Книга Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты - Элизабет Эрвин-Бланкенхайм

зонах разломов, которые перпендикулярны срединно-океаническим хребтам, действительно отличались от точки зрения Хесса: по мнению Дитца, они являлись результатом неравномерной конвекции, тогда как Хесс считал, что зоны разломов не связаны с океаническими хребтами. Со временем выяснилось, что оба были не правы, но об этом мы поговорим позже. Дитц предположил, что вся литосфера, а не только кора, как полагал Хесс, приводится в движение пластичной астеносферой и скользит поверх нее. В конце концов теория спрединга морского дна, предложенная Хессом, была подтверждена и уточнена с помощью исследований Дитца.

Одним из коллег Роберта Дитца в Институте Скриппса был Генри Уильям Менард (1920–1986). Вместе они опубликовали пять статей о тихоокеанском дне и океанических процессах, включая данные о подводных уступах и влиянии мутьевых потоков. В 1955 г. Менард написал статью о крупных зонах разломов, которые, как выяснилось, располагались перпендикулярно к срединно-океаническим хребтам в Тихом океане и были с ними связаны[261]. Менард выявил четыре пояса разломов, параллельных друг другу, протяженность которых достигала 1000 м. Эти результаты также заложили основу для одного из ключевых положений теории тектоники плит, сформулированной позже, в 1960-х гг.

Итак, в начале 1960-х гг. теория спрединга морского дна уже была сформулирована, а всеобъемлющая теория тектоники плит находилась на пути к окончательному оформлению. Последнюю из упомянутых теорий называют самым важным достижением в геологии со времен появления геттоновского униформизма в качестве принципа геологии и публикации Дарвином «Происхождения видов». Все, что теперь требовалось, – это дальнейшее подтверждение. Прошло не так много времени, прежде чем это доказательство появилось, довольно неожиданно, в виде обнаруженных на океаническом дне полос (похожих на полоски у зебры), которые порождены срединно-океаническими хребтами и расположены параллельно их оси.

В 1963 г. Фред Вайн и его научный руководитель профессор Драммонд Мэттьюз, британский геолог из Кембриджа, опубликовали в Nature результаты магнитной съемки, произведенной за год до этого вдоль срединно-океанического хребта в Индийском океане – хребта Карлсберг[262]. Исследование показало наличие области с низким значением магнитного поля, которая расположена в центре, параллельна оси хребта и совпадает с самой глубокой частью рифтовой долины. Когда магма остывает и превращается в горную породу, богатые железом соединения внутри материала выстраиваются в соответствии с полярностью магнитного поля Земли на текущий момент. Результаты магнитной съемки параллельно оси хребта показали наличие чередующихся областей нормальной и обратной полярности, расположенных симметрично по обеим сторонам от оси хребта (рис. 5.9). Закономерность проявляется со временем (рис. 5.9 а), когда магма изливается на поверхность в области срединно-океанического хребта и создает новое дно океана по мере остывания (рис. 5.9 с). Чтобы объяснить полученные результаты, Вайн и Мэттьюз постулировали, что происходили изменения, или инверсии, магнитного поля Земли.

Рис. 5.9. Графическая модель магнитных полос на океанском дне в зоне срединно-океанического хребта (USGS, 1999)

Другой геолог-исследователь, Лоуренс Морли (1920–2013) из Геологической службы Канады, независимо предположил, что полосатый «узор», как свидетельствовали инверсии намагниченности коры морского дна, связан со спредингом и расширением океанических бассейнов в области срединно-океанических хребтов. В качестве основы для своей работы Морли использовал исследование, проведенное двумя океанографами из Института Скриппса, Рональдом Мэйсоном и Артуром Раффом, вдоль американо-мексиканской границы в Тихом океане на хребте Хуан-де-Фука. Графически результаты исследования давали картину расходящихся от хребта узоров в виде полос штрихкода.

В то время Мэйсон был не уверен, какие закономерности проявляются, но Морли изучил данные и на основе их качественной интерпретации в феврале 1961 г. представил в Nature статью о теории запечатления магнитного поля и спрединге морского дна. Морли не мог включить в свою статью магнитную карту из более ранней работы Мэйсона, вышедшей в 1958 г.[263] и уточненной Мэйсоном и Раффом в 1961 г., потому что данные и карта в то время относились к секретной информации. Из-за этого журнал отклонил статью. Более того, Морли провел количественный анализ, но без карты рецензенты не поддержали публикацию. Морли направил статью в другой журнал, но результат был таким же обескураживающим. Тем не менее работа Морли стала первым доказательством теории спрединга морского дна, которое иногда называют гипотезой Вайна—Мэттьюза—Морли – первой научной проверкой спрединга морского дна.

Хотя комплекс полос, свидетельствующих об изменении намагниченности горных пород морского дна, является доказательством спрединга в районе срединно-океанических хребтов и дрейфа континентов, геологи также используют и другие виды информации для подтверждении теории тектоники плит.

Например, те, кто пользуется компасом, вероятно, знают, что существует разница между географическим Северным полюсом – точкой пересечения оси вращения Земли с земной поверхностью, 90° с. ш. – и магнитным северным полюсом – точкой на земной поверхности, где магнитное поле Земли направлено строго под углом 90° к ее поверхности. В результате вращения ядра Земли, состоящего из железа и никеля, магнитное поле нашей планеты меняется со временем; местоположение магнитных полюсов Земли всегда изменялось. И точно так же, как это происходит внутри «полосатых» базальтов океанического дна, в магматических породах «записывается» положение магнитного поля, когда они остывают, а узоры, создаваемые вечно блуждающими магнитными полюсами в течение геологического времени, можно отследить. Тем не менее, когда геологи впервые нанесли на карту изменения магнитных полюсов в Северной Америке и в Евразии[264], они не совпали (рис. 5.10, слева). Получились две разные траектории, что заставило ученых задуматься в недоумении. Но позже, когда ученые приняли во внимание дрейф континентов и положение материков на протяжении миллионов лет, траектории почти чудесным образом совпали (рис. 5.10, справа).

Рис. 5.10. Изменение магнитных полюсов в течение 500 млн лет и дрейф континентов: слева – до учета движения континентов; справа – с учетом дрейфа континентов (APWP, apparent polar wander path – траектория кажущегося движения полюса, КТДП; Ma – млн лет. Рисунок, видоизмененный автором на основе Runcorn, 1959)

В 1965 г. последний кусочек головоломки под названием «дрейф континентов», который приведет к формулировке теории тектоники плит, встал на место, когда Джон Тузо Уилсон (1908–1993), канадский геофизик из Университета Торонто, предложил объяснение существованию крупных разломов океанического дна. Разломы, обсуждавшиеся Менардом, расположены перпендикулярно к срединно-океаническим хребтам; Уилсон назвал их трансформными разломами[265]. Эти разломы пересекают срединно-океанические хребты и магнитные полосы на океаническом дне, поэтому Уилсон предположил, что они, вероятно, сформировались после или одновременно с образованием хребта. До 1961 г. Уилсон скептически относился к теории дрейфа континентов и придерживался мнения, что внешняя оболочка твердой Земли неподвижна. Однако по мере поступления все большего числа данных и доказательств точка зрения Уилсона изменилась, и он стал ведущим сторонником теории тектоники плит и внес в нее весомый вклад. Даже после 1961 г., уже приняв идею о дрейфе континентов, Уилсон все еще