7. IMAGINEA DINAMICĂ A STRUCTURII PĂMÎNTULUI

„Mi s-a părut improbabil ca asemenea schimbări în zonele de suprafață ale Globului să aibă loc dacă Pămîntul ar fi solid spre centru. De aceea am imaginat că părțile interne ar putea fi un fluid mai dens și de greutate specifică mai mare decît oricare dintre solidele pe care le cunoaștem; care în consecință ar putea înota în sau pe acel fluid. Astfel suprafața Globului ar fi o carapace susceptibilă să fie spartă și deranjată de mișcările violente ale fluidului pe care se sprijină...”

BENJAMIN FRANKLIN

„În sînu-astei planete vuește foc și lavă.
...
Și ca o piele-ntinsă, ce tremură firește
Cînd parazita-ascunsă o-nțeapă și ciupește
Așa planeta-acuma își mișcă scoarța veche.”

I.L. CARAGIALE

În capitolele precedente am examinat diferite mesaje fizice ale Pămîntului, aduse de mai departe sau de mai aproape, mai mult de dedesubtul dar și de deasupra suprafeței terestre, unde se face recepția lor, de către purtători care sînt ei înșiși diferiți: cîmpuri, particule și unde. Numărul ca și marea varietate a acestor mesageri, ca natură fizică, mecanism de propagare, „bătaie” (în sensul de distanță pînă la care semnalul mai este detectabil cu mijloacele actuale, respectiv nu este acoperit de zgomot), capacitate de transport de informație, accesibilitate la influențe străine — de unde, în principiu, atît avantajul îmbogățirii cu date suplimentare, privind parcursul străbătut, cît și pericolul contaminării cu elemente parazite a informației transportate —, posibilitate de separare a semnalului util din fondul de zgomot etc. oferă o varietate corespunzătoare și în gama mesajelor.

În asemenea situație, detectarea și descifrarea acestor mesaje sînt condiționate de existența unui bogat arsenal de mijloace instrumentale și conceptuale, ceea ce implică, evident, dificultăți pe plan tehnic-metrologic ca și pe plan teoretic-interpretativ. În schimb, însă, amploarea și varietatea conținutului informațional al rezultatelor operațiilor răsplătesc cu generozitate eforturile făcute pentru depășirea acestor dificultăți, printre altele și prin caracterul de complementaritate al diverselor elemente de informație obținute.

Capitolul de față este destinat prezentării trăsăturilor caracteristice ale imaginii structurii Pămîntului, rezultată din integrarea coerentă a informațiilor mai importante la care conduc descifrările actuale ale principalelor mesaje fizice terestre. Această prezentare se face în cadrul a două limitări destul de severe: (1) ponderea mare a expunerii va reveni părții care are ca obiect situația din zonele de suprafață ale Pămîntului și (2) se vor avea în vedere aproape exclusiv concepțiile actuale asupra fenomenelor care o determină.

Cele două limitări sînt recomandate atît de faptul că ele conturează mai de aproape domeniul care, interesînd toate geoștiințele, este cel mai bine consolidat cît și de calitatea acestui domeniu de a oferi o amplă sinteză a datelor actuale ale tuturor disciplinelor geofizice. În același timp, concentrarea atenției asupra situației din „interiorul superficial” al planetei noastre și polarizarea preocupărilor în jurul „filozofiei actuale” privitoare la această zonă își au justificarea și în economia intrinsecă a acestei scrieri, al cărei echilibru cere, pentru încheiere, indicarea contribuției pe care o aduc descifrările actuale ale diverselor mesaje fizice terestre la formarea unei imagini coerente despre planeta noastră, în primul rînd despre părțile ei care ne sînt accesibile. Nu trebuie uitat că în contextul de față, accesibil înseamnă simultan posibilități de control, cel puțin parțial, al concepțiilor admise și perspective de valorificare, cel puțin principială, pe plan geologic, deci interes teoretic și practic.

Renunțînd la trecerea în revistă a evoluției ideilor cu privire la structura internă a Globului, expunerea de față se lipsește, desigur, de avantajul perspectivei pe care o poate da o încadrare istorică a concepțiilor actuale. Apropierea de obiectul atenției, pe care o implică, însă, limitarea la imaginea lui actuală, permite, în schimb, examinarea unor detalii de semnificație deosebită. În această categorie intră, în particular, informațiile privitoare la caracterul dinamic al imaginii pe care ne-o formăm azi despre structura interiorului Globului, în ansamblu, și a crustei lui, în particular. Este o caracteristică foarte importantă, scoasă în relief de însuși titlul capitolului și subliniată, de altfel, și în cele două citate alese ca motto pentru el. În același sens, al scoaterii în evidență a caracterului dinamic, lucrează și cealaltă limitare, reprezentată de luarea în considerare aproape exclusiv a structurii și fenomenelor privind crusta terestră.

Așadar, fără a ignora ceea ce se știe, în general, despre structura internă a planetei noastre — adică și despre părțile ei mai adînci — și ținînd seama și de contribuțiile din trecut care nu alterează caracterul de actualitate al concepțiilor admise în prezent, expunerea care urmează pune accentul, îndeosebi, pe imaginea dinamică a structurii crustei terestre așa cum o vedem azi. Indicarea caracteristicilor mai importante ale distribuției spațiale a elementelor care definesc această structură și schițarea principalelor procese determinante pentru evoluția temporală a lor aspiră la conturarea unei imagini coordonate, chiar dacă relativ schematică, reprezentînd sinteza realizărilor de pînă acum și putînd servi, în același timp, la orientarea cercetărilor viitoare.

Dacă și pînă acum au intervenit frecvent simplificări, adeseori chiar suprasimplificări, în prezentarea noastră, cu atît mai mult va fi vorba de așa ceva în expunerea pe care o abordăm acum. Fără o asemenea operație, marele număr de elemente care intervin și bogata lor varietate, încărcarea extremă cu aspecte locale și de prea mare detaliu, suprapunerea de procese afectînd domenii de diverse extinderi spațiale și desfășurîndu-se în intervale de timp de diferite ordine de mărime ar îngreuia dacă nu chiar ar împiedica separarea esențialului de accesoriu.

Grija pentru menținerea unui contact cît mai strîns cu realitatea trebuie să se manifeste, și în această privință, mai mult în preocuparea pentru compararea principalelor elemente ale imaginii adoptate cu datele de observație corespunzătoare și nu în încărcarea ei cu detalii de semnificație limitată. Valabilă în general, această observație se cere respectată și în cazul de față, în ciuda dificultăților legate de caracterul de vie actualitate și rapidă evoluție a uneia din problemele cele mai importante ale ansamblului geoștiințelor, care în termeni ontomorfici s-ar putea formula ca anatomia și fiziologia Pămîntului, în particular a crustei sale, în termeni geonomici putînd fi desemnată ca aspectul geodinamic al structurii interne a Globului, în special pentru zonele sale de suprafață.

Informațiile care rezultă din descifrarea mesajelor constituite de manifestările cîmpului gravific prezintă interes pentru lămurirea structurii interne a Pămîntului atît la scară planetară cît și pe plan regional și local. În primul rînd, deducerea valorii medii a densității Pămîntului, pe baza cunoașterii constantei atracției universale și a valorii medii a gravității (și, evident, a dimensiunilor Globului) implică prezența unui material de densități foarte mari în interiorul adînc al Pămîntului. Apoi, abaterea turtirii sferoidului terestru de la aceea a elipsoidului de rotație corespunzător duce la concluzii calitativ concordante cu această implicație și sugerează o vîscozitate a maselor din interiorul Globului, de același ordin de mărime cu cea indicată de studiul mareelor terestre și compatibilă cu existența unor curenți de convecție, cel puțin în concepția că valoarea actuală a turtirii nu ar corespunde condițiilor de echilibru din trecutul îndepărtat al Pămîntului ci ar avea doar o semnificație comparabilă cu aceea a anomaliilor gravimetrice continentale-regionale. Pe de altă parte, acestea indică, în cadrul concepțiilor izostatice, un echilibru special al maselor crustale, cu posibilități de adaptare la schimbări de condiții, manifestat prin absența anomaliilor izostatice și postulînd variații în grosimea crustei terestre în sensul variațiilor de altitudine ale suprafeței fizice a Pămîntului. În fine, eterogenități în structura crustei sînt indicate de anomaliile gravimetrice regionale și locale.

Datele privitoare la distribuția în spațiu a cîmpului geomagnetic principal sînt interesante pentru studiul interiorului Globului prin situarea sediului cauzelor care produc acest cîmp în zonele foarte adînci ale Pămîntului și prin postularea unor conductibilități electrice ridicate, în acele zone. Informațiile la care conduce descifrarea mesajului reprezentat de variația geomagnetică seculară întăresc această deducție. Mesajul mai complicat constituit de diversele particularități ale cîmpurilor de variații calme și de perturbații geomagnetice este descifrat în termeni care indică o anumită variație a conductibilității electrice cu adîncimea, paralelizabilă cu alte variații de proprietăți fizice cu adîncimea, în special cu variațiile densității și cu ale proprietăților elastice. Efectul pelicular, care se manifestă în distribuția curenților variabili induși în Pămînt de curenții din ionosferă, anume cu densități de curent maxime la adîncimi variind invers cu frecvența lor, poate fi folosit pentru sondaje geomagnetice la scară planetară și regională, după cum la scară regională și locală se pot face sondaje magnetotelurice; unele și altele sînt în stare să furnizeze informații asupra particularităților structurale ale crustei terestre. Cercetările paleomagnetice reprezintă, la rîndul lor, descifrări de mesaje care conduc la informații nu numai asupra prezentului ci și asupra trecutului planetei noastre, informații printre care cele privitoare la inversiunile cîmpului geomagnetic în trecutul geologic joacă un rol important.

În felul acesta, cîmpurile naturale ale Pămîntului ne pun la dispoziție cîteva elemente importante privind nu numai structura statică a interiorului Globului ci și dinamica lui. Ceea ce lipsește acestor informații pentru a permite schițarea unei imagini cu dreptul de a aspira la indicarea de raporturi cantitative este o categorie specială de date: cele privitoare la adîncimi. Dar dacă acesta nu este punctul tare al informațiilor rezultate din descifrarea mesajelor geomagnetice și gravimetrice, el nu lipsește informațiilor care provin din alt domeniu: acela al seismologiei.

Principalele informații pe care le furnizează descifrările de mesaje georadioactive sînt cele privitoare la vîrsta absolută a rocilor și la degajările de căldură care însoțesc dezintegrările radioactive. Prima categorie de informații privește, în particular, zonele de suprafață ale Pămîntului, deci acelea care ne interesează în mod special, pe cînd cea de-a doua se referă și la porțiunile mai adînci ale crustei și chiar ale mantalei terestre. Incursiunile în trecutul Pămîntului sînt posibile și pe cale radioactivă și merg pînă la estimări de temperatură, capabile să permită reconstituiri de paleoclimate, cu implicații privind atît biosfera cît și procesele de modificare a suprafeței terestre.

În strînsă legătură cu datele radioactivității terestre, informațiile geotermice le întregesc prin elemente privind, în special, fluxul de căldură din interiorul spre exteriorul Pămîntului și bilanțul geotermic. Și unele și altele sînt semnificative pentru scopul pe care-l avem acum în vedere, în special prin indicarea posibilității de existență a curenților de convecție din mantaua Pămîntului. Necesari pentru coerența intrinsecă a geotermiei, asemenea curenți au un rol de primă însemnătate în dinamismul imaginii actuale a structurii interne a Globului, căci ei asigură legătura dintre procesele termice din manta și cele magnetice din crustă, legătură care constituie una din principalele trăsături ale concepțiilor tectonicii globale aproape general acceptate azi.

Este în afară de orice îndoială că cele mai importante informații asupra structurii interne a Pămîntului rezultă din descifrarea mesajelor seismice. Afirmația aceasta categorică este valabilă atît pentru interiorul adînc cît și pentru porțiunile superficiale ale Globului terestru. Stabilitatea distribuției spațiale a discontinuităților majore din interiorul planetei noastre care îi delimitează principalele diviziuni: nucleul (împărțit în nucleu interior și nucleu exterior prin zona de tranziție Lehmann), separat de manta prin discontinuitatea Gutenberg, mantaua separată de crusta terestră prin discontinuitatea Mohorovičić și crusta reprezintă realizarea de căpetenie a seismologiei cutremurelor. Detalii privind structura crustei și a părților superioare ale mantalei terestre au rezultat atît din descifrările mesajelor seismice naturale cît și din acelea ale mesajelor provocate (seismologia exploziilor sau seismologia cu sursa controlată). Adîncimile suprafețelor de discontinuitate principale, ca și ale altora secundare, variațiile „constantelor” elastice, respectiv ale vitezelor de propagare ale undelor seismice la traversarea acestor discontinuități, determinarea parametrilor de definire cantitativă a focarelor cutremurelor (timpul la origine, coordonatele epicentrului, adîncimea hipocentrului, magnitudinea), precizarea unor elemente ale mecanismului focal, în particular a orientării planului de falie etc. completează lista performanțelor remarcabile ale seismologiei în direcția lămuririi structurii interne a Pămîntului și a dinamicii lui. De altfel, în aceeași direcție nu sînt de trecut cu vederea informațiile mai vechi și obținute prin mijloace mai puțin pretențioase cu privire la seismicitatea generală a Pămîntului și la distribuția geografică a focarelor de cutremure.

Figura 9

9. Structura interioară a Pămîntului și variațiile cu adîncimea a vitezei de propagare a undelor seismice longitudinale (a) și a densității (b).

Ansamblul informațiilor geofizice, dintre care numai cele mai relevante au fost amintite în enumerarea fugară care precedă, a condus la imaginea statică a structurii interne a Pămîntului, la scară planetară, care este schițată în figura 9. Această figură indică atît diviziunile majore ale Pămîntului, cu valorile în kilometri ale adîncimilor la care se găsesc discontinuitățile care le definesc, cît și variația cu adîncimea a vitezei undelor P, exprimată în kilometri pe secundă (curba a), respectiv a densității, exprimată în grame pe centimetri cubi (curba b). Coerența intrinsecă a acestei imagini și încadrarea în ea a tuturor detaliilor rezultate din cele mai variate cercetări fac ca probabilitatea corespondenței ei cu realitatea să fie practic coincidentă cu certitudinea. Mai mult: statică în forma redată de figura 9, ea este compatibilă cu dinamica pe care o reclamă rezultatele unora dintre aceste cercetări.

De menționat, în această privință, sînt, în primul rînd, curenții de convecție din interiorul mantalei, postulați de necesități ale geotermiei și ale geotectonicii, și curenții electrici, asociați cu curenți de convecție, din nucleu, pe care îi reclamă teoriile privitoare la originea cîmpului geomagnetic principal. Așadar, chiar la această scară planetară și avîndu-se în vedere întregul interior al Globului terestru, dinamismul imaginii structurii lui este o caracteristică esențială a acesteia, chiar dacă dovezile în sprijinul acestui dinamism sînt doar indirecte. De altfel, unele indicații care pledează în sensul acesta sînt furnizate de anumite particularități care se manifestă în propagarea undelor seismice în interiorul adînc al Pămîntului.

Și pentru imaginea dinamică a structurii zonelor apropiate de suprafața Pămîntului, reprezentate de porțiuni ale mantalei superioare și de crusta terestră, vom menționa mai întîi fundamentarea geofizică corespunzătoare. O vom face enumerativ, fără stabiliri de priorități, cronologice sau de importanță.

Principalele fapte, bine stabilite prin observații și măsurători, care sînt relevante pentru problema ce ne interesează, sînt legate de repartiția focarelor seismice pe Glob, de distribuția lor cu adîncimea în anumite regiuni ca și de regularitățile, manifestate tot regional, în orientarea planelor de falie, de unele particularități ale magnetizării rocilor, constatate fie direct fie prin efectele lor în morfologia anomaliilor magnetice, de grosimea și vîrsta sedimentelor de pe fundul oceanelor, de caracteristici ale fluxului geotermic în anumite zone oceanice și continentale ca și de unele regularități ale anomaliilor gravimetrice în acele zone, toate adăugate informațiilor privitoare la relieful fundului oceanelor, rezultate din sondaje acustice foarte detaliate, între puncte controlate prin determinări directe de adîncime.

Iată acum aceste fapte, în ordinea în care ele pot contribui la elaborarea concepției actuale a tectonicii globale și la schițarea imaginii dinamice a structurii zonelor de suprafață ale Pămîntului, imagine care stă la baza acestei concepții, desemnată acum, în mod curent, prin numele de tectonică a plăcilor.

Focarele seismice sînt situate numai în anumite regiuni și prezintă o distribuție caracteristică cu adîncimea precum și anumite regularități în orientarea planelor de falie în aceste regiuni. Pentru unele zone oceanice, în care studiul reliefului fundului a pus în evidență ridicări, desemnate ca dorsale oceanice și constituind adevărați munți submarini, cu o crăpătură adîncă longitudinală în zona lor centrală, întinzîndu-se de-a lungul întregului lanț, epicentrele se aliniază pe traseul lanțului muntos submarin, cu adîncimi medii și mici ale hipocentrelor (în general sub 30 de kilometri) și cu orientări ale planelor de falie de regulă paralele cu direcția locală a „riftului” (cum este denumită adînca crăpătură care separă cele două creste ale lanțului muntos submarin); în ceea ce privește înclinările acestor plane de falie, ele sînt apropiate de planul vertical paralel cu pereții riftului în cazul cutremurelor cu focarele apropiate de suprafață și tind spre orizontală mai în adîncime.

De-o parte și de alta a riftului se aliniază benzi de anomalii magnetice, alternativ pozitive și negative, avînd lățimi de ordinul zecilor și sutelor de kilometri, bine determinate aeromagnetometric, paralele pe porțiuni cu riftul, al cărui traseu îl urmează cu fidelitate. Pe fundul oceanului, sedimentele sînt subțiri și de vîrste recente în apropierea riftului și tot mai groase pe măsură ce se consideră puncte mai depărtate de zona lui, cu vîrste mici spre suprafață și tot mai mari în adîncime. Magnetismul remanent al acestor sedimente mai groase, din zonele depărtate de dorsala medio-oceanică, prezintă polarități alternativ normale (adică în sensul cîmpului geomagnetic actual) și inverse, pentru grosimi de ordinul centimetrilor, care pot fi evaluate cu precizie satisfăcătoare. Fluxul geotermic este, în general, de valori ceva mai ridicate în apropierea dorsalei și anomaliile cîmpului gravității au și ele valori pozitive, mai mari în zona dorsalei, descrescînd cu depărtarea de ea.

Integrarea acestor fapte de observație, în mare parte determinate cantitativ, conduce la următoarea imagine a situației din zona dorsalelor și din regiunile învecinate: Sub riftul din partea centrală a dorsalei are loc o ridicare a maselor fierbinți subcrustale (să le zicem magme), care au temperaturi incompatibile cu magnetizarea. Pe măsură ce ele se ridică spre suprafață, temperatura le scade și viscozitatea le crește, pentru ca la o anumită temperatură ele să se solidifice și să poată produce, prin frecare de pereții riftului, focare de cutremure. Acestea se situează la adîncimile corespunzătoare porțiunilor inferioare ale riftului, nu mai adînc decît grosimea crustei terestre în zona respectivă, planele de „falie” avînd orientarea apropiată de aceea a pereților riftului la adîncimea la care se produce evenimentul seismic. În paralel, temperatura scăzînd sub punctul Curie, se poate produce magnetizarea magmelor răcite și consolidate, evident în direcția și cu intensitatea corespunzătoare cîmpului geomagnetic existent acolo în acea epocă. Procesul continuînd, sub acțiunea curenților de convecție din manta, ascendenți sub dorsală și tinzînd spre direcții orizontale sub zonele situate lateral, se produce treptat o deplasare laterală a porțiunilor consolidate, adică după direcții perpendiculare pe rift. Are, astfel, loc ceea ce s-a numit expansiunea fundului oceanului. Bineînțeles, pe crusta tînără, nou formată în zona riftului, nu există sedimente. Acestea se depun pe măsură ce crusta îmbătrînește și se deplasează lateral, ajungînd, astfel, la grosimi din ce în ce mai mari la distanță de dorsală, așa cum arată observațiile.

În acest punct al prezentării imaginii pe care o sugerează ansamblul descifrărilor de mesaje geofizice, pentru zona centrală a bazinelor oceanice, marcată de dorsale, este necesar să reamintim, în vederea completării și explicării acestei imagini, existența inversărilor cîmpului geomagnetic, despre care a fost vorba în capitolul privitor la mesajele geomagnetice. Admițînd, la o anumită epocă, o orientare dată a cîmpului geomagnetic, să zicem cea normală, magnetizarea rocilor rezultate din răcirea magmei se face, evident, normal; tot normală va fi și magnetizarea sedimentelor care se depun în această epocă peste tot în bazinul oceanic, căci particulele cu proprietăți magnetice care intră în alcătuirea lor se orientează, fiind încă în suspensie, sub acțiunea cîmpului geomagnetic principal, considerat a fi el însuși „normal” (evident, în sensul de antonim al lui „invers”). Cînd se produce inversarea cîmpului geomagnetic, atît magnetizarea rocilor recent consolidate prin răcirea magmei, acum parte constitutivă a fundului eruptiv tînăr al oceanului, cît și magnetizarea sedimentelor ce se depun peste tot, în bazinul oceanic, în această epocă, vor fi inverse. Duratele epocilor de polarități date ale cîmpului geomagnetic, determinabile prin intermediul magnetizării lavelor răcite, de vîrste cunoscute din date radioactive, sînt de ordinul de mărime al sutelor de mii și al milioanelor de ani, timp în care expensiunea fundului oceanului duce la deplasări de ordinul zecilor și sutelor de kilometri iar depunerea suspensiunilor din apa oceanului asigură grosimi ale sedimentelor de pe fundul lui de ordinul centimetrilor.

Dacă lucrurile se petrec așa, lățimile benzilor de anomalii magnetice de un același semn, ca și grosimile sedimentelor cu o aceeași polaritate a magnetizării, trebuie să fie proporționale cu duratele epocilor în care cîmpul geomagnetic a avut un același sens. Se constată, într-adevăr, că această condiție este satisfăcută, demonstrația fiind de ordin cantitativ. Dacă se iau în considerare durate ale epocilor de anumite sensuri ale cîmpului geomagnetic din trecut, lățimi ale benzilor de anomalii de semne corespunzătoare și grosimi ale sedimentelor de polarități de asemenea corespunzătoare și dacă este satisfăcută condiția ca cele trei categorii de mărimi să corespundă acelorași epoci, se obține o aceeași valoare a raportului dintre durate, dintre lățimi de benzi, respectiv dintre grosimi de sedimente. Se înțelege că numerele de ordine trebuie să fie corespunzător aceleași pentru mărimile între care se ia raportul, ceea ce se poate asigura printr-o numerotare atentă a alternanțelor, plecînd respectiv de la prezent, de la rift și de la partea superioară a sedimentelor de pe fundul oceanului. Luînd, deci, două numere de ordine astfel determinate, raporturile dintre duratele epocilor, respectiv dintre lățimile benzilor de anomalii magnetice sau dintre grosimile sedimentelor (determinate pe o probă scoasă din fundul oceanului) corespunzătoare acestor numere de ordine au aceeași valoare numerică.

Lucrul este cu atît mai remarcabil cu cît — așa cum și trebuie să fie, dacă concepția corespunde realiității — constanța raportului se regăsește pentru determinări efectuate în diferite regiuni ale Globului. De asemenea, este impresionantă această verificare și pentru că este vorba de un raport între cantități atît de diferite ca natură și ca ordin de mărime: durate în timp exprimate în sute de mii și milioane de ani, distanțe orizontale (lățimi) exprimate în zeci și sute de kilometri, respectiv distanțe verticale (grosimi) exprimate în centimetri.

Se înțelege că zonelor de expansiune a fundului oceanului, din porțiunile unde se găsesc dorsalele, care sînt „zone de extensiune” a crustei terestre, caracterizate prin crearea de crustă nouă din masele subcrustale ce se ridică spre suprafață, trebuie să le corespundă regiuni, situate la distanță de dorsale, în care crusta mai în vîrstă, împinsă spre ele, să dispară. Asemenea zone, care sînt „zone de compresiune” a crustei și în care aceasta este absorbită în adîncime și consumată prin topire pentru a fi transformată în magmă, se găsesc în regiunile marilor fose oceanice din apropierea arcurilor insulare și din fața unor margini continentale (în jurul oceanului Pacific există astfel de fose, din ambele categorii). Caracteristicile geofizice ale unor asemenea zone, care se mai numesc, cu un termen care începe a se generaliza, și „zone de subducțiune”, sînt în special de ordin seismic: existența de focare de cutremure intermediare și adînci, de adîncimi cu atît mai mari cu cît este vorba de epicentre mai depărtate de regiunea în care crusta este absorbită, și anume în sensul în care are loc expansiunea fundului oceanului. Hipocentrele acestor cutremure se situează, conform unor observații făcute cu mult înainte de elaborarea concepțiilor actuale, pe plane înclinate chiar în acest sens, adică dinspre bazinul oceanic spre porțiunea de dedesubtul arcului insular, respectiv spre interiorul continentului (plane Benioff). Acestea sînt, de exemplu, cazurile prezentate de cutremurele din zona de subducțiune a insulelor Aleutine și Japoniei, respectiv din zona Anzilor.

Pe lîngă aceste caracteristici seismice, zonele de subducțiune (sau de subîmpingere) mai prezintă două categorii de particularități geofizice: cu fluctuații relativ mari, valorile fluxului geotermic au tendința de a se grupa în jurul unor valori medii regionale în general mai mici, tendință în acord cu imaginea curenților de convecție descendenți în asemenea regiuni. Pe de altă parte, anomaliile gravimetrice din aceste zone sînt în general negative, ceea ce, de asemenea, se încadrează în imaginea geodinamică a subducțiunii.

Figura 10

10. Dinamica mantalei superioare și a crustei terestre.

O schiță sintetică de ansamblu a situației pe care am prezentat-o este dată în figura 10, în care se pot identifica ușor principalele trăsături ale imaginilor corespunzătoare celor două categorii importante de zone: zonele de extensiune, corespunzătoare dorsalei oceanice, sub care este indicat traseul ascendent al curenților de convecție, și cele două tipuri de zone de compresiune, corespunzătoare subducțiunii care are loc fie în regiunile foselor oceanice din apropierea arcurilor insulare, fie în regiunile foselor din fața marginilor continentale, zone caracterizate prin prezența de munți tineri. Sub ambele categorii de zone de compresiune, curenții de convecție trebuie să prezinte tendințe ferme descendente. Schița din figura 10 este evident suprasimplificată; întreruperile din reprezentarea crustei oceanice vor să sugereze deosebirea dintre scările utilizate pentru distanțele verticale și cele orizontale, corespunzătoare grosimilor crustei, respectiv dimensiunilor bazinului oceanic.

Concepția expansiunii fundului oceanelor, schițată în cele ce preced, reprezintă o formă modernă a concepției mai vechi a derivei continentale a lui Wegener, la care se ajunsese plecîndu-se de la considerentele calitative ale asemănărilor de contururi ale Americilor, în particular America de sud, și ale Lumii vechi, în particular Africa. În același timp, ea este etapa preliminară a concepției actuale a tectonicii globale, cunoscută sub numele de tectonica plăcilor.

Nu este aici locul să încercăm o conturare, nici măcar în linii generale, a ansamblului acestei concepții, care a ajuns la un mare grad de detaliere, privind atît mecanismul diferitelor particularități tectonice cît și distribuția lor geografică. Vom indica numai că, după această concepție, litosfera (care reprezintă porțiunile de suprafață ale Pămîntului), numită în cadrul considerațiilor geotectonice și tectonosferă, este divizată în cîteva plăci rigide, din ale căror deplasări relative ar rezulta principalele caracteristici geofizice și geotectonice ale porțiunilor din interiorul Pămîntului din apropierea suprafeței lui. Deplasările plăcilor litosferei au loc pe masele subcrustale plastice, care nu le opun rezistență și pentru a căror denumire a fost adoptat termenul de astenosferă, creat anterior de seismologi, pe baza altor considerente, în legătură cu descreșterea vitezelor de propagare a undelor seismice în aceste zone.

Folosind, la început, șase plăci (versiunea Le Pichon), această concepție a tectonicii globale le-a înmulțit în curînd la nouă (versiunea Dietz-Holden), pentru a ajunge, la ora actuală, la un mare număr de plăci și plăcuțe (ceea ce, de altfel, ia concepției caracterul de autentică „tectonică globală”).

Figura 11

11. Schema sistemului mondial de plăci crustale majore.

În figura 11 este reprodusă schema sistemului mondial de plăci litosferice majore, după Dietz și Holden (1970). Din cele șase plăci inițiale ale lui Le Pichon au rămas intacte numai trei: placa euroasiatică (5), placa africană (6) și placa antarctică (9). Celelalte trei s-au divizat fiecare în cîte două plăci, conducînd la placa pacifică (1) și placa „Nazca” (2), rezultate din vechea placă pacifică unică, apoi placa nordamericană (3) și placa sudamericană (4), provenind din placa americană, unică la început, și, în fine, placa indiană (7) și placa australiană (8), reprezentînd rezultatele împărțirii plăcii respective indiano-australiană, considerată inițial unitară. Limitele reprezentate de sistemul mondial de dorsale și fose oceanice se pot recunoaște în figura 11, foarte schematică, dar mai bine, cu traseul lor real, în figura 12, adoptată cu adaptări simplificatoare din programul american pentru Proiectul de geodinamică (1973). În figura 12 numerotarea este, bineînțeles, aceeași ca în figura 11, corespunzînd și indicațiilor de mai sus.

Figura 12

12. Principalele elemente ale mozaicului planetar al tectonicii plăcilor.

Trebuie să adăugăm că, pe lîngă zonele de divergență a plăcilor, care sînt zonele de extensiune corespunzătoare dorsalelor, și pe lîngă zonele de convergență a lor, care sînt zone de compresiune cu subducțiune, corespunzătoare foselor oceanice din cele două categorii amintite, există și zone de convergență de tipul caracterizat, de exemplu, de contactul dintre placa indiană și uriașa placă euroasiatică, contact marcat de lanțul muntos himalaian. Mai există, de asemenea, zone de deplasări laterale ale plăcilor, de tipul reprezentat de contactul dintre placa pacifică și cea nordamericană, contact marcat de falia transcurentă San Andreas, fiecare cu caracteristici geofizice și tectonice specifice.

Desigur, imaginea dinamică a structurii Pămîntului, pe care am prezentat-o schematic mai sus, în lumina concepției actuale a tectonicii plăcilor, are principalele calități ale unei teorii științifice: sintetizează și explică fapte cunoscute și prevede situații care sînt de așteptat în zone caracterizate prin anumite condiții. Fundamentată pe numeroase date de observație, bine stabilite, multe din ele cantitative, ea a luat forme organizate noi. Ideile, care stau de asemenea la baza ei, au, însă, un trecut. Despre deriva continentală, despre expansiunea fundului oceanelor și chiar despre deplasările relative ale unor plăci în care ar fi divizată crusta terestră s-a mai vorbit, și uneori și de către nespecialiști.

Se poate cita ca o idee premergătoare a acestei concepții, de fapt ca o expresie rudimentară a concepției derivei continentale, mențiunea făcută de Samuel Pepys în jurnalul său, la 23 mai 1661: „Jones Moore matematicianul ne-a făcut să credem de-a binelea, cu argumente întemeiate, că Anglia și Franța au făcut parte cîndva din același continent”. Nu sînt, apoi, cuvintele dintr-o scrisoare a lui Benjamin Franklin din 22 septembrie 1782, citate la începutul acestui capitol, o expresie limpede a principalei idei a tectonicii plăcilor? Ce să mai spunem de intuiția extraordinară a lui Blasco Ibañez, care, în „Călătoria unui romancier în jurul lumii”, face următoarea observație pertinentă: „Crusta terestră nu este nici uniformă nici rigidă ci este fragmentară și plutește, ca un mozaic de zgură răcită, pe Globul compact de materie incandescentă care constituie partea interioară a planetei noastre”? Poate și mai surprinzător trebuie să ni se pară același romancier cînd îl auzim vorbind despre „... măreața singurătate a oceanelor, paznici ai forțelor care întineresc planeta noastră”.

Am fi aproape tentați să spunem, împreună cu înțeleptul Solomon, că nu este nimic nou sub Soare. Totuși, concepția tectonicii plăcilor conține foarte importante elemente noi, așezate toate la fundamentarea ei științifică: datele geofizice rezultate din descifrarea mesajelor fizice ale Pămîntului. Lucrul acesta este, în general, uitat, chiar de către cei mai fervenți adepți ai ei, adeseori nu prea introduși în aspectele cantitative ale concepției și nu totdeauna cunoscători ai solidului substrat geofizic al ei.

De altfel, chiar cunoscîndu-se acest substrat se poate încă discuta în legătură cu unele aspecte puțin satisfăcătoare, în prezent, ale noii concepții a tectonicii globale. Această remarcă este valabilă, în particular, dacă ne gîndim la două puncte nevralgice ale ei: explicarea particularităților tectonice din interiorul plăcilor, în general dificultăți ale tectonicii continentale, mult mai mari decît cele ale tectonicii oceanice, și identificarea sursei de energie care alimentează întregul mecanism al plăcilor.

Cu atît mai mult sînt posibile discuțiile dacă se ignorează fundamentarea geofizică a concepției. În această privință s-ar putea cita numeroase asemenea discuții, în parte interesante prin argumentele aduse pro și contra, ca și prin semnalarea de noi și noi particularități geofizice și tectonice , care se încadrează sau nu se încadrează în vederile concepției.

Ne vom limita să menționăm doar cîteva opinii exprimate de un adversar hotărît al tectonicii plăcilor, în opoziție cu opiniile unor susținători nu mai puțin hotărîți ai ei, la ultimele două mari congrese internaționale de specialitate, nu tocmai în completă necunoaștere a aspectelor geofizice ale problemelor dar în parte (și dintr-o parte) cu o aparentă ignorare a lor. La adunarea generală a Uniunii Internaționale de Geodezie și Geofizică (Moscova, august 1971), V.V. Beloussov prezenta „tezele” următoare: „Încercarea de a geometriza structura fundului oceanului și de a o împărți într-un mic număr de plăci rotindu-se în jurul anumitor centre este un exemplu de schemă dusă extrem de departe. Deși nu o putem afirma categoric pînă nu se va fi realizat forajul prin al doilea strat al fundului oceanului, s-ar putea ca fundul oceanului modern să fie relativ tînăr. Dacă este adevărat, atunci întinerirea nu este rezultatul dispariției lui sub continente ci este datorită poate circulației verticale a materialului mantalei și crustei, care a afectat întregul fund al oceanului.” La aceeași reuniune științifică internațională, S.K. Runcorn, după ce examinează posibilitatea deplasării plăcilor pe astenosfera aproape staționară, se declară categoric, aducînd argumente cantitative, pentru altă cauză a mișcării lor: „... este mai posibil ca convecția în manta să fie cauza mișcării plăcilor”.

La Congresul Geologic Internațional (Montreal, august 1972), față de părerea lui Beloussov că „Toate datele de care dispunem arată că regiunile endogene de la suprafață își au rădăcinile adînc în manta; aceasta pledează în contra oricărei idei de deplasare orizontală importantă în tectonosferă și astenosferă”, se ridică opinia exprimată, în termeni oarecum particulari dar categorici, de către Holden și Dietz: „Pacificul este în întregime un bazin de fose oceanice, înconjurat de zone de subducțiune”.

Ce poate să creadă nespecialistul despre situația schițată numai prin cîteva momente dintr-o dispută de durată, în jurul unei concepții care a fost considerată ca semnalul unei adevărate revoluții în domeniul științelor Pămîntului? În primul moment el rămîne, probabil, nedumerit. Nu este, însă, exclus ca după oarecare ezitare să ia o atitudine. Una extremă, de adoptare fără rezerve a noii concepții, cu repudierea completă a tot ce s-a făcut în domeniul respectiv înainte. E cazul unui popularizator al științei care și-a intitulat un articol de prezentare a tectonicii plăcilor cu următorul manifest revoluționar: „Aruncați cărțile de geologie. Suprafața „stabilei” noastre planete este în continuă mișcare, continentele înseși învîrtindu-se, înclinîndu-se, deplasîndu-se în derivă și scufundîndu-se sub picioarele noastre”. Sub acest titlu, el însuși o profesiune de credință, autorul afirmă că teoria tectonicii plăcilor este „noua biblie a geoștiințelor”. La cealaltă extremă se situează, evident, repudiatorii fără ezitare. Și între extreme, cei care mai rămîn nehotărîți, neîncrezătorii și prudenții. Părerea lor este, cel mult, cea exprimată, în alt context, de Ion Pillat:

„Cred mulți... dar cine știe de-i faptă sau poveste!”

Geofizicianul este îndreptățit să creadă, pe baza cunoașterii fundamentării pe datele geofizice a concepției, că ea corespunde realității în liniile ei mari, esențiale, dar că are încă nevoie de perfecționări și completări, care să-i permită o și mai bună adaptare la realitate, o și mai cuprinzătoare putere de sintetizare, o și mai pătrunzătoare forță de prevedere. Sînt încă multe de așteptat de la integrarea datelor de observație ca și de la finisarea cadrului conceptual.

Pe de altă parte, sînt și multe de temut, nu atît din partea adversarilor cît din partea adepților prea ușor cîștigați, dintre cei care au intuiția productivității ideii dar nu și înțelegerea profundă a fundamentării ei. Este de temut, în particular, zelul neofiților, mai ales al celor care sînt dispuși să creadă fără a cerceta.