Факультет

Студентам

Посетителям

Новейший, океанический, этап растяжения Земли

Одно время в тектонике существовала точка зрения, разработанная М. М. Тетяевым и в свое время поддержанная В. В. Белоусовым, что океанический тип коры ничем принципиально от материкового не отличается. Такое толкование сохранялось длительное время, несмотря на то что еще Вегенер убедительно доказал отсутствие гранитного слоя в океанических впадинах.

В действительности, как мы уже видели, существует два типа земной коры — океанический и материковый, а промежуточные категории между материками и океанами фактически отсутствуют. Именно поэтому окраинные моря и островные дуги западной части Тихого океана это не переходные зоны, а лишь сочетание участков типично материковой и типично океанической коры. Примером могут служить Японские острова и Японское море. По данным японского геофизика Тамаки, толщина коры на островах 20—40 км, а рядом, в Японском море, мощность ее всего лишь 10 км. Правда, в некоторых районах «промежуточную кору» будто бы находят, например, на юге Каспийского бассейна, где на базальтах непосредственно залегает мощная толща осадочных пород. Но ведь фактически это океанический тип коры, только в отличие от основной части океанов здесь базальты перекрыты мощным слоем осадков.

Возможно, что зоны, подобные Каспийскому морю, при определенных условиях в дальнейшем могут гранитизироваться, превратиться в кору материкового типа.

Различие между структурой материков и океанического дна подчеркивается также и тем, что они отделены один от; другого так называемым материковым склоном — резким уступом, идущим в сторону океана. Высота его, по М. В. Кленовой, — 2,5 км, а углы падения от 4—7°, иногда до 13°. В океанах этот склон развит повсеместно. Он характерен даже для окраин океанических островов. Это ли не свидетельство резких различий материков и океанов?

Наконец, наиболее сокрушительный удар представлениям об отсутствии различий между материками и океанами наносит статистическая обработка данных по рельефу Земли. В самом деле, из анализа гипсографической кривой, дающей фактически осредненный профиль рельефа всей Земли — от самых больших высот до наиболее глубоких океанических впадин, следует, что для рельефа суши и океанов наиболее распространенными являются отметки: от +200 до +500 м (на суше) и от —4 до —5 км (в океане). Другие высоты и глубины, расположенные между этими двумя уровнями, встречаются гораздо реже.

Все океаны молоды, значительно моложе континентов. Это следует хотя бы из того, что в них, по современным, уже довольно полным данным, отсутствуют осадочные породы древнее мезозойских. Это заставляет сомневаться в существовании океанов (хотя неглубокие внутриматериковые моря уже были) в более древние эпохи — докембрии и палеозое. Такое предположение подтверждается и тем, что океаны разрывают единые докембрийские, палеозойские, частично мезозойские и даже третичные структурные зоны. В то же время реконструкция «коровой Земли» показывает их непосредственное смыкание в прошлом. Следовательно, океаны могли возникнуть как результат разрыва единой коры, разрыва, произошедшего в основном после сформирования древних, домезозийских, структур.

О молодости океанов говорит и сообщение В. В. Белоусова, что дно этих образований буквально усеяно громадными вулканическими конусами, излившими в различное время, по-видимому, колоссальные объемы лавы… Ничего подобного по общему масштабу вулканической деятельности на материках мы не имеем.

Наконец, подтверждением молодости океанов может служить наличие там весьма интенсивного теплового потока, идущего из глубин Земли. Пока этот поток в океане не был измерен, никто и не предполагал, что он там близок по своей интенсивности к континентальному. Однако именно такую картину дает нам таблица, опубликованная И. Д. Дергуновым в 1958 году.

Почему же в этом раньше сомневались?

Считается, что тепло, вырабатываемое в Земле — результат радиоактивных процессов, а так как наиболее радиоактивны кислые породы, сосредоточенные в основном в гранитной части земной коры, т. е, в той части, которая в океанах отсутствует, то поэтому материки должны нагреваться сильнее, чем океаническое дно. Но как видно из таблицы, в действительности этого нет. И, вероятно, именно потому, что океаны «только что» раскрылись, на их дне выходит столь аномально большое количество тепла по сравнению с тем, которое можно было бы здесь ожидать вследствие радиоактивного распада.

Таким образом, молодость океанических впадин вряд ли может вызывать сомнения. Из этого следует, что океанические зоны — новообразования в теле Земли.

Постараемся развить уже высказанную мысль о том, что океаны в основном продукт растяжения. Впадины их могли возникнуть в результате двух процессов: вертикального прогибания или горизонтального растяжения. Но какой из них преобладает? Данные показывают, что вертикальное прогибание, величина которого поддается определению, происходило в океанах в ограниченных размерах. Почему мы можем это утверждать?

Дело в том, что природа имеет «живых» свидетелей такого прогибания, начиная с момента зарождения океанов. Эти свидетели, во-первых, коралловые рифы, а во-вторых, так называемые гайоты — плосковерхие подводные горы.

Плавая на корабле «Бигль», Чарлз Дарвин установил (теперь это общепринятая точка зрения), что коралловые рифы растут в условиях опускания морского дна. Зарождаясь на глубинах, не превышающих 60 м (оптимум их возникновения до 40 м), коралловые острова, следуя за опускающимся океаническим дном, постепенно достигают своими основаниями глубин в несколько километров, беспрерывно наращиваясь сверху. Это как будто бы дает право предполагать, что основания коралловых островов могут оказаться на любой отметке.

В действительности же это не так: за весьма малым исключением, они располагаются лишь до глубины 2—2,5 км. Причем обычно зоны коралловых островов не тянутся сплошь, а прерываются на участках глубоководий. Чем это объяснить? Может быть, известковые постройки, возникшие на мелководье, на глубинах растворяются? А может быть, глубоководные впадины океанов — его наиболее древние участки, возникшие еще тогда, когда коралловые постройки не были широко развиты? Природа опровергает такие предположения.

Установлено, что каких-либо заметных процессов растворения известняков на глубинах не происходит, а коралловые образования куда древнее любого океана: они появляются еще в силуре. Поэтому, имея в виду положение биологии о единстве первичного ареала, мы можем прийти к выводу о том, что некогда единый район распространения коралловых островов позднее был разделен зонами растяжения, образовавшимися в океаническом дне тогда, когда основания коралловых островов оказались уже на значительных глубинах, на которых обычно кораллы не живут.

Тот факт, что основания коралловых островов располагаются, как правило, на глубинах не более 2—2,5 км, показывает, что и вся величина прогибания этих участков не превышает 2—2,5 км. И, следовательно, остальные, более глубокие, участки океанического дна представляют собой новообразования, возникшие на глубоководном дне, в процессе последовательного горизонтального растяжения.

Этот вывод подкрепляется и данными об открытых совсем недавно, но уже довольно хорошо изученных гайотах, особенность которых состоит в том, что на их вершинах находят гальку и валуны, свидетельствующие, что некогда они лежали на отметках не более 50—100 м. В настоящее время они находятся на глубинах до 2 км (район тихоокеанских берегов Северной Америки, Гавайских островов и западная часть Тихого океана).

Опускание вершин гайотов за всю историю океанов на глубину менее 2 км, в согласии с приведенными данными о кораллах, также подтверждает, что предельная величина вертикального прогибания первичных участков океанического дна, вероятно, не превышала 2—2,5 км и что океанические впадины большой глубины образовались в основном в результате растяжения, которое сопровождалось интенсивными горизонтальными перемещениями (разлом Пионер на северо-востоке Тихого океана, отдельные районы в его юго-западной части и в других местах).

В недавней работе Г. Д. Хизанашвили показано, что уровень воды в океанах может колебаться на много сотен метров относительно поверхности твердой сферы Земли. Это является следствием вековых изменений положения земной оси. Вряд ли, однако, рассмотренные нами явления можно целиком отнести на этот счет.

Наконец, преобладание горизонтального растяжения можно видеть, анализируя конкретные формы рельефа океанического дна.

Правда, это стало возможным лишь в последние годы, после грандиозной работы, проделанной в Тихом океане экспедиционным судном «Витязь» (Институт океанологии АН СССР) и американским Институтом Скрипса (Калифорния), а в Атлантическом — в основном экспедициями Ламонтской геологической обсерватории Колумбийского университета (Нью-Йорк).

Анализ материалов экспедиции подтвердил существование двух типов рельефа океанического дна, известных и раньше.

Например, в Тихом океане на глубинах 3—4 км рельеф дна неровный и очень похож в разрезе на пилу. Поэтому назовем его пилообразным. Глубже, на отметках 5—6 км рельеф становится ровным, это так называемые абиссальные равнины. Граница между тем и другим типами повсеместно резкая.

Как осмыслить эти различия?

Особенность абиссальных равнин состоит в том, что они находятся в зонах океанических впадин. Когда такие участки встречаются в Атлантическом океане, их образование легко объяснить, например, тем, что они заносятся осадками, которые вуалируют первичные неровности дна. В Тихом океане это сделать труднее, так как доказано, что здесь осадкообразование, связанное с береговым сносом, для многих участков почти отсутствует. Поэтому остается предположить, что это первичные тектонические формы.

С другой стороны, возникает мысль, не наблюдаем ли мы в рельефе океанического дна различия, подобные существующим между материками и океанами, т. е. хотя и менее значительные, но все же принципиальные? Версия эта представляется в данном случае весьма правдоподобной. Имея в виду, что мощность базальтовой толщи коры под океанами в среднем всего лишь 5 км (на материках она 15—20 км), легко себе представить, что на участках глубиной 5—6 км базальтовая кора, вероятно, отсутствует и там под осадочными толщами или непосредственно под водными массами залегает ультраосновная перидотитовая оболочка, простирающаяся вглубь до самых границ земного ядра. До тех пор пока оболочка находится под воздействием лежащих сверху базальтов, она разогрета и пластична. Поэтому, когда она освобождается от нагрузки, перидотитовые массы начинают постепенно подниматься, образуя ровную поверхность. К сожалению, эта концепция не подтверждена еще геофизическими данными.

Если это так, то встает вопрос: куда делись базальты с освободившихся участков? Ведь не расплавились же, так как и в жидком состоянии они все равно не исчезли бы, а, обладая меньшим, чем подстил, удельным весом, здесь бы и располагались. В действительности этого нет, поэтому напрашивается предположение, что базальты «просто» сдвинулись в стороны, обнажив перидотитовые породы дна. И следовательно, участки, лишенные базальтов, — новообразования, которые могли возникнуть лишь вследствие растяжения.

С этой точки зрения можно объяснить и пилообразный рельеф дна, типичный для океанов. Как и всякое природное образование, океаническое дно неоднородно: в нем есть зоны «слабины» и зоны более прочные. В процессе растяжения в первую очередь рвутся слабые участки, а более прочные остаются неразорванными. Это приводит к тому, что в рельефе возникает чередование относительно повышенных и относительно пониженных участков, которое и создает в разрезе подобие пилы.

Океанам, особенно Тихому, свойственны землетрясения и вулканизм. Районы их проявлений расположены неравномерно и приурочены почти исключительно к их окраинам и так называемым срединным хребтам (зоны относительных мелководий с глубинами 2—2,5 км) — Среднеатлантическому, Ломоносова, Срединному Индийскому и др., где базальтовая оболочка достигает иногда мощности 10—15 км. Механизм землетрясений и вулканизма до сих пор еще не вполне ясен. Так, землетрясения объясняют сейчас вертикальными подвижками; однако представления о причинах землетрясений, по нашему мнению, очень различны. Подобно этому неудовлетворительно объясняется и возникновение вулканов. В то же время с позиций гипотезы расширения все эти явления, по мнению автора, получают логичное объяснение. В процессе растяжения все новые и новые глубокие зоны освобождаются от давления лежащих сверху толщ. Уменьшение давления приводит к перераспределению напряжений. В местах, где снята нагрузка лежавших сверху толщ, давление на нижние слон резко падает, и в эти зоны идет приток вещества из соседних участков, необходимый для восстановления нарушенного равновесия, Однако этот процесс идет неравномерно, отдельными толчками, которые мы и воспринимаем как землетрясения. Максимальной силы и глубины (700—800 км) они достигают на окраинах океанов, так как здесь снимается громадная нагрузка, гораздо большая, чем с участков, расположенных вдали от материков. По этой же причине наличие глубокофокусных землетрясений в центре океанов (а такие там обнаружены) косвенно свидетельствует о присутствий здесь рудиментов — остатков континентальной коры.

Вулканизм с тех же позиций гипотезы расширения объясняется так: при растяжении в более слабых участках коры возникают трещины, и в результате этого глубинные зоны с их громадными давлениями приходят в соприкосновение с поверхностными участками, обладающими нормальным давлением. В ходе этого процесса давление на глубине резко падает, становясь сходным с поверхностным.

Уменьшение давления освобождает газы, которые до этого находились в сжатом состоянии. Под их воздействием магмы вскипают и поднимаются, создавая вулканы, изливаясь на поверхность и внедряясь в породы приповерхностных слоев.

Остальные участки океанического дна, также освобождающиеся в процессе растяжения от нагрузки, не испытывают таких значительных деформаций, так как они не обладают столь мощными толщами базальтов.

Несколько слов о глубоководных желобах — узких, длинных и глубоких (>10 км) впадинах. Известно, что они не разбросаны беспорядочно в океанах, а приурочены к их окраинам. И это не случайно: именно здесь интенсивность растяжения континентов достигает своего максимума. В то же время вне пределов материковой коры столь глубокие желоба образовываться, видимо, не могут, так как базальты в океанах для этого недостаточно мощны, а перидотитовая масса слишком пластична.

Теперь, после рассмотрения отдельных сторон, переходим к краткой характеристике океанов как зон растяжения в целом.

Как мы видели, вертикальное прогибание в океане не превышает 2—2,5 км, поэтому срединные хребты, расположенные обычно на глубинах до 2—2,5 км, вероятно, можно считать теми зачаточными зонами, кстати подвижными и сейчас, с которых и началось формирование океанов (что было учтено И. В. Кирилловым при моделировании). Позднее, через какой-то промежуток времени, возникли более глубокие океанические впадины. Таким образом, наблюдается весьма интересная зависимость — чем глубже впадина, тем моложе она по возрасту. По мнению автора, это особенно хорошо прослеживается в северной части Тихого океана, где расположен его наиболее обширный и глубоководный бассейн. Здесь растяжение достигло крайней, даже для океанов, степени. В подтверждение сказанному достаточно сравнить этот участок с районами Атлантического океана; если там, в Атлантическом океане, зоны относительного мелководья с глубинами 2—3 км представляют единое целое, а участки глубоководных впадин — это замкнутые, обособленные бассейны типа Бразильской котловины, то на севере Тихого океана замкнутых котловин нет. Здесь, напротив, зона глубоководья образует единое целое, а зоны относительного мелководья как бы разорваны на куски, которые, впрочем, могут быть объединены. Это доказывает, что они некогда составляли единый район, разорванный впоследствии в процессе растяжения.

В специальной работе можно было бы шаг за шагом проследить стадии развития океанических впадин с позиций гипотезы расширения, но здесь за недостатком места мы этого не делаем и перейдем к анализу материкового склона.

Полоса материкового склона — узкая переходная зона — испещрена поперечными трещинами — подводными каньонами, возникновение которых объясняют по-разному. Недаром сейчас нельзя даже назвать концепции, господствующей в этом вопросе. Может быть, узкие, крутые и глубокие образования возникли за счет подводных потоков? Вряд ли! Ведь любой такой поток, двигаясь внутри водной среды, не может быть ограничен определенными, четко устанавливаемыми рамками, а подводные каньоны имеют очень четкие границы. Причем их стенки более отвесны, а продольный уклон дна более крут, чем у наземных потоков. Или, быть может, эти узкие желоба образовались за счет опускания соответствующих участков? Это тоже маловероятно. Решение вопроса значительно упрощается, если объяснять происхождение подводных каньонов исходя из гипотезы расширения. В самом деле, ведь наиболее интенсивно процесс распластывания материков идет, несомненно, на их окраинах. Поэтому края континентов (их шельф) — та зона, где растяжение и растрескивание земной коры идет сильнее всего, и как результат этого образуются подводные каньоны.

Уже отмечалось, что структуры материков очень неоднородны. Поэтому различные зоны неодинаково реагируют на растяжение коры и распластывание материков, что приводит к возникновению горизонтальных напряжений и образованию сдвигов. Притом самые большие из них приурочены к районам, расположенным на наиболее резко выраженных тектонических границах. Таковы сейчас зоны соприкосновения материков и океанов. Особенно активна полоса у берегов Тихого океана. В ее пределах обнаружены большие сдвиги. Самый крупный из них — разлом Сан-Андреас, вдоль которого Калифорнийский полуостров переместился относительно континента Северной Америки на северо-запад примерно на расстояние 560 км, которое не случайно соответствует ширине Калифорнийского залива, В геологической литературе по этому вопросу приводятся аргументы, не оставляющие сомнения в достоверности этого явления. Несколько меньший (480—500 км) сдвиг зафиксировали в Новой Зеландии местные исследователи Вельман и Коттон.

В центре материков горизонтальные сдвиги не столь велики, как на их окраинах. Один из крупнейших — Таласо-Ферганский разлом, открытый советскими учеными, равен лишь 150 км. Зато многие из подобных сдвигов весьма широко и детально изучены. Так, исследования канадских ученых Шейдегера, Робинсона, Ходжсона показали, что землетрясения, которыми сопровождаются почти любые движения в горных районах, имеют, помимо вертикальных, также и горизонтальные направления. Поэтому для таких районов характерно кулисообразное положение хребтов (хребты выступают одни из-за другого), рассматриваемое Робинсоном и другими как следствие горизонтальных сдвигов. И поэтому нет ничего удивительного в открытом китайским академиком Ли Сы-гуаном, а затем и японскими геологами (Канеко) явлении горизонтального закручивания структур, которое возникает как следствие дифференцированных горизонтальных подвижек.

Заканчивая разговор о горизонтальных сдвигах, хочется обратить внимание читателя на то, что в наших знаниях об этих явлениях еще много неясного. В частности, методика их выявления разработана пока слабо.

Деформация неоднородных материковых зон в условиях расширения Земли приводит не только к сдвигам, но и разрыву отдельных участков. В подтверждение этого обратимся к геологической истории Черного моря, классически изученной нашими геологами А. Д. Архангельским и Н. М. Страховым еще в тридцатые годы.

По А. А. Гагельганцу, Ю. П. Непрочнову и другим, центральная часть Каспия и район Черного моря к юго-западу от Крыма не имеют гранитной оболочки. Чем это объяснить? Анализ морфологии и истории развития Прикаспийской и Причерноморской зон говорит об одном: очевидно, в основном это участки растяжения. Например, цепи Копет-Дага, идущие на западо-северо-запад, у Каспия раздваиваются: одна, не основная, как и ранее, тянется на западо-северо-запад (горы Большой и Малый Богдо), переходя по другую сторону Каспия (правда, в нем она прерывается) в массив Большого Кавказа; другая, основная цепь, носящая название гор Эльбурса (не следует путать с Эльбрусом!), отклоняется на юго-запад, обходя Каспий с юга. Затем эта цепь через Талышские горы снова уходит на север до смыкания Малого Кавказа с Большим (в районе Сурамского перевала), а потом, по мере приближения к Черному морю, опять отходит на юг, огибая его в пределах Турции. Таким образом, ни Каспий, ни Черное море, за исключением одного района, не пересекают горных цепей, не разрывают их. Создается впечатление, что горные сооружения просто раздвинулись, дав возможность образоваться морским впадинам.

Однако не везде растяжение вело к полному уничтожению гранитной оболочки. В некоторых местах в ходе этого процесса она не разорвалась, а лишь растянулась, в результате чего образовались депрессии, имеющие тенденцию к прогибанию и заполняющиеся мощными толщами осадков. Таковы Туркменская, Куринская и Рионская впадины — участки наиболее интенсивных подвижек, которые уже подмечены некоторыми исследователями, в частности советским геофизиком Ю. Н. Годиным, обнаружившим в Туркменской впадине горизонтальные сдвиги.

Аналогично может быть объяснено образование любого крупного водного бассейна, например Байкала — этой классической области растяжения, охарактеризованной советским геологом В. В. Ламакиным. По данным английских исследователей Квенелла, Плуга и других, в этом отношении характерна также зона Красного моря, которое, кстати, для некоторых сторонников умеренного растяжения — предел масштабов этого процесса, хотя между явлениями, наблюдаемыми в Красном море и Тихом океане, по существу нет принципиальной разницы. Тщательное изучение разлома, идущего поперек Красного моря, вдоль юго-восточного берега Синайского полуострова и далее на северо-восток по Акабскому заливу, Иордану и Мертвому морю, показало, что в миоцен-плиоцене (примерно 15—20 млн лет назад) и в новейшее время произошло перемещение Аравийского полуострова к северо-востоку на 107 км, т. е. примерно на ширину Красного моря в этом месте. Иными словами, полученные данные говорят о том, что Красное море возникло за счет растяжения и именно поэтому лишено гранитной оболочки.

Итак, существование растяжения как в прошлом, так и в настоящем, на наш взгляд, несомненно.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: