Предмет,същност, задачи и развитие на Геотектониката

 

Предмет на геотектониката
Геотектониката е наука за деформациите и деформационните процеси в литосферата. Нейните основни задачи се свеждат до:
1/строежа, деформациите и развитието на най-горните твърди обвивки на Земята – земната кора и горната мантия, които са известни под общото име тектоносфера и 
2/структурното и геодинамично развитие на планетата като цяло.
Място на геотектониката между природните науки
Съвременните изследвания на Земята са предмет на разнообразни геоложки, географски, геофизични, биоложки, химични, физични и други клонове от системата на природните науки. Те изучават произхода, състава, строежа и продължилото около 4.5 милиарда години развитие на планетата. Познанията ни по тези въпроси днес се основават върху непосредствените изследвания на земната повърхност, горните части на земната кора и косвените (геофизични) проучвания на земните дълбини.
Възникване на геотектониката като самостоятелна наука
Геотектониката е една от най - късно обособените науки от групата по динамична геология (тук спадат още геодинамиката, вулканологията и сеизмологията). Името й е предложено от немския учен Карл Науман през 1850  година. То се състои от представката “гео” (от гръцки “земя” ,”земен”) и “тектоника” (= “строеж”). Често в геоложката литература се среща съкратеното наименование “тектоника”, което се подразбира, но може да се смеси със употребата на същия термин за понятието “строеж“ например в архитектурата.
Видове геотектонски изследваня
За да постигне разнообразните си цели си геотектониката се поделя на няколко основни научни дисциплини. Те са:
Структурната геология изследва структурите, възникнали в земната кора и в тектоносферата под действието на разнообразните геотектонски деформации (земекорни колебания, нагъване, разломяване и пр.)
Регионалната геотектоника  изучава времето и мястото на  възникване на геотектонските структури и техните взаимоотношения в различните област и части на земната кора. 
Според някои учени е целесъобразно обособяването на раздел Исторична геотектоника, която да има за задача проследяването на историята на възникване и развитие на строежа на цялата Земна кора и на отделните й региони. 
С термина Неотектоника редица тектоници означават най-младите геотектонски процеси в земната кора.
Геодинамиката (означавана понякога като динамична геотектоника) изучава кинематичната и динамичната същност на геотектонските процеси и породените от тях деформации в тектоносферата и изобщо в планетата. Защото силите които въздействуват върху Земята имат екзогенен (космически) и ендогенен (собствено планетарен) характер.
Тектонофизиката изследва физическия строеж на тектоносферата и на планетата. Този клон от геотектонското познание дава възможност да се правят заключения за обстановката в земната вътрешност. На тектонофизична основа почиват основните принципи на плейттектониката.
Експерименталната тектоника разработва геотектонски модели за особеностите на строежа и развитието на земната кора и тектоносферата. 
Сеизмотектониката анализира същността, хода и последствията от деформациите настъпили при някогашните и съвременни земетресения и ролята им за тектонския строеж и развитие на тектоносферата. Тези изследвания се оказаха много важни за възникването и на учението за тектониката на плочите.
Морфотектониката (тектониката на формите) изследва влиянието на тектонските процеси върху образуването на съвременния релеф и различните палеорелефи. Това е междинен клон на познанието между геологията (в частност геотектониката) и природната география (в частност геоморфологията).
За разлика от точните природни науки (като физика, химия, математика и пр.), които решават “правата задача на познанието” геотектониката може да решава само “обратната задача на познанието”. Това означава, че геотектонските изследвания имат за цел да реставрират същността на даден земекорен деформационен процес или явление въз основа на фрагментарно запазените тектонски структури и по пътя на косвените умозаключения. При това геотектониката борави с огромен по размери, практически необозрим обект на изследване – цялата земна кора. Освен това изучаваните от геотектониката земекорни деформационни процеси се отличават с изключително голямата продължителност  – повече от 4 милиарда години. За разлика от точните природни науки, при геотектониката както и при геологията факторът време има изключително значение. Изтъкнатите особености обясняват защо геотектониката  не може да се опира на точни собствени закони и аксиоми. Тя е принудена да борави с до голяма степен субективни по характер, подлежащи на бързо непрекъснато изменение, коригиране и допълване схеми, модели и класификации. Независимо от това понастоящем ходът на геотектонското познание има вече строго дефиниран принципен модел. Той има формата на пететажна пирамида. При нея всеки етаж съответствува на определен принципен въпрос, който трябва да бъде решен последователно в хода на изследването. 
Първият етаж на се заема от основния въпрос КАКВО. На него изследователят трябва да изясни същността и особеностите на изследвания процес или явление.
На втория етаж ни очаква въпросът КЪДЕ. Тук изследването трябва да уточни местоположението на изследвания процес или явление.
На третия етаж следва въпросът КОГА. Това изисква определяне на времето когато се е осъществил съответният процес или от когато датира проучваното явление.
Тези първи три въпроса полагат стабилната и всеобхватна основа на пирамидата на познанието. С тях се характеризират природните дадености за проучвания обект.
Следващият четвърти въпрос КАК има аналитично-конструктивна същност. На него изследователят следва да отговори, на базата на цялостното изучаване на обекта, с цел да бъде установен начина на неговия произход и същност. С това започва специализираната  аналитична дейност на геотектоника.
Последният въпрос на  върха на пирамидата ЗАЩО очаква отговора на изследователя по отношение на причините за възникването и развитието на изследвания процес или явление. На тази сложна материя не винаги може да се даде еднозначен изчерпателен отговор, поради непълнотата на изходния фактически материал и обективната нееднозначност на отговорите на някои от предишните въпроси.
Методи на геотектониката
Методичният арсенал на геотектониката включва: 
Структурен анализ – той се заключава в изучаване на формите, генезиса, кинематиката на формиране и динамичните предпоставки за възникването на тектонските структури. В зависимост от размерите на обектите се различават микроструктурен (петроструктурен),  мезоструктурен, регионален или глобален структурен анализ.
Сравнителният геотектонски метод се състои в съпоставяне на регионалните тектонски особености от различни региони или от различни структурообразувателни епохи с цел на извеждане на различни геотектонски закономерности.
Геодезичните методи способствуват за точното измерване и оценка на съвременните геотектонски движения.
Морфотектонският метод се свежда до анализ на породените от ендогенните процеси форми на релефа и палеорелефите в различни участъци на земната кора.
Анализът на фациесите и на мощностите е много полезен при изучаването на историята на тектонските движения и на отделните структури. Той се базира на времето на натрупване и литоложките особености на седиментните скали. Друг такъв важен индикатор за геотектонската обстановка са фациалните особенности на магмените и метаморфните скали.
Обемният метод намира успешно приложение в платформените области, където съпоставянето на обемите на денудираните или на натрупаните наслаги е от важно значение за съответната някогашна геотектонска обстановка.
Експерименталният метод спомага за възпроизвеждането на особеностите на отделни процеси или на техни съставни части. Разновидност на експерименталния метод е математичният анализ, който позволява математично представяне на геотектонски обекти или процеси.
Развитие на геотектонските представи до средата на 19-ти век
Първите твърде наивни и фантастични представи за строежа на Земята имат форма на религиозни вярвания, митове или легенди, градящи се на впечатленията от действителни природни явления. Според австрийския геолог Едуард Зюс за основа на библейската легенда за потопа е послужило твърде голямо наводнение в поречието на Тигър и Ефрат, породено от мощно земетресение в Персийския залив. Древните индийци са си обяснявали честите катастрофални земетресения в предпланините на Хималаите с легендарната представа, че божественият Буда ту спи, ту бодърствува, ту твори, ту бездействува, ту създава, ту унищожава... Този мит загатва за периодичността (цикличността) на процесите в природата. Древно индийски, египетски и арабски мислители предполагат, че различните природни катастрофи разрушават света заради греховете на хората. Древногръцката философска школа на стоиците различава два вида разрушителни катастрофи: катаклизми – разрушения, причинени от водата и епикрозис – разрушения причинени от огъня, който разтопява земното кълбо. Тази полярна представа е дала началото на становищата на нептунистите и плутонистите. Виден представител на първите е Талес Милетски  7-6 в. пр. н.е.). Според него всичко което ни заобикаля е произлязло от водата и рано или късно отново ще се превърне във вода. Така той, както и философите Ксант (начало на 5 в. пр. н.е.), Ксенофан (4 – 5 в. пр. н.е.), Херодот (484 – 425 пр. н.е.) тълкували находките на морски раковини в планините далеч от съвременната морска шир.
За разлика от нептунистите видният представител на плутонистите, авторът на безсмъртната сентенция “всичко теча всичко се изменя”  Хераклит Ефески (580 –470 пр. н.е.) определя като главна причина за всички промени на земната повърхност и в Земята “вътрешния земен огън”. Той, според Хераклит, поражда морето, а то – слънцето и топлината. И всички промени в природата са резултат на редуващо се съзидание и разрушение на фона на единствено вечно съществуващия световен мир.
Питагор ( 582 – 500 пр. н.е.) отбелязва непрестанния характер на измененията на морската шир. Той подчертава непрекъснатата борба на морето със сушата и едновременната с нея  вулканска дейност. А родения във вулканския остров Сицилия учен Емпедокъл (490-430 год. до н.е.) изказал предположението за огнетечното състояние на земното ядро и че неговият “централен огън” предизвиква земетресенията и преместването на земните пластове. В трактата си “Метеорология” Аристотел (384-322 год. до н.е.) подчертава, че докато Вселената съществува вечно, реките моретата и планините са временни явления. Според този велик философ вътрешността на планетата е изпълнена с нагорещени газове. Те се промъкват към земната повърхност като подземен вятър и причиняват вулканските изригвания и породените от тях земетресения. Долините и низините са се образували при грандиозни хлътвания (пропадания) на части от земната повърхност, а между тях остават да стърчат планините. Такова гледище застъпва и Теофраст (371-285 год. до н.е.). Древноримският пътешественик, географ и историк Страбон (63 год. до н.е. – около 20 год.) също подчертава, че земната повърхност се намира в непрестанно изменение. Тя ту се издига, ту се понижава и при това се изменя обхвата на сушата. За Страбон вулканите са клапани, които предпазват Земята от резки сътресения (катастрофални земетресения). За учения движенията на земната повърхност са или бързи (свързани със земетресенията) или незабележими, бавни – обхващащи огромни области и не предизвикващи видими нарушения. А планинообразуването и земетресенията са дело на “подземния вятър”, който изхвърля на земната повърхност чрез вулканските гърла огън и пламъци. В достигналата до съвременноста книга “Метаморфози” на древноримския поет Овидий също се говори за смяна на местата на сушата и морето.
Тези гениални догадки на древните мислители са били преследвани като ереси от всевластната църква през мрачната епоха на средновековието. В замяна на тях тогава са се ширели най-фантастични и нелепи тълкувания на природните явления, като това, че звездната светлина била първопричината за образуването на минералите, рудите и дори на планинските възвишения. А теолозите имали само един неаргументиран отговор за всички въпроси – дело на Бога...
И докато над средновековна Европа, наред с шарлатанството зловещо са аленеели отблясъците от кладите на инквизицията научната мисъл си пробивала път в Средна Азия. Роденият в земите на древните прабългари – днешен Таджикистан лекар и философ Абу Али ибн Сина, известен още като Авицена (около 980-1037 год.) е считал, че планините са се образували под действието на силни земетресения и от ерозията, която е размивала меките пластове по издигащите се планински склонове. Според него слънцето, водата и вятърът са имали бавно, но много продължително въздействие върху земната повърхност, при което се е образувал силно пресечен релеф. Заради смелите идеи на този учен духовенството го е преследвало и е горяло трудовете му... Друг източен учен, роден в земите на съвременен Узбекистан Абу ал Бируни (972 или 973 – 1048 год.) също бил убеден в непрестанната изменчивост на релефа и дори направил опит да реставрира местоположението на някогашното речно корито на реката Амударя.
По времето когато топовните салюти на Колумбовата флотилия възвестявали откриването на Америка великият флорентински учен и художник Леонардо да Винчи ( 1452 – 1519) извършва наблюдения в Алпите. Той се убеждава в бавното издигане на планините на мястото на някогашно море от което в скалите са останали вкаменени черупки. Леонардо да Винчи подлага на съкрушителна критика библейската легенда за всемирния потоп и за кратката 6-7000 годишна история на Земята Всъщност нашата планета е имала многократно по-дълго съществувание...
Датския учен Никлаус Стено (1638-1687) съвсем ясно подчертава, че земната повърхност търпи непрестанно изменение под действието на повърхностните и подземните води и вулканските явления. Стено първи посочва, че пластовете на утаечните скали се образуват в хоризонтално положение и едва след това могът да бъдат наклонени, изправени или дори преобърнати под въздействието на геоложките процеси (деформации) на скалите. Така Стено практически открива едно от основните положения на съвременната геотектоника и структурен анализ. 
В края на 18 век  - едновременно с раждането на науката геология - се  развиват и влизат в ожесточен двубой две коренно противоречиви хипотези за произхода на земния строеж. Едната от тях е означена като нептунистка (по името на богът Нептун - владетелят на моретата). Нейните привърженици застъпват възгледа, че основният двигател за формирането на земната кора са огромните водни масиви на океаните и моретата. Тази теза отдава изключително значение на  седиментните скали, като  вулканската дейност е била обяснявана с огромни подземни пожари, особено в серни залежи. Релефът на земната кора се е схващал като продукт на действието на морската и течащата вода. Особено яростен и красноречив защитник на тези виждания се явява с прекрасните си лекции професорът от Фрайбергската минна академия - световно известният немски геолог Абрахам Вернер
Другата хипотеза била известна като плутонична (по името на бога Плутон - владетелят на подземното царство). Нейните привърженици виждали главната причина за основните процеси в земната кора във "вътрешния земен огън" , чийто непосредствен израз са вулканите и земетресенията.  Най- изтъкнат представител на нептунизма  е английския учен Джеймс Хътън, който популяризира тези идеи с основното си съчинение "Теория на Земята". Този яростен научен спор завършва в самото начало на 19 столетие с изследванията на двамата най - изтъкнати Вернерови ученици Александър фон Хумболд и Леополд фон Бух. Първият от тях обикаля вулканските области на Южна и Средна Америка, а вторият изследва също вулканичните терени на Средна и Южна Европа. И двамата набират достатъчно неоспорими факти от които личи несъстоятелността на  нептунизма.
През първата половина на 19 век  бързо се развива учението за катастрофизма. Съгласно него интензивната вулканска дейност е предизвиквала истински катастрофи на земната повърхност, които са довеждали до нейното пълно изменение. Тези катастрофи са ставали причина за измирането на целия животински свят на планетата и зараждането му отново. Най- видни представители на тази хипотеза са френските геолози Ели дьо Бомон и Жорж Кювие.  Катастрофистките възгледи  се приближавали твърде много до библейската притча за потопите и затова са били адмирирани от Църквата. Основен противник на тези схващания е английският учен Чарлз Лайъл, който набира многобройни неоспорими доказателства за бавните последователни и общо взето непрекъснати промени в геоложкия строеж на земната повърхност. 
От средата на 19 столетие бързо се наложила и триумфира контракционната хипотеза. Тя се базира на  Кант-Лапласовата представа за първоначално нажежения и постепенно изстиващ субстрат на  Земята, което довежда до нейното свиване и в процеса на вече твърдата земна кора. Така са се обяснявали планинообразувателните процеси - като своеобразно "набръчкване" на намаляващата своята площ земна повърхност. В представите на контракционистите участвуват някои плутонистки и катастрофистки идеи. Забележителен представител на това научно течение е швейцарският учен Алберт Хайм.
Развитие на геотектониката през 20-ти век
През третата четвърт на 19-то столетие контракционистките идеи еволюират в учението за геосинклиналите. Неговите създатели са американските геолози Джеймс Хъл и Джеймс Дана . Те различават два основни вида земекорни области - стабилни платформи и лабилни геосинклинални участъци. Именно последните са търпяли огромно (от порядъка на 10-15 км)  нееднократно понижение и впоследствие, поради притискането (вследствие на земната контракция) от оградните платформи, на тяхно място са се образували верижни планини. Тази хипотеза за много кратко време е спечелила умовете на геоложкия свят и е дала възможност на австрийския геолог Едуард Зюс да  напише всеобхватния си и обстоен труд  "Ликът на Земята". Междувременно алпийските геолози установяват навлачния строеж на тази планинска верига и го привързват също към вече нашумялите контракционни и геосинклинални представи.  Виден представител на това течние известно като напизъм  е  френският геолог Марсел Бертран.
Края на 19 и началото на 20 век е времето на натрупване на многобройни и разнообрази геоложки, геоморфоложки, геофизични, геохимични и други факти, които геосинклиналната хипотеза  всячески се стараела да асимилира и това е предопределило непрекъснатото и изменение и усъвършенствуване. Но това не винаги се отдавало - често фактите оспорвали  основни положения на геосинклиналните възгледи. Това е дало повод за възникване на нови идеи за строежа на земната повърхност. Харктерен пример в това отношение е остроумната идея на немския геофизик Алфред Вегенер за странствуването на континентите.  Според нея по- леките континентални маси се придвижват в хоризонтална и вертикална посока върху полутечния магмен субстрат и по ръбовете им се образуват планински вериги. Движението на контитенталните маси е свързано с въртенето на земята. Затова континенталните блокове се концентрират около екватора и относително се “придвижват” към запад. Тази първа мобилистична представа (мобилност - подвижност на континентите ) днес е история. Но тя е оставила важни рационални зърна в геотектонската теоретична мисъл.
Основният недостатък на всички досегашни хипотези за строежа на земната кора е липсата на обосновано цялостно обяснение за двигателя на тези процеси. Този дефект стана причина геолозите  постепенно да се отдалечат и от най- всеобхватната и относително най-добре описваща земекорните процеси геосинклинална хипотеза.
Ключът за  намирането на мотора на земекорното развитие  предложи  възникналата през 60-те години на двадесетото столетие най-млада  концепция за тектониката на плочите или новата глобална тектоника. Тя е съвременната неомобилистична представа за земекорния строеж и развитие. 
 
Автор: проф. дгмн Цанко Цанков