Орленок В.В. История океанизации Земли

Подождите немного. Документ загружается.

Желоб

: Осадки

»кеаническая|

Континентальная

кора

ечения в мантии

Срединно-океанический

хребет

Абиссальная

равнина Склон Шельф

Мантия

Рис 20 Гипотетический механизм формирования впадин океанов

путем конвекции

ния Он отмечен лишь в виде локальных очагов или узких полос тол-

щиной не более 200 - 300 км под тектонически активными областями -

под осевой зоной рифтовых хребтов, Кордильерами восточной пери-

ферии Тихого океана и под молодыми горами на континентах Под

остальными областями, охватывающими более 2/3 площади поверхно-

сти Земли, этот слой либо отсутствует, либо имеет толщину несколько

десятков километров Таким образом, даже если конвекция в силу ка-

ких-либо неизвестных нам причин все-таки была бы возможна, она не

могла бы развиться до гигантских ячей размером в несколько тысяч

километров, так как мощность вязкого слоя, называемого астеносфе-

рой, много меньше этой величины и он не имеет необходимого для

реализации этого процесса сплошного распространения

Таким образом, главный движущий механизм дрейфа континентов

мыслим лишь гипотетически Возможность реализации его в условиях

Земли остается весьма проблематичной.

Наблюдения за смещением орбит искусственных спутников Земли

и сейсмологические данные указывают на существенную неоднород-

ность в распределении масс земного вещества в верхних 500 - 1000 км

А это также но согласуется с идеями о конвекции в мантии

Наибольшие изменения температур в недрах Земли наблюдаются

по вертикали, а не по горизонтали Поэтому существует больше пред-

посылок для осуществления вертикальной дифференциации вещества,

чем горизонтальной Но из-за гигантских сил сжатия и давления веще-

ство не может свободно перемещаться Мигрируют лишь летучие, во-

да и тепло, что подтверждается наблюдениями на поверхности и в

глубоких скважинах

Теперь рассмотрим другой аспект проблемы - миграцию магнит-

ных полюсов Земли Обнаружение этого факта привело, по существу,

к возрождению идей о дрейфе континентов В связи с этим приведем

следующее красноречивое высказывание известного австралийского

ученого Франка Стейси: «В настоящее время данные, подтверждаю-

щие дрейф, продолжают поступать, в частности, в результате геофизи-

ческих исследований океанического дна Однако необходимо при-

знать, что ничто из этих данных, возможно, не было принято всерьёз,

если бы палеомагнетизм (т е данные о миграции геомагнитных полю-

сов - И.О.) не проложил этому пути» (Стейси, с. 203)

Объяснить эти данные, по мнению большинства исследователей,

можно было только с помощью допущения дрейфа огромных конти-

нентально-океанических плит Дело в том, что современное магнитное

132

поле Земли на первый взгляд, как мы видели, мало отличается от поля

диполя - ось магнитного поля отклонена от оси вращения на 11,5 гра-

дуса Поэтому было сделано три предположения 1) магнитное поле и

в прошлом было полем диполя, 2) ось диполя можно считать совпа-

дающей с осью вращения Земли; 3) каменные плиты Земли при усло-

вии постоянства земного радиуса с момента своего образования испы-

тывали преимущественно горизонтальные перемещения

По этому поводу Ф Стейси писал «Если принять гипотезу осевого

диполя, то различие между кривыми (траекториями дрейфа полюсов

для различных континентов - И.О.) можно объяснить только конти-

нентальным дрейфом» (Стейси, с 202)

Тем не менее и эти три предположения на самом деле не выполня-

ются Современнее геомагнитное поле лишь в первом приближении

можно отождествлять с полем диполя В действительности ось диполя

не совпадает с осью вращения Земли на 11,5°, а его центр смещен от-

носительно центра Земли на 400 км к северу. Следовательно, даже для

современной эпохи определение координат геомагнитных полюсов

производятся с ошибкой в тысячи километров, а сами формулы, ис-

пользуемые для этих определений, являются весьма приближенными

Они верны лишь для поля идеального диполя

В прошлом ось диполя, вероятнее всего, еще больше расходилась с

осью вращения Земли Это следует из общих соображений эволюци-

онного характера развития планет и их физических полей Высшая

степень симметрии этих полей и вращения Земли приобретается пла-

нетой постепенно в ходе эволюции всей системы Однако наблюдае-

мое отсутствие полной симметрии не только у Земли, но и у всех пла-

нет Солнечной системы, закончивших свое активное развитие, служит

указанием о маловероятности ее достижения вообще Тем более не

могло быть этой симметрии в прошлом Следовательно, применение

указанных формул дипольного приближения для расчетов координат

геомагнитных полюсов для отдаленных геологических эпох влечет за

собой неизбежные и все возрастающие ошибки Это легко проверить

расчетами современного положения полюсов по наблюдаемому нор-

мальному магнитному полю Такая работы была нами проведена В

результате по палеомагнитным определениям были получены пять

геомагнитных полюсов - по одному для каждого континента Теперь

для того, чтобы свести эти многочисленные полюса к диполю, нам,

как требует методика палеомагнитных реконструкций, необходимо так

сместить современные материки, чтобы оказалось не пять, а только

133

два геомагнитных полюса, как это и наблюдается у современной Зем-

ли. В итоге приходится Австралию сместить на юг на 1300 км, Африку

- в том же направлении на 750 - 3000 км, Южную Америку - на 1250

км Отдельные части Северной Америки отдрейфовать на север на

расстояние от 150 до 2700 км Отдельные пункты Евразии, деформи-

руя последнюю, сместить на север и юг от 25 - 300 до 500 - 2000 км

(Орленок, 1985)

Приведенного, видимо, достаточно, чтобы поставить под сомнение

метод и весь смысл палеомагнитных реконструкций в современном

варианте дрейфа континентов

Попытки математического осреднения расчетных величин за

большой временной интервал не исключают многополюсности и, сле-

довательно, не приводят к уточнению приближенных формул, а лишь

упорядочивают ошибки, а не результаты

Теперь рассмотрим другой не менее важный вопрос, а именно

предположение об отсутствии каких-либо перемещений континен-

тальных плит, кроме горизонтальных

Видимые складки и наклоны пластов в горах в расчет не принима-

ются Предполагается, что порода приобретает намагничивание в мо-

мент своего образования, при этом магнитные минералы ориентиру-

ются по направлению на магнитный полюс, где бы он не находился в

этот момент Считается, что любые отклонения зафиксированного в

породе направления от современного положения геомагнитных полю-

сов вызваны не их миграцией, а горизонтальным дрейфом материко-

вых глыб. Радиус Земли считается неизменным

Однако и с этим утверждением мы не можем согласиться Земля на

протяжении всей своей истории непрерывно теряет воду, летучие, те-

пло Вследствие потери массы от общего охлаждения происходит

уменьшение ее объема и сокращение радиуса (см далее). Только за

последний миллиард лет, как показывают проведенные нами расчеты,

он уменьшился на 260 км Аналогичные выводы получены и другими

учеными (Г H Каттерфельд, B B Кесарев, Хает и др ) В результате

каменная оболочка Земли будет пассивно следовать за сокращающим-

ся объемом планеты При этом отдельные ее блоки будут проседать на

разную глубину Сопровождающие такое проседание глобальные на-

клоны и повороты крупных сегментов оболочки и связанные с ними

под действием силы тяжести пластичные течения пород происходят

вместе с жестко связанной с ними первоначальной геомагнитной сис-

темой координат В итоге первоначальная ориентация магнитных ми-

134

нералов будет нарушена, но не из-за дрейфа континентов, а вследствие

проседания, перекоса и наклонов блоков коры Чем древнее порода,

тем больше она впоследствии испытала подобных отклонений от сво-

его первоначального положения. Следовательно, на поверхности Зем-

ли нет ни одного абсолютного уровня отсчета палеомагнитных полю-

сов Поэтому неясно, относительно какого направления ориентирова-

ны магнитные минералы в породе, образовавшейся, скажем, в конце

палеозоя. Учет видимых деформаций пород (складки, наклоны), как

мы теперь понимаем, не решает проблемы, ибо они характеризуют

только относительное, а не абсолютное изменение ориентации.

Таким образом, даже отрешаясь от природы геомагнитного поля

(пусть оно было бы дипольным), мы все равно не можем установить

положение первоначального магнитного меридиана, измеряя элемен-

ты магнетизма для той или иной эпохи Поэтому измеряемые элемен-

ты палеомагнетизма не являются истинными. Они, в лучшем случае,

могут характеризовать суммарную амплитуду вертикальной динамики

и наклонов локальных блоков и крупных сегментов каменной оболоч-

ки Земли в ходе ее сжатия (контракции) Определить же по ним

«истинное» положение древних геомагнитных полюсов - задача такая

же безнадежная, как и попытка определить по ископаемому черепу не-

андертальца его родственника среди живущих людей

Таким образом, геофизические доказательства дрейфа континентов

не выдерживают критики Все эти красивые построения лишь остро-

умная гипотеза, которая, однако, не может быть реализована в услови-

ях Земли

Блуждание на протяжении сотен миллионов лет неизменных по

конфигурации континентов среди океана воды противоречит рассмот-

ренным выше геологическим данным об эволюции свободной воды и

лика Земли История воды и история континентальных блоков в гипо-

тезе дрейфа рассматриваются раздельно в отрыве друг от друга, что в

корне неверно Как отмечал член-корреспондент АН СССР B B Бе-

лоусов, в современном неомобилизме произвольно выхватывается от-

дельная страница геологической истории, а все многообразие текто-

нических процессов сводится к набору механистических построений

В самом деле, почему в палеозое в одном районе земной поверхно-

сти вдруг скучились континенты и в силу каких причин вокруг них уже

существовал глубокий Мировой океан

Непонятно также, отчего вдруг

в конце палеозоя эти континенты стали расплываться, а их очертания

так и остались неизменными до наших дней

Как в свете этой концеп-

135

ции объяснить факты о постепенном накоплении воды и эволюцион-

ном характере изменения площади суши и моря

В неомобилизме это

соотношение остается практически неизменным в течение всей обо-

зримой геологической истории Ни на один из этих вопросов гипотеза

не дает ответа

Нереальность гипотезы дрейфа континентов становится очевидной

Из разряда прогрессивных идей она сегодня переходит в разряд умо-

зрительных построений, а ее шумная пропаганда тормозит дальнейшее

развитие наук о Земле

5. ПРИРОДА ВЕЛИКИХ ОЛЕДЕНЕНИЙ

5Л. Главные эпохи оледенений и океанизации

Нам осталось еще раз, но уже во всеоружии полученных знаний

взглянуть на самый последний этап жизни Земли и попытаться отве-

тить на самые острые вопросы какие изменения природной среды

следует ожидать в самом ближайшем будущем и каково их возможное

влияние на жизненные интересы современной цивилизации

В научной и научно-популярной литературе нет недостатка в раз-

личных предсказаниях о близком наступлении нового ледникового

периода или, наоборот, быстром таянии полярных льдов из-за рас-

тущей концентрации атмосферной углекислоты, возникающей при

сжигании топлива Серьезно обсуждаются будущие (впрочем, как и

прошлые) изменения климата вследствие блуждания материков, роста

гор и т.д.

Однако приходится признать, что в основе всех этих и подобных

им прогнозов лежат весьма ограниченные данные, зачастую не имею-

щие всестороннего научного обоснования. Нередко сами прогнозы

построены на малоубедительных и непроверенных гипотезах

Иногда приходится читать и о другой крайности - о чрезвычайной

устойчивости современных природных условий и медленных измене-

ний их в будущем Речь, конечно, не идет об антропогенном факторе,

который в конечном счете поддается контролю Мы говорим о незави-

симых от деятельности человека изменениях природной среды.

Большинство авторов предпочитает вообще не затрагивать эту те-

му, полагая, что ни одна из существующих научных концепций о про-

исхождении материков и океанов и, следовательно, путях и нап-

равлении эволюции лика Земли не дает сколько-нибудь обоснованного

прогноза относительно ближайшей и отдаленной перспективы этого

процесса Ни в одном из учебников географии, геологии, природо-

ведения мы не найдем ответа на этот вопрос

ЮЗак. 13184

137

Ситуация представляется невероятной, но вполне объяснимая, так

как лишь в последние несколько лет сложились необходимые предпо-

сылки для выяснения роли воды в геологической истории Земли

Действительно, проблема воды никогда не рассматривалась как

главная, определяющая в истории Земли. Основное внимание исследо-

вателей привлекали вопросы движения земной коры и строения ее

верхних слоев Теперь стало ясно, что ни эти, ни подобные им вопро-

сы, как бы интересны и важны они не были, не дают исчерпывающую

картину эволюции

Опираясь на найденную закономерность эндогенных поступлений

свободной воды на поверхность Земли, рассмотрим историю послед-

него материкового оледенения

Четвертичный период, в который мы живем, представляет собой

последнюю главу в почти пятимиллиардной истории Земли. Со времен

Чарльза Лайеля (1839 г.) его называют также плейстоценом, т е но-

вейшим в переводе с греческого. Длительность плейстоцена определя-

ется всего в два миллиона лет Тем не менее этот самый короткий гео-

логический период характеризуется, по крайней мере, тремя выдаю-

щимися событиями: максимальным развитием процесса океанизации,

крупнейшим в истории Земли материковым оледенением и появлени-

ем на арене жизни человека.

Известно четыре наиболее крупных наступления ледников. Первое

началось примерно 500 тыс. лет назад и с промежутками потепления

длилось почти 150 тыс. лет Затем после сравнительно продолжи-

тельной стадии потепления, длившейся почти 50 тыс. лет, 200 тыс. лет

назад наступило новое самое сильное похолодание, продолжавшееся с

промежуточными отступаниями ледников около 130 тыс. лет Послед-

нее большое оледенение Европы и Северной Америки началось 75

тыс лет назад. Следы его наиболее хорошо сохранились до наших

дней Около 10 тыс. лет ледники окончательно покинули сушу, остав-

шись лишь на гористых островах Арктики и Гренландии Постепенно

установились современные климатические условия

В разных странах эти четыре цикла оледенения и межледниковий

имеют различные названия В приведенной ниже таблице дана хроно-

логия плейстоцена для России, Западной Европы и Северной Амери-

ки.

Сильнейшим из последних четырех оледенений плейстоцена было

Днепровское. Льды его доходили до широты Северного Причерномо-

рья, а в Западной Европе подступали к Альпам и даже Пиренеям

138

Таблица 5

Хронология событий плейстоцена

Время, тыс лет

Названия крупнейших оледенений

Время, тыс лет

Западная Европа

Северная Америка

Россия

Голоцен(

Вюрм

современная эпоха п

Висконсин

отепления)

Валдайское

125

250

Рисс II

Рисс I

Иллинойс

Московское

Днепровское

500

Миндель Канзас Окское

Сменившее его после продолжительной эпохи рисс-вюрмского по-

тепления новое валдайское оледенение было уже менее обширным. В

Европе льды покрывали Скандинавию, север Англии, юг Прибалтики

и северо-запад европейской территории России (рис. 21) Однако в

Северной Америке эта фаза оледенения была интенсивнее. Льды по-

крывали более 60% ее площади и доходили до субтропического пояса

QKCJkH

КОРАЛЛ^

» CWfpH^tM

' MAMHtMMt

• OKSfcH

ДТДАМТИЧвСКМЙ

О К ВАМ

Рис. 21 Области четвертичного оледенения в северном полу шарии

139

В Южном полушарии подобного оледенения на материках не было

Лишь сохранялся ледниковый покров на Антарктиде, возникший еще

20 млн. лет назад - в миоцене

Центры наземного оледенения Северного полушария тяготели в

бассейну Атлантики Наибольшей толщины, превышающей 2-3 км,

ледниковые покровы имели на шельфе Баренцева моря, в Скандина-

вии, в Гренландии, Канадском архипелаге и полуострове Лабрадор По

мере удаления от Атлантики мощность, объем и интенсивность назем-

ного оледенения уменьшались. Большую часть Сибири и Дальнего

Востока занимало подземное оледенение Иными словами, как отме-

чал академик К.К. Марков, наземное оледенение достигало наиболь-

шей интенсивности не там, где было особенно холодно, т е в Арктике,

а там, где не очень низкие температуры допускали обилие снежных

осадков Интенсивность плейстоценового оледенения была обратно

пропорциональна размерам материков и, следовательно, континен-

тальное™ их климата. На огромных пространствах суши Евразии су-

ровые морозы и малое количество осадков из-за удаленности от моря

исключало возможность образования мощного ледникового покрова,

но в то же время здесь возникли благоприятные возможности для глу-

бокого промерзания почвы и подстилающих горных пород Поэтому в

Зауралье возникла обширная область вечной мерзлоты и не было

мощных ледников. Более обширное оледенение Северной Америки

обусловлено не только открытостью ее пространств влажным ветрам

со стороны Атлантического океана, но и тропической влаге с юга, с

Мексиканского залива

Общий объем ледников в полтора раза превышал объем льда со-

временной Антарктиды и составлял 32 млн км\ Площадь же терри-

тории, покрытой ледниками, была в три раза больше площади Антар-

ктических ледников и составляла 30 млн км

Из Мирового океана в период максимальных оледенений изыма-

лось более 55 млн. км" воды, что приводило к быстрому падению

уровня до отметок - 125 м. В результате обширные пространства

шельфа оказывались на длительное время сушей.

В динамике последнего валдайского оледенения советские иссле-

дователи Л.Р. Серебряный и Я Пуннинг отмечают две стадии - Боло-

говскую и Вепсовскую с максимумом распространения льдов 60 и 20

тыс. лет назад Они разделены карукюласким потеплением, происхо-

дившем в интервале 50 - 25 тыс лет назад Всего 10 тыс. лет назад ис-

чезли последние ледники в Европе и где-то 5-7 тыс. лет - в Северной