кратеров, а также в понижениях древнего рельефа. Новому этапу излияния нередко предшествовали катастрофические взрывы (Море Восточное, кратер Циолковского и др.). Взрывные отложения выбрасывались на сотни и тысячи километров. При этом, наряду с древними породами, извергался и свежий ювенильный пирокластический материал (Горшков и др., 1970). Возраст базальтов темных лунных морей 3.0-3.8 млрд. лет, но главным образом – 3.2-3.6 млрд. лет (Iriyama, 1974). Из этого следует, что в целом возраст базальтов темных морей заметно меньше, чем пород материковых участков.

Таким образом, вулканические образования Земли и Луны имеют много общих черт. Это проявляется прежде всего в том, что некоторые лунные вулканические формы являются аналогами земных. Для вулканизма обеих планет характерна ярко выраженная стадийность и направленность процессов. Специфичность лунных вулканических форм во многом объясняется влиянием таких общеизвестных факторов, как вакуум и меньшая (примерно в 6 раз) сила тяжести.

Первым и очевидным следствием вакуума на поверхности Луны является интенсивное вспенивание вулканических пород, полная потеря летучей фазы. Это приводит к очень большой пористости и пемзоподобному облику пород. Нужно иметь в виду, что одновременно с поступлением на поверхность масс глубинного вещества дегазация происходит не только вследствие обычных процессов поверхностного истечения летучих на поверхности потоков. Уменьшение мощности поверхностной корки вдоль потока и образование трещин при кристаллизации должно приводить к внезапному прорыву к поверхности больших газовых пузырей из внутренних частей слоя.

Этот прорыв может иметь характер вторичных эксплозий, иногда наблюдаемых на пирокластических потоках земных вулканов. Следствием такого процесса будет образование вторичных кратеров на поверхности того или иного слоя. Подтверждением того, что подобный процесс имеет место, является увеличение числа вторичных кратеров, которое отмечается на отложениях направленных взрывов кратера Циолковского, по сравнению с их количеством на отложениях более древних (Горшков и др., 1970). Такие аномалии нельзя объяснить метеоритной бомбардировкой, при которой число кратеров на единицу поверхности пропорционально возрасту отложений. Интересно, что в этом районе число вторичных кратеров меняется для молодых отложений различных типов: в пределах предположительно базальтовых потоков их число невелико, а на газонасыщенных отложениях направленных взрывов – гораздо больше.

Совместным действием вакуума и малой силы тяжести обусловлен разлет на огромные расстояния (сотни-тысячи км) взрывных отложений и ювенильной пирокластики, слабое развитие (возможно даже отсутствие) многоактных вулканических форм типа земных стратовулканов, образование более крупных, чем на Земле, взрывных кратеров при одной и той же энергии взрывов и т.д.

Однако имеется ряд общих особенностей вулканических процессов, которые нельзя объяснить влиянием упомянутых факторов. К ним относятся: 1) преимущественное развитие лунных морей на видимой стороне Луны (их площадь на видимой стороне 30%, а на обратной всего 3% от общей площади поверхности на той и другой стороне соответственно); 2) ярко выраженная телескопированность строения многих морей, талассоидов и крупнейших кратеров; 3) относительно равномерное распределение по поверхности Луны наиболее древних вулканических образований и преобладающее развитие самых молодых форм на видимой стороне Луны. Это прежде всего относится к молодым кратерам взрывного происхождения.

Однако многие особенности лунного вулканизма возможно объяснить слабым развитием (или отсутствием) на Луне вихревых структур. Возникновение последних здесь было затруднено в связи с быстрым уменьшением скорости вращения Луны по мере приближения к современной эпохе. Уменьшение скорости вращения способствовало стабилизации местоположения восходящих и нисходящих зон конвективных ячеек как в случае одноячеистой, так и двухъячеистой структуры конвекции. В итоге около 3.5-3.0 млрд. лет назад зона восходящих конвективных потоков (при одной конвективной ячейке) оказалась приуроченной к приэкваториальной зоне видимого полушария Луны и с тех пор при перестройках конвективной структуры практически не меняла своего положения. Над фиксированной зоной восходящих конвективных потоков возникли огромные площади морских пространств: Океан Бурь, Море Дождей, Море Облаков, Море Холода и др.

В случае двух конвективных ячеек зоны восходящих и нисходящих потоков смещались на другие участки лунной поверхности. Однако и здесь они каждый раз возобновлялись, по-видимому, в одних и тех же местах. Такими местами, вероятно, были Море Восточное и Море Москвы.

После опускания области конвекции под сформированную первичную литосферу Луны из-за отсутствия вихревых структур горизонтальные движения на поверхности прекратились. Следовательно, при смене конвективных циклов каждый раз над зонами восходящих и нисходящих конвективных потоков оказывались одни и те же участки лунной литосферы. В результате здесь каждый раз возобновлялись сходные процессы вулканической деятельности, но с течением времени уменьшающиеся по интенсивности вследствие погружения области конвекции. Морфологическим выражением этого, по-видимому, и являются телескопированные структуры на лунной поверхности. Максимальное количество циклов наблюдается в Море Восточном – 4 (5?), в Море Москвы – 3, в пределах других структур (Море Гумбольдта, Море Южное, талассоиды Королев, Кибальчич, Шредингер, Пуанкаре, кратер Циолковского) - 2÷3. Для всех них характерно последовательное уменьшение размеров возникающих молодых структур. Образование наиболее молодых форм сопровождалось катастрофическими взрывами и выбросами огромных масс ювенильной пирокластики. Достаточно отметить, что при таких взрывах суммарная мощность взрывных и пирокластических толщ измеряется многими сотнями метров. Так, по данным американских исследователей, (программа "Аполлон") мощность подобных толщ в окрестностях кратера Циолковского достигает во фронтальной части 500 м.

Локализацией центров зон восходящих и нисходящих конвективных потоков, возможно, объясняется и расположение только на видимой стороне Луны всех крупнейших молодых взрывных кратеров. К тому же большинство из них находится в пределах достаточно узкого по долготе сектора (около 37˚: Анаксагор - 10˚ з.д., Тихо - 11˚ з.д., Коперник - 20˚ з.д., Кеплер - 38˚ з.д., Аристарх - 47˚ з.д. Вполне вероятно, что на протяжении последних фаз эволюции Луны в этом секторе располагалась зона восходящих конвективных потоков (случай одной конвективной ячейки). На местонахождение зон  восходящих потоков в случае двух конвективных ячеек могут, по-видимому, указывать симметрично расположенные кратеры Штернберг (центр 17˚ с.ш., 115˚ з.д.) и Джордано-Бруно (центр 37˚ с.ш., 102˚ в.д.).

Стабильное положение центров зон восходящих и нисходящих конвективных потоков, вполне вероятно, объясняет и обнаруженное исследованиями по программе "Аполлон" смещение в направлении поверхности видимой стороны Луны ее ядра, т.к. согласно гипотетической оценке О.Г.Сорохтина (1974, с. 57), для Земли "… избыточные напряжения в веществе мантийных выступов – корней нисходящих течений могут достигать значений порядка 10¹⁰  дин/см²". На Луне подобные избыточные напряжения в зоне нисходящих потоков несомненно меньше, но постоянное действие этого фактора на протяжении миллиардов лет могло привести к заметному смещению ядра в сторону центра зоны восходящих конвективных потоков.

Наконец, отсутствие активных вихревых структур на Луне, по-видимому, является главной причиной ее чрезвычайно слабого магнитного поля, как это установлено советскими и американскими исследователями.

3.      О фронтальной природе переходной зоны океан-континент

В настоящее время (начало 2004 г.) публикациям, в которых развивались самые ранние представления о фронтальной природе переходных зон океан-континент, исполнилось уже более 25 лет. Однако до сих пор в геологических построениях и сейсмологии они оказались практически невостребованными. Главная причина этого, как и с вихревыми структурами, по-видимому, в консерватизме геологического мышления применительно к земной тверди и мода на плитовую тектонику в ее традиционном (механистическом) варианте. Что касается сейсмологов, то они, скорее всего, просто не обратили внимания на эти публикации или вообще не знали о них. Поэтому захотелось еще раз вернуться к названной проблеме в настоящем сборнике, поскольку здесь собраны материалы для специалистов широкого профиля: геологов, географов, геофизиков, физиков, включая сейсмологов.

Концепция о фронтальной природе переходной зоны океан-континент западного и северного обрамления Тихого океана впервые зародилась у метеорологов. И случилось это вполне закономерно, так как метеорологи одни из первых получили широкий доступ к космическим изображениям земной поверхности, занимаясь расшифровкой и прогнозом синоптических ситуаций. Именно большое сходство при взгляде из космоса плановых структур ряда крупномасштабных объектов атмосферы (облачных систем) и литосферы (горных систем континентов и материковых окраин) послужило основой для создания такой концепции.

Пионерными работами в этом направлении стали, по-видимому, статьи М.Назирова (1973, 1975) первой половины 70-ых годов XX в. (более ранние публикации автору, во всяком случае, неизвестны). В первой статье выделен и описан Тибетско-Гималайский вихрь, совпадающий по своей рисовке с Сикано-Тибетской вихревой системой Ли Сы-гуана (1958). Во второй статье рассмотрен уже гораздо более обширный регион, расположенный от Гималайского до Аляскинского вихря. Считается, что последний образован двумя спиралевидными морфологически выраженными дугами – Аляскинским хребтом и Алеутской островной грядой, сходящимися в районе горы Джердайн. На представленной там предварительной карте показаны вероятные направления"вторжения" более тяжелых масс и направления надвига более легких масс. Зона их взаимодействия в случае общего циркуляционного перемещения более тяжелых масс в сторону более легких – "тяжелый фронт второго рода", а в случае общего циркуляционного перемещения более легких масс в сторону более тяжелых – "легкий фронт", по аналогии с холодным фронтом второго рода и теплым фронтом. Для сведения (примечание автора): у "тяжелых фронтов" I рода тяжелая масса продвигается в районы, занятые легкой массой, относительно медленно, поэтому надвигающаяся легкая масса не опрокидывается; у "тяжелых фронтов" II рода движение быстрое, а надвигающаяся легкая масса опрокидывается. Сколько-нибудь серьезного геологического обоснования для подтверждения сделанных выводов и построений М. Назиров не привел.

Интересно, кстати, что метеоролог А.Вегенер, тоже почти без всяких геологических и геофизических данных, стал пра-отцом современной плитовой тектоники, высказав идею о горизонтальном дрифте материков.

Примерно тогда же, но уже с позиций вихревой вулканической гипотезы, сходное представление о фронтальной природе переходной зоны океан-континент было изложено автором настоящей публикации в статье, написанной в 1975 г. для сборника памяти Г.С.Горшкова (Проблема глубинного магматизма, 1979). Это представление опиралось на реконструированную историю геологического развития морфоструктуры Курило-Камчатского звена переходной зоны обрамления Тихого океана после финальной стадии разрушения гигантского внутриокеанского Поднятия Дарвина на границе мела-палеогена (Мелекесцев, 1979). Оно в известной степени оказалось альтернативой стандартной модели зоны субдукции плитовой тектоники этого региона, согласно которой активная роль принадлежит лишь поддвигаемой океанической плите, а "континентальная" литосфера ведет себя пассивно.

3.1. Кайнозойская (последние 65 млн. лет) геологическая история формирования морфоструктуры Курило-Камчатского звена переходной зоны как отражение ее фронтальной природы

Предполагается (Мелекесцев, 1979, 1980), что после распада Поднятия Дарвина на Камчатке и в Японии события развивались следующим образом (рис. 14 ) В течение первой стадии, сразу после образования зоны растяжения наверх снизу начало поступать выплавленное из астеносферы базальтовое вещество и накапливаться на поверхности литосферы – геосинклинальный инициальный вулканизм, сформировавший верхнемеловую ("Геология СССР", т. XXXI, 1964) ирунейскую серию Восточной Камчатки и ее возрастные аналоги в других местах. Мощность геосинклинальных кремнисто-вулканогенных толщ оценивается в 4-8 км (Авдейко, 1977).

Под действием дополнительной нагрузки ослабленные блоки литосферы стали погружаться. Причем относительно маловязкий магматический расплав, внедрившийся по глубинным расколам, служил "смазкой", уменьшавшей трение между опускавшимися блоками и участками ненарушенной литосферы. Опусканию могло способствовать также и то, что плотность астеносферы непосредственно под подошвой литосферы, по-видимому, несколько уменьшалась в результате частичного плавления здесь ее материала.

Во вторую стадию совместное действие опускания и сопутствующих ему явлений, а также бокового давления со стороны океанической плиты Тихого океана в связи с активизацией зоны субдукции после исчезновения Поднятия Дарвина привело к отрыву утяжеленных нижних фрагментов литосферы. Они стали погружаться в астеносферу, вращаясь вокруг вертикальной оси, а облегченные фрагменты (собственно сиалическая земная кора выше границы М или ее лишенная базальтового слоя редуцированная часть) – подниматься ("всплывать") наверх. Непосредственно под земной корой оказалось разуплотненное астеносферное вещество, имеющее, по И.П.Кузину (Беляевский, 1974), сейчас плотность 3.2 г/см³. А поднятые блоки литосферы сформировали асимметричный хребет.

Когда в результате поднятия облегченных блоков и вулканической аккумуляции хребет достиг своей предполагаемой максимальной абсолютной высоты порядка 7-9 км (5-6 км за счет "всплывания" блоков и еще 2-3 км из-за насаженных на него вулканических построек), а его относительное превышение под дном океана составило 12-14 км, могли, по-видимому, создаться предпосылки для разрушения хребта. Помимо больших абсолютных и относительных высот морфоструктуры для этого было еще, по крайней мере, три благоприятных фактора. Во-первых, значительный общий прогрев на глубине слагавших ее пород, обеспечивший снижение порога пластичности. Одна из возможных причин нагрева – магматическое вещество, вторая – опускание в предыдущую стадию на глубину, в условия более высоких температур. Во-вторых, наличие непосредственно под "всплывшей" корой относительно маловязкого пластичного базальтового материала (или горизонта, обогащенного расплавленным материалом), из сильно нагретого и высоко поднятого астеносферного вещества, которое заместило здесь погрузившиеся утяжеленные мантийные компоненты литосферы. Этот пластичный материал мог сыграть роль своеобразной "смазки", уменьшившей трение между выше и нижележащими слоями. Наконец, таким благоприятным фактором служит процесс накопления материала на больших гипсометрических отметках в ходе роста морфоструктуры. Он способствовал увеличению давления выше расположенных участков на участки, находящиеся ниже.

Рост давления и температуры мог вызвать у некоторых разновидностей пород и в слагаемых ими горизонтах свойство сверхпластичности – способности удлиняться во много раз без образования пережимов и разрывов при одновременном сильном уменьшении мощности пластов. Сверхпластичность наблюдалась, например, у тонкозернистых известняков при давлении 10-2000 бар и температуре 600-900˚С. Однако исследователи убеждают, что сверхпластичность может быть свойственна и для многих других пород, в частности, для милонитов и вещества верхней мантии.

Подобная комбинация условий привела, вероятно, к тому, что в какой-то критический момент произошло резкое изменение реологических свойств части вещества морфоструктуры и увеличение скорости сдвига в нем до предела длительной текучести. В результате материал, слагавший хребет, быстро переместился на большое расстояние к востоку, в сторону океана, образовав некоторое подобие гигантского коро-мантийного "суперпотока". При этом сам хребет снизился и растрескался. А у его подножия и на поверхности сопредельного с ним участка океанической плиты, находившегося до этого в состоянии изостатического равновесия, внезапно оказалась многокилометровой мощности толща пород, принесенных сюда "суперпотоком" и заместивших менее плотную воду. Большая дополнительная литостатическая и динамическая нагрузка на эти участки вызвала их раздробление и опускание. По периметру "суперпотока" заложился узкий ров – первичный глубоководный желоб.

Разрушение морфоструктуры помимо перераспределения слагавшей ее массы пород явилось причиной формирования здесь глубоких прогибов и крупных зон растяжения, к которым был приурочен мощный подводный и надводный базальтовый вулканизм. Судя по возрасту этих образований (датировки по А.Е.Шанцеру – Камчатка, Курильские …, 1974), к которым можно отнести Восточно-Камчатский прогиб Северной и Восточной Камчатки с интенсивным подводным базальтовым вулканизмом, козловскую и кинкильскую свиты, одна из первых подвижек "суперпотока" имела место еще в палеогене.

Удаление материала из центральной части морфоструктуры дало толчок к новому этапу "всплывания" коры и интенсификации вулканической деятельности и, как следствие этого, – новому этапу роста в высоту морфоструктуры, очередной подвижке "суперпотока", увеличению его протяженности, дальнейшему смещению в восточном направлении положения более молодого глубоководного желоба, опусканию прилегающих к нему участков. Такой механизм удовлетворительно объясняет, в частности, погружение на 3.5-4 км мел-палеогеновой суши, бывшей на месте подводного поднятия Обручева, наличие которой предполагается А.Е.Шанцером по перерыву в осадконакоплении с маастрихта по средний миоцен, установленного по данным глубоководного бурения э/c "Glomar Challenger" (Creager et al., 1973).

Самая молодая к настоящему времени общерегиональная подвижка "суперпотока", по-видимому, имела место в плиоцене около 3.5-2.5 млн. лет назад. Тогда же у фронта "суперпотока" сформировался и ныне существующий глубоководный Курило-Камчатский желоб. Перед этой подвижкой морфоструктура Курило-Камчатского хребта  еще раз достигла максимальной высоты, а начальная ее фаза сопровождалась колоссальным по мощности пароксизмом кислого эксплозивного вулканизма, более поздняя фаза, когда произошло разрушение хребта – массовыми базальтовыми излияниями.

Не исключено, что ассоциировавшиеся с разного ранга и масштаба пульсациями (подвижками)  "суперпотока" затухающие в западном направлении процессы растяжения земной коры охватили не только саму переходную зону, но и распространились значительно дальше, захватив территорию вплоть до Байкала. Вполне вероятно, что именно они были там одной из главных причин кайнозойских вспышек вулканизма, включая плейстоценовые и позднеплейстоцен-голоценовые.

В период между подвижками вещество внутренних частей "суперпотока", возможно, либо вообще не перемещается, либо способно только к очень медленному вязко-пластическому течению и крипу.

Эпизодический характер активизации "суперпотока" скорее всего связан с релаксационным типом механизма его подвижек, предопределенным закономерным изменением свойств вещества морфоструктуры. А сами подвижки, по-видимому, следует рассматривать как релаксационные автоколебания этой своеобразной системы, которые начались десятки миллионов лет назад и будут продолжаться в дальнейшем, поскольку вызвавшие их процессы действуют до сих пор. Хотя, вероятно, характеристики этих процессов станут иными, чем раньше. Однако последнее должно сказаться лишь на изменении масштабов и периодичности подвижек.

В этом плане моделью "суперпотоков" с известной долей условности можно считать пульсирующие ледники, у которых механизм внезапных быстрых продвижений-пульсаций детально описан и даже в первом приближении обсчитан, а сами подвижки прогнозируются (Войтковский, 1974; Долгушин и др., 1974).

Правда, иногда пульсирующими бывают и лавовые потоки, когда, несмотря даже на прекращение извержения и прироста объемов лавы, их фронтальные части испытывают быстрые подвижки. Причина этого – наличие внутри тел потоков пластичной, способной к движению лавы, и наклон подстилающей поверхности.

Сходным образом в целом развивались события, по-видимому, и на участках, где зона растяжения заложилась на океанической коре периферии Тихого океана. Хотя некоторые аспекты геологической эволюции камчатского и курильского регионов и сопредельных с ними территорий заметно отличались. Так, одно из отличий состоит в том, что на месте отчлененного, но сохранившего свое первичное строение (нередуцированного) блока океанической литосферы всегда возникает глубоководная впадина: Курильская котловина Охотского моря, Командорская и Алеутская котловины Берингова моря и др. По классификации И.П.Косминской (Косминская и др., 1963), кора Курильской котловины относится к "субокеаническому" типу, т.е. является, по сути дела, обычной океанической корой, но нагруженной более мощным (3-6 км) осадочным чехлом. Поскольку частично заместившие водную оболочку осадочные толщи имеют  бóльшую плотность, чем вода, подошва коры здесь несколько (на 1-2 км) опущена особенно вблизи западного подножия островного склона Большой Курильской гряды и продолжает погружаться по мере накопления осадочных отложений и вулканогенных толщ. Наличие последних обусловлено мощным вулканизмом, связанным с тем, что вдоль подножия склона проходит разбитая многочисленными нарушениями 20-30-километровая полоса контрастных тектонических движений на границе двух литосферных блоков, западный из которых постоянно опускается, а восточный с редуцированной литосферой имеет тенденцию к подъему. Интенсивность вулканизма здесь, вероятно, каждый раз резко увеличивается, когда происходит общее растрескивание морфоструктуры после очередных быстрых пульсаций суперпотока.

Существенные отличия имеет и вулканизм. В Курильском регионе меньше были, в частности, масштаб кислого вулканизма в целом, а также разовые объемы выбросов ювенильной пирокластики, площади пирокластических покровов, размеры кальдер обрушения; отсутствуют наиболее кислые разности пород: липарито-дациты, липариты (Эрлих, 1973; Мелекесцев и др., 1974). По-видимому, это объясняется отсутствием блоков континентальной литосферы – вероятных главных потенциальных источников кислого материала. А погруженные в мантию в результате дополнительной нагрузки или субдукции блоки океанической литосферы (даже вместе с их осадочным чехлом и базальтовым слоем коры) не могут дать значительных объемов небазальтового материала.

Причем последний в течение миоцена-антропогена выплавлялся преимущественно под островами Главной Курильской гряды. Дальше на запад его количество быстро уменьшалось, о чем свидетельствует быстрое поосновнение среднего состава пород антропогенового возраста в этом направлении.

На Курилах при пульсациях "суперпотока" происходило сдвигание к востоку вулканических образований, сформированных над зоной глубинного растяжения, которая, как и на Камчатке, возникла еще в верхнем мелу и продолжает функционировать до настоящего времени, оставаясь на одном месте. Она, по-видимому, находится с охотской стороны Большой Курильской гряды на границе глубоководной впадины и западного подножия островного склона гряды, трассируясь интенсивным базальтовым вулканизмом.

Первоначально над этой зоной растяжения выросли вулканические формы, участвующие теперь в строении подводного хребта Витязя и его надводного продолжения – Малой Курильской гряды. Вполне вероятно, что в то время (60-70 млн. лет назад) здесь была одиночная островная дуга, близкая по облику к современной Большой Курильской гряде, но сложенная преимущественно основными по составу породами: базальтами, их туфами и туфобрекчиями, а также продуктами переработки этих пород – вулканогенно-осадочными толщами. Скорее всего она тоже состояла из слившихся между собой и обособленных сложных вулканоидов (Мелекесцев, 1980), как и Большая гряда. Впоследствии в результате нескольких подвижек "суперпотока" древняя (меловая) островная дуга сместилась отсюда на 100-120 км в сторону океана до своего теперешнего местонахождения.

А над по-прежнему активной зоной растяжения сформировалась более молодая Большая Курильская гряда. Однако и она, вероятно, сейчас несколько отодвинута к востоку от места своего первоначального формирования. В пользу такого предположения свидетельствуют: 1) резкое уменьшение интенсивности в антропогене на островной суше и шельфе гряды вулканизма; 2) установленное, по геофизическим данным (Гайнанов, 1964; Гайнанов и др., 1965), отсутствие уходящих в мантию корней вулканов; 3)  мощный антропогеновый базальтовый вулканизм в тыловой части гряды, особенно у подножия западного островного склона гряды и на прилежащих участках глубоководной котловины.

Таким образом, морфоструктурной основой (или эндоморфоструктурой) для Камчатки и Курил является существующий с конца мела-начала палеогена пульсирующий коро-мантийный "суперпоток", активный до настоящего времени (рис. 15).

Следовательно, в масштабе времени 10⁶-10⁸ лет Камчатку и другие родственные ей структуры переходных зон возможно представить в виде гигантских очень вязких потоков коро-мантийного вещества, медленно расползающихся от глубинных разломов на стыке океанических и материковых плит. Их подводящие каналы – зоны разуплотнения в мантии. Направление движения, в соответствии с общим наклоном подстилающей поверхности: от более высоких материковых плит на более низкие океанические (средний перепад высот не менее 5-6 км). Перед фронтом потока под действием его нагрузки имеет место неупругая деформация океанической плиты, результатом чего является появление глубоководного желоба.

В принципе, почти то же самое происходило на платформах при образовании там ледниковых щитов, как это показано Е.В.Артюшковым. Однако относительно небольшая нагрузка под действием льда (мощность во фронтальной части не более 1 км) не приводила квозникновению неупругих деформаций в коре. При продвижении гораздо более мощного (10-15 км) и плотного ( средняя плотность не менее 2.5-2.7 г/см³) коро-мантийного потока должны создаваться дополнительные нагрузки в несколько десятков раз бóльшие (вероятно, 2500-3500 кг/см²).

Для наглядности, движение потока коро-мантийного вещества возможно сравнить еще и с движением очень мощного потока вязкой лавы. Однако в соответствии с иными масштабами времени должны применяться другие мерки для оценки явлений и другие законы для их объяснения. Дело в том, что при тех средних температурах и вязкости, которые характерны для морфоструктуры Камчатки (асимметричный Курило-Камчатский хребет) до глубин 10-15 км, обычные лавовые потоки по человеческим временным меркам (годы-десятки лет) практически не движутся.

Правда, средняя вязкость пород, слагающих современную морфоструктуру Курило-Камчатского хребта, по-видимому, намного меньше по сравнению со средними оценками вязкости литосферы, так как наблюдается повышенный в 1.5-2 раза региональный тепловой поток, повышенный температурный градиент, а в коре имеется значительное количество сильно нагретого (местами расплавленного?) магматического пластичного материала. Все это позволяет предполагать, что здесь в целом превзойден предел пластичности пород, и поэтому коро-мантийное вещество оказалось способным течь как очень вязкая жидкость при установившейся нормальной скорости поступления глубинного материала.

Хорошо известно, что при движении обычных лавовых потоков их фронтальная часть всегда растрескивается, там наблюдаются многочисленные обвалы глыб лавы. То же самое происходит и во фронтальной части коро-мантийного потока. Только вместо глыб здесь отваливаются и с большой скоростью перемещаются вниз гигантские чешуи объемом в десятки и сотни кубических километров, вызывая цунами, а еще более крупные чешуи отседают под действием гравитации. За последними возникают дугообразные в плане зоны растяжения, распространяющиеся в глубину на сотни и тысячи метров. Ширина зон прямо не измерена. Однако ее возможно оценить, по-видимому, в сотни метров. Обычно по этим нарушениям закладываются долины рек и ручьев (ширина до 1.5-2 км) или возникают грабены шириной до 15-20 км (южная часть Центральной Камчатской депрессии). На суше, как это установлено автором, зоны растяжения контролируют расположение вулканических сооружений. Совместная деятельность процессов обваливания и медленного отседания привела к образованию с океанической стороны Камчатки громадных дугообразных заливов – Камчатского, Кроноцкого, Авачинского и разделяющих их "перемычек" – полуостровов Камчатского мыса, Кроноцкого, Шипунского.

Расползанию Курило-Камчатского "суперпотока" весьма, по-видимому, способствует растяжение литосферы в центральной части Курило-Камчатского хребта в связи со значительной его высотой: относительная высота западного склона хребта над дном омывающих его морей 3-5 км, восточного над дном Курило-Камчатского желоба – 10-12 км. Исследованиями Е.В.Артюшкова (1975) показано, что в литосфере под хребтами с относительной высотой всего в 3 км возникает напряжение растяжения до 2000 кг/см³.

Растяжение, с другой стороны, приводит к внедрению здесь новых порций  глубинного материала, дальнейшему росту высоты хребта и, соответственно, к новому усилению процесса растяжения. И так вплоть до достижения изостатического равновесия в этой области.

С описанным процессом прекрасно согласуются и характерные профили сейсмоактивного блока, построенные А.А.Гусевым и Л.С.Шумилиной, а также распределение в этом блоке очагов землетрясений. В восточной части сейсмоактивного блока очаги неглубоких землетрясений обусловлены неравномерным движением камчатского суперпотока по поверхности океанической плиты за счет деформаций как самого потока, так и подстилающей плиты. В находящейся к западу более глубоко расположенной части сейсмоактивного блока землетрясения, по-видимому, связаны с деформациями при поддвигании океанической плиты под материковую, а в самой литосфере с неравномерным поступлением глубинного материала в зоне растяжения.

По своей природе коро-мантийный поток является смесью пород преобразованной материковой коры над глубинным разломом, вещества, выплавляемого из погружающейся океанической плиты, и ювенильного материала, поднявшегося из астеносферы. При перекрытии подобным потоком океанической плиты возникает, в грубом приближении, двухслойная литосфера: внизу - океаническая плита вместе с перекрывающим ее осадочным чехлом морских отложений. Из пород коро-мантийного потока, по-видимому, и формируются позднее верхние горизонты континентальной коры.

С момента своего возникновения ~70 млн. лет назад фронтальная часть коро-мантийного потока продвинулась в сторону океана на расстояние около 200 км. Таким образом, средняя скорость его движения составляла 0.3 см/год, но она была резко неравномерной, вплоть до катастрофических подвижек.

Примерно такого же порядка средняя  скорость определена автором при анализе геологических карт на о.Кюсю (Япония) – 40-50 км за 9-10 млн. лет.

При прекращении продвижения потока в океан его фронтальная часть и глубоководный желоб погребаются продуктами разрушения расположенных выше уровня моря участков молодой платформы. В дальнейшем здесь накапливаются очень мощные толщи отложений.

Приведенный материал позволяет, по мнению автора, достаточно уверенно параллелизовать динамику формирования морфоструктуры Курило-Камчатского звена переходной зоны океан-континент с динамикой типичной атмосферной фронтальной зоны. В качестве теплого воздуха ("легкой массы") здесь может выступать относительно прогретая, легкая и в длительном временном масштабе пластичная континентальная литосфера, а в качестве холодного воздуха ("тяжелой массы") – океаническая литосфера, менее нагретая и имеющая большую среднюю плотность. Собственно фронтом служит сейсмофокальная зона. Она более пологая под динамичным "суперпотоком" и более крутая в области погружения блоков (слэбов) океанической литосферы.

 В начальные фазы эпизодов спрединга и ускорения субдукции здесь как-бы возникает ситуация, аналогичная "тяжелому фронту" I и II родов (рис. 16), в зависимости от интенсивности проявления процессов спрединга и субдукции. В более длительные периоды между эпизодами спрединга и субдукции ситуация отвечает "легкому фронту", когда континентальная литосфера наползает на океаническую.

Вертикальные стрелки вверху показывают соотношени форм рельефа – гряда-впадина. Двойной пунктир – зона взаимодействия опрокидывающейся массы с подстилающей. Пунктирная стрелка – гравитационное погружение подстилающей массы. Толстая стрелка внизу – направление вращения Земли.

3.2. Особенности фронтальной системы тихоокеанской переходной зоны в современную эпоху

В настоящее время зону обрамления Тихого океана часто называют Огненным ожерельем или кольцом из-за обилия находящихся там вулканов. Однако вулканы, по сути дела, представляют собой своего рода "вершки", на которые приходится всего порядка 1/5-1/10 магматического вещества питающих (или питавших) их магматических очагов, а остальные 4/5-9/10 – "корешки". Причем вещество "вершков" и "корешков" во времени ведет себя совершенно по-разному. Первоначально высокая (до 1000˚-1100˚С) температура изверженных вулканических продуктов быстро падает до температуры окружающей, а сами вулканы в течение n х10³÷n х10⁶ лет, как правило, разрушаются (Мелекесцев, 1974, 1980). Наоборот, оставшиеся на глубине огромные (nх10÷nх10³ км³) объемы недоизверженной магмы ("корешки") не успевают остывать столь быстро и сохраняют высокую температуру и большие запасы тепла намного дольше.

Подобная картина должна была иметь место при возникновении каждого нового вулкана, но особенно масштабной она оказывалась при субсинхронном формировании множества вулканов в периоды мощной активизации вулканических процессов. Число таких разноранговых и неодинаковых по длительности периодов активизации за последние 80-100 млн. лет на Камчатке и Курилах, например, измерялось сотнями и тысячами. Об общем количестве созданных вулканических форм, объемах изверженного при их образовании материала и внедрившейся магмы можно в первом приближении судить на примере вулканической жизни Камчатки в верхнем плиоцене-плейстоцене (последние 2-2.5 млн. лет). По данным проведенного автором картирования, на Камчатке выявлено ~7100 выраженных в рельефе разных по возрасту, типам, размерам вулканических построек и их фрагментов. В ходе их формирования было извержено не менее 30 тыс. км³ вулканических пород. Причем, это только объем "вершков", а объем "корешков" должен порядка 120-270 тыс. км³, если исходить из их пропорциональных соотношений. Таков итог вулканической и магматической деятельности на Камчатке лишь за последние 2-2.5 млн. лет. И это без учета контактирующих с внедренной магмой нагретых вмещающих пород.

Сходная ситуация характерна и для многих других звеньев Тихоокеанского огненного кольца, отличавшихся интенсивным проявлением вулканической и магматической активности в том же временном интервале: Курильских островов, Японии, Филиппин, Индонезии, Новой Зеландии – на западе, Северной, Центральной и Южной Америк – на востоке. Однако обращает внимание резкая разница в строении западного и восточного обрамления Тихого океана. На западе – господство разнообразных структур типа островных дуг, на востоке комплексы островных дуг характерны лишь для Центральной Америки и региона между Южной Америкой и Антарктидой. Несмотря на это, признаки фронтальных зон в явной или в разной степени замаскированной форме свойственны почти всем участкам переходной зоны. Они связаны как с относительно просто устроенными вихревыми структурами, так и с весьма сложными и многофазными вихревыми системами, которые образованы несколькими разновозрастными вихревыми структурами, наложенными друг на друга в неясной последовательности.

Самая сложная из вихревых систем, включающая большое количество разнообразных вихрей и ассоциирующихся с ними "легких" и "тяжелых фронтов", располагается по северному периметру Австралии (см. рис. 5). К востоку от Австралии великолепно виден классический двухчленный Ново-Зеландский – Фиджийский вихрь. Он когда-то начинался на западной окраине огромного плюма, центр которого и одновременно центр вращения (против часовой стрелки) находится в районе с координатами 60˚ ю.ш. и 175˚ з.д. Более старый вихрь двигался в ССВ направлении и прекратил свое существование в районе Новой Зеландии, при этом центр вихря совпадал тогда с Северным островом Новой Зеландии. Его продолжил свежий Фиджийский вихрь с головной частью в настоящее время у о.Вити-Леву. Пути движения обоих вихрей трассируются подводными вулканическими хребтами, а места стояний – Южным и Северными островами Новой Зеландии и район о-вов Вити-Леву и Вануа-Леву.

Фронты островных дуг Рюкю и Японской связаны с активностью вихрей задуговых глубоководных впадин. Поэтому там фронтальная ситуация, по-видимому, близка к таковой Курило-Камчатского звена переходной зоны (см. раздел 3.1).

Тип и динамика фронтов Южной Америки определялись и будут определяться в дальнейшем взаимодействием расположенных относительно недалеко друг от друга (между 15˚ и 115˚ з.д.) зонами спрединга Восточно-Тихоокеанского поднятия и Южной Атлантики. От зоны спрединга Восточно-Тихоокеанского поднятия океаническая плита Наска движется с З на В и в зоне субдукции ее восточный край должен погружаться под Южную Америку. В противоположном (с В на З) направлении от спрединговой зоны Южной Атлантики перемещается континентальная Южно-американская плита с сопредельной частью океанической плиты юго-западной части Атлантического океана. Подобное встречное движение плит вероятнее всего создает здесь благоприятные предпосылки для возникновения "тяжелого фронта" II рода (см. рис. 16). 

Подобие классической фронтальной системы представляет собой сочетание Курило-Камчатской  и  Алеутско-Аляскинской  структур (рис. 17) Северной Пацифики. И вряд ли их рисовка на карте или на глобусе столь похожа на учебную схему (рис. 18) возникновения антициклона в тылу циклона. На последнем рисунке циклон в левой его части как бы соответствует Камчатке, где центр действующего восходящего вихря – гигантская Северная группа вулканов, а циклон в правой части – Аляске, здесь центр восходящего вихря – вулканическая группа Врангеля, аналог Ключевской группы вулканов. Обе эти группы отличаются не только громадными объемами вулканитов, но и максимальными для Камчатки и Аляски высотами вулканов. По своему происхождению Камчатский и Алеутский вихри соответствуют вероятнее всего окклюдированным циклонам. Окклюзия – вытеснение теплого воздуха в циклоне в высокие слои атмосферы холодным воздухом (примечание автора). Применительно к Камчатскому и Алеутскому циклональным вихрям – подъем с глубины к поверхности больших объемов магмы, чем и объясняются аномальные параметры созданных в их центрах вулканических групп.

Следует отметить, что своего рода окклюдированными вихрями являются, по-видимому, головные части Ново-Зеландского вихря (центр – Северный остров) и Фиджийского (центр – о.Вити-Леву), а также громадный вихрь Бассейнов и Хребтов – на юго-западе США.

Возникающий на рис. 18 антициклон в его средней части соответствует вихрю антициклонального типа в задуговой глубоководной впадине Берингова моря.

4. Земные вихри и проблема жизни

Не исключено, что вероятный подход к решению проблемы возникновения жизни на Земле может быть найден при сравнении общей эволюции таких планет земного типа как Земля и Венера. По размеру, весу, средней плотности эти планеты, судя по полученным в последние годы результатам наземных радиолокационных и особенно космических исследований аппаратами "Маринер" и "Венера", весьма близки друг к другу (табл.  ). Не очень сильно различается и их среднее расстояние от Солнца. Приводимые А.П.Виноградовым и К.П.Флоренским предварительные результаты исследования Венеры с помощью космических аппаратов "Венера-9" и "Венера-10" показали, что на поверхности планеты развиты выходы скалистых горных пород, близких по составу и внешнему облику к земным базальтам, т.е. породам, наиболее широко распространенным и на Земле. Возникли они тоже примерно в одно время.

Однако в настоящее время обе планеты кардинально различаются по строению своих верхних оболочек. На Венере нет гидросферы, а атмосфера состоит на 97% из углекислого газа, 2% - азота и 1% - водяного пара, кислорода, аммиака и других примесей. Измеренное в местах посадки космических аппаратов давление равно 85 и 92 атмосферам, а температура 485˚С. В свете современных представлений, эта разница объясняется наличием на Земле жизни, поскольку количество выделившегося углекислого газа (CO₂) на Земле (в породах литосферы и в атмосфере, по данным А.П.Виноградова (Виноградов, 1959; Виноградов и др., 1970) содержится в сумме ~2.1х10¹⁷ т CO₂  и на Венере ~2х10¹⁷ CO₂ (только в атмосфере) примерно одно и то же. Высокая температура на поверхности Венеры связывается с мощным парниковым эффектом, вызванным чрезвычайно большой концентрацией CO₂ в атмосфере планеты. На Земле, где в атмосфере имеется всего 0.051 весовых или 0.033 объемных процентов CO₂, этот эффект, при прочих равных условиях, естественно, не может быть столь значительным.

Кроме того, недаво стало известно, что в отличие от Земли, Венера очень медленно (см. табл.  ) вращается и притом в обратном направлении. Полный оборот вокруг своей оси Венера совершает примерно за 243 земных суток, т.е., по сравнению с Землей, она как бы неподвижна. Медленным вращением планеты объясняется и ее малое динамическое сжатие, которое составляет, по данным, полученным с помощью космического аппарата "Маринер-10", всего 1/30000 (примерно в 100 раз меньше, чем у Земли). 

Анализируя эти сведения, можно прийти к выводу, что первопричиной разных путей эволюции Земли и Венеры, а, в конечном счете, и первопричиной появления жизни, послужила очень большая разница в скорости вращения обеих планет вокруг своей оси. В результате чего, несмотря на близость по своим параметрам к Земле, процесс эволюции верхних оболочек Венеры шел по типичному "лунному" пути. Естественно, с поправками на ее, по сравнению с Луной, близость к Солнцу, значительно большую массу и обусловленные этим фактором намного большие силу тяжести и энергетический потенциал.

Как было показано в предыдущем разделе, в условиях медленно вращающейся Луны происходит стабилизация центров восходящих и нисходящих потоков мантийного вещества в процессе плотностной конвекции и не возникают спиральные вихревые потоки. Подобный характер процессов был свойственен, по-видимому, и Венере, с тех пор как скорость ее вращения вокруг оси стала соизмеримой с современной.

Из этого предположения вытекают три важные следствия: 1) формирование литосферы Венеры должно было происходить по пути, более близкому к "лунному", чем к "земному"; 2) и, следовательно, не наблюдалось перестройки литосферы в результате механизма, подобному плитовой тектонике;  3) на протяжении всего хода своей эволюции Венера не имела соизмеримых с земными электрического и магнитного полей. На вероятность последнего следствия в какой-то мере может указывать очень малая напряженность современного магнитного поля Венеры, которая, по измерениям "Маринер-10", составляла менее 0.05% от напряженности земного магнитного поля.

Причем магнитное и электрическое поля Земли не только во много раз выше венерианских по величине, но имеют еще и отчетливо выраженный знакопеременный характер. Яркое свидетельство этого – чередование временных периодов, этапов и эпизодов разной длительностью с прямой и обратной намагниченностью. В настоящее время ответственными за поддержание главного магнитного поля Земли и глобальные инверсии магнитного поля считаются (Авсюк, Левин, 1999) течения и вихри на границе мантия – внешнее ядро нашей планеты. Жидкое внешнее ядро (массой порядка 1.8х10²⁷ г), в котором "взвешено" твердое ядро, состоит из расплавленного вещества, вязкость которого на границе с твердым ядром примерно отвечает вязкости воды (Busse, 1978). Для объяснения особенностей эволюции магнитного поля Земли специалистами предлагается модель геодинамо.

Поскольку на Земле органическая жизнь возникла, а на Венере – нет, логично допустить, что комбинация геологических, физико-географических и геофизических условий на быстро вращающихся планетах благоприятна для возникновения этого типа жизни, а на не вращающихся или очень медленно вращающихся – неблагоприятна. Кратко проанализируем эти условия в сравнении.

Главным следствием быстрого вращения Земли на всех стадиях ее эволюции было возникновение спиральных восходящих и нисходящих вихрей. Именно с их деятельностью, по-видимому, было связано образование первичной материковой коры и преобразование этой коры в современную литосферу. Они, вероятно, явились и косвенной причиной формирования мирового океана около 3 млрд. лет назад. Воды океана поглощали выделявшийся при дегазации мантии углекислый газ, не давая ему накопиться в больших количествах в атмосфере Земли и вызвать значительный нагрев атмосферы за счет парникового эффекта.

На начальных стадиях эволюции Венеры, по всей вероятности, не произошло образования значительных водных пространств, если предположить, что там, как и на ранних этапах развития Земли, из мантии выделялось сравнительно мало воды, причем часть ее поглощалась породами коры (Сорохтин, 1974). Малая площадь первичных гипотетических венерианских морей и их, вероятно, более высокая, по сравнению с земными морями, температура (из-за близости планеты к Солнцу) не обеспечивала, по-видимому, поглощения выделявшегося углекислого газа. В результате CO₂ накапливался в атмосфере Венеры во все больших количествах, вызывая прогрессирующий ее нагрев. По достижении на поверхности Венеры температуры кипения воды гидросфера вообще должна была исчезнуть (выделявшаяся вода либо поглощалась породами коры, либо испарялась), а парниковый эффект резко возрастал. Таким образом, на Венере уже на достаточно ранних стадиях эволюции могли возникнуть весьма неблагоприятные условия для появления "низкотемпературной" органической жизни.

В земной обстановке сочетание геологического (образование сплошной относительно холодной литосферы и появление Мирового океана) и геофизического эффекта (возникновение меняющихся во времени электрического и магнитного полей), наоборот, создали, вероятно, более благоприятные предпосылки для зарождения жизни.

В очень гипотетичной, постановочной, форме последовательность начальных стадий процесса возникновения жизни на Земле возможно представить следующим образом:

П е р в а я  с т а д и я – добелковая. Образование органических соединений разной сложности, обладающих слабыми ферромагнитными свойствами. "Выбор" органических соединений как материала для возникновения жизни, по-видимому, был обусловлен прежде всего тем, что многие из них, по сравнению с другими первичными природными соединениями, возникшими обычным химическим путем, обладали наиболее крупными и сложно построенными молекулами. А ферромагнитные свойства в условиях существования мощного магнитного и электрического полей Земли способствовали выработке в этих соединениях дополнительной энергии – стимула к дальнейшему усложнению и усовершенствованию.

Не исключено, что одна из ведущих ролей при образовании органических соединений принадлежала вулканической и поствулканической деятельности, поскольку многие изверженные породы отличаются высоким содержанием Fe и Ti. Железо и титан входят также в состав минералов, связанных с фумарольной активностью. Эруптивные же облака вулканических извержений характеризуются наэлектризованностью и частыми молниями. Значение каждого из компонентов вулканической деятельности в процессе синтеза сложных органических соединений и происхождения земной жизни подробно освещено в публикациях Е.К.Мархинина (Мархинин, 1974, 1980; Мархинин, Подклетнов, Збруева, 1975 и др.).

В т о р а я  с т а д и я – белковая, формирование из органических веществ белковоподобных соединений, а потом все более сложных белков-ферромагнетиков. Скопления подобных белков в воде должны были обладать собственным электрическим потенциалом и магнитным полем. При механическом перемещении белковых скоплений, в результате взаимодействия их собственного магнитного поля с магнитными силовыми линиями Земли, их электрический потенциал возрастал. Накопленная дополнительная энергия способствовала усложнению структуры этих скоплений и возникновению в них простейших электрических цепей. Кроме того, повышенный, по сравнению с окружающей средой, электрический потенциал белковых соединений обеспечивал их относительную мобильность как за счет взаимодействия со средой, так и за счет взаимодействия этих образований между собой. Перемещение белковых скоплений в пространстве облегчалось небольшой вязкостью воды. Не исключено, что на каком-то этапе эволюции белковых скоплений наиболее активные соединения – ферромагнетики стали подобием нервных центров. Эти скопления начали активно реагировать на изменения окружающей среды – появилось подобие "живого вещества".

Т р е т ь я  с т а д и я – стадия эволюции "живого вещества", итогом которой явилось образование примитивного подобия праклетки. Возникновение праклеток на этой стадии, по-видимому, стимулировано многократным чередованием революционных (катастрофических) и эволюционных периодов изменения природной обстановки.

В революционные, относительно более короткие, периоды происходили резкие колебания интенсивности вулканизма, напряженности и знака магнитного поля Земли и т.д. В течение этих периодов все неустойчивые образования исчезали, а "пережившие революцию" скопления "живого вещества", попадая в мягкие условия длительных эволюционных эпох, бурно развивались.

В очень грубом приближении возникшие формы жизни, по-видимому, можно представить в виде своеобразных "компьютеров" с встроенными механизмами питания, черпающими энергию непосредственно из окружающей природной среды, начиная от солнечного излучения и химических реакций до земных электромагнитных полей. Их главная особенность – способность к самоусовершенствованию и самовоспроизведению.

Возможными реперами для выявления революционных периодов могут, вероятно, служить фазы быстрого глобального усиления интенсивности вулканизма. Во всяком случае, такое предположение достаточно хорошо подтверждается почти строгой синхронностью пароксизмов вулканической деятельности с эпохами наиболее сильных изменений флоры и фауны на протяжении последних 300 млн. лет. Это относится как к пермо-карбоновому максимуму вулканизма, когда произошла одна из самых крупных в фанерозое смена флористических и фаунистических комплексов, так и ко всем более молодым максимумам вулканизма.

Не исключено, что одним из важнейших факторов, способствовавшим эволюции живых организмов, было изменение напряженности и знака магнитного поля, связанное с колебаниями во времени режима деятельности глубинных вихрей, их преобладающего типа, взаиморасположения, соотношения суммарных "положительных" и "отрицательных" мощностей. Следует отметить, что влияние усиленного или ослабленного, по отношению к естественному, искусственного магнитного поля на человека, животных, растения, микроорганизмы доказано магнитобиологическими исследованиями, несмотря на кратковременность экспериментов, по сравнению с природными процессами. В природе же длительность подобных "экспериментов", по сути дела, не ограничена во времени. При этом важно то, что в живых организмах максимально реактивными (реагирующими на изменение условий) системами являются те, которые выполняют регулярные функции (т.е. нервная, эндокринная, кровеносная и др.), а также эмбриональные ткани и наиболее интенсивно функционирующие органы взрослых животных.

Помимо резких колебаний магнитного поля, периоды глобальных вспышек вулканизма сопровождались крупными изменениями физико-географических условий и тектонических обстановок за счет собственно вулканических процессов. Катастрофические взрывы верхнего карбона-перми около 300-250 млн. лет назад, возможно, способствовали возникновению гигантских расколов в верхних оболочках Земли и дали тем самым толчок к горизонтальному движению литосферных плит. Имеющиеся реконструкции расположения континентов Южного полушария в гондванскую эпоху и ориентировка т.н. "ледниковой" штриховки ложа "тиллитов" позволяет предполагать, что взрывы происходили в пределах отдельных участков на месте современных срединно-океанических хребтов, трассирующих сейчас наиболее крупные расколы земной коры.

Катастрофическими взрывами и последовавшими за ними массовыми лавовыми излияниями, вероятно, обусловлены и резкие изменения климата и растительности в конце палеозоя-начале мезозоя. С одной стороны, взрывы явились поставщиками огромных объемов пирокластического материала, загрязнившего атмосферу всего земного шара. Возможный результат – быстрое похолодание и появление ледников. С другой стороны, вынос при извержениях больших количеств ювенильного углекислого газа мог способствовать позднее развитию парникового эффекта. Результат – постепенный рост температуры атмосферы и развитие в зависимости от особенностей атмосферной циркуляции либо тропического, либо аридного климата. Повышенное содержание в атмосфере CO₂, по-видимому, вызвало бурный расцвет растительности того времени и массовое угленакопление. Особенно интенсивно процесс угленакопления происходил непосредственно в самих вулканических областях. На это указывают, в частности, огромные запасы угля в Тунгусском угольном бассейне – районе самого мощного в конце палеозоя-начале мезозоя траппового вулканизма.

Подобная же картина была характерна и для начала кайнозоя непосредственно вслед за глобальной эпохой усиления вулканизма в самом конце мезозоя. Именно на это время приходится максимальная концентрация (0.1%) углекислого газа, появление и расцвет многих видов современных растений (Добродеев, 1975).

В какой-то мере следствием повышенного выделения CO₂ в молодых вулканических областях, возможно, служит так называемый гигантизм травянистых растений: по сравнению с невулканическими районами одни и те же виды растений имеют там в 2-3 раза большие размеры. Это характерно, например, сейчас для Камчатки и Курильских островов.

Не исключено, что сочетание аномальных магнитного и электрических полей в результате деятельности активных вихревых структур, мощного вулканизма и экстремальной физгеографической обстановки в зоне Восточно-Африканских рифтов создали благоприятные предпосылки для многократных мутаций попадавших туда особей гоминид. Вряд ли случайно и обнаружение в этой части Африки исследованиями А.Лики и Р.Лики ископаемых остатков древнейших из известных пока гоминид. Например, знаменитой (или знаменитого ?) Люси и еще более старых их форм, живших здесь миллионы лет назад. Дело в том, что под расположенным на востоке Африки очень активным в тектоническом, магматическом и вулканическом отношениях треугольнике Афар и современным рифтом Красного моря сейсмическая томография фиксирует гигантский суперплюм (Tatsumi et al., 1998). Последний приурочен к глубинной мантийно-коровой проницаемой области над одним из двух экваториальных вздутий Земли (Оровецкий и др., в печати).

Судя по определенному недавно времени возникновения генетического кода современного человека, одна из мутаций какого-то вида гоминид ~200 тыс. лет назад, возможно, привела здесь к появлению самых первых Адама и Евы.

Таким образом, вполне вероятно, что все живые на Земле, в том числе, и человек несут на себе "печать" ротационного эффекта и связанных с ним вихревых структур жидкого ядра, астеносферы, электромагнитных полей. Она прослеживается как на микроуровне (спиральная структура ДНК, вихревые движения крови и ее составной части гемоглобина – типичного ферромагнетита, в сосудах), так и на макроуровне (например, спиральные структуры раковин многих видов моллюсков закрученные против и по часовой стрелке, право- и левозакрученные "вихри" из волос на затылках людей и т.д.). Логично допустить даже, что и сами живые организмы, включая наиболее высоко развитые формы, по своей сути, являются сложно построенными комбинациями вихреподобных структур разных типов и рангов.

Завершая статью, необходимо отметить, что сделанные в ней выводы и построения резко неравноценны по уровню доказательности. Одни из них опираются на большой и достоверный фактический материал. Другие основаны лишь на предположениях, требующих серьезных доказательств. Насколько последние реальны или нереальны  покажет время.

ЛИТЕРАТУРА

1.      Авдейко Г.П. Геосинклинальный вулканизм и офиолиты // Вулканизм и геодинамика. М.: Наука, 1977.

2.      Авсюк Ю.Н., Левин Б.В. К вопросу М.В.Ломоносова о перемещениях центра Земли // Вестник РФФИ. 1999. № 2(16). С.4-11.

3.      Артюшков Е.В. Изостатическое равновесие земной коры // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1967. № 1.

4.      Артюшков Е.В. Гравитационная конвекция в недрах Земли // Изв. АН СССР.Физика Земли. 1968. № 9.

5.      Артюшков Е.В. Дифференциация по плотности вещества Земли и связанные с ней явления // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1970. № 5.

6.      Артюшков Е.В. Горизонтальные напряжения в изостатически уравновешенной литосфере // ДАН СССР. 1975. 201. № 1.

7.      Белоусов В.В. Земная кора и верхняя мантия материков // М.: Наука, 1966.

8.      Белоусов В.В. Земная кора и верхняя мантия океанов // М.: Наука, 1968.

9.      Белый В.Ф. Стратиграфия и структуры Охотско-Чукотского вулканогенного пояса // М.: Наука, 1977.

10.  Беляевский Н.А. Земная кора в пределах территории СССР // М.: Недра, 1974.

11.  Благовещенская М.Н. Крупные кольцевые дайки Тунгусской синеклизы и юго-запада Сибирской платформы // Сов. геология. 1971. № 6.

12.  Большое трещинное Толбачинское извержение. Камчатка 1975-1976 // М.: Наука, 1984. 638 с.

13.  Викулин А.В., Мелекесцев И.В. Сейсмичность, вулканизм Тихого океана и вращение планеты // Българско геофизично списание. 1997. Т. XXIII. № 1. С.62-68.

14.  Виноградов А.П. Химическая эволюция Земли. М., 1959. 43 с.

15.  Виноградов А.П., Сурков Ю.А., Андрейчиков Б.М. и др. Химический состав атмосферы Венеры // Космические исследования. 1970. № 4.

16.  Виноградов В.И. Сколько лет океану? // Природа. 1975. № 12.

17.  Войтковский К.Ф. О механизме подвижки ледника Медвежьего // Материалы гляциологических исследований. М., 1974. Вып. 24

18.  Гайнанов А.Г. О некоторых особенностях строения земной коры переходных зон Тихого океана по геофизическим данным // Геофизические исследования. М.: Изд-во МГУ. 1964. Вып. 1.

19.  Гайнанов А.Г., Тулина Ю.В., Косминская И.П. и др. Комплексная интерпретация материалов геофизических наблюдений в Охотском море и Курило-Камчатской зоне Тихого океана // Результаты исследований по международным геофизическим проектам. Сейсмические исследования. М.: Наука, 1965.

20.  Геологическая карта Тихоокеанского подвижного пояса. Л.: Недра, 1970.

21.  Геолого-географический атлас Индийского океана. М.: Изд-во АН СССР. ГУК. 1977.

22.  Горшков Г.С. О глубине магматического очага Ключевского вулкана. // ДАН СССР. 1956. 106. № 4.

23.  Горшков Г.С. Вулканизм Курильской островной дуги. М.: Наука, 1967. 288 с.

24.  Горшков Г.С. Новая глобальная тектоника и вулканизм // Геодинамика магмообразования и вулканизм. Петропавловск-Камчатский. 1974. С.21-31.

25.  Горшков Г.С., Мелекесцев И.В., Штейнберг Г.С., Эрлих Э.Н. О строении кратера Циолковский // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1970. № 2.

26.  Диц. Р., Холден Дж. Распад Пангеи. Новая глобальная тектоника. М.: Мир, 1974.

27.  Дмитриев Л.В. К вопросу о происхождении ультраосновных пород Индоокеанского хребта // Геохимия. 1969. № 10.

28.  Добродеев О.П. Живое вещество в оледенении Земли // Природа. 1975. № 6.

29.  Долгушин Л.Д., Осипова Г.В., Стулов В.В. Подвижка ледника Медвежьего в 1973 г. и основные черты предшествовавшей ей эволюции ледника // Материалы гляциологических исследований. М.: Наука, 1974. Вып. 24.

30.  Дэмон П.Э. Калий-аргоновый метод датирования изверженных и метаморфических пород и его применение к изучению горных массивов провинции бассейнов и хребтов на территории штатов Аризона и Сонора // Радиометрическое датирование. М.: Атомиздат. 1973.

31.  Камчатка, Курильские и Командорские острова. М.: Наука, 1974. 432 с.

32.  Ковылин В.М., Строев П.А. К проблеме образования впадины Японского моря (по геофизическим данным) // Палеонтология и морская геология. М.: Наука, 1976.

33.  Косминская И.П., Зверев С.М., Вейцман П.С. и др. Основные черты строения земной коры Охотского моря и Курило-Камчатской зоны Тихого океана по данным глубинного сейсмологического зондирования // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1963. № 1.

34.  Кулон Ж. Разрастание океанического дна и дрейф материков. Л.: Недра, 1973.

35.  Летников Ф.А. Эндогенные флюидные системы Земли // Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX  и XXI веков. Мат-лы Всерос. науч. конф., посвященной 10-летию РФФИ (1-4 октября 2002 г.). Иркутск. 2002. С.336-337.

36.  Ли Сы-гуан. Вихревые структуры Северо-Западного Китая. М.-Л.: Госгеолтехиздат. 1958.

37.  Лурье М.Л. Позднепалеозойские-раннемезозойские породы Сибирской платформы // Геохронология СССР. 1974. Т. II.

38.  Любимова Е.А. Термика Земли и Луны. М.: Наука, 1968.

39.  Макаренко Г.Ф. Трапповые поля материков и базальтовые поля океанов, сравнение в плане // Вестник МГУ. Геология. 1974. № 6.

40.  Мархинин Е.К. Предбиологические соединения в пепле вулкана // Природа. 1974.       № 8. С.71-78.

41.  Мархинин Е.К. Вулканы и жизнь. М.: Мысль, 1980. 198 с.

42.  Мархинин Е.К., Подклетнов Н.Е., Збруева А.А. Аминокислоты, углеводороды и другие органические соединения в ювенильном вулканическом пепле // ДАН. СССР. 1975. Т. 222. Вып. 6. С.1438-1440.

43.  Масайтис В.Л., Михайлов М.В., Селивановская Т.В. Попигайский метеоритный кратер // Сов. геология. 1971. № 6.

44.  Мелекесцев И.В. Вулканизм и рельеф // Проблемы эндогенного рельефообразования. М.: Наука, 1976. С.350-398.

45.  Мелекесцев И.В. Вихревая вулканическая гипотеза и некоторые перспективы ее применения // Проблемы эндогенного вулканизма. М.: Наука, 1979. С.125-155.

46.  Мелекесцев И.В. Вулканизм и рельефообразование М.: Наука, 1980.

47.  Мелекесцев И.В. Вулканизм как альтернатива космической катастрофы // Природа. 1986. № 1. С.65-66.

48.  Мелекесцев И.В. Вихревая вулканическая гипотеза и эволюция морфоструктуры Северной Пацифики // Петрология и металлогения базит-гипербазитовых комплексов Камчатки. Тезисы докладов научной сессии Камчатского отделения Всерос. Минералог. об-ва, посвященной памяти Ф.Ш.Кутыева 26-28 апреля 2000 г. Петропавловск-Камчатский. 2000. С.9-11.

49.  Мелекесцев И.В., Егорова И.А., Лупикина Е.Г. Внутренний хребет Курильской дуги // Камчатка, Курильские и Командорские острова. М.: Наука, 1974. С. 265-326.

50.  Менард Г.У. Геология дна Тихого океана. М.: ИЛ, 1966.

51.  Назиров М. Исследование закономерностей формирования крупномасштабных структур по космическим фотоизображениям // Изв. Высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 1975. № 1. С.67-75.

52.  Оровецкий Ю.П., Вигилянская Л.И., Гонтовая Л.И. Главные поверхности Земли // Вулканология и сейсмология (в печати).

53.  Павловский Е.В. О специфике стиля тектонического развития земной коры в раннем докембрии // Геология и петрология докембрия. М.: Изд-во АН СССР. 1962.

54.  Паккем Дж., Фальви Д. Гипотеза образования окраинных морей западной части Тихого океана // Новая глобальная тектоника. М.: Мир, 1974.

55.  Рамберг Х. Моделирование деформаций земной коры с применением центрифуги. М.: Мир, 1970. 400 с.

56.  Рикитаке Т. Геофизические и геологические данные о Японской островной дуге и ее обрамлении // Окраины континентов и островные дуги. М.: Мир, 1970.

57.  Рингвуд А.Э. Состав и эволюция верхней мантии // Земная кора и верхняя мантия. М.: Мир, 1972.

58.  Рускол Е.Л. Происхождение Луны. М.: Наука, 1975.

59.  Скиннер Б.Дж. Тепловое расширение // Справочник физических констант горных пород. М.: Мир, 1969.

60.  Сорохтин О.Г. Глобальная эволюция Земли. М.: Наука, 1974.

61.  Справочник авиационного метеоролога (М.М.Иоффе, М.П.Приходько). Военное  изд. Мин. обороны СССР. М.: 1977. 304 с.                 

62.  Суханов А.Л. Вулканические формы на Луне // Вулканизм и тектоника Луны. М.: Наука, 1974. С.7-173.

63.  Тарлинг Д., Тарлинг М. Движущиеся материки. М.: Мир, 1973.

64.  Тектоника Африки. М.: Мир, 1973. 533 с.

65.  Тектоника Евразии. М.: Наука, 1966. 488 с.

66.  Тораринссон С. Срединная зона Исландии // Система рифтов Земли. М.: Мир, 1970.

67.  Ушаков С.А., Красс М.С. Сила тяжести и вопросы механики недр Земли. М.: Недра, 1972.

68.  Фурмарье П. Проблемы дрейфа континентов. М.: Мир, 1971. 256 с.

69.  Хаин В.Е. Региональная геотектоника. Т. 1. М.: Недра, 1971.  

70.  Харланд У.Б., Кокс А.В., Ллевеллин и др. Шкала геологического времени. М.: Мир, 1985. 140 с.

71.  Чумаков Н.М. Докембрийские тиллиты и тиллоиды. Автореф. дисс. на соиск. уч. степени доктора геол.-мин. наук. М.: 1975.

72.  Шило Н.А. О механизме образования Солнечной системы // Тихоокеанская геология. 1982. № 6. С.20-27.

73.  Эрлих Э.Н. Современная структура и четвертичный вулканизм западной части Тихоокеанского кольца. Новосибирск.: Наука, 1973. 234 с.

74.  Allsopp H.L., Barret D.R. Rb-Sr age determinations of South African Kimberlite pipes // Phys. and Chem. Earth. 1975. V.9.

75.  Barberi F., Giglia G., Marinelli G., Santacroce R., Tasieff H., Varet J. Garte geologique de la depression des Danakil. 1970.

76.  Busse F.H. Magnetohydrodynamics of the Earth′s Dynamo // Ann. Rev. Fluid Mech. 1978. No 10. P.435-462.

77.  Creager J.S., Scholl et al. Initial Reports of the Deep Sea Drilling Project. 1973. V. 19. Washington (U.S. Governement Printing Office). 913 p.

78.  Eaton G.P., Christiansen R.L., Iyer H.M., Pitt A.M. Magma Beneath Yellowstone National Park // Science. 1975. V.188. No 4190.

79.  Fujiwhara S., Tsujimura T., Kusamitsu S. On the Earth-vorter, Echelon Faults and allied Phenomena // Gerlands Beiträge zur geophysik, zweite Supple mentband. 1933. P.303-360.

80.  Iriyama J. Origin of Lunar Mountains and Maria Inferred from the age data of their rocks // Bull. Volcanol. Soc. Japan. 1974. V.19.

81.  S Maruyama S., Kumazava M., Kawakami S. Towards a new paradigm of the Earth’s dinamics // J. of the Geol. Soc. Japan. 1994. V. 100. No 1. P.1-3.

82.  Regelous M., Hofmann A.W., Abouchami W., Galer S.J.G. Geochemistry of Lavas from the Emperor Seamounts, and the Geochemical Evolution of Hawaiian Magmatism from 85 to 42 Ma // Journal of Petrology. 2003. V.14. No 1. P.113-140.

83.  SmithR.B., Braile L.W. Topographic signature, space-time evolution, and physical ptoperties of the Yellowstone – Snake River Plain volcanic system: the Yellowstone hot-spot // Geological Survey of Wyoming Memoir. No 5. P.694-754.

84.  Swanson D.A. Magma supply at Kilauea volcano, 1952-1971 // Science. 1972. V.175. No 4078.

85.  Tatsumi Y., Shinjoe H., Ishizuka et al. Geochemical for a mid Cretaceouse superplume // Geology. 1998. V.26. No 2. P.151-154.