Геодинамика

Материал из «Знание.Вики»
Наука
Геодинамика
англ. Geodynamics
Тема Геология, Тектоника
Предмет изучения Земля и планеты
Период зарождения XX век
Основные направления Общая геодинамика
Частная геодинамика
Региональная геодинамика
Историческая геодинамика
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

Геодина́мика (греч. γῆ — Земля; земля, почва и греч. δύναμις — возможность, сила) — наука о силах и процессах, возникающих в результате эволюции Земли как планеты и определяющих изменения в её строении, составе и рельефе. Термин предложен английским учёным Джорджем Дарвином (1887 год). Геодинамика синтезирует данные геологических наук, геофизики и геохимии, а также геодезии (форма геоида). Геодинамика подразделяется на эндогенную, исследующую процессы, протекающие в недрах «твёрдой» Земли, и экзогенную — происходящие на её поверхности[1].

История

Геодинамика как самостоятельная область знаний начала выделяться из смежных наук о Земле в 50-х годах XX века. Основателями стали немецкий учёный Альфред Вегенер и американские исследователи Артур Холмс и Хантер Хек. Значительный вклад в развитие геодинамики внесли советские учёные: Владимир Магницкий, Владимир Белоусов, Владимир Жарков, Пётр Кропоткин, Олег Сорохтин, Евгений Артюшков и другие[2].

В геодинамике можно выделить несколько направлений в зависимости от объектов исследования:

  • Общая геодинамика (геодинамика внутренних оболочек) сосредоточена на изучении глубоких процессов.
  • Частная геодинамика исследует внешние оболочки, такие как движение литосферных плит и геодинамические условия.
  • Региональная геодинамика анализирует взаимодействие плит и их проявления на определённых участках земной поверхности.
  • Историческая геодинамика (палеогеодинамика) восстанавливает геодинамические условия прошлого, акцентируя внимание на реконструкции расположения и взаимодействия литосферных плит с помощью палеомагнитных данных[2].

Категории геодинамики

Геодинамика изучает движение вещества и взаимодействие всех оболочек Земли, включая литосферу (тектоносферу), астеносферу, нижнюю мантию, внешнее и внутреннее ядро. Таким образом, геотектоника является частью геодинамики[3].

К категориям геодинамики относятся:

  • механизмы тепломассопереноса;
  • геохимические типы мантии;
  • понятие о магматических сериях;
  • магматизм и типы термальных режимов;
  • понятие о диапирах;
  • понятие о простых и сложных геодинамических обстановках[3].

Геодинамическая модель строения Земли

Землю, с точки зрения стиля протекающих в ней геодинамических процессов, разделяют на три главные области: кору и верхнюю мантию, составляющие тектоносферу, где господствует тектоника плит; нижнюю мантию — область проявления тектоники мантийных струй, то есть плюмтектоники; ядро с прогрессирующим разрастанием твёрдого, чисто железоникелевого внутреннего (центрального) ядра за счёт внешнего, жидкого, что именуется тектоникой роста. Восходящие суперплюмы служат причиной раскола и деструкции суперконтинентов и образования вторичных океанов между их фрагментами, в то время как под суперконтинентами, окружёнными зонами субдукции, возникают воронкообразные формы[3].

Виды

Эндогенная геодинамика

Исследования эндогенной геодинамики охватывают как глобальные, так и мелкие структуры, образованные внутренними процессами Земли. К ним относятся континенты, океаны, зоны складчатости, области вулканической активности, метаморфизма и сейсмичности, которые формировались в результате конвективных потоков в мантии, возникающих вследствие гравитационной и тепловой дифференциации планеты. В контексте изучения древних процессов выделяется историческая палеогеодинамика, исследующая геодинамические события, которые приводили к образованию структур и формаций. Основной целью таких исследований является восстановление предыдущих положений литосферных плит, их форм, границ и движений. Процессы, относящиеся к эндогенной неогеодинамике, включают сейсмичность, формирование глубинных структур, современный вулканизм, тепловые аномалии и смещения в разрывных зонах. При наличии достоверной информации возможно выделение литосферной и глубинной неогеодинамики, связанной с плюмами, преимущественно происходящими из нижней мантии[4].

Историческая геодинамика

Земля постепенно и постоянно остывает, теряя запасы летучих веществ во время дегазации (примерно 100 °C за миллиард лет), что вызывает необратимые изменения в геодинамических процессах, исследуемых исторической геодинамикой. Эти изменения отражаются в трансформации типов конвекции, что связано с колебаниями числа Рэлея: от хаотической конвекции к валиковой, затем к двухъярусной и, наконец, к общей мантийной. Одновременно происходит перераспределение влияния тектоники плюмов на тектонику литосферных плит, с акцентом на последнюю. Характер тектоники плит также меняется: размер плит увеличивается, их количество сокращается, и общая длина осей спрединга уменьшается. Некоторые учёные предполагают, что это может привести к исчезновению плитной структуры литосферы, как на Марсе. В геологическом прошлом число плит варьировалось, достигая минимума во времена формирования суперконтинентов. В XXI веке присутствует восемь крупных плит и ряд микроплит[1].

На процессы в недрах Земли влияют осевое вращение, приливы от Луны и Солнца, а также метеоритные бомбардировки, возможно, связанные с дальним Космосом. Вращение Земли вызывает западный и северный дрейф материков, а изменение скорости вращения приводит к образованию систем линеаментов и планетарной трещиноватости[1].

Нелинейная геодинамика

Теоретические основы нелинейной геодинамики относятся к исследованию Дмитрия Пущаровского 1989 года, в котором обсуждается проблема многоуровневой каскадной конвекции в мантии, вызванной тепломассопотоками. Из данной работы следует, что в мантии не существует единой конвективной структуры; наблюдается конвекция разнообразных уровней с различными масштабами, неупорядоченным расположением ячеек и нестабильным временем их формирования. Мантия представляется системой с изменчивым составом и энергетикой, различающейся как радиально, так и латерально[5].

Нелинейные геодинамические процессы проявляются на разных глубинах Земли под влиянием как эндогенных, так и экзогенных факторов. Эндогенные факторы отражают энергетические дисбалансы из-за сложных внутренних процессов. К экзогенным факторам относятся: изменения наклона оси и угловой скорости Земли, которые могут быть хаотичными; приливные силы от гравитации Земля-Луна; столкновения с крупными космическими телами; наличие космической пыли, проходящей через орбиту Земли. Коровые и мантийные неоднородности подтверждают существование нелинейных геодинамических процессов и служат основой для тектонического районирования[5].

Экзогенная геодинамика

Экзогенная геодинамика подразделяется на палео- (историческую) и молодую неоэкзогеодинамику. Они рассматривают внешние, в основном морфологические приповерхностные особенности Земли, сформированные под воздействием солнечного тепла и гравитации. К ним относятся элементы рельефа и факторы, его образующие: эрозия, абразия, образование олистостром, турбидитов, оползней, осадконакопление, деятельность воды, льда и ветра, карст и другие[4].

Научные направления

Инженерная геодинамика

Инженерная геодинамика представляет собой область науки в рамках инженерной геологии, занимающуюся анализом механизмов, динамики и закономерностей, а также прогнозированием возникновения природных и антропогенных геологических (инженерно-геологических) процессов в верхней части земной коры (литосферы), которые связаны с осуществляемой, текущей или предусмотренной инженерной деятельностью человека. В рамках инженерной геодинамики выделяются несколько подразделов: общая инженерная геодинамика, региональная инженерная геодинамика и геодинамика грунтов[6].

Тектоника

Тектоника, или геотектоника, основывается на изучении структуры, движений, деформаций и эволюции земной коры и литосферы, их процессов, происходящих в тектоносфере и Земле в целом. Объектами исследований в области тектоники являются элементы литосферы различного масштаба: наиболее крупные — континенты, океаны и зоны перехода между континентами и океаном (континентальные окраины); внутри континентов — платформы (кратоны) и орогены (складчатые пояса, или подвижные зоны), щиты и плиты, антиклизы и синеклизы, внутренние и внешние зоны орогенов, передовые и межгорные впадины; в океанах — срединно-океанические хребты и абиссальные равнины, внутроокеанические хребты и поднятия и другие[7].

Геодинамическая минералогия

Геодинамическая минералогия является направлением в геодинамике, изучающее взаимосвязь между геодинамическими процессами и минеральным составом пород. В этом направлении исследуют минералого-петрографические методы изучения серпентинитов для решения задач формационного и геодинамического анализа. Особое внимание уделяется хромшпинелям как петрогенетическим индикаторам и их значению в реконструкции древних геодинамических обстановок[8].

Примечания

  1. ↑ Перейти обратно: 1,0 1,1 1,2 Хаин В. Е. Геодинамика. Большая российская энциклопедия (14 июня 2023). Дата обращения: 15 января 2025. Архивировано 15 января 2025 года.
  2. ↑ Перейти обратно: 2,0 2,1 Геодинамика. Горная энциклопедия. Дата обращения: 26 января 2025.
  3. ↑ Перейти обратно: 3,0 3,1 3,2 Ненахов В. М., Бондаренко С. В., Золотарёва Г. С. Общая геодинамика. — Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2016. — 98 с.
  4. ↑ Перейти обратно: 4,0 4,1 Юдин В. В. Генетические классификации основных геодинамических процессов и объектов // География. Геология : Журнал. — 2019. — Т. 5 (71), № 3. — С. 326.
  5. ↑ Перейти обратно: 5,0 5,1 Боронин В. П. О парадигмах в геологии и нелинейной геодинамике // Георесурсы : Журнал. — 2002. — № 1 (9). — С. 2.
  6. ↑ Трофимов В. Т., Королёв В. А. Инженерная геодинамика. Большая российская энциклопедия (3 ноября 2023). Дата обращения: 23 января 2025. Архивировано 23 января 2025 года.
  7. ↑ Хаин В. Е. Геотектоника. Большая российская энциклопедия. Дата обращения: 26 января 2025. Архивировано 26 января 2025 года.
  8. ↑ Попов Ю.В., Пустовит О.Е. Минералого-петрографические методы изучения серпентинитов в решении задач формационного и геодинамического анализа. — Ростов-на-Дону, 2022. — 44 с.
Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Геодинамика&oldid=1318302