Құрамы жайлы жалпылама мəліметтер Жер қойнауларын көзбе-көз зерттеудегі адамзаттың қолы
жүктеу/скачать 149.5 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.2. Жердің жаралуы жəне оның тұтас планета ретінде геологиялық дамуына дейінгі эволюциясы. Геотектоникалық
| Тектоносфера – əртүрлі тектоникалық жəне магмалық
процестердің кеңінен етек алуы салдарынан өзін құрайтын заттардың құрамы мен физикалық қасиеттерінің көлбеу (горизонталь) жəне тік бағыттардағы əркелкілігімен сипатталатын, жер қыртысы мен жоғарғы мантия қабаттарын тұтас қамтитын планетамыздың жоғарғы қатты қабаты. Жердің Геотектоника жəне геодинамика 31 жоғарғы мантиясы «литосфералық мантия» жəне «астеносфера» деп аталатын қабаттарды біріктіретін болғандықтан, тектоносфера түсінігін планетамыздың қатты заттардан тұратын ең жоғарғы үш қабатының жиынтығын құрайтын қимасы деп түсінуге болады, олар – жер қыртысы, литосфералық мантия жəне астеносфера (жоғарыдан төмен қарай). Бұл қабаттар қимасының жалпы қалыңдығы шамамен 350-400 км аралығында, яғни Жердің тектоносфера қабаты осындай тереңдіктерде жер мантиясының «ауысу белдемі» деп аталатын екінші қабатымен төселеді. Жер қойнауына тереңдеген сайын температура мен қысым (заттардың тығыздығы) бірте-бірте арта беретіндігі анықталған. Бұл екеуінің қатарласа өсуі жер қойнауындағы заттардың негізінен алғанда қатты күйін сақтауға (сыртқы ядродан басқасының) мүмкіндік береді. Затты балқыту үшін оның температурасын неғұрлым өсіріп, қысым мөлшерін соғұрлым азайту қажет екендігі белгілі. Жер тереңдіктеріндегі өте жоғары температуралар жағдайында да заттардың балқып кетпеуінің негізгі себебі, сол жоғары температураларға жоғары дəрежелі қысымдардың да сəйкес келіп отыруынан деп түсінілуі тиіс, яғни жер қойнауларындағы заттардың бұл екі физикалық көрсеткіштері бір-бірімен «теңдескен» күйде артып отырады. Жердің жоғарғы қабатында, яғни жер қыртысының қимасында температураның тереңдіктерге қарай өсу жылдамдығы орта есеппен əрбір 100 м-ге 3°С-тан келетіндігі анықталған. Жердің температуралық өрісінің осы өсу қарқыны мегземелік (векторлық) сипатты иеленген, бұл шаманы «геотермикалық градиент» деп атайды. Алайда температураның тереңдіктерге қарай өсуінің жоғарыда келтірілген заңдылығы (əрбір 100 м-ге 3°С-тан немесе əрбір 33 м сайын 1°с-қа) планета қимасының барлық деңгейлерінде мүлтіксіз сақталуы мүмкін емес, себебі планетаның терең қойнауларында, яғни жер мантиясы мен жер ядросына сəйкес келетін тереңдіктерде шоғырланған ғаламат мол жылулардың термодинамиканың екінші заңдылығына сəйкес жоғары қарай «ағуы» тектоносфера ауқымында əртүрлі геологиялық Н. Сейітов, Т.Н. Жарқынбеков 32 процестердің көрініс беруін қамтамасыз етеді, сөйтіп статикалық жағдайдың ғана көрсеткіші болып табылатын геотермикалық градиенттің сақталу заңдылығына айтарлықтай түзетулер енгізуді қажет етеді. Жерді құрайтын заттардың тығыздығы планета қойнауларына тереңдеген сайын бірте-бірте арта беретіндігі жоғарыда айтылды. Жер қыртысы заттарының орташа тығыздығы 2,77 г/см3, литосфералық мантияның бұл көрсеткіші 3,1–3,3 г/см3 шамасында; астеносфера заттарының тығыздығы 3,4–3,5 г/см3-ден аспайды; ауысу белдемі мен төменгі мантия қималарындағы заттардың орташа тығыздығы 5,5-5,8 г/см3 аралығында болатындығы есептеліп шығарылған; жердің сұйық түріндегі сыртқы ядросын құрайтын заттар тығыздығы, əдейі жүргізілген есептеулерге сəйкес 9,4-10,0 г/см3 шамасында болуы тиіс; қатты заттардан тұратын ішкі ядро заттарының тығыздығы 13,0-13,5 г/см3 екендігі анықталған. Жер қойнауларына тиесілі заттар тығыздығының тереңдеген сайын арта беруін қамтамасыз ететін күштердің ішіндегі ең шешушілерінің бірі – литостатикалық тепе- теңдікті қамтамасыз ететін ауырлық күші болса керек. 2.2. Жердің жаралуы жəне оның тұтас планета ретінде геологиялық дамуына дейінгі эволюциясы. Геотектоникалық жорамалдар, бұл жорамалдар туындауының эволюциясы Жердің планета ретінде жаралу жəне қалыптасу процестерін дұрыс жорамалдау геотектоника ғылымының өте маңызды мəселелерінің бірі болып табылады, себебі планетаның геологиялық нысан ретінде даму процесін қамтамасыз ететін тектоникалық қозғалыстардың туындау себептері мен көрініс беру ерекшеліктерін анықтау аталған жорамалдар мазмұнымен тығыз байланысты. Жердің жаралуы туралы басты жорамалдарға ортақ бір қағида бар, ол – Күн жүйесінің орталық денесі болып табылатын Күннің өзінің жəне оны ұдайы айналып жүретін, яғни Күннің Геотектоника жəне геодинамика 33 табиғи серіктері болып табылатын бүкіл планеталардың (мұндай планеталар тоғыз, олар – Меркурий, Шолпан, Жер, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун жəне Плутон) əртүрлі химиялық элементтердің жиынтығы болып табылатын бірыңғай заттардан жаралғандығы жайлы қағида. Мұндай заттарды Ғарыштың «газды-тозаңды бұлттары» деп атайды. Күннің жəне сол Күн жүйесіне тиесілі Жер планетасының жаралуы жайлы алғашқы жорамалдардың бірі – «Кант–Лаплас жорамалы» деп аталады. Бұл жорамалды алғаш ұсынғандар неміс философы И.Кант (1755) жəне француз математигі П.С.Лаплас (1797). Бұл жорамалға сəйкес, Күннің өзі жəне оның табиғи серіктері болып табылатын планеталар «ыстық тұманнан» жаралған деп есептеледі; Күннің өзі орталық ядро рөлін атқарады, ал болашақ планеталарды құраған «ыдыраңқы заттар тұманы» əуелден-ақ сол ядроны айналып жүрген, осы айналыстан туындаған центрге тартқыш күш экватор жазықтығында тартылыс күшімен теңдескен, сондықтан да осы экватор жазықтығында ыстық заттардан тұратын газдар азды- көпті суына отырып, нақтылы орбита бойымен айналатын жеке- дара планеталарға жинақталған. Кант–Лаплас жорамалы жалпылама тезистер түрінде жарияланды, бұл жорамал ешқандай да математикалық есептеулермен дəлелденбеген болатын. Солай бола тұрса да бұл жорамал көпке дейін Күн жүйесінің жаралуы туралы негізгі жорамал ретінде сақталды, тек ХІХ ғасырдың аяқ шеніне ғана оның қате екендігі дəлелденді. Аталған жорамалдың кейбір астрономиялық заңдылықтар тұрғысынан шындыққа жанаспайтындығын дəлелдеуде американдық астроном Мультон, американдық геолог Чемберлен, ағылшын астрономы Дж.Джинс зерттеулері айтарлықтай рөл атқарды. Алайда Кант– Лаплас жорамалының екінші планға ысырылуына бірден-бір себепші болған Кеңестер Одағының академиктері О.Ю.Шмидт пен В.Г.Фесенков зерттеулері болатын. О.Ю. Шмидт 1944 жылы алғаш ұсынған, кейінірек өз қызметкерлерімен біріге отырып, жан-жақты дəйектеген идеялары төмендегідей. Н. Сейітов, Т.Н. Жарқынбеков 34 Жер жəне Күн жүйесінің өзге де планеталары сол жүйенің орталық денесі болып табылатын Күннің тартылыс күштері салдарынан оқшауланған «жұлдызаралық материя бұлттары» есебінен қалыптасқан. Бұл бұлттарды құрайтын ұсақ бөлшектер өздерінің қозғалысы барысында бір-бірімен жанасқан, сөйтіп жүйенің экваторлық бөлігінде өз өсінен айналып жүретін біршама тығыз дискіге айналған. Бұл диск Күннен айналуы барысында өзге де тозаңдарды өз болмысына жинақтай берген, осылайша олар түрлі мөлшерлі, массасы да алуан түрлі шоғырларға топтасқан. Мұндай шоғырларды О.Ю.Шмидт «планеталар өскіні» («зародыш») деп атады. Келе-келе бұл өскіндер байырғы планеталарға айналған, бұл процесс тұманның ұсақ тозаңдарының жинақталуы есебінен ғана емес, «өскіннің» тартылыс күші салдарынан біршама ірірек массалардың да жымдаса бірегейленуі нəтижесінде жүзеге асқан. О.Ю.Шмидтің пікірінше, Күн жүйесіне тиесілі планеталар эволюциясын қамтамасыз еткен факторлар қатарына жататындар – тартылыс күші, энергияның сақталу жəне қозғалыс мөлшері моментінің сақталу заңдылықтарынан туындайтын күштер. Ғалым – механикалық энергияның жылу энергиясына айналу процесі де планеталардың жаралуына айтарлықтай үлес қосқандығын атап көрсетеді. О.Ю.Шмидт идеялары бұған дейін шешуі табылмаған талай заңдылықтар табиғатын анықтауға мүмкіндік берді. Мəселен, Күн жүйесіне кіретін планеталар арасындағы қашықтықтардың нақтылы заңдылыққа сəйкес өзгеріп отыру себебін (Күннен қашықтаған сайын əрбір келесі планета одан бұрынғы екі планета арасындағы қашықтықпен салыстырғанда екі есе қашығырақ орналасқан) О.Ю.Шмидт зерттеулері тұңғыш рет түсіндірді жəне бұл заңдылық табиғатын математикалық тұрғыдан негіздеп берді. Күн жүйесіне тиесілі планеталардың «Жер тобының планеталары» (Меркурий, Шолпан, Жер жəне Марс) жəне «алып планеталар» (қалған планеталар) болып екі топқа бөліну себебін О.Ю.Шмидт былайша түсіндірді: Күннен қашық орналасқан алып планеталар төмендеу температура жағдайында қалыптасқан, сондықтан олар сутек сияқты жеңіл Геотектоника жəне геодинамика 35 элементтердің қатты бөлшектер түрінде бірегейленуі нəтижесінде пайда болған, ал Күнге жақын орналасқан Жер тобының планеталары қаттырақ қызған, сондықтан да оларға тиесілі жеңіл элементтердің басым көпшілігі ғарыш кеңістігіне «ұшып кеткен», осының салдарынан бұл планеталар негізінен қиын балқитын ауыр элементтерден тұрады. О.Ю.Шмидт идеяларының негізгі жетістігі – бүкіл пла- неталардың біршама салқын заттар есебінен қалып- тасқандығын, яғни олардың қалыптасу сəтінде балқымалы күйде болмағандығын дəйектеуі болып табылады. Бұл ғалым түсінігіне сəйкес, барша планеталарға, бірінші кезекте Жер планетасына тиесілі «ішкі жылулар» кейінірек, яғни толық қалыптасып болған планеталардың ішкі процестері (эндогендік процестер) нəтижесінде пайда болған. О.Ю.Шмидт идеялары кемшіліксіз де емес. Мұндай кемшілік екеу: 1) Күн жүйесіне тиесілі планеталар жаралуы сол жүйенің орталық денесі болып Күн деп аталатын жұлдыздың жаралу процесімен байланыссыз қаралатындығы; 2) барша планеталардың негізін құраған «жұлдызаралық материя бұлттары» табиғатының анықталмай қалғандығы. О.Ю.Шмидт идеяларын одан əрі дамыта отырып, оның жоғарыда айтылған кемшіліктерін жоюға айтарлықтай үлес қосқан бірден-бір ғалым – Кеңестер Одағының екінші академигі В.Г.Фесенков болды. Бұл ғалым зерттеулеріне сəйкес, Ғарыш кеңістігінде Күн жүйесі сияқты жұлдыздық жүйелер көптеп саналады, Күн жүйесі солардың біреуі ғана. Күн жəне оған тиесілі планеталар бір мезгілде, бір ғана ортада, бір ғана заттар есебінен қалыптасқан. Мұндай заттарды В.Г.Фесенков «газды- тозаңды тұманның тығыздалған талшықтары» (уплотненные волокна газо-пылевой туманности) деп атады. Аталған «тығыз талшықтар» ауқымында болашақ жұлдызға ұқсайтын» қойыртпақ» (сгущение) жаралған, бұл «қойыртпақ» өзін қалыптастырған жəне өзін қоршаған газды-тозаңды орта арасында экватор жазықтығына бойлас бағытта созыла сағаланған. Сөз болып отырған «қойыртпақтың» орталық бөлігі есебінен болашақ Күн қалыптасқан, осы Күннің өз өсінен Н. Сейітов, Т.Н. Жарқынбеков 36 жоғары дəрежелі жылдамдықпен шыр айналуы оны қоршаған газды-тозаңды материяның ауқымды бөлігінің сол Күн бетіне тоғытылуына мүмкіндік берген. Қалған газды-тозаңды материя шоғырлары экватор жазықтығы бойында орталық денеден бірте-бірте қашықтай берген, сөйтіп байырғы дискіге, немесе жұқалтайлау линзаға ұқсайтын болашақ планеталардың негіздері, яғни «протопланеталар» қалыптасқан. Протопланеталардың жаралуы олардың өздерін қоршаған ортаға тиесілі газды-тозаңды массалар есебінен ұлғая түсуі жəне тығыздалуы, сөйтіп шынайы планеталардың қалыптасуы осы процестер жүзеге асқан ортаның гравитациялық тұрақсыздығы жағдайына тəуелді. В.Г.Фесенковтың топшылауынша, Күннен қашық орналасқан алып планеталар өздерінің жаралған сəттегі құрамын өзгеріссіз сақтаған болуы тиіс, себебі температура мөлшерінің төмен болуы тұңғыш планеталар құрамындағы сутек сияқты жеңіл газдардың да ғарыш кеңістігіне ұшып кетпей, планета заттары қимасында қатты күйінде сақталып қалуына жағдай жасайтын болады. Керісінше, Күнге жақын орналасқан Жер тобының планеталары өздерінің алғашқы құрамын айтарлықтай өзгертуі тиіс, себебі температураның біршама жоғары мөлшерлері ұшпа элементтердің қоршаған кеңістікке таралып кетуіне əкеліп соқтыруы тиіс. Алайда, В.Г.Фесенков пікірінше, бүкіл планеталар өздерінің жаралу сəтінде бірдей құрамды заттар (бүкіл химиялық элементтер жиынтығы) есебінен қалыптасқан, олардың заттық құрамындағы жоғарыда сөз болған өзгерістер планеталар эволюциясының кейінгі кезеңдерінде етек алған болса керек. Бірін-бірі толықтыра түскен О.Ю.Шмидт жəне В.Г.Фесенков идеялары бүгінгі таңда Күн жүйесінің жəне оған тиесілі планеталардың жаралуы жайлы негізгі жорамал болып есептеледі. Бұл жорамал геологиялық əдебиетте «Шмидт– Фесенков жорамалы» деп аталады. Бұл жорамалдың негізгі идеяларының бірі – планеталардың қатты күйдегі біршама салқын заттар есебінен жаралғандығының дəйектелуі Геотектоника жəне геодинамика 37 екендігіне тағы бір назар аударамыз. Бұл жорамалдың «Кант– Лаплас жорамалынан» ең басты айырмашылығы да осында. Геотектоника ғылымының негізгі міндеттерінің бірі – планетамыз жаралғаннан кейін оның геологиялық нысан ретінде даму заңдылықтарын анықтау, сөйтіп бүкіл планетаның, оның литосферасының, литосфераның беткі қабаты болып табылатын жер қыртысының геотектоникалық даму процестерін сатылай отырып қадағалау болып табылады. Нақ осы мəселелерді шешу мақсатында ғана геотектоника геология ғылымының арнаулы саласы ретінде қалыптасқандығы белгілі. Аталған мəселелерді пайымдау барысында əртүрлі геотектоникалық жорамалдар пайда болды, енді осы жорамалдардың қысқаша мазмұны мен негізгі қағидаларына тоқталамыз. Геотектоника ғылымының алғашқы белгілері XVII ғасырдың екінші жартысында италияндық ғалым Н.Стеноның тұжырымдарынан көрініс берді (1669). Кейінірек геология ғылымында ｫСтено ережесіｻ деген атауды иеленген бұл тұжырымдар жиынтығы мейлінше қарапайым бола тұрса да, ол болашақ геотектоника ғылымының өте маңызды мəселелерін күн тəртібіне қойған болатын. «Стено ережесі» бір-бірімен сабақтас жəне бір-бірімен тығыз байланысты төрт тұжырымды біріктіреді, олар: 1) шөгінді таужыныс қабаттары өздерінің түзілуі сəтінде көлбеу (горизонталь) бағытта жайғасқан; 2) мұндай шөгінді қабаттардың жер бетінде иілген, яғни қатпарланған түрде жиі- жиі ұшырасуы олардың түзілгеннен кейінгі кезеңдерде деформацияға (құрылымдық өзгерістерге) ұшырауының нəтижесі; 3) шөгінді таужыныстардың деформацияға ұшыраған, яғни қисайып еңістенген, тіпті «тік тұрған» қабаттарын екінші шөгінді қабаттардың көлбеу (горизонталь) бағытта көмкеріп жатуы соңғы шөгінділердің түзілуі алғашқы шөгінді қабаттардың құрылымдық өзгерістерге (деформацияға) ұшырағаннан кейін ғана жүзеге асқандығын дəлелдейді; 4) таулар өздерінің қалыпты жағдайын сақтап тұрмайды, яғни жербедер үнемі өзгерістерге ұшырап отырады. Н. Сейітов, Т.Н. Жарқынбеков 38 Келтірілген тұжырымдардан Н.Стено тектоникалық қозғалыстар нəтижесін алғаш рет байқаған бірден-бір ғалым екендігін толық сеніммен мəлімдеуге болады, алайда ол кезде «тектоникалық қозғалыстар» деген түсінік мүлдем белгісіз болатын. Сондықтан да Н.Стено шөгінді таужыныс қабаттарының «иілу» себебін сол қабаттардың жерасты үңгірлеріне жапырыла құлау процесімен түсіндіруге тырысты. XVII-XVIII ғасырлардағы жаратылыстану ғылымдарының жалпылама даму деңгейі мүлдем төмен деңгейде болатын. Сондықтан да бұл кезеңдерде таужыныс қабаттарының алғаш жаралу жолдары, олардың кейінірек құрылымдық өзгерістерге ұшырау себептері мейлінше қарапайым процестермен түсіндірілді. Бұл орайда геологиялық ғылым тарихында ｫнептунизмｻ (Нептун – ежелгі гректердің су құдайы) жəне ｫплутонизмｻ (Плутон – ежелгі гректердің от құдайы) деген атаулармен сақталған жалған ілімдік (псевдонаучное) қағидалар мазмұнына қысқаша ғана тоқталып өту орынды. «Нептунистер» геологиялық процестердің туындау себептерін тек қана сырт күштердің əсерімен түсіндіруге тырысты (сырт күштер əсерінен туындаған процестер кейінірек «экзогендік процестер» деген атауды иеленді). Бұл орайда тұздардың сулы ерітінділер құрамынан тұнбаға түсуіне, яғни олардың кристалдану процесіне айырықша үміт артылды. Олар жер бетінде ұшырасатын таужыныстардың барлық түрлері, тіпті қазір бізге кеңінен таныс магмалық таужыныстар да сулы ерітінділер құрамындағы алуан түрлі тұздардың кристалдану нəтижесі деп есептеді. «Нептунистер» жер қыртысы ауқымында айтарлықтай қозғалыстар болмайды деп мəлімдеді, ал таужыныс қабаттарының «иілу» себептерін олардың əуел- бастан-ақ кедірлі-бұдырлы жазықтық бетінде «қисық кристалдануының» нəтижесі деп түсіндіруге тырысты. Олардың түсініктеріне сəйкес, жанартаулардың əрекеті жерасты көмірлерінің, мұнайдың немесе күкірт шоғырларының өртенуінің нəтижесі-мыс. «Плутонистердің» идеялары «нептунистлердің» идеяларымен салыстырғанда прогрестік сипатты иеленді деп Геотектоника жəне геодинамика 39 мəлімдеуге болады, алайда бұлардың тұжырымдары да өте қарабайыр болатын. Олар геологиялық процестер табиғатын негізінен жер қойнауының ішкі күштерінің əсерімен түсіндіруге тырысты, яғни олар қазіргі таңда «эндогендік процестер» деп аталатын процестерге ғана иек артты. Жанартаулар əрекетін жер қойнауларына «жасырынған» жылулар нəтижесі деп ұққан олар құрлықтар мен теңіздердің ұдайы бір-бірін алмастырып отыратындығын мойындады, жербедердегі мұндай өзгерістер табиғатын күшті жерсілкіністердің нəтижесімен түсіндіруге тырысты. «Плутонистердің» көрнекті өкілдерінің бірі – италиялық Моро деген ғалым тұжырымдарына сəйкес, жер бетінің кейбір бөліктерінің жоғары көтерілуі, сөйтіп таулы жербедер түрінің пайда болуы планетаның ішкі жылуы əсерінен қатты қызған газдардың «көмпие ісінуінің» нəтижесі; алайда аталған газдар жерасты қуыстарында тұрақты түрде сақталып қалуы мүмкін емес, ендеше мұндай қуыстар белгілі бір уақыт өткеннен кейін қайтадан «жабылуға» «қуыс үсті опырыла құлауға), сөйтіп үстіңгі өңір жаңа таужыныс қабаттарымен қайтадан көмілуге мəжбүр; жер бетінде жиі ұшырасатын көтерілімдер мен ойыстар дəйім алмасып отырмақ. «Плутонизм» идеяларын одан əрі дамыта отырып, болашақ геотектоника ғылымына жаңа леп əкелген белгілі орыс ғалымы М.В. Ломоносов болды. Геотектоника ғылымының тарихында ｫКөтерілім жорамалыｻ («Гипотеза поднятия») деген атауды иеленген бұл идеялар жиынтығының ең негізгі жетістігі – Жер планетасының геологиялық даму процесіне ішкі (эндогендік) жəне сырт (экзогендік) күштердің екеуінің де айтарлықтай үлес қосатындығының тұңғыш рет мойындалуы. М.В. Ломоносов сөз болып отырған қағидаларын өзінің «Жер қабаттары туралы» («О слоях земных») деп аталатын əйгілі еңбегінде жариялады (1749). Ғалым тектоникалық қозғалыстардың екі түрі болатындығын атап көрсетті, олар – өте қарқынды да тез өтетін қозғалыстар жəне баяу өрбитін қозғалыстар. Белгілі орыс ғалымының бұл тұжырымы сол заман үшін шын мəніндегі революциялық көзқарас болғандығы түсінікті, себебі тектоникалық қозғалыстардың осындай екі түрі шынында да Н. Сейітов, Т.Н. Жарқынбеков 40 болатындығы кейінгі зерттеулермен дəлелденді (орогендік немесе қатпарлы қозғалыстар жəне эпейорогендік немесе тербелмелі қозғалыстар). М.В. Ломоносовтың аталған тұжырымдары XVII ғасырда кеңінен етек алған жүктеу/скачать 149.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|