Главная Архивные документы
Исследования
КСЭ Лирика
Вернуться
Э.Р.Казанкова, ТУНГУССКОЕ СОБЫТИЕ - РЕЗУЛЬТАТ САМООРГАНИЗАЦИИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА?
И.П.Жеребченко, ФЕНОМЕН ТУНГУССКОГО ГЕОКОНА
Ю.А.Николаев, П.А.Фомин, ТУНГУССКАЯ КАТАСТРОФА КАК ВЗРЫВ МЕТАНО-ВОЗДУШНОГО ОБЛАКА, ...
Н.Л.Сапронов, В.И.Вальчак, Д.Ф.Анфиногенов, ГЕОЛОГИЯ РАЙОНА ПАДЕНИЯ ТУНГУССКОГО МЕТЕОРИТА И ЕЁ ЗНАЧЕНИЕ ПРИ ПОИСКАХ МЕТЕОРИТНОГО ВЕЩЕСТВА.
Д.Н.Тимофеев, ТУНГУССКИЙ ВЗРЫВ ПРИРОДНОГО ГАЗА
А.Ю.Ольховатов, МОГ ЛИ ВЗРЫВ МЕТЕОРИТА ПРОИЗВЕСТИ "ТУНГУССКИЙ" ЛЕСОПОВАЛ?
А.Ю.Ольховатов, ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ (ТЕКТОНИЧЕСКАЯ) ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ТУНГУССКОГО СОБЫТИЯ 1908 Г.
Ю.В.Волков, ТУНГУССКИЙ ВЗРЫВ 1908 г. И ОСОБЕННОСТИ СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В ХХ ВЕКЕ
Г.Г.Кочемасов, О ВЕРОЯТНОЙ ЗЕМНОЙ ПРИРОДЕ ТУНГУССКОГО ВЗРЫВА 1908 ГОДА
Каталог
Э.Р.Казанкова, ТУНГУССКОЕ СОБЫТИЕ - РЕЗУЛЬТАТ САМООРГАНИЗАЦИИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА?
Карта сайта Версия для печати
Тунгусский феномен » Исследования » Конференции » 90 ЛЕТ ТУНГУССКОЙ ПРОБЛЕМЫ. 30 ИЮНЯ - 2 ИЮЛЯ 1998, Красноярск » ГИПОТЕЗЫ ЗЕМНЫЕ » Э.Р.Казанкова, ТУНГУССКОЕ СОБЫТИЕ - РЕЗУЛЬТАТ САМООРГАНИЗАЦИИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА?

Э.Р. Казанкова,
Институт проблем нефти и газа РАН, Москва

Все разномасштабные природные системы имеют единый алгоритм перехода от менее сложных и менее упорядоченных к более сложным и более упорядоченным состояниям. В основе этого алгоритма заложена присущая материи способность к самоорганизации, протекающей в критических точках развития cистемы. Самоорганизация проявляется в форме гигантской коллективной флуктуации, при протекании которой в явном виде обнаруживается «стрела времени»: процесс скачка невозможно повернуть вспять.

Очевидно, что синергетика - это не альтернатива существующим доктринам, а новый междисциплинарный подход, позволяющий проводить корректное ретромоделирование и всевозможные реконструкции, без которых геология пока обойтись не может (П.М.Горяинов и др.,1996). Геология - наука событийно-историческая, в ней так или иначе речь идет всегда о прошедших событиях в истории Земли или в пределах ее отдельных элементов. Земля сложна, в ней постоянно происходят изменения под влиянием непрерывной подпитки энергией, как из ее недр, так и извне. Основой нашего подхода является физика неравновесных состояний, демонстрирующая фундаментальную особенность сильно неравновесных систем порождать высокоупорядоченные структуры и теория динамических систем, изучающая каким образом это происходит. Необходимо учитывать то принципиально важное обстоятельство, что любая планета (электрон) не только обращается вокруг притягивающего центра - Солнца (ядра атома), но и движется в пространстве и во времени вместе с этим центром. При этом Солнце (ядро атома), в свою очередь, движется по аналогичной спиралевидной кривой вокруг центра Галактики (притягивающего центра) и так далее. Таким образом, истинная траектория планеты (электрона) представляет собой сложную пространственную спиралевидную кривую, навивающуюся на спиралевидную же ось переменной кривизны. Это означает, что в природе существует четко выраженная иерархия спиральных (вихревых) движений самых различных тел, обусловливающая, в свою очередь, существование вполне определенных временных ритмов на каждой ступени этой иерархии (И.Г.Горячко, 1996).

Методологической основой наших исследований является системный анализ неустойчивого состояния геофизической среды, обусловленного спиралевидно-скручивающимся движением масс Земли. По современным представлениям, Земля – самогравитирующее тело, которое, вращаясь вокруг прецессирующей оси с запада на восток с определенной угловой скоростью, участвует в сложном движении в пространстве, взаимодействуя с другими космическими телами (А.И.Новиков, 1989 и др.). В условиях несовпадения поступательного смещения твердых, жидких и газообразных масс Земли с ее вращением возникают разноуровневые и разномасштабные пространственно-временные структуры, представляющие собой вложенные друг в друга эллипсоидные сегменты, адекватные ранжированию геологической среды на подвижные блоки, соответствующие ее напряженно-деформированному состоянию и ограниченные листрическими разломами. Упорядоченность и динамокинематика этих структур являются следствием реализации спиралевидно-скручивающегося движения масс Земли, которое, по определению Н.Н.Сигачевой (1993 г.), представляет собой универсальный механизм самоорганизации геологического пространства. Спиралевидно-скручивающееся движение представляет собой нелинейное физическое явление, известное как механизм самоорганизации (движения) в атмосферах галактик, планет, океанах и плазме. Этот механизм функционирует на разных глубинах и предопределяет развитие разномасштабных геодинамических процессов. В процессе спиралевидно-скручивающегося движения масс Земли сегменты приобретают неустойчивое состояние: они стягиваются к центру системы. Это движение сопровождается их поворотом вокруг вертикальной и горизонтальной оси. В центре спиралевидно-скручивающихся систем, как правило, возникают условия для сжатия, а на краю - условия для растяжения, сопровождаемые отрывами горных масс. Эллипсоидная форма блоков земной коры при движении способствует их поворотам и одновременному образованию на их границах ротационных сдвигов, сдвиго-раздвигов, сдвиго-надвигов, надвигов, взбросов и сбросов.

Структуры такого типа наблюдаются повсеместно. Неизбежность тех или иных преобразований материальной среды имеет строго событийно-пространственную привязку, проявляющуюся в виде геологических особенностей.

Элементарная форма движения находит свое выражение в материальной среде в виде изменений деформационно-разрушительного характера (А.В.Оганезов,1996). На геологических картах эти изменения отражены в виде тектонически дислоцированных пород, линеаментов разной природы, напряженности и густоты. Таким образом, кривизна пространства, определяющая форму геологических образований, и плотность материальной среды, характеризущая вещество, связаны между собой неразрывными причинно- следственными узами. Механизм эволюционных преобразований действует с удивительным постоянством, как на микро, так и на макроуровнях. Накопление напряжений идет непрерывно, а разрядки напряжений происходят дискретно.

Поле напряжений - пространственно организованная совокупность всех сосредоточенных в данной точке природных механических, физико-химических, термодинамических и других процессов, обобщенно отражающая динамику всех физических полей и излучений, определяющих динамическую структуру Земли в каждой конкретной точке с некоторой степенью адекватности. Оно образует неразрывную систему полей напряжений разных рангов, взаимосвязанных в определенных объемах геологической среды. Поля напряжений сложны в своей сущности и проявлениях, неотделимы от других физических реальностей и не могут считаться ни внутренними, ни внешними по отношению к любой изолированной системе. Подсистемы главной системы напряжений формируются при образовании трещины отрыва в плоскости главного максимального напряжения. Растягивающие усилия приводят к возникновению новых внешних усилий, которые создают подсистемы главных напряжений более низких порядков. При этом новые внешние усилия возникают в плоскости главного максимального напряжения и перпендикулярны его вектору. Направление векторов меняется в ритме геологического времени и коротких периодов. Кроме того, векторы поля напряжений в пределах одной и той же зоны неоднократно меняют направление, проходя в течение геологической истории по одной и той же трассе, контролируя, соответственно, разновозрастные вещественные комплексы. С геометрических позиций в качестве элементов структурной решетки поля напряжений выступают точка, линия и плоскость (поверхность). То есть, в трехмерном пространстве создается универсальная безразмерная сеть напряжений, которая является опорой, силовым (энергетическим) каркасом, связью на масштабах любых расстояний. Таким образом, не только морфология, но и степень заполнения пространства практически идентична для современных и древнейших перколяционных зон, для поверхностных геологических и глубинных комплексов, что свидельствует о когерентности процессов самоорганизации на удивительно широком интервале масштабов от минерального зерна до литосферы в целом. Там, где закономерно пролегают каустики - линии наибольшего напряжения, создаются значительные оптические, механические, энергетические нагрузки, и потому - подходящие условия даже для разрыва среды (Н.Н.Якимова, 1997). Планетарные системы могут рассматриваться как глобальные системы центрально-симметричных зон тангенциальных сжатий и растяжений литосферы, поднятий и опусканий, разделяемых кольцевыми деструктивными зонами, сменяющимися в пространстве в определенных ритмах, подобных для всех систем Земли. Таким образом Г.И.Мартыновой (1992 г.) были определены реликтовые многокольцевые концентрические системы центрально упорядоченных структурных особенностей литосферы и рельефа, объединяемые общими закономерностями организации и недоступные для непосредственного восприятия в качестве единого природного объекта.

Вся Восточно-Европейская платформа расположена в области функционирования глобальной спиралевидно-скручивающейся системы, центр которой пространственно приурочен к территории, расположенной между Ладожским и Онежским озерами (Н.Н.Сигачева,1995). В пределах Московской синеклизы некоторые скважины, вскрывшие фундамент на глубине 5 километров, пространственно приурочены к кольцевым структурам (Т.И.Шиловская,1997). Это, по-видимому, проявление действия преимущественно нисходящего направления векторов поля напряжений. Особенно большое количество округло-изометричных, закрученных в спирали контуров, наблюдается на крайнем юго-востоке, в районе Индонезийского архипелага. Подобные образования установлены и на северо-востоке. Они представляют собой спирали, существовавшие в мезозое. Их относительно древний возраст обусловливает слабую выраженность в современном рельефе, из-за чего, вероятнее всего, они не диагностируются большинством исследователей (Н.С.Кутейникова, Е.С.Кутейников,1994). Складчатые системы Иранского нагорья вместе с обрамляющими их хребтами Кухруд и Эльбрус на западе, и Макранскими горами на востоке образуют в плане сигмоиду, четко выделяющуюся на космических снимках. Структура в целом сравнима с изгибами, образуемыми Альпами - Карпатами - Балканами или Уралом - Пай-Хоем - Новой Землей - Таймыром, но представляется как бы более сжатой. На космическом снимке отчетливо видно: Южный Урал и Мугоджары смещены друг относительно друга против часовой стрелки на расстоянее не менее 100 километров. Разобщение произошло по фрагменту Таласоферганско-Самарской зоны сдвига (П.М.Бондаренко, 1994). Ангарский надвиг был установлен М.М.Тетяевым в 1927 году, налегание метаморфических пород архея или нижнего протерозоя на юрские подтверждено бурением, материалы которого опубликованы С.М Замараевым и др. в 1983 году.

Подтверждением существования таких структур являются результаты исследований А.В. Авдонина и А.И. Полетаева (1997г) в районе Северного Тянь-Шаня, где на фоне «стандартного» линеаментного поля, образованного ортогональными и диагональными линеаментными системами, четко выделяется «аномальное» линеаментное поле, все составляющие которого как бы повернуты по отношению к составляющим стандартного поля на 20-40 градусов против часовой стрелки. Чолойская структура является как бы осевой структурой поворота земных масс данного региона против часовой стрелки, а образование Сонгкельской дуги, подобно образованию других дуг, обусловлено левосторонним вращением земной коры Присонгкельского блока.

Анализ структуры поля напряжений и оценка напряженно-деформированного состояния геофизической среды используется для прогнозирования залежей нефти и газа в региональной геодинамической системе, что позволило выделить участки локализации флюидов на участке сближения границ Чаткальского и Южно – Тяньшаньского основных сегментов (меторождение Минг - Булак), флюиды мигрируют вдоль волноводов и субвертикальных зон проницаемости (Н.Н.Сигачева, А.Л.Шейнкман, 1994).

Процессы, составляющие и сопровождающие геодинамические явления, происходят в Земле в полях напряжений разных рангов. Геодинамические явления - это следствие изменений состояния массива горных пород, которые происходят под влиянием естественных (природных) и техногенных факторов. «Состояние» массива - набор физических свойств, присущих породам в данных конкретных условиях, и характер протекающих в них процессов - на протяжении суток значительно изменяется. Любое малое воздействие на массив горных пород вызывает в них поток энергетических преобразований через физико-химические, механоэлектрические, механохимические и иные реакции. В экспериментах Е.И.Шемякина по сложному нагружению сыпучих и вязких материалов были получены результаты, которые трудно было предсказать теоретически. Оказалось, что частицы в исходном состоянии расположенные на прямых линиях, ориентированных в направлении сжатия (растяжения) внешними силами, перемещаются в новые положения по приближенно эллиптическим орбитам, если направления сжатия (растяжения) монотонно поворачиваются относительно материальных частиц (линий). Эллиптические орбиты перемещения частиц оказывались замкнутыми, если материал вел себя упруго, разомкнутыми - в случае диссипации энергии (вязкость или трение); при этом остаточные перемещения позволяли визуализировать новое положение частиц после поворота главных осей деформирования, расположившихся на спиралеподобных линиях (вместо изначально прямых). Непрерывное вращение в сочетании с непрерывным сжатием (растяжением) порождает спиралевидную поверхность. Общий фронт разрушения приобретает спиралевидный характер; при рассмотрениии конусовидных остатков разрушения просматривается спиралевидная система сколов. За счет малой скорости нагружения и симметричной схемы напряженно-деформированного состояния получают на жестких прессах настолько мелкую сетку линий скольжения, что порода любой крепости превращается в сыпучую среду.

Известно, что все процессы во Вселенной протекают в направлении, требующем наименьшей затраты энергии, а все тела стремятся принять конфигурацию, имеющую минимальный энергетический потенциал в условиях силовых полей, в которых они образуются. Отсюда вытекает, что конфигурация тел определяется, в первую очередь, силовыми полями, а не физическими (в том числе реологическими) свойствами материала. Результат воздействия силовых полей не зависит от того, в какой точке пространства они приложены. Очевидно, что тела одинаковой конфигурации создаются в однотипных силовых полях в любой точке земного шара. Важно и то, что результат воздействия силовых полей не зависит от ориентировки вектора сил (Н.С.Кутейникова, Е.С.Кутейников, 1994).

Основные принципы (методы) анализа напряженно-деформированного состояния геофизической среды показаны на примере Калужской кольцевой структуры, характеризующейся сложным тектоническим строением и по ряду генетических и морфологических признаков являющейся необычной для центральных районов Восточно-Европейской платформы (В.Г.Петров, 1974). Платформенный чехол структуры представлен отложениями венда, среднего и верхнего девона, нижнего и среднего карбона и четвертичными. Своеобразие структуры определяется наличием кольцевых разломов в фундаменте и нижней части платформенного покрова, присутствием вулканогенных пород - эффузивов, туфолав, туфов, туффитов, брекчий кристаллических пород, резко и беспорядочно изменчивыми углами наклона слоев верхнедевонских и пярнусских отложений.

Калужская кольцевая структура, на территории которой расположены Калужское и Якшуновское подземные хранилища газа, находится в центральной части линейно вытянутой вдоль трещины растяжения зоны Калужско-Бельских дислокаций - субпараллельных разрывных нарушений, протягивающихся с северо-запада на юго-восток под углом около 45 градусов к меридиану. О напряжении, свидетельствующем о растяжении, указывает погружающаяся поверхность фундамента. Зона дислокаций клиновидно расширяется в обе стороны от Калужской кольцевой структуры. Ее наиболее узкая часть (5-7 км) расположена вблизи кольца, а наиболее широкая (15-20 км) равно удалена от центра на расстояние около 60 км. Структура находится в условиях действующих на нее векторов главных напряжений с высоты 120 км и глубины 180 км. Поверхность фундамента в зоне дислокаций погружается от 900 м ниже уровня моря до 1400 м в наиболее широких ее участках. Юго-восточная часть вектора главного максимального напряжения, начиная со среднего девона, как минимум дважды меняля свое направление. Об этом свидетельствуют три трещины отрыва, субпараллельные плоскости максимального напряжения. В этих условиях волна главного среднего напряжения будет закручиваться “вьюном”, т.е. по спирали. Волна такого типа представляет собой спиральный солитон (А.Т.Филиппов, 1990).

Скручивание горных масс вокруг вертикальной оси солитона сопровождалось их разрывом вдоль южного отрезка плоскости симметрии солитона на 25-30 градусов. Освободившееся пространство послужило каналом для проникновения магматического материала и образования вулканических брекчий среднего состава. В процессе сдвига, в зоне его деформации шириной около 1 км, наблюдается флексурный изгиб слоев, свидетельствующий о сдвиговом смещении горных масс с внешней стороны кольца к центру и вниз. Флексурные изгибы сопровождаются трещинами отрыва, расположенными под углом около 45 градусов к плоскости сдвига. В вышележащих толщах чехла сдвиг горных масс сопровождается формированием складок волочения, в пробуренных скважинах наблюдается неоднократное повторение разреза. Наиболее неустойчивые участки расположены в направлении векторов главных максимальных и минимальных напряжений. На этих участках системы в осадочном чехле возникают вертикальные рзрушающие колебания. Особенности флюидодинамических режимов обусловлены спиралевидными, вертикальными каналами нисходящих и восходящих перетоков газа; выделены трещины отрыва, скалывания; участки возможного возникновения короткопериодных деформаций, связанных с преобладанием вертикальных движений на глубинах 925, 462, 321, 115 и 57м; сдвиговых смещений, растягивающих напряжений и напряжений сжатия.

Участки перестройки напряжений в земной коре характеризуются изменением литологического состава. В глинистых толщах обнаружены литологические окна, которые приводят к снижению экранирующих свойств покрышки; в песчаных пластах может происходить складывание, возникновение микротрещин, дополнительная миграция, разрушение пласта. В этих же участках происходит нарушение целостности обсадных колонн, непрогнозируемое растекание газа за пределы проектного контура газоносности и перетоки по разрезу, в результате которых происходит формирование вторичных залежей, проникновение газа в водоносные горизонты и выход его на поверхность.

Тунгусское событие, вероятно, является результатом проявления нелинейной геодинамики и глобальной структурной перестройки. На первый взгляд напрашивается достаточно близкая аналогия Калужско-Бельской зоны дислокаций с районом пересечения Березовско-Ванаварского, Чадобецко - Иркинеевского, Ангаро-Хетского и Норильско-Марковского разломов. А в соседстве с Хушминским палеовулканическим комплексом можно рассматривать этот район как участок перестройки напряжений сжатия. То есть произошел скачкообразный переход системы в новое состояние, разрядка напряжений, которая привела к активизации тектонических процессов, проявившихся в регионе. Тогда “несколько эпицентров локальных взрывов” и появление различного рода свечений (“огненная колонна взметнулась из воды вверх”) могут оказаться проявлением восходящих векторов поля напряжений, находившихся друг от друга на строго определенном расстоянии и в определенных местах. Подтверждением этого могут быть кольцевые валы, острые, совсем неосыпавшиеся и не заросшие лесом, сходство формы Патомского кратера с Сасовским, кратерами Воронова и Арсеньева, отсутствие метеоритного вещества. В условиях нисходящего направления векторов поля напряжений разных рангов могло “образоваться болото на том месте, где раньше был хороший бор”, “землю утащило не знаем куда”, свежие ямы, блюдцеподобные понижения, образование отверстий в земле и т.п.

А так как силовой (энергетический) каркас поля напряжений выходит далеко за пределы Земли, то изменения направления векторов могло наблюдаться в виде “цветных полос, светлых лент”, ”грохота неба” или “вибрации воздуха” и сопровождаться появлением сильных воздушных вихрей (как, например, сверхмощные “взрывы” ветра над джунглями в бассейне Амазонки, направленные сверху вниз (А.Ю. Ольховатов, 1996). Скручивающие напряжения приводили к повороту деревьев, примером чего может быть случай, зафиксированный во время землетрясения 1822 г. в Вальпараисо (Чили), когда три рядом стоящие пальмы свернулись одна вокруг другой винтом. Изменение направления векторов разного уровня могло сопровождаться выбросом материала и перемещением его на значительные расстояния, формированием концентрических конусов из хаотически нагроможденных обломков и глыб горных пород, выброшенных из глубины, разброс грунта и тот факт, что 20-метровые сосны были вырваны из земли и отброшены на расстояние до 100 м. Сдвиговые деформации проявились в виде сейсмических эффектов, проявившихся легким дрожанием на расстоянии тысячи километров, переноса и собирания торфа и глины в складки и их перемещения, формирования глубоких борозд и полосы выкорчеванного с корнями леса, протяженность которой составляла 1 км (а располагалась она на расстоянии около 300 км к востоку от эпицентра..), перемещение свечений и их приуроченность к разломам. Спиралевидно-скручивающаяся система напряжений реализуется адекватным этой системе деформированием горных масс и движением флюидов вдоль ослабленных проницаемых зон, возникающих по плоскостям деформаций. При этом сжимающие и растягивающие напряжения приводят к деформационно-разрушительным последствиям, которые предопределяют облик земной поверхности. Таким образом, после тщательного и всесторонненго осмысления, понимания процессов, происходящих во взаимосвязи причин и следствий, которые стоят за самими фактами и представлениями о них, возможно, выяснится, что Тунгусское событие- результат кратковременного непериодического явления в окружающей среде, то есть проявление современной нелинейной геодинамики на всех уровнях организации.

© Томский научный центр СО РАН
Государственный архив Томской области
Институт систем информатики СО РАН
грант РГНФ №05-03-12324в
Главная | Архивные документы | Исследования | КСЭ | Лирика | Ссылки | Новости | Карта сайта | Паспорт