20:08

Серая Земля



Первичная гранитная кора. Возраст Земли: от 200 до 500 млн лет

Сегодняшняя Земля – это планета контрастов: одну ее треть занимает суша, две трети – вода; из космоса планета смотрится как смесь голубого, коричневого и зеленого цветов с завихрениями белого. Не так все выглядело 4,4 млрд лет назад, когда разбросанные повсюду симметричные конусы вулканов из черного базальта были единственными скудными островками суши, разнообразившими монотонную голубизну неглубоких морей. Картина изменилась с появлением гранита – грубой, шероховатой прочной основы континентов.

История Земли представляет собой процесс дифференцирования – разделения и концентрации элементов во все новые и новые породы и минералы, в моря и континенты и, наконец, в живые формы. Это повторялось раз за разом. Внутренние плотнотельные планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс – формировались в то время, когда интенсивные порывы солнечного ветра отделяли водород и гелий от более тяжелой шестерки элементов, выталкивая легкие газообразные элементы наружу, в область таких гигантов, как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. На Земле тяжелое расплавленное железо устремлялось к центру по мере того, как металлическое ядро отделялось от насыщенной перидотитом мантии. В результате частичного расплавления перидотита образовался базальт – порода, богатая кремнием, кальцием и алюминием, которая, отделившись от перидотита, сформировала первую, тонкую и черную земную кору. В результате извержений базальт выбрасывался на поверхность, а вода и другие летучие вещества отделялись от базальтовой магмы, создавая океан и атмосферу. Каждое извержение разделяло и вновь соединяло элементы, всякий раз ускоряя расслоение и увеличивая разнообразие веществ на планете.

Возникновение континентов стало следующим важным этапом эволюции Земли. По мере того как остывали внешние слои базальтовой коры, формировалась своего рода крышка, заслонка для все еще расплавленной магмы в нижних слоях. Базальт, нагреваемый снизу, снова начинал плавиться при сравнительно низких температурах, чему способствовало наличие воды, – примерно при 700 °С. Повышение температуры увеличивало объем расплавленного базальта: вначале расплавилось 5 %, потом 10 %, затем 25 %. Одновременно плавился периодит, и в результате получилась магма, состав которой существенно отличался от начальной базальтовой породы. В новом сплаве заметно увеличивалось присутствие кремния, а также натрия и калия. В этой расплавленной жидкости также концентрировалась вода и такие редкие элементы, как бериллий, литий, уран, цирконий, тантал и многие другие. Вновь образованная кремнистая магма отличалась гораздо меньшей плотностью, чем базальт, а потому неминуемо пробивалась к поверхности, формируя первый гранит.
Большинство гранитов имеет простой минеральный состав – они состоят всего из четырех минералов. Прозрачные бесцветные кристаллы кварца – чистого оксида кремния – изобилуют в граните. Их жесткие зерна, выветриваясь, создали первые на Земле белые песчаные пляжи. Две разновидности полевого шпата, в составе которых преобладает либо калий, либо натрий, придавали первым земным гранитам однообразный серовато-белый оттенок. Кроме того, в каждом виде гранита присутствовали доли четвертого, темного железистого минерала – либо пироксена, либо слюды, а иногда удлиненные кристаллы амфибола. Приглядитесь к полированному граниту столешницы или облицовки зданий – и вы увидите там все четыре компонента.

Наличие более редких элементов может проявиться в крохотных зернах дополнительных минералов, например циркона, в котором сконцентрирован цирконий. В предыдущей главе уже упоминалось о мелких красных кристаллах циркона, извлеченных из осадочных пород в горах Джек-Хиллс в Австралии, указывающих на существование первоначального океана 4,4 млрд лет назад. Те же самые кристаллы, образованные в более прохладной, влажной среде, могут указывать на ранние сроки формирования гранита. Цирконы из Джек-Хиллс не только содержат тяжелые изотопы кислорода, подтверждающие наличие воды и относительно прохладных температурных условий их формирования, но и включают отдельные вкрапления кварца (в основном, кристаллы возрастом 4 млрд лет) – минерала, чрезвычайно редко встречаемого до образования гранитов. По мнению некоторых специалистов, эти древние, охлажденные кристаллы циркона, содержащие кварц, являются последними сохранившимися остатками древнейшей гранитной коры.

Происхождение гранита является первым свидетельством отличия эволюции минералов Земли от эволюции минералов на соседних планетах. Образование гранита требует огромного количества базальта, располагающегося близко к поверхности планеты, а также интенсивного источника внутреннего тепла, способного его расплавить. Планеты меньшего размера, Марс и Меркурий, а также спутник Земли Луна тоже покрыты базальтовой корой, но они слишком малы, чтобы образовать большое количество гранита. Им недостает внутреннего источника тепловой энергии. Несомненно, и на этих планетах образовалось какое-то количество гранита, но оно не идет ни в какое сравнение с глубоко укорененными гранитными континентами Земли.

Плавучесть

Зачаточная земная кора из черного базальта, размягчаемая теплом, идущим из недр планеты, плотность которой была раза в три больше воды, не могла обеспечить устойчивый рельеф. Вулканические извержения километр-два высотой могли образовать разбросанные на значительном расстоянии черные острова, но до образования континентов на Земле не существовало ни крупных горных массивов, ни глубоких океанских впадин. Гранит со своей сравнительно низкой средней плотностью (в 2,7 раза плотнее воды) сыграл решающую роль. Гранит неизменно всплывает поверх базальта и перидотита; он образует крупные нагромождения, вздымаясь на несколько километров над поверхностью, подобно айсбергу. Лед, будучи на 10 % легче воды, может служить аналогом. Из-за этой разницы не более 10 % объема айсберга возвышается над водой. Зазубренный айсберг высотой метров 60 может подниматься над водой всего на 10 м – в результате мы можем наблюдать так называемую «верхушку айсберга». По той же причине гранит, плотность которого на 10 % меньше, чем у базальта, всплывает над его поверхностью в аналогичной пропорции.
Итак, базальтовая кора Земли плавилась, образуя гранитные слои один над другим, начали формироваться похожие на верхушки айсбергов выступы над поверхностью. Гранитный слой толщиной 1,5 км мог возвышаться над уровнем базальтовой коры почти на 300 м. Однако со временем масса гранита увеличилась, и ее толщина достигла многих километров; соответственно континентальные массивы все выше поднимались над океаном, а некоторые горные гряды вздымались над поверхностью воды на тысячи метров. Ныне цепь Скалистых гор на западе Америки, гранитные корни которых уходят в глубину более чем на 60 км, включает отдельные пики до 4 км высотой. Этот становой хребет Американского континента возвышается как свидетельство плавучести гранита.
В 1970 г., когда я учился на геологическом факультете MIT, выталкивающая сила как основа геологических изменений была незыблемым правилом во всех учебниках. (Мы пользовались 2-м изданием книги британского геолога Артура Холмса «Основы физической геологии» (Холмс А. Основы физической геологии. – М.: Издательство иностранной литературы, 1949 г.), выпущенной в 1965 г. и прекрасно иллюстрированной.) Это явление называлось «изостазия». Ведущая сила «вертикальной тектоники» называлась «изостатическим равновесием».

Замечательная гравюра, почти без изменений перешедшая из учебников геологии XIX в., изображала ряд прямоугольных деревянных блоков, плавающих в воде. Более объемные блоки больше возвышались над водой, подобно горам. Мы узнавали, как океанические бассейны заполнялись толстыми слоями отложений, а эти отложения плавились, образуя гранитные массивы. Мы изучали, как на основе этих плавучих гранитных основ постепенно вырастали горы. В то время это звучало вполне убедительно, и до сих пор эта гипотеза преобладает в представлении о том, как более 4 млрд лет назад сформировалась земная кора.
На ранних этапах истории Земли, возможно, в первые две сотни миллионов лет, над огненной поверхностью начали формироваться небольшие плавучие серые гранитные массивы, а в глубине под ними частично плавился базальт. В те времена вертикальная тектоника и изостазия преобладали, как и утверждал Артур Холмс. Эти первые континентальные голые островки гранита омывались всеми волнами и овевались всеми ветрами. Выветривание кристаллов кварца медленно формировало узкие полоски песчаных берегов, а отложения полевого шпата превращались в скудную глинистую почву. Первые разрозненные гранитные острова отличались малыми размерами, поднимались невысоко над поверхностью океана – и ничто не предвещало, что они превратятся в будущие континенты.

Повторный удар?

И все-таки как же испещренная вулканами, базальтовая Земля превратилась в планету с обширными гранитными континентами? Как несколько первых одиноких гранитных островков разрослись в громадные массивы суши, заполнившие оба полушария? Ученые выдвигали самые невероятные гипотезы. Одна из распространенных идей не отличалась оригинальностью: формирование континентов обусловлено случайностью – ударом астероида.

Действительно, в течение миллиарда лет после уничтожения Тейи и образования Луны время от времени Землю атаковали астероиды. Это неопровержимый факт. По оценкам экспертов, десятки крупных астероидов более сотни километров в диаметре, блуждающие остатки какой-нибудь планеты раннего периода, сталкивались с Землей в эпоху ее формирования. Представим себе, как 4 млрд лет назад потоки расплавленного камня поднимаются сквозь тонкую поверхность первичного океана. Десятки, если не сотни, таких огненных гейзеров вздымались из недр Земли, создавая конвекционный оборот тепловой энергии. Гигантские вулканы изрыгали базальтовую лаву, а расплавленная базальтовая кора тем временем порождала граниты, утолщая земную твердь.
И вдруг происходит катастрофа: 50-километровый астероид обрушивается на вулканический остров, уничтожая всякую твердую почву на сотни километров вокруг. Этот удар порождает гигантское озеро магмы, одновременно заваливая прилегающую к озеру поверхность сгустками расплавленной лавы и осколками камней. Космический пришелец блокирует поток магмы, которому теперь приходится искать другой выход на поверхность.

Согласно этому хитроумному сценарию, магматический поток после такой атаки меняет путь, выталкивая снизу некий микроконтинент, имеющий базальтовую основу и тонкую гранитную поверхность. Располагаясь под такой плотной, не пропускающей тепло базальтовой заслонкой, внутренний источник тепловой энергии способствует ускоренному образованию гранита и наращиванию таким образом слоя твердой гранитной корки. Эта фантастическая картина, возможно, являлась частью процесса формирования континентов на планете. За миллиард лет вертикальной тектоники, ускоренной падениями крупных астероидов, в океане возник бесконечный ряд вулканических островов смешанного базальто-гранитного состава. Так постепенно из моря поднималась суша. Четыре миллиарда лет назад громадные острова, хаотично разбросанные по всей планете, по-видимому, составляли весьма скромную часть ее поверхности.

Но вот появилась тектоника плит – и формирование земной коры вступило в ускоренную фазу.

Дрейфующие континенты



Открытие такого важного геологического механизма, как тектоника плит, оказало влияние на всю современную науку. Этой теории предшествовали по меньшей мере четыре века исследований, но довольно долгое время сама мысль о том, что целые континенты могут каким-то образом перемещаться по земной поверхности, была смутной и казалась ересью, а распространение и широкое признание получила лишь в результате интенсивной международной научной деятельности, приведшей к открытиям 60-х годов прошлого века. Но как только накопилось достаточно данных, естественные науки пережили один из самых революционных сдвигов в своей истории. На самом деле в течение пяти лет моего обучения в MIT, т. е. к середине 1970-х гг., все учебники по геологии пришлось полностью переписывать, поскольку незыблемый принцип вертикальной тектоники был полностью опровергнут.

Взгляд в прошлое показывает, что некоторые доводы против вертикальной тектоники давно должны были быть замечены. Несмотря на приличную высоту Скалистых гор, они являются просто карликами по сравнению с почти 9-километровым Эверестом, да и всем горным массивом Гималаев. Средняя глубина Мирового океана составляет примерно 3–4 км, тогда как глубина Марианской впадины в Тихом океане составляет более 11 км. Такие топографические контрасты просто не смогли бы существовать в изостатическом мире. Вертикальная тектоника не объясняет всего.

Некоторые намеки на роль латеральной тектоники (боковых движений) в геологической эволюции планеты можно найти в первых уточненных картах побережий Нового Света. К началу XVII в. уже стала очевидной поразительная совместимость между восточной береговой линией Американского континента и западными берегами Европы и Африки. Те же извилистые очертания, впадины и выступы, округленные контуры крайней юго-западной оконечности Африки и соответствующие им извивы побережья на востоке Южной Америки – все это указывало на некую древнюю картинку-пазл, фрагменты которой подходят друг к другу.
Было выдвинуто несколько причудливых гипотез в попытке объяснить загадочное совпадение между береговыми очертаниями континентов, разделенных Атлантическим океаном. Астроном Уильям Генри Пикеринг из Гарварда, сторонник теории Джорджа Дарвина об отпадении Луны от Земли (Луна оторвалась в виде расплавленного сгустка от быстро вращающейся Земли), утверждал, что одновременно с отрывом Луны в районе Тихого океана на противоположной стороне Земли образовалась впадина Атлантического океана. Некоторые усматривали в форме Атлантического океана промысел Божий. Возможно, берега Атлантического океана образовались в результате Всемирного потопа, который был вызван Господом несколько тысяч лет назад для сотворения огромного океана и «разделения земель».

Разрешить вопрос могли бы системные геологические изыскания, но четыре столетия назад даже слова «геология» не существовало, тем более каких бы то ни было изысканий. Горное дело и сельское хозяйство, движущие силы экономики, стоявшие за первыми геологическими съемками в конце XVIII в., были делом исключительно государственным и внутринациональным. Мало что предпринималось, чтобы вывести исследование геологических формаций за пределы политических границ, да и ресурсы отдельных стран отнюдь не с большой охотой соединялись в интересах общей работы. Золото в буквальном смысле принадлежало той земле, в которой его находили. В таком националистическом подходе к картографии не могло найтись места планам сопоставить геологические особенности побережий, расположенных по обе стороны Атлантического океана.
Впервые попытка подробно сравнить геологические особенности по обе стороны океана была предпринята совершенно неожиданным человеком – метеорологом Альфредом Вегенером, который большую часть жизни был связан с Арктикой. (Он умер в возрасте 50 лет, участвуя в спасательной экспедиции в ледяных просторах Гренландии.) Его профессиональная деятельность в основном была посвящена исследованию погодных процессов, но главным трудом его жизни стало то, что он называл «дрейфом материков»; это был первый и явно недооцененный вклад в теорию тектоники плит. Вдохновение, результатом которого стала столь неожиданная теория в области геологии, пришло к нему во время Первой мировой войны, когда он служил лейтенантом-резервистом в германской армии. Получив ранение в шею во время бельгийского похода, Вегенер был демобилизован и получил разрешение заняться наукой.

Подобно своим предшественникам, Вегенер был поражен очевидным сходством береговых очертаний материков по обе стороны Атлантического океана, хотя ряд ученых отметали это сходство как простое совпадение. Вегенер провел обширные исследования и обнаружил, что аналогичные совпадения наблюдаются в различных местах побережья Восточной Африки, Антарктиды, Индии и Австралии. Получалось, что все материки на Земле можно было аккуратно сдвинуть в один огромный суперконтинент, который Вегенер назвал Пангеей (от греч. Πανγαĩα – все земли). У него нашлось несколько единомышленников, принимавших во внимание новейшие данные геологических съемок прибрежных регионов Европы, Африки и обеих Америк, в которых обобщались уточнения относительно огромной территории по обеим сторонам Атлантики. Крупнейшие горнодобывающие районы, например золотые и алмазные рудники Бразилии и Южной Африки, оказывались единым громадным месторождением, если совместить края противоположных материков. Аналогичным образом с высокой точностью совпадали слои горных пород, содержащие остатки своеобразных ископаемых папоротников Glossopteris и вымерших рептилий Mesosaurus. Вегенер утверждал, что такие детальные геологические и палеонтологические совпадения не могли быть простой случайностью.

Впервые Вегенер опубликовал свою гипотезу дрейфа континентов в 1915 г. За этим последовали три публикации на немецком языке с новыми подробностями, в 1924 г. вышел английский перевод под названием «Происхождение материков и океанов», а также ряд других изданий. Появлялись все новые данные в поддержку гипотезы о том, что когда-то все материки представляли собой единое целое. В 1917 г. комитет палеонтологов свел в единый каталог десятки примеров очевидных совпадений между слоями, содержащими окаменелости, по обе стороны океанов – эти сведения были истолкованы как свидетельства наличия сухопутных связей между материками в древности. Геолог из Южной Африки Джеймс дю Тойт, увлеченный идеями Вегенера, получил грант от Института Карнеги для проведения исследований на восточном побережье Южной Америки. Он зафиксировал множество примеров трансатлантических совпадений: поразительное сходство минералов, горных пород и ископаемых.

Однако, несмотря на накопленные данные, свидетельствующие о совместимости материков, сообщество ученых оставалось равнодушным. Отсутствие правдоподобного объяснения механизмов движения континентов заставляло многих геологов открыто пренебрегать доводами Вегенера. Их критическое отношение к его гипотезе зиждилось на законах движения, сформулированных Ньютоном, согласно которым передвижение огромных континентальных масс невозможно без наличия колоссальной движущей силы. Пока не объявится такая сила в глобальном масштабе, дрейф материков будет рассматриваться не более серьезно, чем бредовая идея геолога-любителя. В 1923 г. физик Гарольд Джеффрис из Кембриджа подытожил британскую точку зрения на этот вопрос: «Физические основания, которые приводит Вегенер, просто смехотворно нелепы». Американские геологи придерживались похожих взглядов. На симпозиуме в 1926 г. Роллин Чемберлен с факультета геологии Университета Чикаго жестко высказался о гипотезе континентального дрейфа: «В целом гипотеза Вегенера относится к типу легкомысленных, она слишком вольно трактует глобальные процессы, к тому же слабо связана ограничениями и в большей степени игнорирует неудобные факты, нежели другие конкурирующие теории. Чтобы поверить в теорию Вегенера, нам придется забыть все, что мы усвоили за последние 70 лет, и начать все сначала».

Однако нашлись ученые, проявившие большой интерес к открытиям Вегенера и его сторонников, и начали искать новые механизмы, объясняющие дрейф материков. Согласно одной из гипотез, Земля сжимается, возможно, из-за охлаждения или из-за обрушения наполненных газом пустот глубоко в недрах планеты, и таким образом части поверхностной коры постепенно опускаются, подобно разбитому своду. Согласно этой мало обоснованной модели, когда-то между западным побережьем Америки и восточными берегами Африки и Азии существовало обширное пространство суши. Нынешний Атлантический океан рассматривался как гигантский свод суши, рухнувший в мантию. Эту модель сжимающейся Земли опровергает простая эвклидова геометрия: обычный свод может обрушиться, но если перенести эту идею на шар, окажется, что участок суши объемом с Атлантический океан явно не может рухнуть в никуда.

Выдвигалась и противоположная гипотеза, согласно которой Земля расширяется, надувается, как аэростат, на протяжении геологического времени. В давние-предавние времена существовала только континентальная кора, которая начала трескаться и раскалываться, когда планета раздулась (одно из объяснений – воздействие глубинных раскаленных газов). Если прокрутить такую воображаемую пленку назад, то мы увидим, что в какой-то момент все материки составляли сплошной покров шара, диаметром примерно три пятых от современного размера Земли. С 1920-х по 1960-е гг. эта гипотеза (за неимением других объяснений феномена Атлантики) поддерживалась рядом специалистов, пока ее не потеснила весьма захватывающая новая идея.

Расширяющееся море

Обнаружение Срединно-Атлантического хребта и открытие похожих вулканических горных массивов в восточной части Тихого и Индийского океанов вновь обратили внимание исследователей на движение материков и заставило заняться этим вопросом более активно. Вряд ли материки движутся беспричинно, как можно было предположить по данным Вегенера, и геологи занялись поисками скрытой силы, столь эффективно меняющей облик планеты.

Открытие следовало за открытием по мере поступления новых данных. В 1956 г. Хейзен вместе с руководителем лаборатории сейсмологом Морисом Юингом отметил поразительную связь между положением центральной рифтовой долины Срединно-Атлантического хребта и умеренными землетрясениями, охватывающими области морского дна протяженностью примерно до 50 тыс. км, по всему земному шару. Рифтовые долины и землетрясения каким-то образом связаны между собой, следовательно, подводные хребты являются подвижными, изменчивыми формами.

Скальные породы морского дна также преподнесли сюрпризы тем геологам, которые утверждали, что Срединно-Атлантический хребет представляет собой типичный горный массив, состоящий из уплотнившегося известняка, вроде Скалистых гор в Канаде. В результате обширных работ по исследованию донного грунта вдоль хребта вкупе с исследованием множества островов в Атлантике обнаружился лишь базальт, притом сравнительно позднего происхождения. Оказывается, что вместо относительно мягких осадочных пород, океанское дно почти полностью состоит из вулканического базальта. С востока на запад территория протяженностью более 4000 км представляет собой базальтовое основание.

Более того, тщательное датирование, основанное на учете постоянных периодов полураспада радиоактивных элементов, позволило обнаружить довольно простую закономерность в возрасте подводных пород. Базальт, взятый из рифтовой долины в центре Срединно-Атлантического хребта, новообразованный, его возраст меньше миллиона лет. Чем дальше от рифтовой долины брать образцы, восточнее или западнее, тем они оказываются древнее. Вблизи континентальных окраин возраст базальта составляет уже более 100 млн лет. Почему же породы в центре океана оказываются настолько моложе базальтов возле континентальных окраин? Можно сделать вывод, что Срединно-Атлантический хребет представляет собой ряд вулканов, извергающих все новые порции базальтовой коры. Но откуда взялись гораздо более древние базальты на окраинах океанов?
Ключевые данные о движении тектонических плит были получены с помощью другого инструмента подводных исследований – магнитометра. Подводные лодки времен Второй мировой войны были сделаны из богатых железом сплавов, т. е. обладали магнитными свойствами. Благодаря изобретению магнитометров самолеты-разведчики, охотясь за подводными лодками над океаном, фиксировали магнитные аномалии, вызванные присутствием вражеских субмарин. По окончании войны геофизики усовершенствовали магнитометры, придав им гораздо более высокую чувствительность к малейшим колебанием магнитных полей. Они закрепляли эти приборы позади научно-исследовательского судна так, чтобы они двигались непосредственно у поверхности морского дна.

Целью ученых был донный базальт, который обладает слабым магнитным полем благодаря миниатюрным кристаллам железосодержащего магнетита. Известно, что магнитное поле Земли год за годом слегка изменяется. По мере охлаждения базальтовой магмы кристаллы магнетита застывают, поворачиваясь в сторону магнитного полюса Земли, подобно миниатюрной игле компаса. Таким образом, базальт морского дна сохраняет ориентацию на магнитное поле Земли на момент затвердения породы. Интенсивные исследования в области палеомагнетизма позволяют отследить эти невидимые магнитные силовые поля, зафиксированные в затвердевшем базальте и других породах морского дна. (На суше такие измерения сделать труднее – первоначальные палеомагнитные сигналы сильно «пляшут» из-за происходивших в течение геологической истории складкообразования, наслоения сбросов и других деформаций континентальной коры.)

В начале 1950-х гг. океанографы протягивали магнитометры вблизи морского дна на большие расстояния поперек подводных хребтов. С помощью таких палеомагнитных съемок они надеялись получить более точную картину эволюции магнитного поля Земли. Вместо этого был выявлен причудливый рисунок магнитных полей, поразительно замысловатый, но стабильный. Ближе к рифтовым впадинам как в Атлантике, так и в Тихом океане базальт имел нормальную намагниченность, точно указывая на современный северный магнитный полюс. Но буквально в нескольких километрах на восток или запад от рифтовой долины магнитный сигнал переворачивался на 180°: северный магнитный полюс оказывался почти с противоположной стороны относительно его современного расположения, т. е. там, где предположительно должен был находиться южный полюс, и наоборот. Снова и снова измерения намагниченности производились многие десятки раз в самых разных пересечениях, и всякий раз «застывшее» в горной породе магнитное поле совершало такие скачки.

Дополнительный анализ выявил три важных обстоятельства. Во-первых, противоположно намагниченные породы образуют длинные, узкие полосы, идущие с севера на юг строго параллельно хребтам и в Атлантическом, и в Тихом океанах. Там, где центральная рифтовая долина разорвана и смещена трансформными разломами, то же искривление повторяют магнитные полосы. Во-вторых, рисунок этих магнитных полос симметричен относительно оси хребта: плыви на восток или запад от центра, обнаружится одинаковая последовательность нормально и обратно намагниченных полос соответствующей ширины. И в-третьих, радиометрическое датирование этих базальтов из океанических хребтов по всему миру подтверждает, что каждая смена магнитной полярности происходила повсюду одновременно, в ограниченный и строго определенный промежуток времени. Таким образом, магнитные инверсии отражают своего рода линию жизни океанского дна.

Из этого следует два логичных, хотя и обескураживающих, вывода. Вывод первый: магнитное поле Земли очень вариабельно, оно разворачивается на 180° в среднем каждые полмиллиона лет, и происходило так по крайней мере последние 150 млн лет. Причины этого непостоянства теперь более или менее понятны. Наша планета представляет собой гигантский электромагнит; ее магнитное поле обусловлено вихревыми электрическими токами в конвектирующей, жидкой наружной области ядра. Эти потоки направляются тепловой энергией; плотная раскаленная жидкость внутренней области ядра расширяется и поднимается за ее пределы, а ее замещает более прохладная и тяжелая жидкость, которая поступает сверху. Используя сложное компьютерное моделирование, геофизики показали, что вращение Земли вокруг собственной оси сообщает процессу конвекции сложные, хаотические искажения – движения, в результате которых магнитное поле меняется приблизительно каждые полмиллиона лет. Вращение Земли также вынуждает магнитные полюса постоянно выравниваться относительно оси вращения, но во время нестабильности ядра магнитное поле может значительно колебаться и искажаться примерно в пределах столетия.

Второй вывод заключается в том, что срединные океанские хребты образуют новые базальтовые слои коры – более 3 см в год. Старый базальт раздвигается в стороны, в восточном и западном направлениях от хребта, а их место занимает новая лава. Таким образом, системы горных хребтов на дне океанов представляют собой гигантские «ленты транспортера» движущиеся в противоположных направлениях, которые надстраивают молодое океанское дно. Новое поколение базальта в Срединно-Атлантическом хребте расширяет Атлантический океан, примерно на 5 см ежегодно, в среднем дно океана прирастает на 1,5 км за 30 тыс. лет. Если вернуться на 150 млн лет назад, то выяснится, что Атлантического океана тогда не существовало. В то время Америка, Европа и Африка были единым материком, как и предполагал Альфред Вегенер.

Одна из самых известных публикаций об этом поразительном открытии появилась в 1961 г., в «Вестнике Геологического общества Америки». Британский геофизик Рональд Мейсон и американский специалист по электронике Артур Рафф из Научно-исследовательского института океанографии Скриппса в Калифорнии в результате почти десятилетнего сотрудничества подготовили исчерпывающий обзор магнитных съемок океанского дна у Северо-Западного побережья США. Главным пунктом их публикации была подробная магнитная карта плиты Хуан де Фука, обширного тектонического плато на дне Тихого океана поблизости от берегов Орегона, Вашингтона и Британской Колумбии.

Полностью черно-белая карта Мейсона и Раффа – белые и черные зоны обозначают соответственно породы, намагниченные прямо или обратно, – показывает десятки полос, направленных примерно с севера на юг. Большие блоки океанической коры отличаются единообразием, каждый в сотни километров шириной, с симметричным расположением полос относительно центрального рифта. Однако соседние блоки смещены друг относительно друга по трансформным разломам, словно произведение кубизма. Анализ смещения вдоль одного из таких разломов, называемого Зоной разрывных нарушений Мендосино, обнаруживает заметный боковой сдвиг – около 1100 км. Чтобы так разорвать земную кору, требовались мощные внутренние силы. Обнаружив аналогичные явления у подводных хребтов по всей планете, геологи, геофизики и океанографы начали обрабатывать результаты объединенными усилиями. Сопоставление данных топографии океанского дна, сейсмологии, магнитных аномалий и датирования горных пород позволило сделать общие выводы. По всей планете земная кора создается на дне океана в области хребтов, которые представляют собой динамичные зоны вулканической активности. Темпы расширения морского дна фиксируются через устойчивые симметричные структуры магнитных полос и возраст базальта.

Поток научных публикаций подействовал на общие представления геологии, и к середине 1960-х гг. былая ересь превратилась во всеобщее убеждение: материки движутся. Атлантический океан с каждым годом расширяется вот уже более 100 млн лет.

Отрывок из книги Роберта Хейзена "История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет"

Просмотров: 771
Рейтинг: 4.5/2
Добавлено: 03.09.2015

Темы: возникновение Земли, тектоника плит, дрейфующие континенты, история, Серая Земля, наука, геология, луна, земля
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]