Аннотация. Земля рассматривается как открытая нестационарная физико-

химическая система, обладающая общим динамическим свойством – вибрацией всех её элементов состава и состояния. Это определяет строение, историю развития Земли и диссипативную природу всех процессов структурирования, которые протекают в обстановке разночастотного нелинейного волнового режима, далёкого от термодинамического равновесия. Механизм развития Земли проявляется как резонанс явлений синергетики и самоорганизация в обстановке непрерывной смены во времени и пространстве условий хаос- порядок. В результате за 4.5млрд. лет образовалась планета Земля со сложным полициклическим составом и строением [1, 2].

Ключевые слова: геологическое развитие Земли, открытые системы,

разночастотная вибрация, диссипативные структуры, самоорганизация.

Современная Земля, как планетное тело, объединяет в себе 4 крупных

элемента – твердая Земля, гидросфера, атмосфера и биосфера. Формирование их взаимосвязано как в течение времени, так и механизмом развития.

История твердой Земли исчисляется с периода возраста наиболее древних известных геологических образований – 4.5 млрд. лет. Находясь в области влияния космического пространства, Земля, с момента зарождения и до

современности, развивается как открытая система, получающая извне

окружающей среды энергию и вещество в виде космических и солнечных

лучей, потоков космической пыли, астероидов, комет, метеоритов и полей

гравитационного воздействия. В качестве обратной связи Земля истекает

облаками элементарных частиц, газом – водорода, гелия, кислорода, азота,

углерода, радона и др. Доисторический период Земли связан с образованием

Солнечной Системы, когда все её элементы оформлялись совместно в хаосе

элементарных взаимодействий с созданием фрактального субстрата по

составу, близкому солнечному. Со времени образования планет, главным

образом земной группы, начинается новый  стиль в существовании Земли. Во-первых, появляется её спутник Луна и, во-вторых, проявляется механизм

внутреннего развития планеты – формирования структурно-вещественных

ассоциаций строения Земли, поведения составляющих её химических элементов.

В. И. Вернадский [3] писал: «Все вопросы нахождения и рассеяния элементов имеют одну общую черту: они неизбежно вводят все обсуждаемые явления в рамки энергетического рассмотрения, в рамки энергетики нашей планеты» и далее: «Геологическая история Земли ,...не есть процесс медленного замирания планеты, медленный переход её в состояние устойчивого равновесия. В веществе планеты, с одной стороны, и в притоке солнечной энергии, с другой стороны, есть постоянно идущий привнос свободной энергии. Он создаёт на Земле механизм, основные черты которого только что открываются». Как открытая система, развивающаяся во времени, Земля не стационарна, динамически активна и характеризуется нелинейными, необратимыми процессами, далёкими от термодинамического равновесия. Основным динамическим состоянием Земли является вращение её вокруг Солнца, вокруг своей оси и нелинейная разночастотная вибрация планеты, всех её дискретных составляющих элементов, физических и химических свойств, термодинамических параметров и физических полей.

Все явления на Земле дискретно-индивидуальны, т. е., в каждый момент времени происходит всё многообразие событий, разобщённых в пространстве. Это на протяжении истории создаёт кооперативные динамические условия для образования единого взаимно связанного комплекса природных явлений, в результате волнового, вибрационного процесса. Последний определяется как свойство планеты, в основе которого фундаментальные особенности существования материи. Диапазон колебаний Планеты и составлющих её дискретных элементов и полей очень широк и находится в зависимости от их состава, состояния, масштабов и характера внешних (Космос, Солнце, Луна и др.) и внутренних (эндогенных и экзогенных) возмущающих факторов – от ультравысокочастотных колебаний элементарных частиц, ядерных, ионных и молекулярных взаимодействий, до электромагнитных и длиннопериодных волновых движений дискретного вещества Земли и гравитационных волн.

Подобный механизм способствует не только формированию Земли, но и

развитию активного  его проявления и объясняет  все происходящее на ней.

 С ним связано изменение формы планеты, её положение в пространстве,

движение полюсов; распределение во времени и пространстве воздушных,

водных и биологических масс. Сюда следует отнести сейсмический шум,

разномасштабные землетрясения, разнонаправленные движения земной

поверхности и отдельных блоков; электромагнитные импульсы, магматизм,

осадконакопление, трещиноватость и разломы, флюидную  деятельность и

истечение газов, а также рассеяние химических элементов, непостоянство    

состава минералов и горных пород; колебания физических полей, давления  

и температуры. К концу ХХ века, благодаря работам А. Берталанфи, Ю.Л.

Климантовича, И. Пригожина, И. Стенгерс, Г. Николис, Г. Хакена, Э,Н, Лоренц, Б. Мендельброта и многих других, были разработаны и математически обоснованы теории развития открытых физико-химических систем. Главное свойство их - нелинейный колебательный характер, необратимость процессов и формирование диссипативных структур в условиях самоорганизации, проявляющейся на фоне состояний хаос – порядок. Система Земля вполне отвечает этим свойствам и является благоприятной средой для образования разнообразных и разномасштабных диссипативных структур на всех уровнях времени и пространства своей истории. В составе системы Земля в истории формируются разнообразные, но синхронные для интервалов хаос- порядок, структурно-вещественные ассоциации из ряда: квант – ядро – атом - ион - молекула – минерал - порода (вещество), которые   в процессе самоорганизации образуют всё многообразие иерархичных и конвергентных необратимых ядерных, атомарных, ионных, молекулярных, минеральных, породных и формационных комплексов, во времени и пространстве сменяющие друг друга. Каждый элемент уровневого ряда характеризуется своими параметрами колебаний в зависимости от состава и состояния. Переходы между ними осуществляются по принципу смены хаос - порядок

в условиях явлений резонанса синергетических колебаний различных

параметров. В такой сложной динамической обстановке сформированы

и развиваются дискретные элементы Земли, создающие всё многообразие

структур, имеющих диссипативное происхождение. К ним относятся также

 гидросфера, атмосфера и биосфера. Для твёрдой Земли диссипативный

характер имеют все её известные структуры от мельчайших до крупнейших:

рельеф поверхности и дна океанов, трещинные системы и разломы, горные сооружения, срединные океанические хребты, вулканические постройки, островодужные поднятия и осадочные прогибы, сейсмоактивные зоны и очаг землетрясений, гидротермальные  системы, месторождения полезных ископаемых и физические поля. Независимо от различия гипотез рождения Земли процесс этот был динамический и сводится к длительному (возраст нашей галактики) хаотическому взаимодействию различных вещественных субстанций с периодическим формированием  упорядоченных структур. Среди них типы «ячеек Бенара», кольцевой, купольной формы, фракталы и др.

Механизм этого процесса можно охарактеризовать парой: хаос – порядок. Учитывая известные сведения о химическом составе Солнечной системы, предполагают, что ко времени 4.5 млрд. лет назад Земля оформилась как единая Планета с комплексом вещества, близкого Солнцу. Дальнейшее её развитие состояло в закономерном распределении этого вещества в области планеты в условиях открытой динамической системы. Современные наши возможности позволяют достоверно оценить строение и состав поверхности и глубины до первых сотен километров. Это верхняя оболочка твердой Земли – астеносфера, включающая литосферу, кору, а также гидросферу и биосферу планеты. Состав астеносферы очень сложный  и, несмотря  на это, может быть представлен как набор оксидов Si, Al, Ca, Mg, Na, Fe, K, Ti, воды, что составляет более 99%, преобладающих в Земле и образующих основную группу пород, соответствующих продуктам магматической деятельности ультраосновного, основного, среднего и  кислого состава. В литосфере они встречаются в виде закономерных пространственно-временных образований гипербазитов – базитов – гранитоидов, а в сочетании со многими другими элементами, многочисленных скоплений минеральных соединений разного состава. Их образование связано с эндогенными  процессами, имеющими

термодинамическую природу. Экзогенное разрушение пород этих групп,

космическая пыль, хемогенные и биогенные образования, дают всю гамму

осадочного материала. Надо подчеркнуть, что механизм формирования

эндогенных и экзогенных продуктов динамический. Астеносфера не имеет

симметричного слоистого строения, а сложена набором геологических тел

разного состава, возраста, масштаба  и морфологии, структура  которых  

определяется условиями динамического диссипативного процесса и  

самоорганизации и изменчива во времени. По геофизическим данным более

глубинное строение Земли, вплоть до ядра рассматривается как серия сфер

(мантии разного порядка, внешнее и внутреннее ядро), выделяемых на основе плотностного анализа скоростей прохождения сейсмических волн и ряда других физических параметров. Не вдаваясь в детали различных взглядов на строение мантии и ядра, следует признать, что оно не должно отличаться значительно от состава Земли в целом, если не учитывать локальное их истощение или обогащение на ряд элементов.

Вместе с тем можно ожидать иной стиль неоднородностей и диссипативных структур. В глубоких зонах мантии, по всей вероятности, формируются сложные спирально-струйные структурно-вещественные ассоциации солитонного типа. С точки зрения рассмотренного механизма развития Земли, известное по сейсмическим данным изменение плотности её с глубиной по радиусу не представляется адекватным. Также серьёзно преувеличена роль процесса гравитационной неустойчивости в формировании диссипативных структур. Основной вклад энергии в развитие её внутреннего строения вносит динамический механизм разночастотной вибрации элементов вещества планеты, физических полей на фоне изменений термодинамических условий. Анализ геологического

строения конкретного региона с этих позиций позволяет выделить циклы

синхронных структурно-вещественных комплексов разнородных

геологических формаций по составу и возрасту, объясняющие их генезис.

Основное внимание при этом отводится данным о составе, возрасте и объёме каждой выделяемой геологической формации [4, 5, 6, 7, 8, 9,1 0, 11].

Литература

1.Копылов А.Л. О диссипативных структурах литосферы. 14.06.1989г. – М.:

 ВИНИТИ СССР, Депонированная статья №4583-В89.

2.Копылов А.Л.О диссипативных структурах Земли. Концепции

фундаментальных и прикладных научных исследований: Сб. статей

Международной научно-практической конференции (20.05.2018г, Оренбург).

Ч.3 – Уфа: АЭТЭРНА,2018, – С. 178-181.

3.Вернадский В.И. О рассеянии химических элементов. Избранные труды.

Т.1. Изд-во АНСССР, М.:1954 – С. 519-527.

4.Копылов А. Л. Основные черты строения и развития Памира. Изв.АН.Тадж.

ССР, Отд.Физ-мат,хим.и геол.наук, №2(76),1980. Душанбе,1980.– С. 54-58.

5.Копылов А. Л. Металлогенические циклы Памира. ДАНСССР,1982, Т.262,

№2 – С. 419-422.

6.Волчанская И.К. Идрисова Л.В., Копылов А.Л., Сапожникова Е.Н.

Морфоструктуры Памира и их прогнозно-металлогеническое значение.

Советская Геология №7- 1982г. – С. 65-75.

7.Копылов А. Л. Структурно-вещественные комплексы земной коры и

литосфера Памира. ДАН Тадж. ССР, 1986, Том ХХ1Х №8 – С. 481-485.

8.Копылов А. Л. Эволюция магматических пород Памира. ДАНСССР,1987.

Т.293 №6 – С. 1451 – 1456.

9.Копылов А. Л. Рудные комплексы и формации Памира.Изв.АН Тадж.ССР,

Отд. физ-мат. хим. и геол. Наук. №3(113), 1989, Изд-во «Дониш»: 1989 г.– С. 39-49.

10.Копылов А. Л. Осадочные и метаосадочные комплексы и формации

Памира. Изв. АН Тадж. ССР, Отд. физ-мат-хим. наук №4 (112), 1989 г. Изд-во  «Дониш»: 1989г.– С. 36-43.

11.Kopylov A. Vibration Properties, Dissipative Structures and Earth’s

Development. 6^t International Conference on Innovations and Development

Patterns in Technical and Natural Sciences. 20^thMarch, 2019, Vienna, 2019. –

P. 77- 82.

E-mail: [email protected]; Тел:972504507233