История Земли

 

Теория дрейфа континентов

 

 

Теория дрейфа континентов быстро завоевала популярность, которая, однако, оказалась недолгой. Дело в том, что ни Вегенеру, ни его сторонникам не удалось найти сил, заставляющих материк продвигаться вперед, преодолевая колоссальное сопротивление мантийного вещества. Попытки объяснить это движение кориолисовыми силами (инерционные силы, возникающие на поверхности вращающегося тела, вектор которых направлен против направления вращения) и тяготением Луны были тут же отвергнуты геофизиками как несерьезные.

 

Несколько десятилетий к концепции горизонтальных перемещений континентов относились как к изящной фантазии, однако в начале 60-х годов она получила подтверждение с совершенно неожиданной стороны — из области палеамагиитиых исследований.

 

Если нагреть постоянный магнит выше определенной температуры, называемой точкой Кюри, то он теряет свои магнитные свойства, но затем, при охлаждении, вновь восстанавливает их. При прохождении точки Кюри застывающая изверженная горная порода, которая содержит ферромагнитные минералы (соединения железа и никеля), намагничивается и ориентируется в соответствии с существующим в это время магнитным полем; это явление называется остаточной намагниченностью. Иными словами, содержащая соединения железа (или иных ферромагнетиков) горная порода в известном смысле представляет собой стрелку компаса, указывающую направление на магнитный полюс Земли в момент застывания породы.

 

Если же у нас есть более одной такой «стрелки», то пересечение указываемых ими направлений даст нам и точное положение полюса в соответствующую эпоху, и, с другой стороны, географическую широту района образования каждой из наших пород- «стрелок» (направление линий намагниченности породы относительно земной поверхности меняется от 90е на полюсе до 0° на экваторе). А поскольку для изверженной породы можно радиоизотопным методом определить абсолютный возраст (см. главу 1), то возникает возможность нарисовать довольно точную картину расположения континента относительно полюса в различные моменты истории.

           

В результате этих исследований выяснились две вещи. Во- первых, теперь было прямо доказано, что все «гондванские» материки действительно находились некогда в гораздо более высоких широтах Южного полушария, чем ныне. Во- вторых, оказалось, что общая картина положения полюсов в геологическом прошлом выходит какая-то странная.

 

Данные по каждому отдельному материку рисуют вполне согласованную траекторию перемещений полюсов (например, Северный полюс относительно Евразии, начиная с карбона, двигался из центральной части Тихого океана до своего нынешнего положения по S-образной кривой, проходящей через Берингов пролив), однако траектории, даваемые разными материками, не совпадают между собой, за исключением того, что все они заканчиваются близ современного полюса ( 7, а и б). Картина эта казалась совершенно необъяснимой до тех пор, пока в 1962 г. С. Ран- корн не догадался «сдвинуть» материки в соответствии с полузабытыми уже реконструкциями Вегенера; при таком их положении соответствующие палеомагнитные траектории совместились между собой практически идеально ( 7, в).

 

Тем временем накапливались и новые данные о строении дна океанов. Была детально закартирована глобальная (т. е. охватывающая весь земной шар) система срединпо-океаниче- ских хребтов и располагающихся в периферических частях океанов глубоководных желобов, с которыми связаны районы активного вулканизма и землетрясений. По гребню срединно- океанического хребта проходит глубокая продольная трещина — рифт, над которой фиксируется постоянный мощный тепловой ток. С глубоководными желобами связаны и сильные отрицательные гравитационные аномалии, означающие, что дефицит массы внутри желобов (которые наполнены водой — веществом менее плотным, чем окружающие горные породы) не компенсируется избытком массы на их дне. Поскольку желоба не имеют «тяжелого» дна, то оно, в соответствии с изостазией, должно было бы «всплывать», ликвидируя тем самым желоб как таковой; а раз этого в действительности не происходит, то должна существовать некая иная, негравитационная,сила,удерживающая желоб в прогнутом состоянии.

 

В 1962 г. Г. Хесс суммировал эти данные, сформулировав свою гипотезу разрастания (спрединга) океанического дна. Он предположил, что в мантии происходит конвекция, т.е. тепловое перемешивание вещества (подробнее об этом чуть дальше). Горячее, частично расплавленное мантийное вещество поднимается на поверхность по рифтовым трещинам; оно постоянно раздвигает края рифта и одновременно, застывая, наращивает их изнутри. При этом возникают многочисленные мелкофокусные землетрясения (с эпицентром на глубине несколько десятков километров).

 

Хесс писал: «Этот процесс несколько отличается от дрейфа материков. Континенты не прокладывают себе путь сквозь океаническое дно под воздействием какой-то неведомой силы, а пассивно плывут в мантийном материале, который поднимается вверх под гребнем хребта и затем распространяется от него в обе стороны». Срединно-океани- ческий хребет, таким образом, является просто-напросто местом, где на поверхность планеты выходит восходящий конвекционный ток; подобное можно наблюдать в кастрюле, где варится кисель или жидкая каша, материк же (в рамках такой аналогии) является пенкой на киселе.

 

Если на срединно-океанических хребтах постоянно образуется новая океаническая кора, то должно быть и место, где происходит обратный процесс,— ведь суммарная- то поверхность планеты не увеличивается. Местом, где кора уходит обратно в некогда породившую ее мантию, и являются глубоководные желоба. Именно продольное давление постоянно расширяющейся океанической коры и является той самой силой, что удерживает желоба в прогнутом состоянии и не дает их дну «всплывать».

 

Из представлений об океанском дне как о конвейерной ленте, выходящей на поверхность в рифтовых зонах средин- но-океанических хребтов и затем скрывающейся в глубоководных желобах, следовало, что возраст океанической коры должен увеличиваться по мере удаления от рифта и достигать максимума на окраинах океанов.

 

Эти предположения были блестяще подтверждены открытием на дне океанов так называемых полосовых магнитных аномалий.

 

Еще в 1906 г. Б. Брюн, изучая остаточную намагниченность некоторых лав, установил, что она противоположна по направлению современному геомагнитному полю. Впослед-ствии было установлено, что случаи такой обратной намаг-ниченности — явление достаточно распространенное; при этом она явно создается не какими-то особыми свойствами самих этих изверженных пород, а обратной полярностью магнитного поля Земли в момент их остывания. Оказалось, что обращения (инверсии) геомагнитного поля, когда Северный и Южный полюса постоянного магнита (коим является Земля) меняются местами, происходят регулярно. В начале 60-х годов в результате определения абсолютного возраста соответствующих лав калий- аргоновым методом была разработана шкала инверсий геомагнитного поля, состоящая из чередующихся эпох нормальной (т.е. такой же, как в наши дни) и обратной полярности; шкала эта стала основой для принципиально нового раздела стратиграфии - магнитостратиграфии.

 

Понятно, что образующиеся в рифтовых зонах породы океанической коры при своем остывании в соответствующие эпохи полярности тоже должны были приобретать, соответственно, нормальную или обратную намагниченность. Намагниченность эту, как выяснилось, можно измерять прямо с океанской поверхности, не прибегая к анализу самого донного вещества.

 

В 1963-1964 гг. независимо друг от друга JI. Морли, Ф. Вэйн и Д. Мэтьюз предсказали, что при спрединге океанического дна на нем должны образовываться полосы положительных и отрицательных магнитных аномалий, параллельные срединно-океаническим хребтам и симметричные относительно них; при этом ширина таких полос должна быть пропорциональна длительности соответствующих эпох полярности. Все эти предсказания полностью подтвердились, и с той поры родилась еще одна аналогия: океанское дно — это магнитофонная лента, на которой записана история магнитного поля Земли ( 9, а).

 

Некоторое время спустя в результате глубоководных бурений были получены образцы как изверженных пород океанической коры (пригодные для определения их абсолютного возраста), так и лежащих непосредственно на них осадочных слоев с ископаемыми. Картина приобрела полную завершенность: возраст океанической коры, например, в Атлантическом океане действительно постепенно «удревняется» от почти современного у рифта до раннеюрского (170 млн лет) у побережья Северной Америки. При этом ни в одном океане не удалось обнаружить коры более древней, чем юрская; это полностью соответствует предположению, что вся океаническая кора со временем возвращается в мантию путем ее поглощения в глубоководных желобах ( 9, б).

 

 

 Смотрите также:

 

О форме земного ядра

О форме земного ядра. Известно, что во многих районах крупномасштабные прогибы земной поверхности совпадают с аномалиями гравитационного поля планеты.

 

КРАСНЫЙ ГРЕБЕНЬ - аномальное место на скале в окрестностях...

где неоднократно фиксировались так называемые гравитационные аномалии. Вот. свидетельство В.Антракова (г.Ангарск-24, Иркутская область): "Дело было.

 

РЕКА ШУЯ - загадочная река в Карелии, обычно вытекающая из...

опускается, река приобретает обратное течение. Однако некоторые специалисты. не исключают и наличие гравитационной аномалии.

 

Образование объектов Вселенной. Квазары удалены от нас на...

Наступает своеобразная гравитационная катастрофа – гравитационный коллапс. В результате сжатия растет концентрация массы.