Александр Конюхов - Геология океана: загадки, гипотезы, открытия
К разбору геосинклинальной теории с современных, актуалистических позиций мы вернемся позднее, когда познакомимся со строением океана. Здесь же следует отметить, что эта теория родилась в период, когда отсутствовали какие-либо достоверные сведения о структуре большей части поверхности Земли, поэтому в ней не нашлось места океану и переходной между ним и континентами области. Геосинклинальная теория, лишь объяснявшая эволюцию континентального сектора стратисферы, в общем довольно успешно справилась с этой задачей. Более того, она создала основу для развития палеоокеанологии, ибо недра бывших геосинклинальных поясов хранят тайны океанов прошлого.
Поскольку геология развивалась как сугубо земная наука, то и целью ее было решение прикладных задач на континентах. Господствовавшие в ней теории долгое время обходили молчанием вопросы строения и происхождения океана: континенты как бы плавали в неизвестной и в чем-то даже враждебной среде, которая не только не оказывала никакого влияния на эволюцию континентальных мегаблоков, но и существовала сама по себе. Эта ситуация смущала многих ведущих теоретиков науки и заставляла их искать место океанам в глобальной схеме эволюции Земли или по крайней мере объяснить их появление на нашей планете. Некоторые ученые поступали довольно просто: они продолжали в океан выделяемые на континентах структуры. Погрузив участки кратонов и горно-складчатых поясов на абиссальное дно, они выводили их на поверхность у берегов противолежащих континентов, стараясь создать единую схему распространения известных на континентах образований. Несмотря на полную недостоверность и непроверяемость в те времена подобных построений, последние получали одобрение, так как при этом достигалась нужная цель: океаны как бы исчезали, становясь простыми придатками континентов. Концы, так сказать, были спрятаны в воду.
Эта традиция выводить океан из континента породила еще одну теорию — океанизации (базификации) континентальной коры, которую выдвинул в начале 50-х годов нашего столетия В. В. Белоусов. Согласно этой концепции, континентальная кора, сложившаяся повсеместно еще на ранних этапах развития нашей планеты, в дальнейшем частично превратилась в современную мощную кору континентов, частично же (в конце палеозоя — начале мезозоя) трансформировалась до коры океанической. Образование континентальной литосферы, согласно этой теории, первоначально связано с гравитационной дифференциацией первичного вещества Земли, т. е. с подъемом в верхние оболочки более легких компонентов. Они и составили земную кору и верхнюю мантию планеты, в то время как тяжелые компоненты опустились вниз, сконцентрировавшись в ядре. В процессе этой гравитационной дифференциации выделяется тепловая энергия, приведшая на определенном этапе к плавлению мантии и всплыванию ультраосновных составляющих. Внедрение их в земную кору с одновременным удалением из нее воды, кремнезема и щелочей способствовало повышению плотности литосферы до 3 г/см3, а в дальнейшем и до 3,4—3,5 г/см3. В результате утяжеления континентальная кора начинала как бы тонуть в мантии, а на ее место поднимался ультраосновной и основной материал. Излияния магм основного состава приводили в конечном итоге к формированию базальтового слоя, а находившиеся под ним остатки бывшей континентальной коры расплавлялись и исчезали. Таков в общих чертах механизм «базификации» континентальной коры, в результате которой на нашей планете, по мысли В. В. Белоусова, появились океаны.
Эта гипотеза, преобразованная ее автором в 70-х годах в учение об эндогенных режимах, не нашла своего подтверждения, так как в процессе глубоководного бурения в океанах не было обнаружено следов погруженной и переработанной континентальной коры. Исключение, пожалуй, составляют районы подножий на пассивных материковых окраинах в Атлантическом и Индийском океанах. Здесь при фрагментации и расколе Пангеи и Гондваны отдельные блоки континентальной коры были погребены под базальтами и мощной толщей осадков и, возможно, утратили связь друг с другом. Эти зоны утонения и разрыва древней континентальной литосферы являются единственными, хотя и не вполне очевидными примерами «океанизации».
Возрождение мобилизмаВ середине 50-х — начале 60-х годов началось бурное развитие сейсмических, магнитных и гравиметрических методов дистанционного исследования морского дна. Океаны уже бороздили корабли, оснащенные новой, гораздо более совершенной геофизической и акустической аппаратурой. Были получены первые непрерывные разрезы ложа океанов, на которых можно, было проследить границы отдельных горизонтов и толщ осадков, установлена структура океанической коры в разных регионах, уточнено распределение подкоровых масс и выявлены основные гравитационные аномалии. Стало, вырисовываться сложное и неоднозначное строение океанского дна.
Казалось, ничто не предвещало переворота во взглядах на развитие Земли. И вот однажды приборы, установленные на научно-исследовательских судах, обнаружили удивительную подробность в строении центральной части срединно-океанических хребтов, природа которых долгие годы оставалась неясной. Здесь, как показал американский геофизик Б. Хизен, почти повсеместно присутствовала глубокая трещина шириной до нескольких десятков километров, которая имела грабенообразную структуру. Чуткие сейсмографы зафиксировали на небольшой глубине от поверхности дна многочисленные сейсмические толчки, приуроченные к этой долине. Здесь же были измерены аномально высокие значения теплового потока из недр Земли. Стало ясно, что срединно-океанические хребты — это не просто поднятия на дне океана, а области проявлений активных тектонических и магматических процессов, существо которых оставалось непонятным.
После же того как на дне трещин были обнаружены следы молодых излияний магм, выяснилось, что речь идет о рифтах, пересекающих все океаны.
Открытия посыпались как из рога изобилия, взбудоражив сначала морских геологов и геофизиков, а затем и весь геологический мир. Оказалось, что параллельно рифтовой долине срединно-океанических хребтов протягиваются линейные магнитные аномалии, причем полосы пород второго слоя океанической коры, намагниченных в прямом направлении по отношению к современному магнитному полю, чередовались с породами, намагниченными в обратном направлении. Эта «зебра», как выяснилось впоследствии, покрывала все ложе океана.
Близ Атлантического побережья США благодаря глубинному сейсмическому зондированию Ч. Дрейк и другие исследователи установили присутствие глубоких прогибов, заполненных многокилометровыми осадками: один — в районе океанического шельфа, другой — в основании континентального склона. Они тянулись на многие сотни и даже тысячи километров, обрамляя со стороны океана Северо-Американский континент. Были обнаружены значительные аномалии силы тяжести вдоль края континента, а также магнитные аномалии, свидетельствовавшие о наличии крупных интрузий магматических пород на большой глубине.
Все это вызвало замешательство в стане геологов. Мобилисты начали заново штудировать А. Вегенера, пытаясь с помощью его модели объяснить добытые наукой факты. Ни один из них не был предугадан какой-либо тектонической гипотезой. Решающее значение, пожалуй, имела догадка американских геофизиков Ф. Вайна и Д. Мэттьюза (1963 г.), нашедших интересное толкование природы линейных магнитных аномалий, субпараллельных рифтовой зоне срединно-океанических хребтов. Они предположили, что в этих аномалиях отразились изменения полярности магнитного поля Земли. Только за последние миллионы лет полярность магнитных полюсов менялась более 20 раз. А если это так, то полосовые аномалии как бы метили время формирования того или иного участка океанского дна. Благодаря им можно было попытаться установить возраст дна океана.
Самое интересное заключалось в том, что распределение линейных аномалий по профилю поперек срединноокеанических хребтов в Атлантике, Тихом и Индийском океанах было во многом идентичным: рисунок отдельных аномалий носил настолько индивидуальные черты, что их можно было узнать на различных магнитных профилях. Выявился симметричный характер расположения линейных магнитных аномалий относительно срединно-океанических рифтов. Этому можно было дать только одно объяснение: сама океаническая кора рождается в районе срединно-океанических хребтов и местом ее формирования является рифтовая долина.
Зная из наземных разрезов, с какой периодичностью происходила в ближайшие к нам геологические эпохи инверсия магнитных полюсов Земли, можно было пронумеровать и примерно датировать линейные магнитные аномалии. Вскоре это было сделано не только вблизи срединно-океанических хребтов, но и на большей площади абиссальных котловин океана, где плащ осадков, перекрывающих базальтовое ложе, относительно тонок.
