Разработка современной теории формирования литосферной оболочки Земли
Большую роль в возрождении идей мобилизма и создания на их базе современной геологической теории сыграли палеомагнитные исследования на континентах. Изучение магнитных свойств горных пород показало, что породы, содержащие магнитные минералы, способны «запоминать» древнее магнитное поле Земли. Определение параметров этого поля по образцам пород с разных континентов привело известных физиков П. Блеккета и С. Ранкорна и других геофизиков в начале 60-х годов к интересному и чрезвычайно важному выводу: с течением времени положение всех материков на поверхности Земли существенно менялось. Но если расположить эти материки таким образом, чтобы их палеомагнитные полюса позднего палеозоя совпали с современными географическими полюсами, то неожиданно получалась реконструкция суперконтинента Пангея, модель которой впервые построил А. Вегенер ещё за 25 лет до появления самих палеомагнитных данных.
Однако главный вклад в теорию был получен только после проведения широкомасштабных международных исследований геологического строения океанского дна и связанных с ним полосчатых магнитных аномалий в 50-60-х годах. В те годы, особенно во время проведения исследований по программам Международного геофизического года (1957 г.), были открыты полосчатые магнитные аномалии на океаническом дне и крупнейшие подводные хребты, протянувшиеся по осевым зонам молодых океанов и опоясавшие всю Землю непрерывной цепью длиной более 60 тыс. км. Оказалось также, что по гребням этих срединно-океанических хребтов располагаются глубокие трещины растяжения — рифтовые зоны, из которых всегда извлекались только свежие и молодые базальты. Это наводило на мысль, что одновременно с движениями континентов происходило обновление дна океанов. При этом одни океаны могли раскрываться, а другие, наоборот, сокращаться по площади. Возраст же дна всех без исключения океанов, судя по результатам драгирования донных пород, всегда оказывался сравнительно молодым — не более 140-150 млн лет, тогда как средний возраст самих континентов обычно превышает 2,5 млрд лет.
После проведения этих исследований старая гипотеза дрейфа континентов стала быстро возрождаться, но уже на более высоком научном уровне. В результате благодаря усилиям геофизиков и геологов разных стран мира, и прежде всего Г. Хесса, Р. Дитца, Дж. Вильсона, В. Моргана, К. Ле Пишона, Дж. Дьюи и др., эта гипотеза к концу 60-х годов ХХ в. переросла в современную и стройную научную концепцию, получившую наименование теории тектоники литосферных плит.
Особенно большой вклад в её создание внесли геофизики и геологи, занимавшиеся изучением строения и развития океанского дна. Так, в 1961 и 1962 гг. американские учёные геолог Г. Хесс и геофизик Р. Дитц повторно сформулировали основные идеи Фишера об образовании океанической коры в срединно-океанических хребтах, о молодости и расширении океанического дна, а также о погружении океанической коры в мантию Земли в зонах сопряжённых структур островных дуг и активных окраин континентов Андийского типа с глубоководными желобами.
В 1963 г. английские геофизики Ф. Вайн и Д. Мэтьюз высказали исключительно смелое предположение, что полосчатые магнитные аномалии на океаническом дне представляют собой запись инверсий магнитного поля Земли в базальтах расширяющегося океанического дна, играющего роль природной «магнитной ленты» в гигантском «магнитофоне» Земли. На этом основании группа американских и французских геофизиков (Хейртцлер, Ле Пишон и др.) теоретически рассчитала возраст океанического дна. Оказалось, что практически по всем акваториям Мирового океана океаническое дно образовалось сравнительно недавно — только в кайнозойское и позднемезозойское время и что возраст океанического дна закономерно увеличивается при удалении от гребней срединно-океанических хребтов. В 1965 г. канадский геолог Дж. Вильсон впервые обратил внимание на то, что жёсткая оболочка Земли, её литосфера, разбита на ряд плит, оконтуренных тремя типами границ: рифтовыми зонами, зонами поддвига плит и трансформными (чисто сдвиговыми) разломами.
В то же время известный английский геофизик Е. Буллард со своими коллегами впервые использовал теорему Эйлера, описывающую движение фрагментов жёсткой оболочки по поверхности сферы, и современную вычислительную технику для построения количественных реконструкций положения дрейфующих континентов в прошлые геологические эпохи.
В 1968 г. американский геофизик В. Морган и французский геофизик К. Ле Пишон выделили наиболее крупные литосферные плиты и рассчитали параметры их движения по поверхности земного шара. Тогда же американские сейсмологи Б. Айзекс, Дж. Оливье и Л. Сайкс показали, что сейсмичность Земли, как правило, концентрируется вдоль границ литосферных плит и полностью определяется их взаимными перемещениями по земной поверхности.
В 1970 г. английские геологи Дж. Дьюи и Дж. Берд впервые рассмотрели с точки зрения новой теории развитие геосинклинального процесса, происхождение складчатости горных пород и возникновение горных поясов Земли. Им принадлежит разработка нескольких геодинамических моделей развития активных континентальных окраин и зон коллизии континентов. С этих же позиций японский геолог А. Миясиро изучил условия образования и проявления регионального метаморфизма пород и осадков в зонах поддвига плит. Другой японский геофизик, С. Уеда, подробно изучил механизмы погружения океанических литосферных плит в мантию в зонах поддвига плит (в зонах субдукции). Английский геолог Р. Силлитое, обобщив многочисленные данные по распространению рудных полезных ископаемых, пришёл к заключению, что многие из них формируются только над зонами поддвига плит. При этом он обнаружил чёткую зональность в распределении рудных элементов в зависимости от их подвижности: легкоподвижные рудные компоненты обычно концентрируются ближе к глубоководным желобам, т. е. выносятся на поверхность ещё в начале зоны поддвига плит, тогда как менее подвижные и более тугоплавкие элементы и соединения концентрируются на большем удалении от берега океана, т.е. выносятся с больших глубин из зон поддвига плит. Следует также отметить фундаментальную работу А. Митчелла и М. Гарсона, рассмотревших с точки зрения тектоники литосферных плит глобальные тектонические позиции многих из минеральных месторождений.
Однако главный вклад в теорию был получен только после проведения широкомасштабных международных исследований геологического строения океанского дна и связанных с ним полосчатых магнитных аномалий в 50-60-х годах. В те годы, особенно во время проведения исследований по программам Международного геофизического года (1957 г.), были открыты полосчатые магнитные аномалии на океаническом дне и крупнейшие подводные хребты, протянувшиеся по осевым зонам молодых океанов и опоясавшие всю Землю непрерывной цепью длиной более 60 тыс. км. Оказалось также, что по гребням этих срединно-океанических хребтов располагаются глубокие трещины растяжения — рифтовые зоны, из которых всегда извлекались только свежие и молодые базальты. Это наводило на мысль, что одновременно с движениями континентов происходило обновление дна океанов. При этом одни океаны могли раскрываться, а другие, наоборот, сокращаться по площади. Возраст же дна всех без исключения океанов, судя по результатам драгирования донных пород, всегда оказывался сравнительно молодым — не более 140-150 млн лет, тогда как средний возраст самих континентов обычно превышает 2,5 млрд лет.
После проведения этих исследований старая гипотеза дрейфа континентов стала быстро возрождаться, но уже на более высоком научном уровне. В результате благодаря усилиям геофизиков и геологов разных стран мира, и прежде всего Г. Хесса, Р. Дитца, Дж. Вильсона, В. Моргана, К. Ле Пишона, Дж. Дьюи и др., эта гипотеза к концу 60-х годов ХХ в. переросла в современную и стройную научную концепцию, получившую наименование теории тектоники литосферных плит.
Особенно большой вклад в её создание внесли геофизики и геологи, занимавшиеся изучением строения и развития океанского дна. Так, в 1961 и 1962 гг. американские учёные геолог Г. Хесс и геофизик Р. Дитц повторно сформулировали основные идеи Фишера об образовании океанической коры в срединно-океанических хребтах, о молодости и расширении океанического дна, а также о погружении океанической коры в мантию Земли в зонах сопряжённых структур островных дуг и активных окраин континентов Андийского типа с глубоководными желобами.
В 1963 г. английские геофизики Ф. Вайн и Д. Мэтьюз высказали исключительно смелое предположение, что полосчатые магнитные аномалии на океаническом дне представляют собой запись инверсий магнитного поля Земли в базальтах расширяющегося океанического дна, играющего роль природной «магнитной ленты» в гигантском «магнитофоне» Земли. На этом основании группа американских и французских геофизиков (Хейртцлер, Ле Пишон и др.) теоретически рассчитала возраст океанического дна. Оказалось, что практически по всем акваториям Мирового океана океаническое дно образовалось сравнительно недавно — только в кайнозойское и позднемезозойское время и что возраст океанического дна закономерно увеличивается при удалении от гребней срединно-океанических хребтов. В 1965 г. канадский геолог Дж. Вильсон впервые обратил внимание на то, что жёсткая оболочка Земли, её литосфера, разбита на ряд плит, оконтуренных тремя типами границ: рифтовыми зонами, зонами поддвига плит и трансформными (чисто сдвиговыми) разломами.
В то же время известный английский геофизик Е. Буллард со своими коллегами впервые использовал теорему Эйлера, описывающую движение фрагментов жёсткой оболочки по поверхности сферы, и современную вычислительную технику для построения количественных реконструкций положения дрейфующих континентов в прошлые геологические эпохи.
В 1968 г. американский геофизик В. Морган и французский геофизик К. Ле Пишон выделили наиболее крупные литосферные плиты и рассчитали параметры их движения по поверхности земного шара. Тогда же американские сейсмологи Б. Айзекс, Дж. Оливье и Л. Сайкс показали, что сейсмичность Земли, как правило, концентрируется вдоль границ литосферных плит и полностью определяется их взаимными перемещениями по земной поверхности.
В 1970 г. английские геологи Дж. Дьюи и Дж. Берд впервые рассмотрели с точки зрения новой теории развитие геосинклинального процесса, происхождение складчатости горных пород и возникновение горных поясов Земли. Им принадлежит разработка нескольких геодинамических моделей развития активных континентальных окраин и зон коллизии континентов. С этих же позиций японский геолог А. Миясиро изучил условия образования и проявления регионального метаморфизма пород и осадков в зонах поддвига плит. Другой японский геофизик, С. Уеда, подробно изучил механизмы погружения океанических литосферных плит в мантию в зонах поддвига плит (в зонах субдукции). Английский геолог Р. Силлитое, обобщив многочисленные данные по распространению рудных полезных ископаемых, пришёл к заключению, что многие из них формируются только над зонами поддвига плит. При этом он обнаружил чёткую зональность в распределении рудных элементов в зависимости от их подвижности: легкоподвижные рудные компоненты обычно концентрируются ближе к глубоководным желобам, т. е. выносятся на поверхность ещё в начале зоны поддвига плит, тогда как менее подвижные и более тугоплавкие элементы и соединения концентрируются на большем удалении от берега океана, т.е. выносятся с больших глубин из зон поддвига плит. Следует также отметить фундаментальную работу А. Митчелла и М. Гарсона, рассмотревших с точки зрения тектоники литосферных плит глобальные тектонические позиции многих из минеральных месторождений.