К истории развития идей А. Вегенера — Часть 5
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 ещё и потому, что ему много приходилось заниматься изучением геологического строения Антарктиды как геологу первой и четвёртой 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 жёсткую 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 счёт 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. Её интенсивное прогибание способствовало повсеместному образованию направленного вниз, в астеносферу, кольцевого утолщения краёв 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 её коры. Под влиянием таких напряжений по краям Гондваны образовалась система полого наклонённых 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 вперёд 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 изостатические усилия, помогавшие короблению её осадков и местным горообразовательным движениям, которые развивались до этого только под влиянием сил напора продвигавшихся вперёд 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 ещё 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. Сорохтиным 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 её вещества ван Беммелен предполагает иной механизм и соответственно иную последовательность событий в процессе мобилистского распада древних суперконтинентов. Прежде всего учёный 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-Монгольское поднятие) и переходными (Восточно-Тихоокеанское поднятие в районе Калифорнии).
В начальной стадии развития мегаундации над её 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 трёх 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 своё 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 неомобилистских 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 неомобилизма, представленный так называемой глобальной тектоникой, или плейттектоникой. Скажем о нем чуть позже, а пока остановимся на разборе той жёсткой 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 упрёки, 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 ещё 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 литосферных плит происходят не по разделу Мохоровичича, а по расположенной гораздо ниже астеносфере или же связаны с ещё 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.
Открытие астеносферы с резко различными физическими свойствами по сравнению со свойствами над- и подастеносферных слоев мантии делает по меньшей мере дискуссионными всякого рода утверждения фиксистов о том, что мантия до глубины 700 км и даже 1 000 км представляет собой единое структурное целое, будто бы препятствующее развитию явлений мобилизма в коре и слоях мантии. Привлекаемое для такого рода утверждений распространение глубокофокусных землетрясений по краевым сколам (зонам Беньофа) вокруг Тихого океана на глубины 700 км и несколько более следует, очевидно, объяснять характером разрядки накапливающихся здесь тангенциальных напряжений, и только. И не случайно поэтому геофизики после открытия астеносферы сняли свои возражения против мобилизма.
Разнородность строения мантии под материками и океанами, распространяющуюся до глубин в 400 км (подошвы океанической астеносферы), можно объяснить различием характера развивающихся под ними теплофизических процессов, определяемого в свою очередь различиями свойств океанической и континентальной коры. Вполне возможно, что так же как не вечно положение континентов на поверхности Земли, так же не вечны и наблюдающиеся в настоящее время под ними различия в мощностях астеносферы. Ведь астеносферу можно рассматривать в качестве своеобразного аккумулятора глубинного тепла, идущего из недр планеты. В таком случае под более толстой континентальной корой, создающей большие препятствия для оттока тепла в мировое пространство, могут более энергично развиваться эндотермические фазовые переходы вещества мантии в базальт нижнего слоя коры, нежели под более тонкой океанической корой. Но как раз именно такое соотношение мощностей базальтовых слоев коры и астеносферы мы и предполагаем под континентами и океанами. И совершенно очевидно, что мощность астеносферы на участке земной поверхности может меняться в зависимости от горизонтального перемещения материковых плит.
Впрочем, следует отметить, что учение об астеносфере нуждается в некотором уточнении, поскольку разные исследователи по-разному оценивают её мощность — от тех различных значений под материками и океанами, которые приводились выше (их, например, придерживается В. В. Белоусов), до средних значений в 200 км для всей Земли (В. Н. Жарков) и даже вплоть до отрицания её существования под областями кристаллических щитов континентов (И. П. Косминская). Естественно, что последнее экстремальное суждение фиксисты охотно привлекают в качестве новейшего довода против мобилизма, так как те места, где астеносфера будто бы отсутствует, они рассматривают как «мёртвые якоря» для континентальных плит. Но, как будет показано ниже, поскольку сомнения в возможности горизонтального перемещения материков ошибочны в самой своей основе, так как «континентальный дрейф ныне геономически хорошо установленный факт» (Р. Р. ван Беммелен), то, естественно, и предположение о прерывистости астеносферного слоя мантии также становится некорректным, раз материки все-таки двигались; поэтому непрерывный слой астеносферы (слой «смазки») должен был повсеместно существовать по крайней мере на каких-то отрезках мезозойской и кайнозойской эр. И уж во всяком случае никто не доказал, что упомянутые «мёртвые якоря» существовали всегда. Ведь астеносфера, по-видимому, сама по себе достаточно эфемерное образование, представляющее собой функцию двух переменных: глубинного давления и глубинного тепла Земли.
Фиксисты указывают, что в ряде случаев обнаруживается непосредственная структурная связь между материками и океанами. Но такого рода связь либо весьма полемична, если учесть резкое различие строения континентальной и океанической коры, либо относится к так называемой переходной коре в области окраинных морей. Однако для последнего типа коры, особенно в областях складчатых зон, случаи перехода структур с континента на дно океана можно объяснить и с позиции мобилизма явлениями бокового растаскивания вещества более толстой континентальной коры.
То обстоятельство, что многие складчатые структуры: Северной Америки и Северо-Восточной Азии демонстрируют единство в области подвижного Тихоокеанского пояса, опять же не противоречит идеям мобилизма. Ведь этот пояс приобрёл современный структурный план совсем недавно, когда мобилистский распад Лавразии был уже в основном завершён и структуры подвижного Тихоокеанского пояса вполне могли развиваться как единое целое вдоль того кольца континентальной коры, которое окаймляло к началу четвертичного периода этот древнейший океан Земли. А то, что он — наиболее древнее морфоструктурное океаническое образование планеты, подтверждается относительно большей молодостью Индийского и особенно Атлантического океанов и вполне достаточным количеством различного рода доказательств. Отрицание этого и утверждение обратного может выглядеть только как крайне дискуссионный приём, который невозможно рассматривать как серьёзный довод против мобилизма.
Возражение фиксистов относительно того, что перед движущимися в горизонтальном направлении блоками континентальной коры океаническая кора будто бы должна сжиматься в складки и выжиматься вверх, основано, по-видимому, на чистом недоразумении. Как мы видели выше, при тех углах наклонов, которыми в большинстве случаев обладают поверхности краевых сколов, океаническая кора может только поддвигаться под перемещающиеся в горизонтальном направлении плиты континентальной коры. При этом, естественно, с тыльной стороны этих блоков должна формироваться новая океаническая кора за счёт излияния базальтов на дно развивающейся («расщепляющейся») новой океанической впадины. При всех этих условиях донные осадки океанов благодаря своей большой пластичности также вполне могли сохранять спокойное, ненарушенное залегание. Совершенно очевидно, что по указанным причинам отсутствие явлений сжатия в океанических глубоководных желобах также нельзя привлекать в качестве какого-то доказательства против континентального дрейфа.
Впрочем, явление коробления более толстой и жёсткой континентальной коры под напором горизонтально перемещающихся литосферных плит действительно наблюдается в местах стыков таких достаточно толстых глыб, как, например, в районах Южных и Высоких Гималаев. Такое коробление в данном случае вполне оправдано, так как оно возникло под влиянием бокового напора со стороны континентальной плиты Индостана, перемещающейся с юга в сторону Азиатского материка. Возникший по обе стороны от линии гималайского контакта Индостанской и Азиатской плит континентальной коры рубец сжатия не только не противоречит, как это иногда полагают некоторые фиксисты, гипотезе мобилизма, а, наоборот, только подтверждает её. Ведь большинство гималайских геологов всегда исходили и исходят в своих тектонических построениях для этой территории из приоритета именно горизонтальных, а не вертикальных движений земной коры.
В качестве одного из новых возражений против перемещения материков фиксисты используют равенство средних величин теплового потока под континентами и океанами. Такое равенство они объясняют тем, что содержание источника глубинного тепла — радиоактивных элементов — в мантии под океанами выше, чем в мантии под континентами, где радиоактивные элементы переместились в пределы континентальной коры при выделении её вещества из участков мантии, подстилающих континенты. Но если это так, то при горизонтальном смещении континентов в новое положение тепловой поток под ними должен быть выше, чем тепловой поток под вновь возникшими в результате такого перемещения океанами. А так как в природе этого не наблюдается, то, заключают фиксисты, не было, естественно, и никакого горизонтального смещения материков.
При всей своей кажущейся простоте и убедительности это возражение в лучшем случае дискуссионно. Прежде всего мы ещё очень мало знаем о природе теплового потока из недр Земли, а также о его истинной средней величине на континентах и океанах. Но даже если уверовать в полную непогрешимость указанных представлений, то, как правильно замечает ван Беммелен, предположениям фиксистов о большой обогащённости радиоактивными элементами мантии океанов противоречит низкая радиоактивность океанических базальтов. Кроме того, в настоящее время в научной литературе о тепловом потоке появились исследования, показывающие, что континентальный дрейф не только не противоречит приблизительному равенству тепловых потоков на континентах и океанах, но, наоборот, сам может служить объяснением этого явления. Наконец, очень странной выглядит и сама идея о локальной по отношению к поверхности Земли избирательной химической дифференциации мантии с выделением только в таких местах континентальной коры. Куда логичнее было бы ожидать наличия на Земле областей (например, в океанах), где этот процесс мог бы развиваться и до сих пор. Между тем такого рода процессы и такие районы на нашей планете в настоящее время неизвестны. И это обстоятельство тоже отнюдь не служит увеличению степени доказательности такого направления критики мобилизма.
Значительно менее убедителен целый ряд возражений фиксистов, который либо ещё более дискуссионен в своей основе, либо базируется на неверном истолковании имеющихся фактов.
Так, фиксисты утверждают, что связь между континентами, обеспечивающая обмен наземной фауной и флорой между удалёнными друг от друга материками, могла происходить вдоль узких полосок суши и цепочек островов. Эти соображения, как мы видели, высказывались ещё и во времена Вегенера. Однако в палеогеографии этот вопрос никем серьёзно не разрабатывался, не говоря уже о том, что само по себе регулярное возникновение таких природных «мостов» достаточно сомнительно с геологической и географической точек зрения. Кроме того, характерен и такой пример (на него также указывал Вегенер). Хотя между Австралией и Азией расположен обширнейший архипелаг многочисленных островов, но, как известно, сколько-нибудь существенного смещения фауны и флоры между этими материками на протяжении многих миллионов лет почти не происходило.
Фиксисты иногда пишут, что объяснение верхнепалеозойского покровного оледенения южных материков гипотезой дрейфа континентов, как это сделал А. Вегенер, будто бы противоречит многим существенным особенностям его распространения. Однако это не так. Как раз только мобилистские реконструкции и могут лучше всего объяснить все закономерности распространения этого грандиозного оледенения, что в последнее время хорошо иллюстрируется исследованиями Хамильтона, автора данной статьи и других учёных.
Фиксисты утверждают, что расположение климатических зон в прошлом можно объяснить и без предположения о горизонтальном смещении континентов. С известными натяжками можно. Но лучше всего, изящнее эта проблема, как известно, решается именно с позиций гипотезы дрейфа материков. И последние изыскания также хорошо подтвердили соответствующие построения Вегенера и Кёппена.
Замечания отдельных фиксистов о том, что при мобилистском сопоставлении будто бы не наблюдается непосредственного продолжения геологических структур с континента на континент (например, между Южной Америкой и Африкой), попросту не соответствуют действительности. И если в этом можно было как-то ещё сомневаться во времена Вегенера, когда недостаточно хорошо было изучено геологическое строение упомянутых материков, то в наши дни как раз именно это является одним из самых сильных доказательств в пользу дрейфа континентов.
Попытки фиксистов подвергнуть критике данные палеомагнетизма, свидетельствующие в пользу гипотезы дрейфа континентов, как «весьма поспешные и не серьёзные» сами по себе не серьёзны, так как весьма тенденциозно излагают суть проблемы. Так, чтобы опорочить данные по установлению палеомагнитным методом прежних местоположений полюсов, они используют результаты определений, произведённых с нарушением граничных условий метода (для метаморфизованных пород или для пород складчатых районов), игнорируют хорошую сопоставимость жёстких платформенных частей земной коры, используют ссылки на величины разброса полученных данных вместо того, чтобы оперировать погрешностями средних результатов, и т. п. Такие способы ведения научной полемики по меньшей мере некорректны. Между тем уже одно то, что постоянное совершенствование методики палеомагнитных исследований и массовое накопление фактического материала не отвергают, а все более подтверждают правильность прежних выводов палеомагнитологов в пользу мобилизма, — убедительное тому доказательство.
Утверждение некоторых фиксистов о том, что в природе неизвестны силы, которые могли бы сдвинуть материки, основано на незнании или игнорировании соответствующей (и весьма обширной к тому же) литературы о возможности конвекции вещества мантии или же просто на нежелании с ней считаться. Как было рассмотрено выше, вероятно, в масштабах геологического времени достаточно реальны и вегенеровские полюсобежные силы. Раз в настоящее время наблюдаются (например, по обеим сторонам Атлантического океана) вполне реальные следы раздвижения материков, значит и силы, их сдвигающие, в природе существуют. Необходимо лишь эти силы более определённо установить и найти механизм их воздействия на континенты.
На той же основе, по-видимому, покоятся и замечания о том, что явление складчатости в земной коре не может быть объяснено её горизонтальным сжатием. Почему же не может? Как известно, подавляющая часть современных геологов совсем не сомневается в таком происхождении складок, поскольку только такая точка зрения и соответствует огромному фактическому материалу о природе складчатости.
Таково современное положение дел с критикой идей мобилизма. Все приведённые выше высказывания фиксистов, хотя и достаточно полемичны сами по себе, но их ещё можно понять и в большинстве случаев даже оценить, поскольку в конечном счёте некоторые из них как раз способствовали уточнению формулировок и улучшению существа теории Вегенера.
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 жёсткую 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 счёт 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. Её интенсивное прогибание способствовало повсеместному образованию направленного вниз, в астеносферу, кольцевого утолщения краёв 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 её коры. Под влиянием таких напряжений по краям Гондваны образовалась система полого наклонённых 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 вперёд 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 изостатические усилия, помогавшие короблению её осадков и местным горообразовательным движениям, которые развивались до этого только под влиянием сил напора продвигавшихся вперёд 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 ещё 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. Сорохтиным 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 её вещества ван Беммелен предполагает иной механизм и соответственно иную последовательность событий в процессе мобилистского распада древних суперконтинентов. Прежде всего учёный 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-Монгольское поднятие) и переходными (Восточно-Тихоокеанское поднятие в районе Калифорнии).
В начальной стадии развития мегаундации над её 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 трёх 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 своё 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 неомобилистских 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 неомобилизма, представленный так называемой глобальной тектоникой, или плейттектоникой. Скажем о нем чуть позже, а пока остановимся на разборе той жёсткой 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 упрёки, 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 ещё 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 литосферных плит происходят не по разделу Мохоровичича, а по расположенной гораздо ниже астеносфере или же связаны с ещё 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.
Открытие астеносферы с резко различными физическими свойствами по сравнению со свойствами над- и подастеносферных слоев мантии делает по меньшей мере дискуссионными всякого рода утверждения фиксистов о том, что мантия до глубины 700 км и даже 1 000 км представляет собой единое структурное целое, будто бы препятствующее развитию явлений мобилизма в коре и слоях мантии. Привлекаемое для такого рода утверждений распространение глубокофокусных землетрясений по краевым сколам (зонам Беньофа) вокруг Тихого океана на глубины 700 км и несколько более следует, очевидно, объяснять характером разрядки накапливающихся здесь тангенциальных напряжений, и только. И не случайно поэтому геофизики после открытия астеносферы сняли свои возражения против мобилизма.
Разнородность строения мантии под материками и океанами, распространяющуюся до глубин в 400 км (подошвы океанической астеносферы), можно объяснить различием характера развивающихся под ними теплофизических процессов, определяемого в свою очередь различиями свойств океанической и континентальной коры. Вполне возможно, что так же как не вечно положение континентов на поверхности Земли, так же не вечны и наблюдающиеся в настоящее время под ними различия в мощностях астеносферы. Ведь астеносферу можно рассматривать в качестве своеобразного аккумулятора глубинного тепла, идущего из недр планеты. В таком случае под более толстой континентальной корой, создающей большие препятствия для оттока тепла в мировое пространство, могут более энергично развиваться эндотермические фазовые переходы вещества мантии в базальт нижнего слоя коры, нежели под более тонкой океанической корой. Но как раз именно такое соотношение мощностей базальтовых слоев коры и астеносферы мы и предполагаем под континентами и океанами. И совершенно очевидно, что мощность астеносферы на участке земной поверхности может меняться в зависимости от горизонтального перемещения материковых плит.
Впрочем, следует отметить, что учение об астеносфере нуждается в некотором уточнении, поскольку разные исследователи по-разному оценивают её мощность — от тех различных значений под материками и океанами, которые приводились выше (их, например, придерживается В. В. Белоусов), до средних значений в 200 км для всей Земли (В. Н. Жарков) и даже вплоть до отрицания её существования под областями кристаллических щитов континентов (И. П. Косминская). Естественно, что последнее экстремальное суждение фиксисты охотно привлекают в качестве новейшего довода против мобилизма, так как те места, где астеносфера будто бы отсутствует, они рассматривают как «мёртвые якоря» для континентальных плит. Но, как будет показано ниже, поскольку сомнения в возможности горизонтального перемещения материков ошибочны в самой своей основе, так как «континентальный дрейф ныне геономически хорошо установленный факт» (Р. Р. ван Беммелен), то, естественно, и предположение о прерывистости астеносферного слоя мантии также становится некорректным, раз материки все-таки двигались; поэтому непрерывный слой астеносферы (слой «смазки») должен был повсеместно существовать по крайней мере на каких-то отрезках мезозойской и кайнозойской эр. И уж во всяком случае никто не доказал, что упомянутые «мёртвые якоря» существовали всегда. Ведь астеносфера, по-видимому, сама по себе достаточно эфемерное образование, представляющее собой функцию двух переменных: глубинного давления и глубинного тепла Земли.
Фиксисты указывают, что в ряде случаев обнаруживается непосредственная структурная связь между материками и океанами. Но такого рода связь либо весьма полемична, если учесть резкое различие строения континентальной и океанической коры, либо относится к так называемой переходной коре в области окраинных морей. Однако для последнего типа коры, особенно в областях складчатых зон, случаи перехода структур с континента на дно океана можно объяснить и с позиции мобилизма явлениями бокового растаскивания вещества более толстой континентальной коры.
То обстоятельство, что многие складчатые структуры: Северной Америки и Северо-Восточной Азии демонстрируют единство в области подвижного Тихоокеанского пояса, опять же не противоречит идеям мобилизма. Ведь этот пояс приобрёл современный структурный план совсем недавно, когда мобилистский распад Лавразии был уже в основном завершён и структуры подвижного Тихоокеанского пояса вполне могли развиваться как единое целое вдоль того кольца континентальной коры, которое окаймляло к началу четвертичного периода этот древнейший океан Земли. А то, что он — наиболее древнее морфоструктурное океаническое образование планеты, подтверждается относительно большей молодостью Индийского и особенно Атлантического океанов и вполне достаточным количеством различного рода доказательств. Отрицание этого и утверждение обратного может выглядеть только как крайне дискуссионный приём, который невозможно рассматривать как серьёзный довод против мобилизма.
Возражение фиксистов относительно того, что перед движущимися в горизонтальном направлении блоками континентальной коры океаническая кора будто бы должна сжиматься в складки и выжиматься вверх, основано, по-видимому, на чистом недоразумении. Как мы видели выше, при тех углах наклонов, которыми в большинстве случаев обладают поверхности краевых сколов, океаническая кора может только поддвигаться под перемещающиеся в горизонтальном направлении плиты континентальной коры. При этом, естественно, с тыльной стороны этих блоков должна формироваться новая океаническая кора за счёт излияния базальтов на дно развивающейся («расщепляющейся») новой океанической впадины. При всех этих условиях донные осадки океанов благодаря своей большой пластичности также вполне могли сохранять спокойное, ненарушенное залегание. Совершенно очевидно, что по указанным причинам отсутствие явлений сжатия в океанических глубоководных желобах также нельзя привлекать в качестве какого-то доказательства против континентального дрейфа.
Впрочем, явление коробления более толстой и жёсткой континентальной коры под напором горизонтально перемещающихся литосферных плит действительно наблюдается в местах стыков таких достаточно толстых глыб, как, например, в районах Южных и Высоких Гималаев. Такое коробление в данном случае вполне оправдано, так как оно возникло под влиянием бокового напора со стороны континентальной плиты Индостана, перемещающейся с юга в сторону Азиатского материка. Возникший по обе стороны от линии гималайского контакта Индостанской и Азиатской плит континентальной коры рубец сжатия не только не противоречит, как это иногда полагают некоторые фиксисты, гипотезе мобилизма, а, наоборот, только подтверждает её. Ведь большинство гималайских геологов всегда исходили и исходят в своих тектонических построениях для этой территории из приоритета именно горизонтальных, а не вертикальных движений земной коры.
В качестве одного из новых возражений против перемещения материков фиксисты используют равенство средних величин теплового потока под континентами и океанами. Такое равенство они объясняют тем, что содержание источника глубинного тепла — радиоактивных элементов — в мантии под океанами выше, чем в мантии под континентами, где радиоактивные элементы переместились в пределы континентальной коры при выделении её вещества из участков мантии, подстилающих континенты. Но если это так, то при горизонтальном смещении континентов в новое положение тепловой поток под ними должен быть выше, чем тепловой поток под вновь возникшими в результате такого перемещения океанами. А так как в природе этого не наблюдается, то, заключают фиксисты, не было, естественно, и никакого горизонтального смещения материков.
При всей своей кажущейся простоте и убедительности это возражение в лучшем случае дискуссионно. Прежде всего мы ещё очень мало знаем о природе теплового потока из недр Земли, а также о его истинной средней величине на континентах и океанах. Но даже если уверовать в полную непогрешимость указанных представлений, то, как правильно замечает ван Беммелен, предположениям фиксистов о большой обогащённости радиоактивными элементами мантии океанов противоречит низкая радиоактивность океанических базальтов. Кроме того, в настоящее время в научной литературе о тепловом потоке появились исследования, показывающие, что континентальный дрейф не только не противоречит приблизительному равенству тепловых потоков на континентах и океанах, но, наоборот, сам может служить объяснением этого явления. Наконец, очень странной выглядит и сама идея о локальной по отношению к поверхности Земли избирательной химической дифференциации мантии с выделением только в таких местах континентальной коры. Куда логичнее было бы ожидать наличия на Земле областей (например, в океанах), где этот процесс мог бы развиваться и до сих пор. Между тем такого рода процессы и такие районы на нашей планете в настоящее время неизвестны. И это обстоятельство тоже отнюдь не служит увеличению степени доказательности такого направления критики мобилизма.
Значительно менее убедителен целый ряд возражений фиксистов, который либо ещё более дискуссионен в своей основе, либо базируется на неверном истолковании имеющихся фактов.
Так, фиксисты утверждают, что связь между континентами, обеспечивающая обмен наземной фауной и флорой между удалёнными друг от друга материками, могла происходить вдоль узких полосок суши и цепочек островов. Эти соображения, как мы видели, высказывались ещё и во времена Вегенера. Однако в палеогеографии этот вопрос никем серьёзно не разрабатывался, не говоря уже о том, что само по себе регулярное возникновение таких природных «мостов» достаточно сомнительно с геологической и географической точек зрения. Кроме того, характерен и такой пример (на него также указывал Вегенер). Хотя между Австралией и Азией расположен обширнейший архипелаг многочисленных островов, но, как известно, сколько-нибудь существенного смещения фауны и флоры между этими материками на протяжении многих миллионов лет почти не происходило.
Фиксисты иногда пишут, что объяснение верхнепалеозойского покровного оледенения южных материков гипотезой дрейфа континентов, как это сделал А. Вегенер, будто бы противоречит многим существенным особенностям его распространения. Однако это не так. Как раз только мобилистские реконструкции и могут лучше всего объяснить все закономерности распространения этого грандиозного оледенения, что в последнее время хорошо иллюстрируется исследованиями Хамильтона, автора данной статьи и других учёных.
Фиксисты утверждают, что расположение климатических зон в прошлом можно объяснить и без предположения о горизонтальном смещении континентов. С известными натяжками можно. Но лучше всего, изящнее эта проблема, как известно, решается именно с позиций гипотезы дрейфа материков. И последние изыскания также хорошо подтвердили соответствующие построения Вегенера и Кёппена.
Замечания отдельных фиксистов о том, что при мобилистском сопоставлении будто бы не наблюдается непосредственного продолжения геологических структур с континента на континент (например, между Южной Америкой и Африкой), попросту не соответствуют действительности. И если в этом можно было как-то ещё сомневаться во времена Вегенера, когда недостаточно хорошо было изучено геологическое строение упомянутых материков, то в наши дни как раз именно это является одним из самых сильных доказательств в пользу дрейфа континентов.
Попытки фиксистов подвергнуть критике данные палеомагнетизма, свидетельствующие в пользу гипотезы дрейфа континентов, как «весьма поспешные и не серьёзные» сами по себе не серьёзны, так как весьма тенденциозно излагают суть проблемы. Так, чтобы опорочить данные по установлению палеомагнитным методом прежних местоположений полюсов, они используют результаты определений, произведённых с нарушением граничных условий метода (для метаморфизованных пород или для пород складчатых районов), игнорируют хорошую сопоставимость жёстких платформенных частей земной коры, используют ссылки на величины разброса полученных данных вместо того, чтобы оперировать погрешностями средних результатов, и т. п. Такие способы ведения научной полемики по меньшей мере некорректны. Между тем уже одно то, что постоянное совершенствование методики палеомагнитных исследований и массовое накопление фактического материала не отвергают, а все более подтверждают правильность прежних выводов палеомагнитологов в пользу мобилизма, — убедительное тому доказательство.
Утверждение некоторых фиксистов о том, что в природе неизвестны силы, которые могли бы сдвинуть материки, основано на незнании или игнорировании соответствующей (и весьма обширной к тому же) литературы о возможности конвекции вещества мантии или же просто на нежелании с ней считаться. Как было рассмотрено выше, вероятно, в масштабах геологического времени достаточно реальны и вегенеровские полюсобежные силы. Раз в настоящее время наблюдаются (например, по обеим сторонам Атлантического океана) вполне реальные следы раздвижения материков, значит и силы, их сдвигающие, в природе существуют. Необходимо лишь эти силы более определённо установить и найти механизм их воздействия на континенты.
На той же основе, по-видимому, покоятся и замечания о том, что явление складчатости в земной коре не может быть объяснено её горизонтальным сжатием. Почему же не может? Как известно, подавляющая часть современных геологов совсем не сомневается в таком происхождении складок, поскольку только такая точка зрения и соответствует огромному фактическому материалу о природе складчатости.
Таково современное положение дел с критикой идей мобилизма. Все приведённые выше высказывания фиксистов, хотя и достаточно полемичны сами по себе, но их ещё можно понять и в большинстве случаев даже оценить, поскольку в конечном счёте некоторые из них как раз способствовали уточнению формулировок и улучшению существа теории Вегенера.
Информация:
— Следующая статья | А. Вегенер: «Происхождение континентов и океанов»