Комментарии к главе Геодезические аргументы
Как видно из текста, А. Вегенер расценивал результаты геодезических измерений, выполненных в Гренландии, как точнейшее и безупречное доказательство теории перемещения (дрейфа) материков. Эти измерения указывали для пятилетнего интервала (1922–1927 гг.) такое увеличение разности долгот Гренландии и Европы, какое соответствует перемещению Гренландии к западу со скоростью 36 м в год. Но разность долгот обсерваторий Вашингтона и Парижа при сопоставлении астрономо-геодезических измерений 1913–1914 гг. и 1927 г. указывала, по Ф. Б. Литтелу и Дж. К. Хаммонду, на перемещение Северной Америки на запад от Европы только со скоростью 0.32±0.8 м. Ошибка наблюдений в этом случае в 2.5 раза превышает полученный результат.
Как показали позднейшие, значительно более точные геодезические исследования, все результаты измерений, на которые опирался Вегенер, были настолько неточными, что в действительности основываться на них не следовало. Согласованность приводимых им цифр — не более, чем чистая случайность (Никонов А. А. Современные движения земной коры. М., 1979, 184 с.).
Даже в настоящее время точность астрономо-геодезических измерений, основанных на сравнении координат таких пунктов, которые удалены на тысячи километров друг от друга и находятся на разных материках, недостаточна для уверенной регистрации современных горизонтальных перемещений глыб земной коры. Однако техника измерений непрерывно совершенствуется. Международным советом геофизики и геодезии совместно с Международным астрономическим союзом разработана программа исследований, которые уже в ближайшие десятилетия экспериментально проверят теорию Вегенера. На основании астрономо-геодезических измерений пока можно утверждать только одно — что скорость взаимных горизонтальных перемещений континентов не превышает 10 см в год, т. е. в десятки или сотни раз меньше, чем предполагал Вегенер.
В 1974 г. М. Фессель обработал измерения времени и широты 45 обсерваторий Америки и Европы за 1962–1972 гг. и нашёл, что эти континенты удаляются друг от друга таким образом, что разность их долгот возрастает на (15±7) "10-7 градусов в год, т. е. на несколько сантиметров в год. Э. Провербио и В. Квесада в том же году определили по наблюдениям, проводившимся обсерваториями за 40–70 лет, изменения широты Америки (+13"х10^4 в год), Евразии (—30"х10^4 в год) и отдельно Японии (—27«х10^4 в год), а также вариации долготы, которые указывают на сближение Японии и Европы со скоростью около 1 см в год и удаление Северной Америки на запад от Евразии со скоростью порядка 10 см в год.
Наиболее точные результаты получаются по измерениям (с применением в последние годы лазерных геодиметров) расстояния и взаимного расположения реперных пунктов, находящихся недалеко друг от друга в одной и той же геодезической сети. Такие измерения выполняются в течение 75 лет в разных частях сейсмичного разлома Сан-Андреас в Калифорнии (США), протягивающегося на 900 км от окрестностей г. Сан-Франциско на юго-восток, севернее г. Лос-Анджелес, до берегов Калифорнийского залива. Зона сдвига прослеживается далее на юго-восток ещё на такое же расстояние под этим заливом и таким образом отсекает от основной массы материка блок земной коры, включающий п-ов Калифорнию, побережье и шельф Калифорнии общей длиной в 2 200 км при ширине до 300–400 км. Размеры Калифорнийского блока приближаются, следовательно, к размерам таких материковых глыб, как о-в Мадагаскар или Гренландия, перемещения которых рассматривались А. Вегенером.
С несомненностью установлено, что Калифорнийский блок скользит в северо-западном направлении по отношению к континенту со скоростью 2–5 см в год. Это результат как плавного смещения (крипа), так и многократных внезапных правосторонних сдвиговых смещений при землетрясениях. В пределах Калифорнийского залива сдвиг сочетается с некоторым удалением полуострова от материка, в результате чего «расщелина» заполняется материалом симы — базальтами и подкоровыми массами ультраосновных пород. Наблюдаемое смещение представляет собой унаследованный процесс. Правосторонний сдвиг происходил здесь в течение мелового периода и кайнозоя и достиг за 100 млн. лет суммарной величины 500 км, что соответствует средней скорости около 0.5 см в год. Длительность процесса смещения устанавливается на том основании, что разорванные разломом комплексы удалены тем дальше друг от друга, чем больше их геологический возраст. Вблизи разлома Сан-Андреас видно, что русла речек сместились на 14 м за 250–300 лет. Более древние русла смещены на 1.5 км, а сопоставимые по возрасту и фациям третичные отложения и массивы анортозитов на противоположных сторонах сдвига смещены на 130, 200, 270, 320 км, тем больше, чем древнее сопоставляемые комплексы пород.
Смещение масс хребта Петра I в Таджикистане происходит в северном направлении по поверхности Вахшского надвига, вдоль которого течёт р. Сурхоб. Скорость горизонтального смещения по триангуляциям 1949–1970 гг. и последующим дальномерным измерениям с помощью геодиметров составляет здесь 0.9–1.7 см в год. В Японии надёжно установлен процесс сближения реперов, расположенных на западном и восточном побережьях о-ва Хонсю; ширина острова сокращается на несколько сантиметров в год. Растяжение земной коры в Исландии определено по ширине открытых трещин и пространства, занятого сериями даек. Для грабена Тингвеллер расширение составило около 70 м за 90 тыс. лет, т. е. 0.8 см в год (Trygvason Е. Measurement of surface deformation in Iceland by precision leveling. — J. Geophys. Res., 1968, vol. 73, N 22, p. 7039-7050).
По ширине полос положительных и отрицательных магнитных аномалий, протягивающихся параллельно осям срединно-океанических хребтов и связанных с массами нормально или обратно намагниченных базальтовых и других основных и ультраосновных изверженных пород, которые сформировали кору океана в процессе спрединга (расширения площади дна), определена скорость раздвигания восьми литосферных плит, охватывающих почти всю поверхность земного шара. Скорость подсчитывается на основании геохронологической шкалы инверсий земного магнитного поля, установленной для последних 10 млн. лет. Половина скорости раздвигания, т. е. скорость удаления плиты (включающей как обширную область океанической коры, припаянную к материку, так и материковую глыбу) от оси спрединга, составляет в северной части Атлантического океана 1–1.4 см в год, в южной части — 1.5–2.2 см в год, в Индийском океане — 1.5–3 см в год, в Тихом океане — от 2 до 6 см в год (Новая глобальная тектоника. М., 1974. 471 с.).
На основании ширины полосовых магнитных аномалий, ориентации так называемых трансформных разломов, секущих срединно-океанические хребты, и ориентировки смещений в очагах землетрясений построены математические схемы взаимного перемещения литосферных плит (Gordon R. G., Сох A., Harter С. Е. Absolute motion of an individual plate estimated from its ridge and trench boundaries. — Nature, 1978, vol. 274, N 5673, p. 752–755; Minster J. B., Jordan Т. H. Present-day plate motion. — J. Geophys. Res., 1978, vol. 83B, N 11, p. 5331 — 5354). Средняя (за 10 млн. лет) скорость движения плит составляет от 1 до 10 см в год. Общее сближение плит происходит в области хребтов и плоскогорий центральной части Евразии (включая Гималаи) и в области Анд.
Таким образом, хотя вполне точного геодезического определения скорости и направления дрейфа материков ещё не сделано, геодезические измерения взаимных перемещений менее крупных блоков, исследование суммарного эффекта смещений по разломам, происходящих при землетрясениях, и анализ процессов спрединга путём изучения полосовых магнитных аномалий в океанах дают надёжное подтверждение общей концепции дрейфа материков. Средняя скорость дрейфа и взаимных смещений блоков как в настоящее время, так и за последние 10 млн. лет лежит в пределах 0.5–10 см в год.
А. Вегенер в последнем (1929 г.) издании своей книги принимал, что раскрытие Южной Атлантики началось в середине мела, а северная её часть, где расстояние между краями материковых глыб Северной Америки и Европы составляет 4–5 тыс. км, образовалась в течение третичного и четвертичного периодов. По современным оценкам абсолютного времени, продолжительность этого периода, т. е. кайнозойской эры, составляет 60–70 млн. лет. Цифры 20 см в год (Буэнос-Айрес — Капштадт) и 30 см в год (Индостан — Южная Африка, Тасмания — Антарктида), которые Вегенер приводит в таблице не очень отличаются от тех величин (2–12 см в год), которые принимаются сейчас для скорости раздвигания. Разница возникает из-за того, что Вегенер принимал длительность кайнозойской эры, согласно оценкам 20-х годов, равной 20 млн. лет. Если исправить цифры его таблицы в соответствии с нынешней точной геохронологией, то указанные им скорости раздвигания уменьшатся в 3–3.5 раза, до 6–10 см в год, а скорости движения материков от осей спрединга — до 3.5 см в год.
Таким образом, в тех случаях, когда Вегенер использовал не ошибочные геодезические измерения своего времени, а подсчёты, базирующиеся на его основной концепции, полученные им оценки скорости дрейфа материков согласуются с современными, более точными определениями.
Как показали позднейшие, значительно более точные геодезические исследования, все результаты измерений, на которые опирался Вегенер, были настолько неточными, что в действительности основываться на них не следовало. Согласованность приводимых им цифр — не более, чем чистая случайность (Никонов А. А. Современные движения земной коры. М., 1979, 184 с.).
Даже в настоящее время точность астрономо-геодезических измерений, основанных на сравнении координат таких пунктов, которые удалены на тысячи километров друг от друга и находятся на разных материках, недостаточна для уверенной регистрации современных горизонтальных перемещений глыб земной коры. Однако техника измерений непрерывно совершенствуется. Международным советом геофизики и геодезии совместно с Международным астрономическим союзом разработана программа исследований, которые уже в ближайшие десятилетия экспериментально проверят теорию Вегенера. На основании астрономо-геодезических измерений пока можно утверждать только одно — что скорость взаимных горизонтальных перемещений континентов не превышает 10 см в год, т. е. в десятки или сотни раз меньше, чем предполагал Вегенер.
В 1974 г. М. Фессель обработал измерения времени и широты 45 обсерваторий Америки и Европы за 1962–1972 гг. и нашёл, что эти континенты удаляются друг от друга таким образом, что разность их долгот возрастает на (15±7) "10-7 градусов в год, т. е. на несколько сантиметров в год. Э. Провербио и В. Квесада в том же году определили по наблюдениям, проводившимся обсерваториями за 40–70 лет, изменения широты Америки (+13"х10^4 в год), Евразии (—30"х10^4 в год) и отдельно Японии (—27«х10^4 в год), а также вариации долготы, которые указывают на сближение Японии и Европы со скоростью около 1 см в год и удаление Северной Америки на запад от Евразии со скоростью порядка 10 см в год.
Наиболее точные результаты получаются по измерениям (с применением в последние годы лазерных геодиметров) расстояния и взаимного расположения реперных пунктов, находящихся недалеко друг от друга в одной и той же геодезической сети. Такие измерения выполняются в течение 75 лет в разных частях сейсмичного разлома Сан-Андреас в Калифорнии (США), протягивающегося на 900 км от окрестностей г. Сан-Франциско на юго-восток, севернее г. Лос-Анджелес, до берегов Калифорнийского залива. Зона сдвига прослеживается далее на юго-восток ещё на такое же расстояние под этим заливом и таким образом отсекает от основной массы материка блок земной коры, включающий п-ов Калифорнию, побережье и шельф Калифорнии общей длиной в 2 200 км при ширине до 300–400 км. Размеры Калифорнийского блока приближаются, следовательно, к размерам таких материковых глыб, как о-в Мадагаскар или Гренландия, перемещения которых рассматривались А. Вегенером.
С несомненностью установлено, что Калифорнийский блок скользит в северо-западном направлении по отношению к континенту со скоростью 2–5 см в год. Это результат как плавного смещения (крипа), так и многократных внезапных правосторонних сдвиговых смещений при землетрясениях. В пределах Калифорнийского залива сдвиг сочетается с некоторым удалением полуострова от материка, в результате чего «расщелина» заполняется материалом симы — базальтами и подкоровыми массами ультраосновных пород. Наблюдаемое смещение представляет собой унаследованный процесс. Правосторонний сдвиг происходил здесь в течение мелового периода и кайнозоя и достиг за 100 млн. лет суммарной величины 500 км, что соответствует средней скорости около 0.5 см в год. Длительность процесса смещения устанавливается на том основании, что разорванные разломом комплексы удалены тем дальше друг от друга, чем больше их геологический возраст. Вблизи разлома Сан-Андреас видно, что русла речек сместились на 14 м за 250–300 лет. Более древние русла смещены на 1.5 км, а сопоставимые по возрасту и фациям третичные отложения и массивы анортозитов на противоположных сторонах сдвига смещены на 130, 200, 270, 320 км, тем больше, чем древнее сопоставляемые комплексы пород.
Смещение масс хребта Петра I в Таджикистане происходит в северном направлении по поверхности Вахшского надвига, вдоль которого течёт р. Сурхоб. Скорость горизонтального смещения по триангуляциям 1949–1970 гг. и последующим дальномерным измерениям с помощью геодиметров составляет здесь 0.9–1.7 см в год. В Японии надёжно установлен процесс сближения реперов, расположенных на западном и восточном побережьях о-ва Хонсю; ширина острова сокращается на несколько сантиметров в год. Растяжение земной коры в Исландии определено по ширине открытых трещин и пространства, занятого сериями даек. Для грабена Тингвеллер расширение составило около 70 м за 90 тыс. лет, т. е. 0.8 см в год (Trygvason Е. Measurement of surface deformation in Iceland by precision leveling. — J. Geophys. Res., 1968, vol. 73, N 22, p. 7039-7050).
По ширине полос положительных и отрицательных магнитных аномалий, протягивающихся параллельно осям срединно-океанических хребтов и связанных с массами нормально или обратно намагниченных базальтовых и других основных и ультраосновных изверженных пород, которые сформировали кору океана в процессе спрединга (расширения площади дна), определена скорость раздвигания восьми литосферных плит, охватывающих почти всю поверхность земного шара. Скорость подсчитывается на основании геохронологической шкалы инверсий земного магнитного поля, установленной для последних 10 млн. лет. Половина скорости раздвигания, т. е. скорость удаления плиты (включающей как обширную область океанической коры, припаянную к материку, так и материковую глыбу) от оси спрединга, составляет в северной части Атлантического океана 1–1.4 см в год, в южной части — 1.5–2.2 см в год, в Индийском океане — 1.5–3 см в год, в Тихом океане — от 2 до 6 см в год (Новая глобальная тектоника. М., 1974. 471 с.).
На основании ширины полосовых магнитных аномалий, ориентации так называемых трансформных разломов, секущих срединно-океанические хребты, и ориентировки смещений в очагах землетрясений построены математические схемы взаимного перемещения литосферных плит (Gordon R. G., Сох A., Harter С. Е. Absolute motion of an individual plate estimated from its ridge and trench boundaries. — Nature, 1978, vol. 274, N 5673, p. 752–755; Minster J. B., Jordan Т. H. Present-day plate motion. — J. Geophys. Res., 1978, vol. 83B, N 11, p. 5331 — 5354). Средняя (за 10 млн. лет) скорость движения плит составляет от 1 до 10 см в год. Общее сближение плит происходит в области хребтов и плоскогорий центральной части Евразии (включая Гималаи) и в области Анд.
Таким образом, хотя вполне точного геодезического определения скорости и направления дрейфа материков ещё не сделано, геодезические измерения взаимных перемещений менее крупных блоков, исследование суммарного эффекта смещений по разломам, происходящих при землетрясениях, и анализ процессов спрединга путём изучения полосовых магнитных аномалий в океанах дают надёжное подтверждение общей концепции дрейфа материков. Средняя скорость дрейфа и взаимных смещений блоков как в настоящее время, так и за последние 10 млн. лет лежит в пределах 0.5–10 см в год.
А. Вегенер в последнем (1929 г.) издании своей книги принимал, что раскрытие Южной Атлантики началось в середине мела, а северная её часть, где расстояние между краями материковых глыб Северной Америки и Европы составляет 4–5 тыс. км, образовалась в течение третичного и четвертичного периодов. По современным оценкам абсолютного времени, продолжительность этого периода, т. е. кайнозойской эры, составляет 60–70 млн. лет. Цифры 20 см в год (Буэнос-Айрес — Капштадт) и 30 см в год (Индостан — Южная Африка, Тасмания — Антарктида), которые Вегенер приводит в таблице не очень отличаются от тех величин (2–12 см в год), которые принимаются сейчас для скорости раздвигания. Разница возникает из-за того, что Вегенер принимал длительность кайнозойской эры, согласно оценкам 20-х годов, равной 20 млн. лет. Если исправить цифры его таблицы в соответствии с нынешней точной геохронологией, то указанные им скорости раздвигания уменьшатся в 3–3.5 раза, до 6–10 см в год, а скорости движения материков от осей спрединга — до 3.5 см в год.
Таким образом, в тех случаях, когда Вегенер использовал не ошибочные геодезические измерения своего времени, а подсчёты, базирующиеся на его основной концепции, полученные им оценки скорости дрейфа материков согласуются с современными, более точными определениями.
Информация:
— Следующая статья | А. Вегенер: «Происхождение континентов и океанов»