Уже в ХІХ-м столетии учёные допускали мысль о движении континентов, в частности об отделении Америки от Европы и Африки. На это указывали не только конгруэнтность береговых линий Европы и Африки с одной стороны и Америки – с другой, но и многочисленные биогеографические данные.

Так, на островах Шпицбергена найдены богатые залежи каменного угля, в Гренландии – останки теплолюбивых кораллов, а в Антарктиде – окаменелые стволы деревьев. В экваториальной Африке и в Индии находят следы древних ледников, причём в Индии они наступали с юга на север, т. е. она когда-то была в южном полушарии.

Родиной сумчатых животных считается Америка, но наибольшее распространение они получили в Австралии, при этом никаких следов их миграции через Азию не найдено.

В Антарктиде, Южной Африке, Южной Америке и в Индии найдены останки триасовой *) сухопутной рептилии одного и того же вида, которая несомненно жила в одном ареале.

На этих же материках встречаются геологические структуры, которые могли образоваться при накоплении осадочных пород только в одном месте. После расхождения материков наслоения в этих местах абсолютно не похожи между собой.

Все эти результаты объяснял известный немецкий геофизик Альфред Лотар Вегенер на основании предложенной им гипотезы движения континентов: «В 1910 году мне впервые пришла в голову мысль о движении материков, когда был поражён подобием очертаний берегов по обе стороны Атлантического океана».

Он считал, что все материки происходят от одного древнего материка, который он назвал Пангея. Несмотря на массу аргументов, у гипотезы было много противников.

Главным возражением, которое выдвигалось «против» – была неизвестная сила, движущая континенты. В 30-е годы прошлого столетия шотландский геолог Артур Холмс (1890–1965) в качестве такой силы предложил конвективные потоки в мантии Земли, которые, поднимаясь вверх, в приповерхностных слоях приобретают горизонтальное направление, увлекая за собой континенты.

Убедительные аргументы в пользу движения континентов удалось получить во второй половине ХХ столетия, когда проводились интенсивные исследования дна мирового океана. Переломным моментом в изучении данной проблемы стали исследования явлений палеомагнетизма – намагниченности горных пород магнитным полем Земли в момент формирования породы (затвердение расплавленных пород, осадконакопление в осадочных породах).

Оказывается, что затвердевающие породы сохраняют намагниченность, которая соответствует тому магнитному полю Земли, в котором они сформировались. Несмотря на то, что в некоторых породах содержание магнитных зёрен составляет только доли процента от массы породы, это позволяет определить направление земного магнитного поля в определённом пункте поверхности Земли, а при возможности определения возраста породы получить данные о магнитном поле Земли в соответствующую эпоху.

Траектории движения магнитного полюса по палеомагнитным данным получаются разными для каждого из отдельно взятых материков. Однако если материки сблизить между собой, эти траектории сходятся в одну.

Из теории вращения Земли следует, что даже незначительные смещения оси вращения, а значит и смещения её полюсов, экваториальная пучность обязательно возвращает в исходное положение (академик НАНУ Е.П. Фёдоров (1909–1986), частное сообщение). Это значит, что географические, а значит и магнитные полюса не меняли своего положения, а перемещались материки относительно полюсов.

Решающие аргументы в пользу движения материков были получены при изучении так называемых инверсий магнитного поля Земли. В истории нашей планеты происходили периодические изменения полярности магнитного поля, когда за короткие промежутки времени она менялась на противоположную.

Эти инверсии хорошо изучены на протяжении последних 4,5 млн лет. Оказалось, что намагниченность пород дна Атлантики строго сохраняет все эпохи и эпизоды истории магнитного поля Земли, начиная от срединного океанического хребта (где породы самые молодые) симметрично на восток и на запад до обоих материков Африки и Америки, где породы одинакового возраста и самые древние.

Те же симметричные магнитные аномалии, конгруэнтные срединным океаническим хребтам, обнаружены в Тихом и Индийском океанах. Таким образом, часть магнитной истории Земли как бы записана на дне каждого океана.

Измерение теплового потока в области срединного океанического хребта Атлантики показало существенное его превышение сравнительно с любыми другими местами в океане или на материке. Очевидно, сюда поступает горячее вещество из мантии, идущее потом на формирование океанического дна, способствуя расширению ареала Атлантического океана (рис. 1, зона т. наз. спрединга).

Древнейшие осадочные породы дна океана датируются верхней (поздней) Юрой (~150 млн лет назад). Их возраст и толщина отложений постепенно уменьшаются к срединным океаническим хребтам, где они совсем выклиниваются.

Возраст старейших осадочных пород дна Тихого океана на порядок меньше возраста самого океана. Это противоречие снимается, если допустить, что фронтальная часть океанического дна куда-то пропадает. Так было установлено, что океаническая плита, имея бóльшую плотность, чем материковая, постепенно «подныривает» под неё и погружается в мантию (рис. 1, зона субдукции).

При погружении океанической плиты вдоль её наклона наблюдаются очаги землетрясений вплоть до глубины 700 км, где она полностью расплавляется. Из-за меньшей от окрестной плотности, расплавленное вещество плиты выталкивается из глубины 100–150 км на поверхность Земли вулканами, которые сопровождают глубоководные впадины (желоба) и следуют на расстоянии порядка 200 км конгруэнтно к ним.

Именно такими вулканами являются островные дуги – Алеутские, Курильские, Марианские, все вулканы Камчатки, Японии, Новой Зеландии, Американских Кордильер и др., окружающие Тихоокеанскую плиту. Синтез всех этих результатов со старыми представлениями о движении материков позволил сформулировать настоящую концепцию тектоники литосферных плит.

Основные положения этой теории разработаны группой американских геофизиков в 1967–1968 годах (так называемая модель Ле-Пишона). В соответствии с этой моделью вся поверхность Земли делится на семь больших и несколько малых плит (рис. 2).

Некоторые из них представляют океаническое дно, другие – материки, а третьи включают оба типа земной коры. Толщина плиты достигает 100–200 км. Сейсмическими наблюдениями установлено, что дно плиты относительно пластично (т. наз. астеносфера) и обеспечивает возможность её скольжения в пределах верхней мантии (рис. 1).

На физических картах Земного шара или на глобусах границы плит можно проследить по полосам срединных океанических хребтов и по местам столкновения плит – глубокими океаническими впадинами, островными вулканическими дугами, цепями молодых складчатых гор и сейсмоактивными зонами Земли. В Атлантике срединный океанический хребет строго отмечает ось симметрии океана, копируя его конгруэнтные берега на востоке – Европы и Африки и на западе – обеих Америк.

В Индийском океане он смещён на запад от середины и продолжается в Красном море, а в Тихом океане смещён далеко на восток, прилегая в северной части к берегу Северной Америки.

Евразийская плита – держит на себе огромный континент Евразию, Тихоокеанская плита – крупнейший океан Земли, Африканская плита несет на поверхности Африку, западную часть Индийского океан до срединного океанического хребта и восточную часть Атлантического океана тоже до срединного хребта.

Индийская плита, кроме Индийского океана, охватывает также Австралию и Индостан, две Американские плиты включают обе Америки и западную часть Атлантики. Антарктическая плита, кроме Антарктиды, включает значительную часть всех троих прилегающих к ней океанов.

Столкновения литосферных плит происходят не без сопротивления. Вследствие этого фронтальная часть материковой плиты сминается в горные складки. Характерные в этом отношении западные окраины обоих американских континентов – Кордильеры-Анды. Столкновение Индостана с Азией отмечено мощнейшей на Земле горной системой – Гималаями.

Только недавно, около 3 млн лет назад, по этой причине образовался Панамский перешеек. До этого в Южной Америке господствовали сумчатые животные: медведь, волк, куница, кошка. Когда же после соединения континентов туда переселились более высокоорганизованные млекопитающие, аборигены не выдержали конкуренции и вымерли.

Как следствие столкновения Африканской и Евразийской плит появились горные массивы Европы – Пиренеи, Альпы, Карпаты и Кавказ.

Согласно современным представлениям, в позднем Палеозое (~300 млн лет назад) все материки были объединены в одном материке Пангея, омываемом древним океаном Панталасса (рис. 3).

В Триасе (~200 млн лет назад) Пангея разделилась на две части – Лавразию и Гондвану, между которыми простирался древний океан Тетис (его также называют морем Тетис). Эпизоды разделения и соединения континентов в истории Земли имели место и ранее.

В конце Юры (~150 млн лет назад) от Гондваны отделилась Антарктида с Австралией и Индостаном, получили начало Индийский и Атлантический океаны с их срединными океаническими хребтами. Расширение этих океанов продолжалось в Меле (145–66 млн лет назад), когда материки и океаны получили в основном настоящие очертания.

Тенденция эта будет продолжаться и в будущем: ареалы Атлантического и Индийского океанов будут расширяться, Америка и далее будет дрейфовать на запад, Австралия, отделившаяся только в Эоцене (55 млн лет назад) от Антарктиды, будет смещаться на север, Африка и дальше будет сунуть на Европу, уменьшая ареал Средиземного моря, остаток древнего Тетиса.

Молодым разломом материковой коры, будущим прообразом океана учёные считают Красное море с его параллельными берегами и срединным хребтом, подобным океаническому хребту. Считается, что Красное море расширяется, и Африка несколько удаляется от Аравийского полуострова. Появившиеся на востоке Африки так называемые рифтовые разломы материковой коры в будущем могут стать прообразами Красного моря.

До недавнего времени в геофизике и геологии не было единой теории, удовлетворительно объясняющей все особенности строения земной коры (срединные океанические хребты, горные складки, глубоководные океанические впадины, вулканически активные и сейсмоактивные зоны, островные вулканические дуги в океанах) и соответствующие им процессы на поверхности Земли. Сейчас мировая наука имеет такую теорию.

Это теория тектоники литосферных плит, развившаяся из гипотезы дрейфа континентов Альфреда Вегенера.

Словарик

Ареал (от лат. area – площадь) – зона распространения какого-нибудь объекта или понятия.
Астеносфера (от греч. ασθενης – слабый и σφαϊρα – мяч) – слой пониженной вязкости в верхней мантии Земли.
Гондвана – от названия провинции Гондвана в северной Индии, где были описаны породы, характерные для данного периода.
Инверсия (от лат. inversio – перестановка) – здесь изменение полярности магнитного поля.
Кайнозой (от грец. καινος – новый и ξωη – жизнь) – эра новой жизни (нынешних    видов растений и животных), в интервале от ~66 млн лет назад до настоящего времени.
Конгруэнтный (от лат. congruens – соответственный) – равный, одинаковый.
Лавразия (от Лаврентия – Канадская материковая платформа и Азия) – древний материк, северная половина Пангеи.
Мел, Меловой период (название происходит от мощных залежей мела в этот период) – третий период Мезозойской эры, ~145–66 млн лет назад.
Мантия (от греч. μαντιον – покров) – каменная оболочка Земли от ядра до земной коры.
Мезозой (от греч. μεσος – средний и ξωη – жизнь) – четвёртая эра в геологической истории Земли (эра средней жизни) ~252–66 млн лет назад.
Палеомагнетизм (от греч. παλαιος – давний и μαγνης магнит) – намагниченность древних горных пород.
Палеозой (от греч. παλαιος – давний и ξωη – жизнь) – третья эра в геологической истории Земли (эра древней жизни), ~54 –252 млн лет назад.
Пангея (от греч. παν – все и Гея – в древнегреческой мифологии богиня Земли) – праконтинент на Земле.
Панталасса (от греч. παν – все и ταλασσα – море) – праокеан, омывавший Пангею.
Пермь (от города Пермь в России) – шестой последний период Палеозойской эры, ~298 – 252 млн лет назад.
Протерозой (от греч. προτερος – первый и ξωη – жизнь) – друга после Архея эра в геологической истории Земли, ~2500 – 540 млн лет назад.
Сейсмология (от греч. σεισμος – землетрясение и λογος – слово, наука) – раздел геофизики, изучающий землетрясения.
Силикаты (от лат. silех – кремень) – соединения кремния.
Спрединг (от англ. spread – расширять) – нарастание ареала дна в области срединных океанических хребтов за счёт поступлення породы из недр мантии.
Субдукция (от лат. sub – под и ductio – ведение) – столкновение литосферных плит, где океаническая кора погружается под континентальную.
Тетис – название моря, происходит от имени древнегреческой богини моря Τηθυς.
Триангуляция (от лат. triangulum – треугольник) – метод геодезических измерений при помощи треугольников.
Триас (от греч. τριας – три) – первый период Мезозойской эры, ~252–201 млн лет назад.
Эоцен (от греч. ηως – заря и καινος – новый) – вторая эпоха палеогена Кайнозойской эры в интервале ~56–38 млн лет назад.
Юра (от названия гор Юра во Франции и Швейцарии) – второй период Мезозойской эры, ~201–145 млн лет назад.

И.А. Дычко, кандидат физико-математических наук, г. Полтава

По теме: