Версия для печати

Академику Артюшкову Евгению Викторовичу - 85 лет!

Академик
Артюшков Евгений Викторович

Евгений Викторович Артюшков родился 26 декабря 1937 г. в Москве.

В 1961 году окончил с отличием Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова по специальности «физика». Далее — в Институте атомной энергии Академии наук СССР: старший лаборант, младший научный сотрудник. С 1969 года — в Институте физики Земли АН СССР (в настоящее время — ФГБНУ Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН): старший научный сотрудник, заведующий лабораторией, в настоящее время — главный научный сотрудник Лаборатории теоретической геофизики (101) ИФЗ РАН.

В 1992-1993 гг. работал в университете в Майнце (Германия), в 1994-1996 гг. — в Стокгольмском университете (Швеция).

Член-корреспондент РАН с 1991 года, академик РАН с 2016 года — Отделение наук о Земле.

Академик Е.В. Артюшков — геофизик с мировым именем. Главные направления его научной деятельности — геодинамика, тектоника, деформационные свойства литосферного слоя и процессы в мантии Земли. На основе синтеза геологических и геофизических данных он выявил ряд важных закономерностей и физических механизмов тектонических движений земной коры. Работы Е.В. Артюшкова оказали большое влияние на развитие современных наук о твердой Земле.

В 1967 году защитил кандидатскую диссертацию по физике плазмы, а в 1969 году — докторскую диссертацию по физике твердой Земли, с 1994 года — профессор.
В 1967-1968 гг., используя данные о развитии поднятий коры после таяния ледников в Фенноскандии и Канаде, Е.В. Артюшков показал, что вязкость мантии Земли на глубинах ~100-200 км понижена на несколько порядков величины по сравнению с более глубокими слоями. Таким образом было впервые доказано существование в верхней мантии астеносферного слоя и оценена его вязкость как ~1018 Па с под Канадой и ~1019 Па с под Фенноскандией. В 2020 года вместе с П.А. Чеховичем и В.В. Колькой Е.В. Артюшков обнаружил присутствие тонкого слоя с сильно пониженной вязкостью в пределах земной коры докембрийского возраста на севере Карелии.

В 1968-1971 гг. Е.В. Артюшков предложил новый вид конвекции в мантии — «химическая конвекция». Она обусловлена дифференциацией по плотности нижней мантии вблизи границы с ядром и сопровождается подъёмом в астеносферу плюмов из слоя D′′ (так называемая «химическая конвекция»). Это позволило дать одно из объяснений существованию на поверхности Земли горячих точек. В дальнейшем подъем из глубины мантийных плюмов подробно рассматривался многими другими исследователями.

В 1966 году на примере Байкальского рифта Е.В. Артюшковым было впервые показано, что причиной рифтогенеза является вязкое растяжение нижней части земной коры и мантийной литосферы, а не их погружение вдоль крупных сбросов, как считалось ранее. В 1968-1971 гг. вместе с М.Е. Артемьевым данный механизм был детально обоснован с помощью гравиметрических данных. После этого большинство ученых во всем мире стали считать (и продолжают считать) растяжение главным механизмом образования глубоких осадочных бассейнов.

Е.В. Артюшковым неоднократно указывалось, однако, что сильное растяжение литосферы проявляется в ограниченных масштабах, и основная часть погружений коры с ним не связана. В 1980-2014 гг. на основе анализа сейсмических и геологических данных о строении и истории развития большого числа осадочных бассейнов, современных и древних, вместе с М.А. Бэером, П.А. Чеховичем и с рядом других исследователей Е.В. Артюшковым было показано, что большинство глубоких прогибов на континентальной коре сформировалось без значительного растяжения коры. Погружение коры происходило в них в результате проградного метаморфизма, катализированного инфильтрацией в кору мантийных флюидов, что приводило к переходу габбро в нижней коре в более плотные гранатовые гранулиты и эклогиты. Существование мощных слоев таких пород под разделом Мохо, в глубоких осадочных бассейнах было подтверждено с помощью совместного анализа сейсмических и гравиметрических данных, проведенного вместе с И.В. Беляевым.

При анализе истории развития глубоких осадочных бассейнов в ряде из них на отдельных этапах были выделены погружения, происходившие с очень высокой скоростью и за время ~1 млн. лет формировавшие глубоководные бассейны на месте мелководного шельфа. Одновременно удалось установить, что главные нефтегазоносные бассейны мира возникли именно вследствие таких погружений. Это позволило предложить новый и простой метод поиска новых нефтегазоносных бассейнов. В частности, было показано, что глубокие Северо-Чукотский и Северо-Баренцевский бассейны с большой вероятностью могут содержать 5-10 миллиардов тонн условного топлива.

В качестве основных механизмов, обеспечивающих дрейф литосферных плит и создающих большие напряжения в литосферном слое, обычно рассматриваются мантийная конвекция и субдукция в мантию тяжелых плит океанической литосферы. Создаваемые этими механизмами силы, особенно первая из них, остаются достаточно неопределенными.

В 1971-1973 гг. Е.В. Артюшковым было установлено, что в поле силы тяжести большие добавочные силы возникают в литосферном слое в связи с неоднородностями на площади толщины земной коры и линз горячей разуплотненной мантии, расположенных на малых глубинах. По порядку величины эти силы равны нагрузке рельефа ≥ 1012 Н/м. С ними связаны многие сильные землетрясения на континентах. Давление со стороны разрастающихся хребтов на прилегающие океанические котловины (ridge push) оказывается одной из главных сил, обеспечивающих дрейф литосферных плит. В отличие от сил, создаваемых другими механизмами, сила ridge push поддается расчету с хорошей точностью.

В 1974 году Е.В. Артюшковым было показано, что силы, действующие вдоль литосферы с толщиной, переменной на площади, приводят к ее большим вертикальным смещениям и отклонениям от изостатически равновесного положения. С этим явлением связаны многие изостатические аномалии силы тяжести, особенно в тектонически активных областях.

Основные результаты, полученные Е.В. Артюшковым в 1966-1978 гг., суммированы в его монографии «Геодинамика», выпущенной в Москве издательством «Наука» в 1979 году и удостоенной премии им. О.Ю. Шмидта Президиума АН СССР в 1983 году.

К началу 90-х годов двадцатого века, в результате проведения анализа и синтеза большого объема геологических и геофизических данных Е.В. Артюшкову удалось выявить ряд важных закономерностей и физических механизмов тектонических движений земной коры. На этой основе в монографии Е.В. Артюшкова «Физическая тектоника», выпущенной в Москве издательством «Наука» в 1993 году, была построена новая интегральная концепция континентальной тектоники. Главное внимание было в ней уделено физическим аспектам дрейфа литосферных плит, образования глубоких осадочных бассейнов, а также формирования высоких плато и горно-складчатых поясов. В отличие от обычных представлений, вертикальные движения земной коры на большей части площади континентов оказываются связанными не с их дрейфом, а в первую очередь с глубинными процессами, протекающими в коре и в мантии. Крупные поднятия и погружения земной коры возникают в результате изменений плотности пород в литосферном слое, обусловленных главным образом резким ускорением метаморфических реакций в базальтовом слое коры при поступлении в породы мантийных флюидов. Другая причина крупных поднятий — это полное или частичное замещение веществом астеносферы мантийной части литосферного слоя, испытавшей размягчение при инфильтрации глубинных флюидов.

Предложенная концепция имеет большие практические приложения для поиска полезных ископаемых и прогноза землетрясений. Она описывает и физически объясняет тектонические движения на континентах лучше, чем широко распространенные модели, основанные только на дрейфе плит и не учитывающие многих особенностей реальных тектонических движений. В 1997 году за монографию «Физическая тектоника» Е.В. Артюшкову была присуждена Государственная премия РФ.

В 1992-2000 гг. вместе с М.А. Беэром и П.А. Чеховичем Е.В. Артюшков разработал новую модель формирования горно-складчатых поясов, в которой ведущую роль играют глубинные процессы. Инфильтрация в литосферу поверхностно-активных флюидов из астеносферы катализирует в нижней коре фазовые переходы с изменением плотности пород. Уплотнение пород приводит к крупным погружениям коры на доскладчатой стадии развития. Поступление флюида резко снижает прочность литосферы, позволяя проявиться ее сильному сжатию, невозможному в обычных условиях. Как показал анализ истории развития ряда складчатых поясов, сжатие коры в них не приводило к одновременному образованию крупных поднятий. Это объясняется тем, что во время сжатия развивался проградный метаморфизм с переходом габбро в нижней части коры в более плотные фации. В дальнейшем разуплотнение гранатовых гранулитов, образовавшихся в эпохи сжатия, а также отрыв от коры и погружение в астеносферу тяжелых эклогитов сопровождались горообразованием, часто оторванным по времени от складчатости на миллионы лет.

В 2002 году Е.В. Артюшковым вместе с Н.-А. Мёрнером и Д. Тарлингом было подробно описано новое явление резкого размягчения литосферы. О нем свидетельствует быстрое образование в некоторые эпохи в глубоких осадочных бассейнах деформаций фундамента большой амплитуды, но небольшого горизонтального размера. Размягчение литосферы связано с инфильтрацией в нее поверхностно-активных флюидов из астеносферы с проявлением эффекта Ребиндера. Размягчение обеспечивает возможность формирования под влиянием дрейфа плит складчатых поясов и рифтовых впадин на континентах, где в обычных условиях литосфера имеет очень высокую вязкость и высокую прочность.

В связи с поиском стратиграфических ловушек для нефти и газа, одним из главных направлений в геологии нефти за рубежом стало изучение изменений глубины моря в нефтегазоносных бассейнах, на 20-200 м за 1-3 млн. лет. Их обычно связывают с изменениями уровня Мирового океана. В 1997-2000 гг. Е.В. Артюшковым, М.А. Линдстремом, Л.Е. Поповым, П.А. Чеховичем и Ю.И. Тесаковым было установлено, что в течение 45 млн. лет в кембрии и начале ордовика, а также в течение 26 млн. лет в силуре амплитуда короткопериодных (1-3 млн. лет) эвстатических флуктуаций уровня Мирового океана не превышала ~20 м. Показано, что изменения глубины моря такой продолжительности с амплитудами до ~100 м, имевшие место в эти эпохи в ряде платформенных областей, были обусловлены быстрыми тектоническими движениями коры. Таким образом был обнаружен новый тип движений коры на платформах, ранее считавшихся относительно стабильными. Данные результаты ставят под сомнение существование большинства крупных флуктуаций уровня Мирового океана, предложенных ранее другими исследователями для последних 550 млн. лет. В связи с этим потребуется существенное изменение методики поиска многочисленных месторождений нефти и газа, образовавшихся в прибрежных зонах бассейнов вследствие быстрых регрессий и трансгрессий.

Е.В. Артюшковым вместе с С.В. Соболевым предложен новый механизм кимберлитового магматизма, основанный на передаче давления от магматической камеры в магму с пониженной плотностью, текущую по раскрывающейся трещине с высокой скоростью.

На основе анализа большого объема геофизических и геологических данных Е.В. Артюшковым построена новая концепция тектоники континентальной коры, имеющая большие практические приложения для поиска полезных ископаемых и прогноза землетрясений. В этой концепции крупные поднятия и погружения земной коры на дрейфующих литосферных плитах связаны главным образом с глубинными процессами в коре и верхней части мантии Земли, замещением астеносферой мантийной литосферы и разуплотнением пород в земной коре вследствие метаморфизма при поступлении в кору больших объемов мантийных флюидов.

Вместе с В.А. Поселовым, И.В. Беляевым, Е.И. Петровым, П.А. Чеховичем и др. Е.В. Артюшковым был проведен анализ истории развития погружения земной коры в глубоководных впадинах Центральной Арктики. На данной основе удалось установить, что в этих областях залегает кора континентального типа, испытавшая крупные погружения в результате уплотнения в ней пород вследствие метаморфизма, но жестко связанная с шельфом Евразии. По предложению Е.В. Артюшкова и С.Я. Суконкина глубоководными подводными аппаратами были взяты образцы коренных пород с хребта Менделеева. Их анализ подтвердил континентальную природу его коры, к настоящему времени погрузившуюся до глубины в несколько километров.

Вместе с П.А. Чеховичем и О.Е. Смирновым Е.В. Артюшков провел сравнение глубоководных впадин в Центральной Арктике и в Зеландии площадью 5 млн. км2 на юго-западе Тихого океана. Обе области ранее располагались вблизи уровня моря, но затем без значительного растяжения коры погрузились до глубины в несколько километров. Мощность коры в них (10-20 км) больше мощности океанической коры (7 км), но меньше мощности коры на континентах (30-40 км). По данным глубоководного бурения и драгирования кора Зеландии относится к континентальному типу. Большое сходство этих двух областей подтверждает существование континентальной коры на всей площади Центральной Арктики.

Работы Е.В. Артюшкова с соавторами оказались весьма важными для научного обоснования заявки Российской Федерации на расширение ее континентального шельфа в Арктике.
Е.В. Артюшковым внесен большой вклад в формирование ряда крупных международных и российских научных проектов. Он был членом бюро Международного Геодинамического проекта и членом рабочих групп этого проекта, одним из главных организаторов Межсоюзной комиссии по литосфере и членом её бюро, был членом бюро Международного геодинамического проекта, заместителем председателя Национального комитета по программе Литосфера, а также конвинером ряда международных симпозиумов. Вся эта деятельность способствовала вовлечению в международные исследования многих ученых из нашей страны.

Около 70% общей площади континентов покрывают докембрийские кратоны. За последние несколько миллионов лет большинство из них испытали поднятия от 100-200 до 1000-1500 м. Сжатие коры не было причиной поднятий, так как на кратонах оно завершилось полмиллиарда лет назад или раньше. В 2018 году Е.В. Артюшковым, С.П. Кориковским, Х.И. Массоном и П.А. Чеховичем было показано, что основной причиной поднятий был ретроградный метаморфизм с разуплотнением пород в земной коре. Метаморфизм проявился в глубоко метаморфизованных породах, выведенных из нижней коры на более высокие уровни после денудации мощных толщ, залегавших ближе к поверхности. В сухих условиях эти породы долгое время оставались метастабильными, но на новейшем этапе испытали быстрый метаморфизм и разуплотнение вследствие инфильтрации флюидов из мантийных источников. Согласно результатам, полученным в 1983-1988 гг. Е.В. Артюшковым и А.В. Хофманном, крупные новейшие поднятия фанерозойской коры на континентах были обусловлены также деламинацией мантийной литосферы, потерявшей прочность при инфильтрации мантийных флюидов.

В 2022 году Е.В. Артюшковым и П.А. Чеховичем был проведен анализ данных о погружении земной коры в детально изученной Московской синеклизе. Оказалось, что в среднем и в позднем девоне погружение было сильно неоднородным на площади. Такую особенность погружения удалось объяснить его связью с уплотнением пород в нижней части коры за счет проградного метаморфизма, катализированного поступлением в литосферу глубинных флюидов. На интервале продолжительностью 40 млн. лет распределение погружения на площади много раз изменялось за один или несколько миллионов лет. Это указывает на соответствующие изменения скорости притока в древнюю литосферу глубинных флюидов, а также на их высокую поверхностную активность. Данное свойство флюидов обеспечивало их быструю инфильтрацию в мантийную литосферу и поступление в кору по всей площади синеклизы. Длительное поступление в континентальную литосферу глубинных флюидов на большой площади, часто изменявшееся во времени и в пространстве, представляет собой новое явление, не связанное с крупномасштабной конвекцией в мантии и с подъемом крупных плюмов. Это явление может оказаться причиной образования многих осадочных бассейнов и месторождений полезных ископаемых во внутриплитных областях на континентах.

Е.В. Артюшков — член ученых советов ФГБУН Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН и ФГБУН Геофизического центра РАН.

Е.В. Артюшковым подготовлен доктор наук и 5 кандидатов наук. Он автор более 300 научных работ, в том числе четырех монографий.