ГЛАВА 10: ДВИЖЕНИЕ КОНТИНЕНТОВ

Сходство противоположных берегов Атлантики. Гипотеза Вегенера. Тектоника литосферных плит. Границы плит. Движение плит на сфере: раздвижение океанского дна, трансформные разломы, полюсы вращения плит. Мезокайнозойская история Тихого океана. Фанерозойская глобальная палеогеографическая реконструкция. Мезокайнозойская история Средиземного моря. Верхнемиоценовые катастрофы. Движение континентов в будущем

Первым свидетельством движения континентов издавна считалось сходство очертаний западного берега Африки и восточного берега Южной Америки. Неслучайность этого сходства отмечал еще английский философ Фрэнсис Бэкон в своем сочинении «Новый Органон» (1620 г.), а Пласе (1658 г.) высказывал предположение, что Старый и Новый Свет разделились в результате всемирного потопа (эта точка зрения просуществовала по меньшей мере до XIX столетия). В 1858 г. итальянский ученый Антонио Снидер-Пеллегрини обосновывал идею об образовании Атлантики в результате раскола единого праматерика и раздвижения его осколков сходством очертаний противоположных берегов Атлантики, а также ископаемых растений и месторождений угля в Европе и Америке.

Сходство противоположных берегов Атлантики продолжает поражать нас и теперь. В 1965 г. Э. Буллард, Дж. Эверетт и А. Смит при помощи вычислительной машины подобрали наилучший вариант совмещения естественных границ приатлантических континентов - их материковых склонов (на глубине в 500 морских саженей; рис. 55). Показанные на рисунке черным цветом зоны несовпадения материковых склонов очень узки по сравнению с размерами самих континентов; так, среднее квадратичное отклонение двух контуров между устьем Амазонки и мысом Доброй Надежды составляет всего 88 км. Несколько хуже, но все же приемлемо полученное совпадение границ Северной Атлантики; правда, оно потребовало небольшой деформации континентов - поворота Испании относительно Европы, частично закрывающего Бискайский залив, а также неучета Мексики и Центральной Америки. Отметим, что теперь мы видим на картах еще третью линию, удивительно похожую на контуры противоположных берегов Атлантики, - это ось Срединно-Атлантического хребта.

Рис. 55. Совмещение границ приатлантических континентов по Э. Булларду, Дж. Эверетту и А. Смиту (1965 г.).

Д. Дарвин и Фишер (1880 г.) предлагали объяснять движение континентов перестройкой формы Земли после гипотетического отрыва от нее Луны на месте современного Тихого океана (в результате резонанса при совпадении периодов вращения Земли и ее собственных колебаний), однако теперь эта гипотеза о происхождении Луны признана несостоятельной. В 1908 г. американский ученый Ф. Тэйлор выдвинул ряд аргументов в пользу движения континентов (по направлению к экватору, но с уклонениями и на запад, и на восток), объясняя им образование и складчатых гор, и островных дуг. В серии статей 1911-1928 гг. американского геолога Бейкера движение континентов обосновывалось соответствием горных систем (каледонид) на противоположных берегах Атлантики и предлагалась реконструкция единого праматерика, обеспечивающая непрерывность этих горных систем.

Наибольшую популярность идея о движении континентов приобрела в результате работ выдающегося немецкого геофизика Альфреда Вегенера, который справедливо считается главным автором этой идеи. Впервые он сформулировал ее в статье «Происхождение континентов» (1912 г.), а затем в книге «Возникновение материков и океанов» (1915 г.), многократно переиздававшейся и переведенной на многие языки (русский перевод [54] вышел в 1925 г.). Исходя из уже упоминавшегося сходства контуров берегов, геологического строения и верхнепалеозойской флоры и фауны приатлантических континентов, особенно Африки и Южной Америки, а также из распространения на всех гондванских материках следов пермокарбонового оледенения, А. Вегенер предложил реконструкцию Пангеи и процесса ее распада (эта классическая реконструкция приводится на рис. 56); наши современные представления о последевонском движении континентов (рис. 54, а-е) во многом с ней совпадают. Одна из первых целей, которые преследовал Вегенер при составлении этой реконструкции, - объяснение климата Земли во время пермокарбонового оледенения Гондваны (к этому вопросу мы еще вернемся в следующей главе); это объяснение получило горячую поддержку одного из крупнейших климатологов того времени В. Кеппена и нашло отражение в их совместной книге «Климаты геологического прошлого» (1921 г.). Многочисленные геологические свидетельства в пользу гипотезы Вегенера, собранные в результате специальных исследований в Африке и Бразилии, были изложены в книге одного из наиболее активных последователей А. Вегенера, крупного южноафриканского геолога А. Дю-Тойта «Наши блуждающие континенты» (1937 г.).

Рис. 56. Реконструкция Пангеи и процесса ее распада по А. Вегенеру. Заштрихованы области континентов, покрытые мелкими морями.

Заметим, однако, что предложенные Вегенером в качестве причины движений континентов полюсобежные силы Этвеша, которые мы упоминали в предыдущей главе, оказались для этого слишком слабыми (тогда как их момент, по-видимому, вполне достаточен, чтобы вызывать движение полюсов). Другая же причина, представляющаяся ныне наиболее правдоподобной, - конвекционные течения в верхней мантии Земли, - хотя и высказывалась в той или иной форме еще в начале XX столетия О. Ампферером, Р. Швиннером, Э. Краусом, А. Дю-Тойтом и в форме, весьма похожей на современную, Артуром Холмсом (1927-1929), долгое время считалась спекулятивной и всерьез не принималась. Кроме того, мелкие ошибки в некоторых деталях, обнаруженные придирчивыми критиками в высказываниях Вегенера и его последователей, заслонили от большинства геологов достоинства его идей, и концепция движения континентов ряд лет считалась несостоятельной, пока не возродилась в 60-х годах текущего столетия под давлением новых независимых данных палеомагнетизма (изложенных в предыдущей главе) и сведений о строении океанского дна.

Одного только взгляда на карту очагов землетрясений (рис. 8) достаточно, чтобы заметить, что они образуют узкие и длинные зоны, разделяющие сейсмически активный верхний слой Земли на стабильные участки - литосферные плиты, внутри которых землетрясений не происходит (или происходит сравнительно мало). Эти зоны, разграничивающие плиты, образованы срединно-океаническими хребтами (там они особенно узки) и глубоководными океаническими желобами (зоны Заварицкого-Беньофа, заметно более широкие). К этим зонам приурочено и подавляющее большинство действующих вулканов (рис. 9). Таким образом, верхний слой Земли естественно распадается на плиты (рис. 10), причем насчитывается 6-7 крупных плит, а в некоторых из них выделяется еще несколько мелких.

В главе 6 говорилось о том, что океанические литосферные плиты образуются на осях срединно-океанических хребтов (рассматриваемых как зоны восходящих ветвей конвекционных течений в мантии Земли), раздвигаются в обе стороны от этих осей под действием расходящихся горизонтальных ветвей подлитосферных конвекционных течений (такое раздвижение, по-видимому, подтверждается данными о возрастах базальтового фундамента океанической коры, полученными как палеомагнитным методом, так и прямыми исследованиями образцов из кернов, полученных при глубоководном бурении океанского дна) и заглубляются под континентальные литосферные плиты в зонах Заварицкого-Беньофа, в результате чего в этих зонах происходит наращивание новой континентальной коры. Складывающаяся из этих представлений система взглядов (т. е., собственно, теория), получившая наименование новой глобальной тектоники, или тектоники плит, была сформулирована в статьях В. Моргана, затем К. Лепишона и, наконец, Б. Айзекса, Дж. Оливера и Л. Сайкса, опубликованных в 1968 г. в трех номерах одного и того же журнала (см. их русский перевод в сборнике [35]). Соответствующие этим представлениям схематические разрезы различных типов границ между литосферными плитами показаны на рис. 57 (по работе Дж. Дьюи и Дж. Берда 1970 г., русский перевод которой читатели найдут в сборнике [35]); в ряде мест эти схемы подтверждены геофизическими (прежде всего сейсмическими) данными.

Рис. 57. Схематические разрезы различных типов границ между литосферными плитами по Дж. Дьюи и Дж. Берду [35].

На рис. 57, а дан разрез через Южную Америку (от Перуано-Чилийского желоба), Атлантику и Африку (до Срединно-Индоокеанского хребта), показывающий, в частности, что Южная Америка и Африка намертво «впаяны» в соответствующие литосферные плиты (иначе говоря, атлантический край Южной Америки и края Африки - так называемые пассивные континентальные окраины). На рис. 57, б приведен разрез через Японское море и Тихий океан до Анд; подводная возвышенность Ямато в Японском море здесь трактуется как микроконтинент, показаны Японский, Перуано-Чилийский желобы и рифтовая зона Восточно-Тихоокеанского поднятия. На рис. 57, в дан другой разрез через Тихий океан - от Восточно-Китайского моря через Манильский и Марианский желобы до Калифорнии с ее глубинным разломом Сан-Андреас и затем Кордильерами. На рис. 57, г приведен более южный разрез через Филиппинскую плиту, где под нее заглубляется кора и Южно-Китайского моря, и Тихого океана. Рисунок 57, д свидетельствует, что Австралия приближается к Новым Гебридам. На рис. 57, е дан меридиональный разрез через Черное море (окаймленное пассивными окраинами), Турцию и Средиземное море (с предположительной зоной Заварицкого-Беньофа, уходящей под Турцию). Наконец, на рис. 57, ж приведен меридиональный разрез через Гималайскую зону столкновения Индостана с Азиатским континентом, продолжающийся на юг, в Индийский океан.