Глава 3 - Земля

 

Плитотектоника

 

идеи

 

Мы, человеки, очень трудно воспринимаем всяческие периоды времени, сильно отличающиеся от длительности нашей жизни. Нам трудно представить жизненный путь какой-нибудь букашки, поскольку он занимает всего один наш день. Еще труднее прочувствовать жизнь планеты: ее миллиарды лет просто никак невозможно сопоставить с нашими 60 – 70, даже пусть 100 годами. Она для нас — вечность, а потому так и воспринимается: нечто солидное, неизменное, раз и навсегда данное (а ведь это, наверное, отголоски «гипотезы Создания», хотя мы уж давно вроде бы от нее освободились). Вот это восприятие — «вечное и неизменное» — и было «железной» базой, подспудно общепринятым и неоспоримым постулатом…

 

И этот постулат долгое-долгое время лежал в фундаменте, в основе всех размышлялок, которыми ЧЧ пытались обосновать добытые ими факты об устройстве верхней корочки планеты — океанов, гор, ледников… Постулат задавал очень жесткие рамки: ничего на Земле кардинально не менялось; бывают землетрясения, извержения и все такое, но все это локальное, вызванное не очень понятной деятельностью магмы; а в целом, глобально, Земля остается извечно одинаковой, все на ней навечно зафиксировано. Впоследствии этот подход так и назвали — «фиксизм». Похоже, что от этих взглядов мы окончательно не освободились до сих пор, хотя теперь уже практически никто не рассматривает гипотезу фиксизма всерьез: она не может объяснить почти ничего из известных фактов.

И вот пока ЧЧ все вышеупомянутое изучали, им приходилось подолгу и вдумчиво разглядывать карты Земли. И чем больше они их разглядывали, тем более крамольные мысли в их головах бродили: уж больно материки «подходили» друг к другу, особенно это было заметно при разглядывании Атлантики — чуть поверни Южную Америку и приставь к Африке, она прямо как там и была! Может, она и вправду когда-то от нее оторвалась? Вертикальные движения земной тверди известны, их видно «невооруженным» взглядом на любом срезе, даже на не очень большом обрыве видно, как изогнуты осадочные слои (это, кстати, «головная боль» геологов до сих пор: провалы с разрывами слоев довольно легко объясняются землетрясениями и другими резкими подвижками, но как объяснить эти плавные изгибы!?). Не говоря уже о провалах и вспучиваниях во время землетрясений. Но чтобы горизонтально… Кто ж его сдвинет, материк!?

 

Тем не менее, нашлись-таки два ЧЧ, у которых хватило дерзости выдвинуть такую «дикую» идею: Ф.Тейлор (1910) и уже встречавшийся нам А.Вегенер (1912) [Альфред Вегенер погиб на 50-м году жизни на Гренландском ледяном щите, искал там подтверждения своим взглядам…]. Ну, ЧР от наук о Земле, как водится, зашикали, пальцем у виска крутили…

Надо признать, и ЧЧ тоже в восторг не пришли. Эти чесали свои затылки: «мдаа… Идея, прямо скажем, диковатая… Но ведь ее ж можно проверить! А вот это уже хорошо». Понадевали они крепкие башмаки, забросили на спины безразмерные рюкзаки, и побрели группами и в одиночку — часть на восточное побережье Южной Америки, другие — на западное побережье Африки. Облазили все тамошние горы и долы, вернулись домой, согнувшись в три погибели под рюкзаками с тоннами образцов, и засели к микроскопам… И обнаружили, что осадочные породы в них совпадают, совпадают даже останки организмов!

[мне нравится, как эту суть отразили в те времена японские ученые: ...если два куска газеты можно сдвинуть разорванными краями, это еще не значит, что раньше они были одним листом. Но если через разорванные края бегут, сохраняя смысл, строки, тогда уж не будет сомнения…]

Ни малейшего.

Южная Америка и Африка когда-то были единым целым.

 

Фиксисты сильно шумели: ну, допустим; но что же оторвало, что двигало!? И когда это случилось!? И как!? Как вообще может двигаться недвижная твердь?!… Увы, ответить на эти вопросы «мобилисты» тогда не могли… А новые и новые группы ЧЧ, воодушевленные успехом, снова и снова взваливали на спины рюкзаки и незаметно, негромко, без фанфар и фуршетов, брели и брели по побережьям всех остальных континентов Земли…

 

«И долго та работа длилась,

 и камни сыпались в обрыв…»

 

Через четыре десятка лет стало окончательно ясно: все материки когда-то были единым целым. И по каким линиям произошли разломы, и на какой угол материки повернулись относительно друг друга… И только вопрос «кто ж его сдвинет, материк!?» оставался висеть мощным стимулом над головами причастных.

Об этом написано очень много и очень интересно, потому здесь не будем повторять, а отметим только основное: дискуссия перешла из русла «движется — не движется» в русло «как именно движется и почему». А «мобилизм» приобрел новое, более солидное имя: тектоника плит.

 

Когда более или менее выяснился (то есть был подробно «обсчитан») механизм гравитационной конвекции вещества внутри Земли, появился и первый возможный механизм движения материков: более легкие вещества, всплывая в более тяжелых окружающих, достигают равновесного слоя, где вынуждены растекаться в стороны — возникает зона «спрединга», так назвали этот процесс.

 

В «историческом» плане этот процесс выглядит следующим образом.

Когда первичные планетезимали (холодные твердые частицы и тела) собрались в кучу и образовали Землю, она начала разогреваться — внутри под воздествием сжатия, радиоактивного распада и трения от приливных явлений, снаружи — под воздействием продолжающих падать планетезималей. Потом внутри вещество стало плавиться и началась гравитационная конвекция: что полегче, всплывало, а достигнув равновесного слоя, растекалось в стороны от зоны спрединга. Растекаясь, оно встречало на пути более легкие куски — еще не переплавленные планетезимали, упавшие недавно — и «подныривало» под них (сейчас это называется зона субдукции), а эти куски всплывали и образовывали над зоной субдукции первые острова из непереплавленного вещества, зародыши континетальной коры. Если же встречался более тяжелый кусок, он тонул и дальше продолжал движение уже вместе с «основным» веществом. Итак, в те времена почти вся кора была по характеру океанской, а континентальная торчала лишь небольшими островками. При этом самих океанов — то есть свободной воды на поверхности планеты — могло и не быть (хотя по разным признакам свободная вода уже была, но не так много, чтобы назвать ее океаном). Этот самый первый этап случился 3.8 – 4 млрд лет назад.

Конвекция продолжалась, циркулирующее вещество изменялось по составу (откладывая тяжелые фракции в ядро) и таскало на себе туда-сюда островные дуги, которые время от времени сталкивались и слеплялись друг с другом, и в архее (3 млрд лет назад) появились так называемые гранит-зеленокаменные области — это уже прямые предки гранитов, то есть современной континентальной коры. По расчетам конвекция может быть «одноячейковой» (подъем вещества происходит в одном месте планеты, это возможно на стадиях, когда поднимающегося вещества не очень много) или более сложной — двухячейковой и более (когда одна ячейка уже не справляется со всем всплывающим веществом).

В случае «работы» одноячейкового механизма все острова и материки вынужденно собираются на противоположной стороне планеты, куда их тащит растекающееся из одного места вещество, и сливаются там в «суперконтинент». Но сливаются вовсе даже не мирно: один континент волей-неволей уходит под другой и скрывается в пучине мантийной переплавки, или они громоздятся друг на друга, порождая высоченные горные хребты… Когда работает две или больше ячеек, потоки растаскивают суперконтинент по кускам и эти куски собираются в «антиподах» зон спрединга. И опять же вовсе не мирно для тех, кому случилось там жить… Параллельно идет процесс «утолщения» континентальной коры: в нее постепенно переплавляются новые порции циркулирующего вещества планеты.

По расчетам таких «смен ячейкости» в истории Земли было 4: первый разрыв суперконтинента произошел в конце архея, около 2.6 млрд лет назад. Вывод основан на одинаковости зеленокаменных областей по строению и составу, они производят впечатление осколков единого целого, хотя нашли их в Африке, Индии, Австралии, Канаде, Карелии, Финляндии, Молдавии и на Украине. Все они архейского возраста и все очень богаты золотом. Отметим еще, что в архее воды на планете было уже довольно много: микрофассилии (одноклеточные водоросли, похожие на знаменитые синезеленые) находят в слоях аж до 3.8 млрд лет назад.

 

Механизм выглядит естественным, красивым и логичным. И позволяет объяснить некоторые явления, напрямую с ним как будто и не связанные (к примеру, давно известную уникальную «эпоху» рудонакопления в протерозое 2.6 – 2 млрд лет назад, именно тогда в коре древних материков возникло большинство крупнейших месторождений железа, золота, урана, сульфидов…) Оказалось (по расчетам, естественно), что к этому времени на планете накопилось уже столько воды, что она покрыла зоны спрединга и они стали — по современной терминологии — срединно-океаническими хребтами с рифтом посредине. И процесс в зонах субдукции пошел уже в присутствии больших количеств воды, а она — активнейшая субстанция, способная растворять в себе, особенно при больших давлениях и температуре, большинство из рудных соединений. Растворяла — и выносила из мантии (самой верхней частью которой и является океаническая кора) в континентальную кору того времени. И трудилась так, пока не истощились их запасы, а они — запасы — перекочевали в эту самую зону рудонакопления.

Механизм достаточно надежно подтвержден и в целом общепризнан, хотя еще многие нюансы требуют уточнения [один из главных: океанская кора и мелкие континеты хорошо «плавают» в астеносфере, однако матерые материки вроде Евразии корнями протыкают астеносферу и «цепляются» уже за «крепкую» мантию; как же они плавают?]. А наиболее убедительным доводом в его пользу (с общей — философской, так сказать — точки зрения) является его всепланетность: он един для всей планеты и «рассказывает» как о ее внутренней жизни, в далеких ее глубинах, так и о внешней, в районе «нашей пленочки».

И в этой части — касательно «нашей пленочки» — он приводит нас к выводу: на Земле не раз уже случалось материкам тонуть и появляться вновь, как минимум четыре «смены ячеек» уже было, по другим оценкам их могло быть до 20, а поскольку сами оценки пока не очень надежны, не исключено и даже более частое повторение. Но для нас важно здесь не число, а сам факт. А также время, когда мы этот факт познали: конец XX века от Рождества Христова.

 

картина

 

Куда же это познание нас привело, какую картину оно помогло нам нарисовать в конце этого бурного века, то есть в какой картине мы сейчас живем?

Однозначно — в многоячеистой. Зоны спрединга обнаружены во всех океанах планеты — это те самые срединно-океанические хребты, в рифтах которых и идет процесс. В шестидесятых годах XX века изучение срединно-океанических хребтов привело к странным, но достаточно надежным выводам: во-первых, слагающие их породы оказались моложе 200 млн лет, то есть совсем молодыми по сравнению с Землей. Во-вторых, выяснилось, что Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый океаны возникли 150-180 млн лет назад и с тех пор постепенно разрастаются. Долго считали на этом основании, что обе Америки ползут на запад, Евразия — им навстречу, на восток, а эти океаны расширяются за счет «скукоживания» Тихого.

Однако в конце 70-х годов подобные данные подтвердились и для Тихого океана: он тоже последние 180-200 млн лет разрастается (и не только вширь, но и вглубь), причем в рифтовой зоне скорость разрастания его в 2-3 раза больше, чем даже у Атлантического. Когда все это сложили, вывод оказался неожиданным: такое возможно только в случае, если вся Земля разрастается, причем поверхность ее должна была увеличиться за эти 200 млн лет вдвое (выходит, радиус — в ¸ или в 1.4 раза)…

Как же это может быть? Земля все время расширяется?

Но ведь есть достаточно надежные расчеты и они показывают, что «сумма деформаций земной поверхности с большой точностью равна нулю» — что в переводе на мягкую пахоту означает: в одном месте идет сжатие, в другом расширение, а в среднем они друг друга компенсируют. Это — проблема, и здесь требуются ЧЧ (которые, возможно, смогут состыковать это с «апейроном»).

 

А картина «земной корочки» выглядит так.

Самые крупные тектонические структуры (то есть участки, различающиеся условиями залегания и составом слагающих их пород) — океаническая и континентальная кора. И та, и другая не являются монолитными образованиями, а состоят из кусков, которые принято называть литосферными плитами. Плиты эти по указанным выше причинам не стоят на месте, мантийные течения все время таскают их и в процессе они сталкиваются краями. Сами эти края, а также сопутствующие процессы, сильно зависят от типа столкновения, а таковых различают три:

дивергентные — это там, где плиты расходятся, между их краями возникает щель (рифт), в которую поступает мантийное вещество;

конвергентные — это там, где плиты сталкиваются друг с другом. При этом может быть два типа столкновения: Œ субдукция — одна плита «ныряет» под другую (обычно океаническая под материковую) При этом она, естественно, разламывается (сильно встряхивая то, что на ней), легкие фракции всплывают, тяжелые тонут и переплавляются — возникают сейсмически активные «полосы» над зоной субдукции, островные дуги и цепочки активных вулканов (пожалуй, самый яркий пример — Тихоокеанский «огненный пояс», так принято называть гряду Япония – Курилы – Камчатка на западе Тихого океана и западное побережье Северной Америки на востоке; оба эти региона чрезвычайно тектонически и вулканически активны, их часто трясет…).  сжатие — плиты сталкиваются «в лоб» (обычно две материковые) и в месте их столкновения возникает сильное сжатие и нечто подобное торошению льда, когда сталкиваются две льдины (пример — Альпийско-Гималайский горный пояс);

трансформные разломы — когда края плит скользят вдоль друг друга без существенного раздвигания или надвигания.

Крупных литосферных плит немного: разные школы оценивают их количество от 8 до 15 и этот разброс сильно зависит от «исходной» идеи оценки — какие именно размеры считать присущими плите (поскольку «микроплиты» и просто блоки литосферы существуют в изобилии, особенно в районах сжатия). Принято считать, что характерный размер плит — тысячи км., микроплит — сотни км, блоков — десятки км.

 

Словом, «сухая корочка» планеты напоминает покрышку футбольного мяча, скроенную из кучи разнохарактерных лоскутков, да еще все время двигающихся. И живем-то мы, выходит, не на тверди вовсе, а словно на льдинах в половодье, и носит судьба эти льдины непрестанно, и когда вот эта — наша — льдина лопнет или уйдет под соседнюю…

«Кляксы» на этой картине бросаются в глаза сразу. Самая большая: все океаны разрастаются, их плиты расползаются, а «огненный пояс» есть только у побережий Тихого, у остальных океанов побережья тихие и спокойные. Как так!? Ведь должно быть на всех побережьях, океанские плиты-то «толкаются» у всех одинаково…

Поменьше: материки, похоже, многажды объединялись и разъединялись, но почему-то все время «складывались» нужными участками друг к другу. Ползают, поворачиваются, а потом – ррраз! – и состыковались прямо как надо. Как же они друг друга находят?

 

Думаю, кто внимательно все это просмотрит, много еще «клякс» найдет. Ну да ладно, едем дальше.

 

 

Домой Оглавление Назад Дальше