1
STEFAN CWOJDZIŃSKI
DOKĄD ZMIERZA GEOTEKTONIKA
I. CO TO JEST GEOTEKTONIKA?
Ziemia jest planetą żywą. O jej współczesnej dynamice dobitnie świadczą trzęsienia ziemi i
wybuchy wulkanów, raz po raz przypominające nam o swej potędze. Trwająca miliardy lat
aktywność tektoniczna Ziemi była zasadniczym motorem przemian i procesów geologicznych,
których efekty obserwujemy dziś wszędzie wokoło. Wystarczy przypatrzyć się zafałdowanym
warstwom skalnym widocznym na wyniosłych krawędziach górskich, ogromnym,
wydźwigniętym masywom czy zapadniętym dnom kotlin, aby nie mieć wątpliwości co do potęgi
sił, które zrodzone w głębi planety kształtują jej powierzchnię. Badaniem tych sił deformujących
zewnętrzną sferę Ziemi, ich przyczyn i skutków w skali globalnej zajmuje się geotektonika.
Wiążąc obserwowane skutki deformacji ze zjawiskami zachodzącymi w głębi Ziemi zmierza
ona do skonstruowania syntetycznego modelu dynamiki naszej planety, wyjaśniającego genezę i
przebieg procesów geotektonicznych.
Mimo ogromnego postępu ostatnich lat współczesna geotektonika jest jeszcze bardzo odległa
od tego celu. Jedną z przyczyn tego stanu rzeczy jest niezmierna różnorodność zjawisk i faktów
geologicznych, których syntezy musi ona dokonywać. Inną — ciągle jeszcze niewielki zasób
informacji o wgłębnej budowie Ziemi, informacji, które otrzymujemy pośrednio, za pomocą
badań geofizycznych. Pomimo wielu trudności, od blisko już 200 lat, czyli od momentu
poczęcia się nauk geologicznych w dziś rozumianym sensie, pojawiają się
coraz to nowe, lepiej lub gorzej uzasadnione hipotezy geotektoniczne. Nie zawsze są to hipotezy
globalne mające ambicje stworzenia wspomnianego modelu geodynamicznego, częściej
stanowią one hipotezy „cząstkowe" wyjaśniające genezę i ewolucję poszczególnych struktur
powierzchni Ziemi — pasm górskich, basenów oceanicznych, łuków wysp i towarzyszących im
rowów głębokomorskich czy też pasów sejsmiczno-wulkanicznych. Hipotezy te wszakże muszą
być uwzględniane i uogólniane przez każdą teorię pretendującą do miana globalnej teorii
geotektonicznej.
II. KONKURUJĄCE MODELE
Ogromna różnorodność danych wyjściowych, niepewność i względność wielu informacji,
przy stałym napływie nowych danych, są przyczynami znacznej rozmaitości w interpretacjach
geotektonicznych.
W geotektonice trwa od dawna ożywiona dyskusja naukowa. Jej początków można szukać w
ideach tektonicznych ukształtowanych jeszcze w XIX wieku. Wzajemna konkurencja i walka
między nimi stanowiła motor wzrastania wiedzy i zbliżania się geotektoniki do jej zasadniczego
celu — budowy syntetycznego, globalnego modelu geodynamicznego.
Na przełomie XIX i XX wieku i w ciągu pierwszych dwudziestu lat naszego stulecia
ukształtowały się cztery główne, geotektoniczne programy naukowe, których konkurencja trwa
do dziś. Rolę trzonów tych programów, wokół których trwa nieustanny kontredans teorii i
hipotez, odgrywają cztery różne modele Ziemi jako planety, a mianowicie model Ziemi
kurczącej się w toku jej ewolucji geologicznej, model Ziemi o stałych wymiarach, model Ziemi
rozszerzającej się oraz Ziemi pulsującej (Ryc. l). Każdy z programów naukowych opartych na
tych modelach wytworzył w czasie swego istnienia odrębny ciąg teorii, dostosowując się w ten
sposób do coraz szybciej napływających danych geologicznych. Teorie te są weryfikowane z
rzeczywistością, w razie potrzeby ulegają modyfikacjom, w wypadku pojawienia się
sprzeczności między teorią a stwierdzonymi faktami stara teoria jest zastępowana przez nową w
ciągu, lepiej wyjaśniającą obserwowaną rzeczywistość.
2
Ryc. l. Schemat rozwoju w czasie zasadniczych geotektonicznych programów naukowych
Numeracja programów: l — program Ziemi kurczącej się (kontrakcji); 2 — Ziemi o stałych
wymiarach w toku jej ewolucji geologicznej; a — wersja (program niższego rzędu) mobilistyczna, b —
wersja stabilistyczna; 3 — Ziemi rozszerzającej sie (ekspansji), a — wersja ekspansji pełnej, b — wersja
ekspansji ograniczonej; 4 — Ziemi pulsującej. Objaśnienie znaków graficznych: l — okres rozwoju
programu naukowego (grubość linii odpowiada względnemu znaczeniu danego programu w rozwoju
geotektoniki), a — okres zmniejszonego zainteresowania programem, 3 — kryzys programu naukowego
Historycznie najstarszym z wymienionych programów geotektonicznych jest program Ziemi
kurczącej się (program kontrakcji). Został on sformułowany już w l połowie XIX w. przez
Francuza Elie de Beaumonta i od tego momentu dominował w geotektonice całego XIX i
początku XX stulecia. Program ten wyjaśniał odkształcenia powierzchniowych sfer Ziemi
kontrakcją stygnącego stopniowo wnętrza planety i marszczeniem się jej powierzchni ponad
stygnącym wnętrzem. Dobre wyjaśnienie uzyskał w ten sposób fałdowy charakter łańcuchów
górskich oraz ich ułożenie wokół sztywnych fragmentów skorupy kontynentalnej. Logiczna
wydawała się także przyczyna tych procesów, a mianowicie stopniowe ostyganie pierwotnie
gorącego globu ziemskiego.
Decydujący cios programowi kontrakcji zadało odkrycie zjawiska promieniotwórczości i jej
wpływu na bilans cieplny planety. Okazało się bowiem, iż wnętrze Ziemi nie tylko nie ulega
ochładzaniu, ale najprawdopodobniej, w wyniku dopływu ciepła pochodzącego z rozpadu
pierwiastków promieniotwórczych — stopniowemu rozgrzewaniu. Ciepło radiogenicznie, obok
ciepła reakcji chemicznych i przejść fazowych we wnętrzu globu oraz tzw. ciepła pierwotnego,