Книга: Вам, земляне

Плавающие материки

Плавающие материки

Странная с первого взгляда идея о материках, плавающих по мантии, была высказана впервые американским геологом Ф. Тейлором в 1910 г. Дальнейшее развитие и популяризация этой идеи принадлежат немецкому метеорологу и исследователю Гренландии Альфреду Вегенеру. С 1912 г. гипотеза о дрейфующих материках прочно связывается с именем А. Вегенера, изложившего свои взгляды в книге «Происхождение материков океанов». Эта книга вызвала горячие споры и привлекла внимание ученых. Дискуссии продолжались около 20 лет, но трагическая смерть А. Вегенера во льдах Гренландии в 1930 г. охладила страсти, его гипотеза как будто зашла в тупик, и ее надолго забыли. Второе рождение гипотезы Вегенера произошло в 50-х годах текущего века, когда идею дрейфа материков попытались (и небезуспешно) применить к объяснению некоторых загадок палеомагнетизма. В чем же суть гипотезы Вегенера?

А. Вегенер обратил внимание на, казалось, случайные особенности береговых линий некоторых материков: восточный (бразильский) выступ южноамериканского материка плотно укладывается во впадину Гвинейского залива. «Стыковка» получается особенно плотной, если вместо береговой линии брать очертание шельфа — материковой отмели.

В 1970 г. американские исследователи с помощью электронно-вычислительных машин изучили «совмещение» некоторых материков на протяжении десятков тысяч километров. Результат получился поразительный: в целом хорошо совместилось более 93 % границ шельфа — древних береговых линий. Лучше всего стыковались Африка и Южная Америка, Антарктида и Африка, несколько хуже примкнули друг к другу Индостан, Австралия и Антарктида.

И все-таки создавалось впечатление, что когда-то Африка и Америка составляли одно целое. Затем по каким-то неясным причинам первичный материк раскололся на две части, и эти части, разойдясь в стороны, образовали современные Африку и Южную Америку, а также разделивший их Атлантический океан.

Сам А. Вегенер шел дальше в своих предположениях. Он считал, что когда-то вся теперешняя суша составляла единый и единственный материк — Пангею (рис. 23).

Рис. 23. Эволюция материков по А. Вегенеру. Выделены участки, которые были покрыты мелкими морями.

Со всех сторон он омывался безбрежным Мировым океаном, который А. Вегенер назвал Панталассом. Под действием каких-то сил, возможно связанных с вращением Земли, примерно 200 млн. лет назад Пангея раскололась на несколько частей подобно исполинской льдине. Ее осколки — теперешние материки — разошлись в разные стороны, и начался их продолжающийся доныне крайне медленный дрейф. Дрейфуя на запад, американский материк на переднем (западном) своем крае испытывал сопротивление того полужидкого внутреннего слоя Земли, по которому плывут материки. Естественно, что он смялся и образовал исполинские горные цепи Кордильер и Анд. От тыловой части плывущего материка отделились, отставая, небольшие куски — например, Антильские острова. Некоторые осколки Пангеи плавали, поворачиваясь, как льдины в бурном потоке, — так, по-видимому, вела себя нынешняя Япония.

Некоторые последователи А. Вегенера (Дю Тойт, 1937 г.) полагали, что первоначально существовали два материка — Лавразия, расколовшаяся затем на Северную Америку и Евразию, и Гондвана, давшая начало Южной Америке, Африке, Австралии и Антарктиде. Сторонники этого варианта гипотезы Вегенера приводят немало фактов, будто подтверждающих реальность Лавразии и Гондваны[14]. В частности, они ссылаются на сходство геологических структур разных материков, удивительную общность их растительного в животного мира.

Магнитное поле Земли, как уже говорилось, «намагничивает» некоторые горные породы. В них запечатлеваются и интенсивность, и структура геомагнитного поля. По многим намагниченным образцам пород можно судить о том, где находятся магнитные полюсы Земли. Значит (напомним еще раз), древние горные породы позволяют судить о палеомагнетизме, т. е. о характере земного магнитного поля в отдаленном прошлом.

Конечно, результаты палеомагнитных измерений по разным причинам искажены погрешностями. И все-таки, отобрав наиболее надежные из них, можно убедиться, что магнитные полюсы Земли не всегда находились там, где мы их сейчас обнаруживаем. По палеомагнитным данным, магнитные полюсы Земли непрерывно странствуют, причем настолько значительно, что в некоторые эпохи они переходили из одного полушария Земли в другое.

Известно, что климат отдаленного прошлого Земли очень отличался от современного. Когда-то Гренландия, Шпицберген и даже Антарктида были жаркими странами с богатым растительным и животным миром, а в экваториальных областях Земли господствовали условия, близкие к тем, которые сегодня характерны для околополярных районов. Из этих бесспорных данных палеоклиматологии А. Вегенер и некоторые из его исследователей сделали вывод о непрерывном странствии географических полюсов — идея не менее удивительная, чем пресловутый дрейф континентов. Если в этом случае А. Вегенер прав, значит земная ось непрерывно и радикально меняет положение в твердом теле Земли — вывод явно абсурдный с точки зрения привычных представлений небесной механики.

Правдоподобнее предположение, что дрейфуют материки, а не странствуют полюсы (магнитные и географические). В свете этой основной идеи Вегенера в принципе объяснимы и палеоклиматические парадоксы — в конце концов материк может «приплыть» с экватора на полюс или обратно, и при этом коренным образом изменится на нем и климатическая обстановка. Но эта простота кажущаяся. В самом деле, если принять гипотезу Вегенера, то как объяснить причину дрейфа материков? Какая сила движет исполинские материковые глыбы? Почему распад Пангеи произошел в сравнительно недавнем геологическом прошлом Земли, а не раньше?

Земная кора, по-видимому, тесно связана с подстилающей ее мантией. Они развиваются совместно, образуя единую оболочку — тектоносферу. Дрейф материков в таком случае означает перемещение исполинских твердых глыб толщиной до 1000 км, что некоторым ученым кажется невозможным. Как полагает известный советский геолог В. В. Белоусов, тектоносфера не образует изолированных глыб. Она окутывает непрерывной оболочкой весь земной шар, и тогда материковой тектоносфере просто некуда смещаться. В. В. Белоусов приходит к выводу, «что материки никуда не движутся», что они, так же, как океаны, образовались там, где сейчас находятся.

Однако большинство современных геологов стоит на позициях «мобилизма», т. е. признания подвижности отдельных блоков земной коры. Это особенно ярко было выражено в работе XV Ассамблеи Международного Союза геофизики и геодезии, проходившей в Москве в 1971 г., и год спустя — в работе Международного Геологического Конгресса. Английский геофизик М. Ботт, делая подробный обзор современного состояния гипотезы мобилизма[15], подчеркнул, что «совершенно независимые данные, почерпнутые из многих областей геологии, палеомагнетизма, морской геофизики, дают поразительно согласованные подтверждения континентального дрейфа».

В новейшей редакции гипотеза Вегенера основывается на факте разрастания океанического дна и концепции так называемой тектоники плит. Суть этих новых идей заключается в следующем. Земная кора состоит из нескольких исполинских плит — Евразийской, Африканской, Китайской, Индо-Австралийской, Антарктической, Западно- Атлантической и Тихоокеанской (рис. 24).

Рис. 24. Плиты земной коры. Стрелками показано движение плит.

Эти плиты разделены линиями разломов — участков повышенной вулканической и тектонической активности. Так, одна из них проходит вдоль срединного подводного хребта Атлантического океана.

Установлено, что океаническая кора очень молодая (ее возраст не более 100 млн. лет) и по толщине значительно уступает коре континентальной. Как считают сторонники гипотезы тектоники плит, молодая океаническая кора формируется по линиям разломов, разделяющих плиты, из вещества верхней мантии, выдавливаемого наружу. Этот процесс, порожденный конвективными движениями вещества в мантии, приводит к раздвижению континентальных плит и зон поднятий. Встречаясь со старыми блоками материковой коры в районе островных дуг вблизи границ материков, расходящиеся плиты уходят под материковую кору, погружаясь обратно в мантию. Все эти перемещения плит совершаются по астеносфере — верхнему слою мантии, имеющему пониженную плотность.

Таким образом, в концепции тектоники плит рассматриваются не плавающие материки, как у А. Вегенера, а плавающие плиты. Скорость этих движений, конечно, невелика, но вполне ощутима (это подтвердили, например, результаты измерений с помощью искусственных спутников Земли). Так, Тихоокеанская плита дрейфует на северо-северо-запад по отношению к Западно-Атлантической плите со скоростью 5 см в год. Таковы же примерно скорости относительных перемещений и других плит.

С точки зрения тектоники плит землетрясения возникают тогда, когда внезапно освобождаются напряжения, возникшие на границах плит при трении их об астеносферу.

А. Вегенер не мог ответить на вопрос, куда и под действием какой силы плывут материки. С позиции тектоники плит источником энергии этого движения служат конвективные движения вещества мантии, а рождение плит и материков и их «гибель» (т. е. возвращение в мантию) происходило, по-видимому, на протяжении всей геологической истории Земли. Постоянный обмен веществом и энергией между земной корой и мантией, непрерывное обновление коры — вот главное, что меняло внешний облик нашей планеты.

Так объясняет факты тектоника плит. Возможны, однако, и другие истолкования наблюдаемых явлений. Пример тому — удивительная гипотеза о расширении Земли.