Вегенер. Происхождение континентов и океанов

 

Биография и книги Вегенера. Мобилизм. История мобилистского распада Гондваны

 

 

К ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ ИДЕЙ А. ВЕГЕНЕРА

П. С. Воронов

 

«Я никак не могу поверить, чтобы ложная теория могла объяснить столько фактов, как без всякого сомнения, мне кажется, объясняет моя теория».

Ч. Дарвин (из письма к Аза Грею)

 

В истории науки имеется не так уж много примеров того, чтобы такое сравнительно небольшое по объему произведение, как книга А. Вегенера, с которой читатель только что познакомился, имело бы столь революционизирующее действие на многие отрасли знания и вместе с тем вызвало бы столь яростные споры и негодование его противников. Вряд ли будет большим преувеличением сказать, что появление этой книги сделало для развития науки о Земле примерно то же, что в свое время для астрономии — издание труда Николая Коперника «Об обращении небесных кругов». В той и другой работах впервые разрушалось представление о незыблемости земной тверди. У Коперника — в толковании неподвижности Земли как небесного тела, у Вегенера — в понимании горизонтальной неподвижности земли как той твердой оболочки, на которой мы с вами обитаем.

 

Такое сопоставление роли идей обоих ученых напрашивается еще и потому, что если поборников идей Коперника ожидало на первых порах аутодафе или по меньшей мере отлучение от церкви (что тогда равнялось гражданской смерти), то последователям «фантастических» идей Вегенера до сих пор еще грозит отлучение от «серьезной науки» в глазах иных наиболее строгих ревнителей других геологических концепций.

 

Продолжая эту аналогию, можно, вероятно, допустить, что на первых порах определенные трудности в понимании идей Коперника и Вегенера возникали (и, по-видимому, до сих пор еще возникают у широкой публики) потому, что в своей повседневной жизни мы, конечно, не ощущаем непосредственно движения Земли в мировом пространстве, а тем более движения материков.

 

И если так еще обстоит дело с признанием идеи Вегенера в наши дни, то можно себе представить, какие дискуссии в ученом мире они вызывали в первое десятилетие своего появления! Сколько лекций в их защиту А. Вегенеру довелось прочитать, на скольких диспутах выступить. .. Вот как об этом вспоминает современник Вегенера Бенндорф: «Без длинных вступлений, простыми, доступными словами, трезво и почти сухо, даже немного запинаясь, начал он (А. Вегенер,— Я. В.) свою лекцию. Когда же систематически, с необыкновенной ясностью и наглядностью одно за другим были приведены геофизические, геологические, палеонтологические, биологические, палеоклиматические доказательства, ученый оживился, глаза его загорелись. Слушатели были покорены красотой, величественностью и мудростью мыслей, которые он пред ними пабрасывал. Никогда мне не становилось более ясным, что если тема значительна, ораторское красноречие становится совершенно лишним. В завязавшейся после лекции дискуссии были выдвинуты возражения, на мой взгляд, говорившие лишь о неподготовленности некоторых слушателей. И как же отвечал на них Вегенер! Без следа раздражения, ясно, с удивительным спокойствием. Создавалось полное впечатление, что он уверенно владел огромным материалом, отобранным из различных наук».

 

Хочется надеяться, что это свидетельство Бенндорфа наилучшим образом отражает общее впечатление от книги Вегенера и у современного непредвзятого читателя. Можно лишь удивляться и восхищаться тем, насколько ясный и логичный ход мыслей Вегенера в пользу дрейфа континентов согласуется с современными знаниями и представлениями о строении глубоких недр нашей планеты и природе тектонических сил. С другой стороны, не следует, вероятно, удивляться и тому, насколько разноречивы были суждения об идеях Вегенера, высказывавшиеся на протяжении 60 лет и высказываемые в настоящее время даже самыми крупными и известными учеными. Приведем хотя бы несколько примеров.

 

Приветствуя выход в свет книги А. Вегенера в 1922 г., академик А. А. Борисяк писал о ней: «Эта маленькая желтая тетрадка кажется крупнейшим явлением среди геологической литературы».  Но вот в 1962 г. член-корреспондент АН СССР В. В. Белоусов в своем большом учебном пособии по геотектонике относительно представлений А. Вегенера о дрейфе материков утверждал: «Объективное рассмотрение этой гипотезы в^свете современных как геологических, так и геофизических данных приводит к бесспорному выводу, что она фантастична и не может иметь ничего общего с реальной действительностью».  В то же время, несмотря на всю категоричность такого заявления, в 1965 г. известный советский геофизик Е. Н. Люстих, критически рассматривая идеи дрейфа континентов, должен был отметить: «В последние годы гипотеза больших перемещений материков опять ожила и стала, пожалуй, даже более популярной, чем в эпоху Вегенера. За рубежом этой гипотезой увлечено, по-видимому, подавляющее большинство крупных геофизиков и много геологов (особенно геологов, работающих в южном полушарии)...

 

Гипотеза перемещения материков и гипотеза конвекции мантии встречают затруднений и возражений не больше, чем другие, конкурирующие с ними геотектонические и геофизические гипотезы... Прямого опровержения этих гипотез тоже нет. Поэтому они могут фигурировать в качестве рабочих гипотез».

 

Наконец, в том же году один из крупнейших геологов мира профессор Р. В. ван Беммелен (кстати сказать, никогда раньше не разделявший идей А. Вегенера), как бы подводя итоги затянувшейся дискуссии на эту тему в нашей стране и за рубежом, констатировал: «Континентальный дрейф ныне — геономически хорошо установленный факт».

 

Казалось бы, все ясно, и на этом можно было бы поставить точку. Однако в 1967 г. член-корреспондент АН СССР В. В. Белоусов снова заявляет: «Тем не менее гипотеза „плавания материков" все еще не выдерживает серьезного научного экзамена... Мы должны с особой тщательностью и придирчивостью относиться к выбору наиболее перспективных направлений и решительно отвергать те идеи, которые при всей их внешней привлекательности уводят научную мысль в мир призраков и самообмана».  Насколько нам известно, этот авторитетный ученый мало изменил свое отношение к идеям мобилизма и по сей день, оставаясь одним из их последовательных противников.

 

В этой связи, освежив в памяти содержание основополагающего труда А. Вегенера, попробуем хотя бы в самых общих чертах разобраться в сложившейся ситуации, начав с «истории вопроса».

 

Конечно же, отдельные мысли относительно возможностей значительных горизонтальных смещений крупных глыб земной коры неоднократно высказывались и ранее, до А. Вегенера.

 

Известно, например, что еще английский философ Ф. Бэкон, живший на рубеже XVI и XVII вв., обращал внимание на удивительное подобие восточного и западного побережий Атлантического океана, а зачинатель нашей отечественной науки М. В. Ломоносов даже указывал в XVIII в. на возможность горизонтального перемещения «великих частей земного шара». Так, в § 163 своей книги «О слоях земных» он писал: «Бывшие главные земного шара превращения (перевороты, катастрофы), коими великие оного части перенесены с места на место чрезвычайным насиль- ством внутреннего подземного действия».  Это ли не указание на дрейф континентов под воздействием конвенции в веществе мантии Земли или иных тектонических сил?!

 

Позднее еще один наш соотечественник Е. В. Быханов в своей книге, изданной в 1877 г. в г. Ливны, обращал внимание читателей на параллельность западных берегов Европы и Африки берегам Америки. Это, по его мнению, не могло быть случайностью, а явилось результатом отодвигания на запад Америки от Европы и Африки под воздействием сил вращения Земли.

 

Наконец, современник А. Вегенера Ф. Б. Тейлор  за два года до него также высказывал очень интересные идеи о значительных горизонтальных смещениях больших участков земной коры. Однако, безусловно, никто из ученых не сделал столько для обоснования, развития и пропаганды гипотезы о дрейфе континентов, сколько сделал А. Вегенер. Именно в этом и заключается его бесценный вклад в развитие науки. Ведь мало в той или иной форме высказать какую-либо свежую и интересную мысль. Надо еще суметь сделать ее достоянием многих и закрепить ее надолго в сознании людей. Словом, для этого надо быть Вегенером. И недаром, конечно, как будет указано в конце этой книги, международная научная общественность так широко и достойно отметила недавно столетие со дня рождения этого выдающегося ученого.

 

Остановимся теперь на рассмотрении основных этапов жизненного пути А. Вегенера.

Альфред Лотар Вегенер родился 1 ноября 1880 г. в Берлине в семье доктора теологии Рихарда Вегенера и его жены Анны Вегенер. После окончания берлинской гимназии А. Вегенер продолжил свое образование в Гейдельбергском, Инсбрукском и Берлинском университетах, где изучал специальные курсы по астрономии, метеорологии и геофизике. В течение года он работал в астрономическом обществе «Урания» в Берлине, а 24 ноября 1904 г. получил в Берлинском университете ученую степень доктора философии.

 

С 1 января 1905 г. А. Вегенер — технический ассистент аэрологической обсерватории в Линденберге, где вместе с ним работает его брат Курт Вегенер. Оба они в течение 5—7 апреля 1906 г., ведя метеорологические наблюдения в полете на воздушном шаре, устанавливают новый мировой рекорд продолжительности полета — 52 ч, превысив старые рекорды на 17 ч.

 

В мае 1906 г. А. Вегенера зачисляют метеорологом в датскую научную экспедицию на северо-восточное побережье Гренландии, где он в течение 1906—1908 гг. во время санных маршрутов исследует состояние слоев атмосферы между 74 и 81° с. ш. с помощью привязных шаров и змеев.

 

В сентябре 1908 г. А. Вегенер возвращается из экспедиции на родину, в Гамбург. В этом городе он знакомится с известным метеорологом проф. В. Кёппеном, который в дальнейшем становится его близким другом, а с 1909 г. молодой ученый начинает читать лекции по метеорологии и практической астрономии в качестве приват-доцента Марбургского университета. Здесь же в течение четырех последующих лет он обрабатывает материалы своих научных наблюдений в Гренландии, подготавливает монографию «Термодинамика атмосферы», а также публикует более сорока других научных трудов.

 

В 1910 г. А. Вегенер впервые задумывается над возможностью горизонтального перемещения материков, осенью 1911 г. находит этому палеонтологические доказательства и 6 января 1912 г. выступает в Геологическом обществе во Франкфурте-на-Майне с докладом «Образование крупных форм рельефа земной коры (континентов и океанов) на основании геофизических данных», а 10 января 1912 г. — в Обществе содействия естественным наукам в Марбурге с докладом «О горизонтальном перемещении континентов». В том же году в немецком научном журнале «Петермановские географические сообщения» публикуются две большие научные статьи А. Вегенера на тему упомянутых докладов («Происхождение континентов»).

 

Одновременно, еще в апреле 1911 г., вместе со своим коллегой по прежней экспедиции в Гренландию капитаном И. Кохом А. Вегенер составляет план будущего пересечения этого острова в самой широкой его части. В мае 1912 г. А. Вегенер выезжает в Данию для участия в новой датской экспедиции в Гренландию. Здесь он вместе с И. Кохом летом 1913 г. осуществляет более чем тысячекилометровый лыжный переход через ледниковое плато из пункта у 76° с. ш. на восточном побережье Гренландии до пункта на 73° с. ш. на ее западном побережье. 15 октября 1913 г. экспедиция возвращается в Копенгаген, а 16 ноября 1913 г. А. Вегенер женится на дочери проф. В. Кёппена — Эльзе Кёппен. До 3 августа 1914 г. А. Вегенер продолжает работать приват-доцентом Марбургского университета, а затем в качестве офицера запаса призывается в действующую германскую армию.

 

В 1915 г. после двух тяжелых ранений А. Вегенер получает длительный отпуск. Это позволяет ему завершить и опубликовать главный научный труд его жизни — «Происхождение материков и океанов». Книга сразу же вызывает большой интерес в Германии и Австрии, но из-за войны остается малоизвестной для ученых других стран.

 

В 1916 г. А. Вегенер получает звание титулярного профессора и его вновь призывают в действующую германскую армию в качестве офицера Военно-метеорологической службы. В этой должности он остается до конца войны и возвращается после демобилизации обратно в Марбург лишь 6 декабря 1918 г. Поскольку его место в Марбургском университете к этому времени уже занято, А. Вегенер с 15 апреля 1919 г. становится экстраординарным профессором Гамбургского университета и поселяется вместе со своей семьей в доме проф. Кёппена, с которым он в дальнейшем (до 1923 г.) работает над составлением совместной монографии «Климаты геологического прошлого», основанной на мобилистских реконструкциях древних континентов. Кроме того, в 1919 г., совместно с И. Кохом, А. Вегенер публикует книгу «Через белую пустыню». В 1920 г. выходит второе, а в 1922 г. — третье издание его труда «Происхождение материков и океанов», которое приносит на сей раз его автору всемирную известность. В 1921 г. А. Вегенер публикует книгу «Происхождение лунных кратеров», а в 1924 г. — второе издание своей монографии «Термодинамика атмосферы».

 

В связи с упоминанием книги Вегенера о Луне следует особо подчеркнуть большое планетологическое значение развитой в ней концепции об ударно-метеоритном происхождении кратерных образований на поверхности естественного спутника Земли. Широкое развитие кратерных структур аналогичного генезиса установлено в настоящее время с помощью космических аппаратов на поверхности всех планет земной группы и большинства спутников планет-гигантов.

 

Таким образом, и в данном вопросе А. Вегенер предстает перед намп предвестником необходимости выделения особой метеоритно-кратерной стадии развития твердых оболочек не только землеподобных планет Солнечной системы, но также, вероятно, и всех других ее достаточно значительных по своим размерам твердых космических тел.

 

В этот же гамбургский период жизни с 17 марта по 21 июня 1922 г. А. Вегенер посещает Кубу и Мексику, где испытывает специальный метеорологический теодолит, а затем в 1923—1924 гг. выезжает в Австрию для чтения лекций в университете города Грац. С 1 апреля 1924 г. А. Вегенер получает постоянную должность профессора геофизики и метеорологии в этом университете, благодаря чему в Грац переезжает вся его семья, а вместе с ней и проф. В. Кёппен.

 

В 1928 г. А. Вегенер соглашается на предложение Общества содействия немецкой науке создать и возглавить крупную германскую экспедицию в Гренландию. Весь 1929 г. проходит в подготовительных работах. Так, например, в марте этого года А. Вегенеру приходится побывать в Финляндии на испытании аэросаней для экспедиции, а в апреле отправить в Гренландию первую экспедиционную партию. Основной ее отряд отплывает из Копенгагена под руководством А. Вегенера 1 апреля 1930 г. Незадолго до этого, в конце 1929 г., выходит в свет последнее прижизненное (четвертое) издание его книги «Происхождение континентов и океанов».

 

31 июля 1930 г. экспедиция создает внутриостровную станцию «Ай- смитте» на вершине ледникового щита Гренландии в районе с координатами около 70°30/ с. ш. и 40° з. д., в 400 км от западного побережья острова.

 

22 сентября 1930 г. А. Вегенер выступает во главе спасательной партии в сторону станции «Айсмитте», до которой добирается на собаках вместе с Ф. Лёве и В. Расмусом 30 октября 1930 г.

 

1 ноября, в день своего пятидесятилетия, из-за недостатка продовольствия на «Айсмитте» А. Вегенер вместе с гренландцем В. Расмусом отправляется в обратный путь к побережью острова, но, вероятно, 15 ноября 1930 г., приблизительно в середине пути, погибает от холода. В. Расмус заботливо хоронит его в снегу, а затем несколькими днями позже сам бесследно пропадает в снежной пустыне ледникового плато. Осенью 1931 г. программа этой германской экспедиции в Гренландию была успешно завершена под руководством Курта Вегенера, и экспедиция возвратилась на родину.

 

Несмотря на всю лапидарность приведенного перечня основных событий жизни А. Вегенера, он предстает перед нами увлеченным, серьезным и разносторонним, чуждым трафарета ученым — геофизиком, метеорологом, планетологом, а также геологом-тектонистом и геологом- палеоклиматологом и, конечно же, крупным полярным исследователем. Все, что нам известно о нем, убедительно показывает, что А. Вегенер был не только страстным и глубоко эрудированным мыслителем, но также спокойным полемистом, уважавшим своих идейных противников и избегавшим по их адресу недопустимых при ведении научного спора резких слов. А это дано не всем, и это с особой силой характеризовало личность Вегенера как истинно талантливого и благородного человека.

 

А. Вегенер оставил ценные идеи во всех областях знания, которыми занимался, причем в каждую из них он внес так много нового, как удавалось сделать далеко не многим специалистам, посвятившим каждой из них в отдельности всю свою жизнь. Несомненно, он сделал бы гораздо больше, если бы героически не погиб на вершине ледяного купола Гренландии во имя спасения жизни трех товарищей по полярной экспедиции, которой он руководил.

 

А. Вегенер, конечно, не был геологом в полном смысле этого слова, однако неизгладимый след он оставил именно в геологии, подарив ей, как тектонист, смелую и необычную гипотезу, которой (теперь уже несомненно) принадлежит вечная жизнь в науках о Земле. И это действительно так. Как видно из текста книги, ученый внимательно и честно использовал практически весь арсенал известных ему и его современникам главных фактов, добытых геологами, геофизиками и палеонтологами к 20-м годам нашего столетия.

 

В отличие от некоторых исследователей он никогда не «выдергивал» отдельные факты, пригодные только лишь для доказательства справедливости своей концепции, а критически осмысливал и использовал весь их комплекс. В этом и заключалась основная сила его гипотезы по сравнению со многими другими тектоническими построениями, предлагавшимися до и после него. Поэтому крайне несправедливо и по меньшей мере странно звучит в настоящее время упрек ему в противоположном.

 

Научная страстность и большая убедительность мобилистских построений А. Вегенера сразу же привлекли к нему много горячих сторонников среди ученых разных стран: Аргана, Моленграфа, Холмса, Ван дер Грахта, Штауба, Борисяка, Ли Сы-Гуана, Личкова и многих других. Особенно большой вклад в пропаганду, а главное в дальнейшее развитие идей дрейфа материков внес Дю Тойт.

 

Дю Тойт показал, и этим обогатил учение Вегенера, возможность несколько иного совмещения в прошлом материков в области Индийского океана. Кроме того, он более уверенно утверждал, что существовал не один (Пангея), а два суперконтинента — Лавразия, объединявшая Северную Америку, Европу и Азию, и Гондвана, состоявшая из Южной Америки, Африки, Мадагаскара, Индостана, Австралии и Антарктиды. Эти два грубо овальных в плане суперконтинента обладали, по Дю Тойту, определенной автономностью в своих горизонтальных перемещениях (поступательном дрейфе и поворотах), хотя и соединялись друг с другом обширной, но тонкой гранитной перемычкой — сравнительно мелководной океанической впадиной Тетис. При этом образование всех главных складчатых зон Гондваны, Лавразии и Тетиса Дю Тойт склонен был объяснять либо активными поступательными движениями глыб континентальной коры по базальтовому субстрату (т. е. так, как это и предполагал Вегенер), либо же (и это было дальнейшим шагом вперед в развитии идеи Вегенера) переносом этих глыб течениями базальтового субстрата, или, наконец, комбинацией обоих указанных процессов.

 

В результате Дю Тойт предложил новый вариант мобилистского распада единого гранитного массива Пангеи. Слагающие ее в основном два огромных материка — Лавразия и Гондвана — были, по его мнению, окаймлены по периферии геосинклинальными депрессиями Фосса. Сливаясь друг с другом в области соприкосновения обоих суперконтинентов в теле Пангеи, такие депрессии Фосса и порождали в ее середине обширную внутреннюю геосинклиналь Тетис. Дю Тойт не отрицал важной роли полюсобежных сил в мобилистском распаде Пангеи, однако основное значение в этом механизме он придавал динамическому соотношению структур Фосса с конвекционными токами базальтового субстрата Пангеи. Перемещаясь от более нагретых частей субстрата, находящихся под центральными частями суперконтинентов, к менее нагретым по их периферии, такие конвекционные токи вязкого субстрата встречали на своем пути упор со стороны утолщенной гранитной коры на месте корней прогибавшихся краевых геосинклиналей Фосса. Возникавшие таким образом ра- диально направленные горизонтальные усилия в теле континентальной коры сначала взламывали, а затем и растаскивали в стороны обломки Лавразии и Гондваны.

 

На начальных стадиях процесса в центральных областях суперконтинентов могло сначала возникать вздутие, а затем и провалы земной коры в виде различного рода так называемых рифтовых систем. Именно этим явлением, по мнению Дю Тойта, и можно объяснить, например, «вздутие» и рифтовые озера современных центральной и восточной частей Африки. В процессе развивавшегося таким образом центробежного дрейфа каждый обломок Лавразии и Гондваны приобретал свои специфические структурные черты, закономерно расположенные в теле материка по направлению от его переднего до заднего края по ходу движения материка.

 

Достоинство представлений Дю Тойта заключалось в том, что он в отличие от Вегенера допускал существование нового более совершенного механизма распада и дрейфа материков, а также находил место в этом процессе геосинклинальным структурам земной коры, учение о которых уже усиленно развивалось в эти годы (в 20-е годы оно, по сути делаг лишь зарождалось и поэтому Вегенер прошел мимо него). Все новое в гипотезе Дю Тойта было, конечно, существенным шагом вперед, иг очевидно, именно этого исследователя нужно считать предвестником тога возрождения и расцвета идей мобилизма, которое примерно с 40-х годов получило название неомобилизма. Как будет упомянуто ниже, эти новые для своего времени идеи Дю Тойта во многом подкрепляются в наши дни целой серией недавно полученных данных.

 

Однако и Вегенер, и Дю Тойт вместе с другими своими единомышленниками (назовем их ранними мобилистами) придерживались однослойной модели континентальной и океанической земной коры (гранитный слой, или сиаль, — на материках и базальтовый слой, или сима, — на дне океанов), что, как мы теперь хорошо знаем, не соответствует истинному строению земной коры. Кроме того (и это было, вероятно, наиболее существенно!), развиваемые ранними мобилистами взгляды начиная с 30-х годов резко оспаривались геофизиками, которые не допускали никакой возможности значительных смещений гранитных континентальных глыб по их твердому (как это было установлено геофизиками) базальтовому субстрату, и поэтому они столь же твердо отстаивали позиции фиксизма, или неподвижности материков. В силу этих, а также ряда других причин (о них будет сказано ния^е при общем анализе возражений против идей дрейфа материков, все еще выдвигаемых доныне фиксистами) гипотеза перемещения континентов в 30-х и 40-х годах нашего столетия практически геологами не применялась.

 

Но время шло и упорно работало на гипотезу Вегенера, на мобилизм. Наука пополнялась огромным количеством нового материала относительно строения недр нашей планеты и геофизических свойств горных пород, слагающих ее недра. И если раньше, в 30-х годах, геофизики были главными «губителями» гипотезы Вегенера, то теперь именно они воскресили ее почти из небытия.

 

Какие же события в науке произошли? Прежде всего было установлено, что различия между океанической и материковой корой еще более значительны, чем в свое время весьма прозорливо полагал А. Вегенер. Осредненный разрез материковой коры, прослеженный сверху вниз, на основании новых данных стал выглядеть аак: осредненный слой осадочных пород — 3 км, гранитно-метаморфический слой — 18 км, базальтовый слой — 21 км; средняя мощность континентальной коры равна приблизительно 42 км. Рассмотренная в той же последовательности океаническая кора, расположенная под слоем воды, средняя толщина которого 4 км, состоит из слоя осадков — около 1 км, переходного слоя (состоящего, по- видимому, из переслаивания осадков и базальтов) и базальтового слоя — 5 км, что дает в итоге 11 км. Таким образом, различия между океанической и материковой земной корой сводятся не только к весьма существенным расхождениям в их петрологическом составе, но также и к почти четырехкратной разнице по толщине.

 

Необходимо также указать, что между размерами площадей блоков материковой и океанической коры, с одной стороны, и значениями их средней мощности — с другой, стала усматриваться очевидная и закономерная зависимость: чем больше площадь блоков континентальной коры, тем больше и их средняя мощность; для блоков океанической коры наблюдается обратная зависимость. Таким образом, например, средняя мощность земной коры Азии равна 46 км, Африки 42.5 км, Северной Америки 42 км, Южной Америки 40 км, Антарктиды 39 км, Европы 37 км, Австралии 37 км. Не исключено, что такое изменение мощностей управляется фазовыми переходами между веществом мантии и подошвы земной коры материков. Однако в первую очередь оно, конечно, отражает процессы глобального изостатического выравнивания литосферы.

 

Кроме того, при сопоставлении морфометрических параметров современных земных материков было установлено, что они устойчиво подразделяются на две группы: северные — Северная Америка, Европа и Азия и южные — Южная Америка, Африка, Австралия и Антарктида.  Это обстоятельство вместе с только что отмеченным выше указывает безусловно на одинаковость основных и прежде всего изостатических свойств земной коры и мантии в пределах каждой из упомянутых групп материков. В этой связи естественнее всего полагать, что земная кора могла обрести такие свойства, только исторически развиваясь в рамках каких-то единых, более крупных массивов земной коры. Тем самым было получено еще одно, причем весьма существенное, основанное на реальных физических величинах, доказательство в пользу реальности существования в прошлом суперконтинентов Лавразии и Гондваны, а следовательно, и правильности идей Дю Тойта.

 

Исследуя характер прохождения сейсмических волн через верхнюю часть мантии, ученые установили, что в ней имеется слой (под материками в интервале глубин 100—200 км, а под океанами 50—400 км), где вещество мантии под влиянием царящей здесь высокой температуры значительно размягчено и обладает в сотни тысяч раз меньшей вязкостью, чем части мантии, расположенные над и под этим слоем, названным астеносферой (если вязкость мантии равна 1025—1026 П, то вязкость астеносферы 1020 и даже местами 1019 П). Таким образом, под поверхностью материков существует 100-километровый, а под поверхностью океана почти 50-километровый слой твердого жесткого вещества, или собственно литосферы, в новом понимании этого слова, находящийся на толстом слое астеносферы, которая состоит из относительно более пластичного вещества. По мнению геофизиков, открытие астеносферы («ослабленной сферы») полностью устранило их возражения против возможности значительных горизонтальных перемещений континентальных плит.

 

Вместе с тем, изучая распределение очагов средне- и глубокофокусных землетрясений по окраинам Тихого океана, геофизики доказали, что сколовая поверхность, по которой здесь происходят смещения блоков земной коры и мантии, порождающие эти землетрясения, уходит в большинстве случаев под достаточно малыми углами (до 22—30°) под континенты, окружающие океаны. А это означает, что контактирующие по этим сколовым поверхностям литосферные плиты имеют реальную возможность относительно свободно наползать друг на друга (или поддвигаться) в процессе своих горизонтальных перемещений на большие расстояния по поверхности Земли.

 

Наконец, наиболее интересные результаты дали палеомагнитные исследования, основанные на определении ориентировки вектора остаточной намагниченности горных пород. Дело в том, что этот вектор указывает на пространственное положение геомагнитного полюса в момент образования горной породы. Напомним также, что по существующим в науке представлениям о происхождении магнитного поля Земли геомагнитные и географические полюсы всегда должны располагаться недалеко один от другого. Определение ориентировки векторов остаточной намагниченности для неметаморфизованных горных пород одного и того же возраста жестких (платформенных) участков земной коры на разных материках показало, что у них различное положение полюса, находящееся за пределами возможных ошибок палеомагнитного метода. Однако если совместить между собой эти материки соответственно построениям Вегенера, то определенные таким образом положения полюсов также совпадут. Тем самым геофизики получили еще одно и к тому же очень веское доказательство правильности идей ученого.

 

Большие усилия предпринимают геофизики и в изучении тепловой конвекции вещества мантии, поскольку это направление исследований не отвергается теперь учеными. Соответствующие изыскания велись или ведутся такими известными учеными, как Венинг-Мейнец, Ранкорн, Вильсон, Бернал, Чандрасекар, Дитц и многими другими. Теперь это уже не общие умозрительные построения, а высоко профессиональные работы, выполняемые специалистами-геофизиками. Конечно, такие исследования, основанные на ряде допущений, во многом еще гипотетичны (а так ли уже много мы вообще знаем о реальном строении мантии?), но это деловой поиск, в котором «дорогу осилит идущий», а не стоящий на месте и сомневающийся, надо ли по этой дороге идти.

 

Среди частных гипотез, синтезировавших некоторые результаты ведущихся в этом направлении поисков, заслуживает специального упоминания гипотеза мегаундаций, разработанная в начале 60-х годов одним из крупнейших геологов мира, голландским ученым ван Беммеленом, нашедшим научное мужество перейти под напором неоспоримых фактов из лагеря правоверных фиксистов в лагерь убежденных мобилистов. Этот геолог предположил, что под влиянием физико-химической дифференциации вещества нижней мантии в недрах Земли под Гондваной могли возникнуть вздутия, которые и послужили затем структурной основой для последующего гравитационного соскальзывания с них литосферы по астеносфере и, следовательно, явились основной причиной дрейфа континентов. Подробнее эту гипотезу мы рассмотрим ниже.

 

Интересные и очень важные картометрические исследования, получившие высокую оценку со стороны такого крупного математика, как академик А. Н. Колмогоров, были выполнены английскими учеными Бул- лардом, Эвереттом и Смиттом, повторившими, но на более высоком научном уровне предпринимавшиеся ранее аналогичные исследования Кэри. На основании вычислений по «методу наименьших квадратов» эти исследователи показали, что по 700-метровой изобате очертания континентальных склонов американского и европейско-африканского бортов впадины Атлантического океана очень хорошо совпадают по всей ее длине, от 85° с. ш. до 50° ю. ш. Имеющиеся незначительные несоответствия вполне удовлетворительно объясняются искажающим влиянием местных экзогенных геологических процессов. Тем самым снова подтвердилась важная мысль Вегенера, которая лежит в основе разработки всей его гипотезы, мысль о невозможности «случайных» совпадений такого рода.

 

В дополнение к этому необходимо указать, что геологические исследования Маака и других современных геологов, работавших в Бразилии и по побережью Гвинейского залива в Африке, содержали новые и весьма убедительные доказательства совпадения (даже в деталях) геологической структуры обеих областей при их мобилистском совмещении. В свою очередь этот вывод был недавно подкреплен хорошим совпадением пространственных изменений абсолютного возраста многочисленных образцов горных пород, собранных на древних, докембрийских массивах Бразилии, Нигерии, Дагомеи, Берега Слоновой Кости и других районов Южной Америки и Африки.

 

Предпринятый в начале 60-х годов анализ плана пространственной ориентировки и направления движения блоков земной коры по наиболее крупным сдвигам в теле Северо-Американского, а также Европейского и особенно Азиатского континентов вместе с характером расположения и внутренним строением Карибской и Индонезийской островных дуг и другими данными показал, что все эти особенности морфоструктур могут быть лучше всего объяснены только направленным к экватору смещением (сползанием) вещества их коровых масс (геофлюкцией) под воздействием полюсобежных сил. Таким образом, этот новый геодинамический материал снова подтвердил принципиальную правильность идей Вегенера, Штауба, Крейхгауэра, Тейлора и других ученых о тектонической значимости таких сил для горизонтальных смещений масс континентальной коры. Явление геофлюкции представляет собой как бы «мо- билизм второго рода» (горизонтальное тектоническое течение внутри самих материковых плит) и геологическую иллюстрацию принципа «mobilis in mobile».

 

Интересные данные были получены советскими биологами при проведении глубоководных исследований. Ученые установили, что из 400 видов животных, обитающих в океанических глубинах (более 6 км), только 30 приходится на Индийский и Атлантический океаны. Это ли не весьма убедительное доказательство молодости этих океанов, а также первичности по отношению к ним впадин Тихого океана, откуда пока сумело переселиться во вновь возникшие океанические впадины весьма небольшое число обитателей океанических глубин?

 

Таковы те главные новые данные науки о Земле, которые были получены к середине 60-х годов после охлаждения интереса к концепции А. Вегенера. В дополнение к использованному им материалу было получено, как видим, немало исключительно важных фактов, дополняющих и развивающих эту замечательную гипотезу. Теперь, когда с легкой руки Дю Тойта основной движущей силой перемещающихся по поверхности Земли материков стала считаться тепловая конвекция вещества мантии, это направление в науке окончательно обрело наименование неомоби- лизма, а его сторонников стали называть неомобилистами. В их ряды вступило подавляющее большинство крупных геофизиков и много геологов, прежде всего те, кто работали на южных (гондванских) материках, где геологические доказательства в пользу дрейфа континентов особенно выпуклы. Среди этих исследователей следует упомянуть Ранкорна, Ирвинга, Булларда, Дитца, Вилсона, ван Беммелена, Фердбриджа, Ахмада и многих других. Следует подчеркнуть, что Эйди, Хамильтон, Харингтон и другие наиболее серьезные исследователи геологического строения Антарктиды также являются мобилистами, поскольку только на основе мобилистских реконструкций прежнего положения Антарктиды в теле Гондваны можно найти объяснение удивительным соответствиям между стратиграфическими и морфоструктурными особенностями южпо-поляр- ного материка и других южных континентов Земли.

 

Занимаясь с 1955 г. изучением геологии Антарктиды и связанных с нею проблем Гондваны, автор этих строк попробовал создать свою мобилистскую реконструкцию этого палеосуперконтинента, основываясь на положении, что очертания его обломков с момента распада не претерпели существенного изменения в плане (принцип монолитности глыб континентальной коры в пределах древних платформ). Признание и последовательное соблюдение этого наиболее вероятного допущения в свою очередь дало автору возможность реконструировать их прежнее положение в теле Гондваны по принципу «максимальной упаковки». В результате была получена палеогеографическая реконструкция, несколько отличающаяся от прежних реконструкций, предложенных Вегенером и Дю Тойтом, но зато наилучшим образом удовлетворяющая результаты палеомагнитных исследований.  Такого рода совпадение двух независимых друг от друга методов исследований (нанесение палеомагнитных данных было сделано на уже полученную авторскую реконструкцию Гондваны) не только подтвердило правильность вновь созданной реконструкции Гондваны, но и укрепило степень доверия к вытекавшим из ее рассмотрения морфометрическим закономерностям строения этого суперконтинента.

 

Любопытно, что упомянутые закономерности полностью подтвердили правильность представлений Дю Тойта об изометричности общих очертаний Гондваны, о наличии в ее центре сводового вздутия земной коры и существовании по периферии этого суперконтинента геосинклинали Фосса. Кроме того, удалось подметить, что в расстояниях между прежним положением центров тяжести фигур современных южных материков (Африки, Южной Америки, Антарктиды и Австралии), входивших, как известно, некогда в состав Гондваны, и их современным положением, а также массами их коры усматривается достаточно отчетливая линейная зависимость. Это также, вероятно, не случайное совпадение, а закономерность, отражающая мобилистский механизм распада Гондваны.

 

Следует также подчеркнуть, что в нашей стране в те же годы много сделали для воскрешения интереса геологов к идеям мобилизма прежде всего чл.-кор. АН СССР П. Н. Кропоткин, который написал около десятка работ на эту тему, использовав при этом зарубежные и отечественные данные, В. Н. Пучков, впервые выступивший в отечественной литературе с ответом критикам идей дрейфа континентов, А. Н. Храмов, много сделавший для подкрепления идей мобилизма своими палеомагнит- ными исследованиями, М. Г. Равич и другие ученые.

 

Быть может, не все доводы учения о дрейфе континентов одинаково убедительны и не для всех по тем или иным причинам очевидны, но даже наиболее сомневающиеся в них объективно мыслящие ученые вынуждены были уже тогда признать, что эти доводы «в совокупности... производят большое впечатление, так как взаимно подкрепляют друг друга!».

 

Рассмотрим теперь в качестве примера, хотя бы в самых общих чертах, состояние идей неомобилизма применительно к истории распада Гондваны, материал по которой автору наиболее близок еще и потому, что ему много приходилось заниматься изучением геологического строения Антарктиды как геологу первой и четвертой советских экспедиций на этот материк.

 

Основываясь на упомянутых выше морфоструктурных особенностях южных материков и их положении в мобилистской реконструкции тела Гондваны, можно в общих чертах предположить такую последовательность развития в ней геолого-геофизических процессов на протяжении фанерозоя.

 

После общей консолидации континентальной коры Гондваны в единую жесткую плиту под этим суперконтинентом начался местный разогрев верхних частей мантии под влиянием накапливавшихся здесь избытков глубинного тепла вследствие трудностей его бокового оттока в сторону окружавших Гондвану океанов с их более тонкой и, следовательно, более теплопроводной корой. В результате под влиянием указанного процесса базальтовый слой земной коры центральных областей Гондваны стал наращиваться снизу за счет фазовых переходов вещества мантии, а на поверхности суперконтинента начало формироваться обширное сводовое поднятие, вершина которого соответствовала приблизительно району современного оз. Виктория в Центральной Африке. Наиболее поднятые части этого свода, после того как они достигли криосферы, испытали вскоре оледенение, послужившее исходным пунктом для развития огромного ледникового щита покровного оледенения Гондваны, тем более что над этим районом в конце палеозоя пролегала трасса дрейфа южного географического полюса. Кроме того, развивавшееся сводовое вздутие земной коры привело к образованию в ней систем глубинных разломов, самые глубокие из них, достигнув астеносферы, наметили откол наиболее крупных плит будущих южных материков.

 

Одновременно с этим под Гондваной образовался устойчивый восходящий поток вещества мантии, струи которого в соответствии с основными направлениями теплового потока стали сноповидно расходиться от центральных к периферическим частям суперконтинента. Под влиянием растущего центрального свода в земной коре Гондваны сформировалась и стала устойчиво развиваться компенсационная периферическая геосинклиналь Фосса. Ее интенсивное прогибание способствовало повсеместному образованию направленного вниз, в астеносферу, кольцевого утолщения краев надастеносферной части мантии по периферии Гондваны. Эти утолщения создали препятствие на пути горизонтально перемещавшихся радиально направленных от центра Гондваны струй вязкого вещества мантии и породили, таким образом, в теле суперконтинента центробежные горизонтальные напряжения в периферических блоках ее коры. Под влиянием таких напряжений по краям Гондваны образовалась система полого наклоненных под суперконтинент сколов земной коры, типа тех, что существуют в настоящее время по окраинам Тихого океана. Накопившиеся и усилившиеся напряжения стали выламывать из тела Гондваны ранее наметившиеся к отколу плиты современных южных материков и растаскивать их по радиальным направлениям от центра суперконтинента по поверхности астеносферы.

 

При таком центробежно направленном (от центра Гондваны) дрейфе плиты тонкой океанической коры поддвигались по поверхностям краевых сколов под продвигавшиеся вперед континенты и попадали в астеносферу, где под влиянием более высокой температуры переходили в пластичное состояние и перераспределялись в пространстве. Возможно, что при этом астеносфера не успевала сразу освоить все подмятые таким образом глыбы океанической коры и часть их наращивала снизу упоминавшееся краевое вздутие фронтальных частей перемещавшихся континентов. Тем самым в этом вздутии под реликтами разорванной дрейфом геосинклинали Фосса дополнительно возникали направленные вверх изостатиче- ские усилия, помогавшие короблению ее осадков и местным горообразовательным движениям, которые развивались до этого только под влиянием сил напора продвигавшихся вперед континентальных плит.

 

Нетрудно заметить, что изложенный мобилистский механизм распада Гондваны хорошо удовлетворяет всем тем основным морфоструктурным особенностям макрорельефа южных материков, которые наблюдаются на них и в настоящее время. Мы сочли возможным привести эту гипотезу еще и потому, что она восполняла недостатки начальной стадии развития нового течения неомобилизма — плейттектоники, поскольку в нем вначале практически не анализировались причины и начальная стадия распада Гондваны, т. е. как раз то, о чем мы только что говорили. Лишь впоследствии эта тема стала рассматриваться А. С. Мониным, О. Г. Со- рохтиным и др.

 

Естественно, предложенная автором гипотеза не может претендовать на однозначность решения проблемы. По этому поводу могут быть (и существуют!) другие решения. Вот одно из них.

 

В отличие от сторонников существования в мантии конвекционных токов ее вещества ван Беммелен   предполагает иной механизм и соответственно иную последовательность событий в процессе мобилистского распада древних суперконтинентов. Прежде всего ученый считает, что возникновение вздутий, или мегаундаций, не зависит от структурных особенностей земной коры, а всецело контролируется лишь геодинамическими процессами турбулентных и ламинарных течений вещества мантии. Мегаундации, развиваясь во времени, проходят через стадии зарождения, максимального развития и отмирания не одновременно, благодаря чему такие стадии могут сосуществовать и быть по-разному структурно выдержанными на поверхности нашей планеты независимо от распределения на ней современных материков и океанов. Поэтому при одинаковом глубинном происхождении мегаундации могут быть чисто океаническими (поднятие Дарвин в Тихом океане), континентальными (Тибетско-Моп- гольское поднятие) и переходными (Восточно-Тихоокеанское поднятие в районе Калифорнии).

 

В начальной стадии развития мегаундации над ее растущим вздутием происходит постепенное растяжение и гравитационное соскальзывание в стороны отдельных чешуй верхней мантии и коры. Кроме того, эти чешуи с глубин 500 км и более активно увлекаются глубинными течениями вязкого вещества мантии, породившими данную мегаундацию. Таким образом, ван Беммелен в отличие от других мобилистов считает возможным значительные горизонтальные смещения не только блоков (плит) континентальной, но и океанической коры.

 

В соответствии с этими общими положениями ван Беммелен по-своему трактует последовательность распада Гондваны. Начальный центр вызвавшей этот распад мегаундации находился на рубеже палеозойской и мезозойской эр несколько восточнее современных Маскаренских островов, в месте сочленения трех ветвей современного Индоокеанского подводного хребта. Под влиянием роста этой мегаундации Гондвана раскололась сперва на Афро-Южно-Американскую, Индо-Австралийскую и Антарктическую плиты, которые дрейфовали по отношению к современному положению оси вращения Земли, первая — на запад, вторая — на восток, третья — на юг. Так произошло первичное раскрытие впадины Индийского океана. Под воздействием начавшегося дрейфа на фронтальных сторонах всех перемещавшихся континентальных плит начали развиваться геосинклинальные опускания земной коры (геоундации), на месте которых позднее возникли системы Андских и других складчатых гор.

 

В конце юрского периода центр мегаундации сместился в юго-восточную часть современного Индийского океана, что способствовало распаду единой крупной Индо-Австралийской плиты на две более мелкие, из которых Австралия стала дрейфовать на северо-восток, а Индостан — на север. Антарктида продолжала свое движение на юг. Тогда же, с началом мелового периода, дрейфовавшая на запад Афро-Южно-Американская плита попала в район, под которым в мантии начала развиваться новая мегаундация, расколовшая эту плиту на плиты Африки и Южной Америки и зародившая одновременно впадину южной части Атлантического океана.

 

Дальнейшее развитие этой новой мегаундации (атлантической) в северном направлении, в сторону другого суперконтинента Лавразии, способствовало последовательному раскрытию всей впадины Атлантического океана.

 

Таковы в самых общих чертах механизм и история мобилистского распада Гондваны, предложенные ван Беммеленом. Думается, что этой гипотезой и можно закончить рассмотрение среднего этапа развития нео- мобилистских представлений в геологии к середине 60-х годов. Как мы видели, этот этап был далеко не случаен.

 

Под напором большого числа новых сведений относительно глубинного строения дна океанов надвигался третий — современный — этап нео- мобилизма, представленный так называемой глобальной тектоникой, или плейттектоникой. Скажем о нем чуть позже, а пока остановимся на разборе той жесткой критики мобилистских идей, которая господствовала в отечественной геологической литературе в 40—60-е годы. Это необходимо сделать по двум причинам. Во-первых, потому, что от фиксистов можно иногда слышать упреки, что мобилисты почему-то предпочитают не упоминать о возражениях, выдвигаемых против их концепции. И, во- вторых, потому, что совершенно необходимо в противовес огромному числу антимобилистских высказываний, звучавших со страниц научной, учебной и научно-популярной литературы указанных лет, показать, чего стоили на самом деле эти возражения. Итак, попытаемся рассмотреть их, хотя бы на том уровне, на котором они излагались тогда и, увы, иногда излагаются еще и теперь.

 

Прежде всего фиксисты указывали на то, что поскольку, по их мнению, развитие тектонических структур и явлений магматизма определяется процессами, развивающимися в мантии непосредственно под этими структурами, то наличие структур земной коры, устойчиво прогибающихся на протяжении десятков и сотен миллионов лет, доказывает невозможность горизонтального смещения коры по поверхности мантии.

 

Однако неомобилисты полагают, что горизонтальные смещения лито- сферных плит происходят не по разделу Мохоровичича, а по расположенной гораздо ниже астеносфере или же связаны с еще более крупными смещениями в пределах конвекционных ячей, глубина которых оценивается в 1500 км; в таком смещении участвует и астеносфера. В модели, предполагающей скольжение литосферы по астеносфере, вместе с континентальной корой перемещается и надастеносферный слой мантии толщиной около 60 км (литосферы), очевидно, таящий в себе немалые энергетические возможности для развития различного рода колебательных движений земной коры. В существующем 100-километровом слое литосферы вполне могут поэтому развиваться геосинклинальные прогибы, составляющие по глубине своего прогибания даже в экстремальном случае лишь пятую часть толщины этого слоя.

 

 

 

К содержанию книги: О теории дрейфа континентов

 

 

Последние добавления:

 

ГЕОЛОГ АЛЕКСАНДР ФЕРСМАН   ИСТОРИЯ АТОМОВ  ГЕОХИМИЯ ВОДЫ

 

  ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОШЛОЕ ПОДМОСКОВЬЯ   КАЛЕДОНСКАЯ СКЛАДЧАТОСТЬ