ДРЕЙФ МАТЕРИКОВ. ИСТОРИЯ МОБИЛИЗМА

ТЕОРИЯ ТЕКТОНИКИ ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ. Разрастание океанического дна из срединно-океанических хребтов

В самом начале 60-х годов в США декан геологического факультета Принстонского университета Г. Хесс в своей работе, которую он назвал «геопоэтическим эссе», высказал предположение, что горячее, частично расплавленное мантийное вещество поднимается вдоль рифтовых трещин, которые в ту пору были впервые трассированы по сейсмологическим данным в виде единой мировой системы. Поднимаясь из глубоких недр, мантийное вещество, согласно модели Г. Хесса, должно растекаться в разные стороны от оси хребта и растаскивать океанское дно в разные стороны. Кроме того, поднимающееся расплавленное мантийное вещество заполняет рифтовую трещину, застывает в ней, а затем, разрываясь примерно по середине, наращивает таким образом расходящиеся края океаническом коры. Г. Хесс писал: «Этот процесс несколько отличается от процесса дрейфа материков. Континенты не прокладывают себе путь через океаническое дно под воздействием какой-то неизвестной силы, а пассивно плывут в мантийном материале, который поднимается вверх под гребнем хребта и затем распространяется от него в обе стороны». Так была сформулирована гипотеза разрастания морского дна.

В начале 60-х годов появились новые убедительные геофизические доказательства перемещения материков. Известно, что в момент остывания изверженной горной породы, при температуре ниже точки Кюри, содержащиеся в породе ферромагнитные минералы намагничиваются и ориентируются в соответствии с существующим в это время магнитным полем. Осредненное приблизительно за 100 тыс. лет главное магнитное поле нашей планеты очень близко к полю осевого центрального диполя, т. е. полю магнита, помещенного в центре Земли и направленного по географической оси. Таким образом, изучая палеомагнетизм древних пород, можно определить направление палеоме- рИдиана и, главное, палеошироту того места, где данная порода образовалась. Первые же палеомагнитные исследования показали, что за геологическое время происходило изменение палеоширот всех континентов, причем это изменение за последние 150—200 млн. лет полностью соответствовало вегенеровским реконструкциям распада Пангеи.

В начале 60-х годов появились новые весомые палеомагнитные доказательства разрастания океанического дна. Они были получены на основании анализа природы полосчатых магнитных аномалий. Оказалось, что эти аномалии симметричны по отношению к гребням срединно-океанических хребтов и каждая половина симметричной картины с хорошей точностью повторяет порядок чередования намагниченности континентальных пород по мере увеличения их возраста. К тому времени было установлено, что изменения намагниченности континентальных пород связаны с изменением полярности главного магнитного поля нашей планеты.

Оказалось, что за последние несколько миллионов лет магнитные полюса Земли меняли свою полярность свыше 20 раз. Для объяснения природы знакопеременного и симметричного аномального магнитного поля океанского дна было высказано около десятка гипотез. Справедливой оказалась модель Ф. В айна и Д. Мэттьюза (1963 г.), которые предположили, что аномалии Л Та океана есть не что иное, как запись инверсий магнитного поля Земли в геологическом прошлом на гигантской природной «магнитофонной» ленте — океанической коре, которая, застывая в рифтовой трещине, рвется в ней примерно по середине и каждая половина которой раздвигается в стороны от места своего рождения. Определив порядок чередования и время каждой инверсии главного магнитного поля Земли, можно по рисунку аномалий АТа определить возраст дна океана. Геоисторическая интерпретация аномального магнитного поля океана, проверенная данными глубоководного бурения, убедительно показала геологическую молодость океанического дна.

В рифтовых трещинах возраст пород современный, а на флангах срединно-океанических хребтов он достигает 80—100 млн. лет; самый древний возраст океанической коры не превышает 150—160 млн. лет, что составляет всего 1/30 от возраста нашей планеты. Палеомагнитные исследования континентальных пород и геоисторический анализ природы аномального магнитного поля океана не только полностью подтвердили принципиальную справедливость аргументов ранних моби- листов, но и позволили выявить детальные черты геометрии взаимного перемещения литосферных плит в процессе разрастания геологически молодых впадин Атлантического и Индийского океанов.

Вслед за А. Вегенером глобальные палеогеографические схемы, на которых отражена эволюция Пангеи, были предложены Р. Дитцем и И. Холденом ().

В первой половине XX в. сейсмологи установили, что под островными дугами глубины очагов землетрясений достигают нескольких сот километров, а очаги эти группируются в сравнительно узкие (до 100 км) сейсмофокальные зоны, уходящие на глубину под разными углами — от 30 до 70°. Хотя еще в начале 30-х годов голландский геофизик Ф. Венинг- Мейнес, а в середине 40-х годов советский геолог академик А. Заварицкий интерпретировали эти зоны как результат вдавливания или поддвигания тихоокеанской литосферы под материковую, но большинство геофизиков и геологов вслед за Г. Беньоффом традиционно интерпретировали глубинные сейсмофокальные зоны как расколы жесткой мантии. Только в конце 60-х годов JI. Сайке, Ж. Оливье,

Б. Айсекс на основании анализа сейсмологических данных убедительно показали, что глубинная сейсмофокальная зона под островными дугами действительно по своим упругим параметрам представляет плиту, более жесткую, чем окружающая мантия.

Другим ярким доказательством погружения океанической литосферы в мантию под островными дугами служит рельеф дна. Еще в конце 20-х годов было установлено, что характерные парные морфоструктуры — глубоководные желоба и невулканические гряды островных дуг далеки от равновесия; для того чтобы удерживать их в таком состоянии, литосфера должна обладать прочностью порядка 1000 кг-см-2, что соответствует условно-мгновенной прочности кристаллических горных пород на скалывание. Отсюда С. А. Ушаковым (1968) сделан вывод, что некомпенсированные морфоструктуры островных дуг могут длительно существовать только при условии перераспределения напряжений в процессе поддвигания одной плиты под другую, т. е. они представляют собой поверхностное проявление динамики конвергентных (сходящихся) краев плит.

Третий тип границ литосферных плит (впервые выделен в середине 60-х годов Дж. Т. Уилсоном) — это трансформные разломы, вдоль которых края плит скользят без значительного раздвигания или поддвигания.

О том, что литосферные плиты в первом приближении можно рассматривать как жесткие недеформируемые тела, свидетельствует местоположение поясов сейсмической активности на поверхности Земли: эти пояса четко оконтуривают границы плит. Иными словами, деформация и расколы литосферы происходят преимущественно на границах плит, при этом на конвергентных (сходящихся) границах выделяется 95—96% всей упругой энергии, тогда как остальные 4—5% — на дивергентных и трансформных.