Кто такой вегенер какую теорию он выдвинул о чем она утверждает
Как Альфред Вегенер отстаивал теорию дрейфа материков
Из уроков по географии вы могли запомнить, что сейчас на Земле насчитывается 6 материков. Они также четко просматриваются на географических картах. Но ведь мы знаем, что они не зафиксированы на своих местах и раньше их расположение было иным. Они двигались! Чтобы доказать это, Альфреду Вегенеру пришлось выступить против научного сообщества.
Материки движутся!
На самом деле, эту истину открыл не Вегенер, ведь и до него нашлись ученые, которые стали догадываться о материковом дрейфе. Сейчас мы знаем о существовании в прошлом суперматерика Пангеи, который затем разделился. Но во времена Вегенера нужно было по крупицам собирать доказательства движения материков.
Первые идеи пришли в голову Фрэнсиса Бэкона уже в 1620-х гг. Он подметил странное сходство южно-американской и африканской береговых линий. За ним последовал и Франко Плаке в 1668-м. Еще больше продвинулся Теодор Лилиенталь, который в 1756 году заявил, что между этими линиями просматривается четкое соответствие.
Эти особенности попытался в 1858 году объяснить Антонио Снидер. Он считал, что все дело в неравномерном сжатии Земли в период ее остывания. Это привело к наблюдению раскола поверхности на части. Идея остывания и сжатия стала основоположной для научной деятельности остальных геологов. Но Вегенер был не согласен.
Антинаучный сказочник
Почтовая марка Западного Берлина, посвящённая А. Вегенеру, 1980
Альфред Вегенер считался специалистом в области метеорологии и астрономии. Еще в 1910 году его посетили первые мысли о дрейфующих материках. Он писал, что просто рассматривал мировую карту и не мог понять, почему разделенные Атлантическим океаном береговые полосы так сильно совпадают.
Эта идея укрепилась во время трех экспедиций в Гренландию, в которую он просто влюбился. В итоге, в 1912 году у него родился первый доклад. Он считал, что континенты стоит воспринимать в качестве своеобразных независимых плато, которые кажутся намного легче, чем земная кора, расположенная глубже.
То есть, континенты можно рассматривать как льдины, плавающие по земной коре. Вегенер все время собирал доказательства, подкрепляя теорию. Среди доводов числились уже упомянутая схожесть африканской и южноамериканской береговых очертаний, а также необъяснимое сходство американской и европейской флоры и фауны.
Противники теории
Сначала ученые только посмеивались над Вегенером. Но настоящие споры и дискуссии начались в 1922 году, когда он опубликовал книгу «Происхождение материков и океанов». Публикация разошлась на нескольких языках и стала широко обсуждаемой. К сожалению, слишком многие восприняли ее в штыки.
Вагенера называли сказочником, фантазером и дилетантом, а его идеи даже воспринимали как страшные и разрушительные заблуждения. Геологи продолжали упрямо верить в предыдущую теорию сжатия при охлаждении Земли и ничего не хотели слушать.
В своей книге Вагенер попытался найти объяснения. Он считал, что все дело в центробежной силе, вызванной земным вращением, а также взаимным притяжением между Солнцем, нашей планетой и Луной. Почему же его никто не хотел выслушать?
Ученые и сами отмечали сходства в животных и растительности на разных континентах и не могли игнорировать очертания берегов. Но они видели другое объяснение. Считалось, что раньше материки уже были соединены с помощью сухопутных перешейков, которые позже затопило океанами.
Но по сути, Вегенера не слушали, потому что он не вписывался в геологическую тусовку. Он был астрономом и метеорологом, а в геологии считался скорее выскочкой-самоучкой. Однако именно это и стало его козырем, так как ученый мог собирать сведения из разных научных направлений, пока другие сосредотачивались исключительно на геологии.
Постскриптум
Альфред Вегенер умер в 1930 году. Спустя 30 лет удалось найти причину движения материков, основывавшуюся на перемещении по мантии. Теория дрейфа материков Вегенера стала общепринятой и изучается до сих пор.
Альфред Вегенер: биография, творчество, карьера, личная жизнь
Содержание статьи
Биография
Гимназия Evangelisches Gymnasium zum Grauen Kloster Фото: Bodo Kubrak/Wikimedia Commons
Альфред Вегенер получил традиционное среднее образование в гимназии Kollnisches Gymnasium. Затем он продолжил обучение в Берлинском университете, который успешно окончил в 1899 году. Но на этом будущий ученый не остановился. Желание продолжить более глубокое изучение физики, метеорологии и астрономии привели его в университет Австрии.
Талантливый студент сосредоточился на астрономии и стажировался в известной астрономической лаборатории «Урания» с 1902 по 1903 годы. Он подготовил диссертацию на соискание ученой степени доктора наук под руководством немецкого астронома Юлиуса Баушингера. В 1905 году он получил степень доктора философии в университете Фридриха Вильгельма, но интерес Альфреда к астрономии угас, и он решил продолжить карьеру в области геофизики и метеорологии.
Карьера
Как и многие другие ученые до него, Альфред Вегенер был впечатлен сходством восточных береговых линий Южной Америки и западной Африки. Он предположил, что эти земли когда-то были объединены. Примерно в 1910 году он начал выстраивать гипотезу, согласно которой в конце палеозойской эры (около 250 миллионов лет назад) все современные континенты составляли единую большую массу или суперконтинент. Впоследствии этот огромный единый участок суши распался. Вегенер назвал этот древний сверхконтинент Пангеей.
Альфред Вегенер 1910 год Фото: Неизвестный автор/Wikimedia Commons
Другие ученые поддержали возможность существования такого континента, но причиной его разделения назвали процессы оседания или погружения больших частей суперконтинента, в результате чего образовались Атлантический и Индийский океаны.
Альфред Вегенер выдвинул другую теорию. Он предположил, что составные части Пангеи медленно перемещались, отдаляясь на тысячи километров друг от друга в течение длительных периодов геологического времени развития Земли. Вегенер назвал такое движение «континентальным смещением», которое дало начало одному из базовых терминов в планетологии «континентальный дрейф».
Впервые свою теорию Альфред Вегенер представил в 1912 году. Позже, в 1915 году, он опубликовал ее в полном объеме в одной из своих важнейших работ о происхождении континентов и океанов, получившей название Die Entstehung der Kontinente und Ozeane.
Ученый продолжил искать геологические и палеонтологические доказательства, которые могли бы подкрепить его теорию. В результате Вегенер смог указать на многие тесно связанные элементы. Например, ученый говорил об ископаемых организмах и аналогичных слоях горных пород, встречающихся на удаленных друг от друга на многие километры континентах, особенно в Северной Америке, Южной Америке и Африке.
На протяжении следующего десятилетия теория «континентального дрейфа» приобрела как множество сторонников, так и противников, которым постулаты о движущих силах континентов казались неправдоподобными. К 1930 его теория была отклонена большинством геологов и погрузилась в безвестность.
Личная жизнь
В 1930 году Альфред Вегенер возглавил четвертую экспедицию в Гренландию. В команде этого знаменитого исследователя оказалось тринадцать местных жителей Гренландии и метеоролог Фриц Леве. Они должны были доставить на базовую станцию «Айсмитте» горючее. Но до конечной точки добрались только Вегенер, Леве и эскимос Расмус Виллумсен. Остальные отказались идти к Айсмитте когда начался снегопад и усилился туман.
Станция «Айсмитте» Фото: Loewe Fritz, Georgi Johannes, Sorge Ernst, Wegener Alfred Lothar/Wikimedia Commons
На обратном пути к западному лагерю Вегенера сопровождал Расмус Виллумсен. Но ни один из них так и не добрался до этой точки. 12 мая 1931 года было найдено тело Альфреда Вегенера. Над местом его захоронения из-под толщи снега выступали лыжи и лыжные палки. Предположительно ученый умер от сердечного приступа и был похоронен своим спутником. Сам же Расмус Виллумсен сбился с пути и навсегда сгинул в морозной пустыни. Узнав о смерти Альфреда, в срочном порядке экспедицию возглавил его брат Курт Вегенер. Таким образом, основые задачи этого похода были выполнены.
Гипотеза дрейфа материков Вегенера
Мысль о том, что континенты были некогда соединены в единое целое, отнюдь не нова: ее высказал Фрэнсис Бэкон (1561-1626) еще в 1620-х годах, а в 1668 году французский теолог Франко Плаке опубликовал книгу, название которой в переводе с французского выглядит следующим образом: «Распад большого и малого мира, где показано, что до всемирного потопа Америка не была отделена от других частей света».
Первая карта, показывающая взаимное соответствие очертаний континентов, опубликована в 1858 г. Антонио Снидером, который обосновывал свою теорию сходством окаменелых растений, обнаруженных в различных частях Северной Америки и Европы.
Гипотеза (теория) учёного Альфреда Вегенера
С теорией дрейфа материков наиболее тесно связано имя немецкого ученого А. Вегенера (1880-1930). Изучая астрономию, Альфред Вегенер увлекся метеорологией и геофизикой. В 1912 году он прочел цикл лекций на эту тему и напечатал свою первую статью. В 1915 г. опубликована классическая монография А. Вегенера «Происхождение материков и океанов» (впервые издана в русском переводе в 1925 г.). Несколькими годами раньше Вегенера ту же теорию выдвинул американец Фрэнк Б. Тейлор.
Внимание Вегенера, как и его предшественников, к идее дрейфа материков было вызвано их очертаниями на карте мира. Ученый искусно реконструировал древние материки и в подтверждение своей точки зрения привлек тщательно собранные геологические, геодезические, геофизические, палеонтологические и палеоклиматические доказательства. Однако эти науки должны были еще существенно развиться, чтобы теория была безоговорочно признана.
Что такое дрейф материков
Дрейф материков — это перемещение континентов. Основоположник теории о дрейфе материков Альфред Вегенер полагал, что континенты двигаются по базальтам океанического дна. После трагической гибели Вегенера в научных кругах о гипотезе забыли.
Весьма веские данные в пользу теории Вегенера о дрейфе материков (перемещении материков) были получены геологами, работавшими в южном полушарии. Оказалось, что пермокарбоновое оледенение по своей интенсивности и площади распространения превосходило недавнюю плейстоценовую ледниковую эпоху. Полевые геологические исследования обнаружили следы этого оледенения в Южной Америке, Африке, Австралии, Индии, Антарктиде и на Мадагаскаре. Геологи, изучавшие тиллиты (моренные образования, принесенные и оставленные древними ледниками) и ископаемые растения, смогли провести их возрастную корреляцию на разных континентах. Если исходить из того, что материки всегда находились в своем современном положении, то установленные факты противоречат всем данным геологии и палеонтологии. Объединение районов древнего оледенения в единое целое не только приводит в соответствие геологические факты, но и свидетельствует о том, что современные материки прежде были смещены к Южному полюсу. А это в свою очередь позволяет объяснить существование в то же геологическое время тропических условий, господствовавших в Северной Европе.
Движение литосферных плит
Пример: исходя из данных, Евразиатская литосферная плита и расположенная на ней Евразия год за годом движется в юго-восточном направлении. Материк дрейфует.
Пример: исходя из данных, Евразиатская литосферная плита и расположенная на ней Евразия год за годом движется в юго-восточном направлении. Материк дрейфует.
Соответствие геологических структур и окаменелостей
Исследования, проведенные на территории Индии и Австралии, доказали существование былых связей между континентами. Так, впадины пермского возраста в северо-западной Австралии соответствуют аналогичным бассейнам Индии, а Восточная Австралия по геологическим особенностям близка Антарктиде. Тесные связи между геологическим строением Западной Африки и Бразилии дают еще одно доказательство того, что прежде они соединялись. В Западной Африке наблюдается четкая граница между древними породами, возраст которых 2 млрд. лет, и более молодыми формациями, насчитывающими около 400 млн. лет. Эта граница проходит близ Аккры в Гане и далее в юго-западном направлении погружается в Атлантический океан. Ее продолжение было обнаружено геологической экспедицией в Бразилии точно в предсказанном месте – у города Сан-Луиса (штат Мараньян). Свести вместе материки северного полушария, ныне далеко отстоящие друг от друга (Северную Америку, Европу и Азию), было немного труднее, но сейчас неопровержимо доказано, что некогда они составляли единый континент Лавразию. Геологи доказали, что горы Шотландии, Норвегии, Гренландии и Аппалачей в Северной Америке в истории своей были одной горной цепью.
Вегенер уделил большое внимание географическому распределению ископаемых органических остатков. До него палеонтологам приходилось предполагать существование между материками перемычек суши, сухопутных мостов, чтобы объяснить распределение некоторых ископаемых растений и животных. Допускали даже, что такие перемычки занимали площади, равные целым материкам, которые они соединяли. Долгое время считали, что эти сухопутные мосты исчезли путем постепенного оседания и погружения под воду. Детальное изучение дна океанов в последние годы опровергло эти представления. Идея же о Гондване, объединявшей Африку, Южную Америку, Антарктиду, Индию и Австралию, объясняет распределение многих ископаемых животных и растений. Например, окаменелые останки мезозавра, который не мог переплыть океан, были обнаружены только в Юго-Западной Африке (Намибия) и в Бразилии. Недавние исследования не только подтвердили дрейф материков, но и позволили точно установить их положение в геологическом прошлом. Важную роль сыграли здесь теории спрединга морского дна и тектоники плит. Одним из слабых мест теории Вегенера было допущение о существовании гигантских сил, требующихся для раздвижения материков. Новая теория дает убедительное объяснение природы этих движущих сил, хотя многое еще здесь остается неясным, как, например, распад первичного сверхконтинента – Пангеи.
Слово «пангея» — от греческого слова «пангайа», означающего «вся Земля».
Циклы сверконтинентов
Сущность теории дрейфа материков — видео
Автор доступно объясняет об истории становления материков, о том, что и сегодня материки не перестают двигаться и о том, какой прогноз дают ученые относительно расположения континентов, движения материков в будущем — спустя 200 млн лет. О дрейфе континентов можно смотреть, начиная с 3:16.
Современное доказательство того, что континенты подвижны — появление разломов и глубоких трещин, не связанных с работой в шахтах.
Дрейф материков — анимация
Так выглядит движение материков Земли за несколько секунд.
Кто такой вегенер какую теорию он выдвинул о чем она утверждает
В 1905 году выпускник берлинского Университета имени Фридриха Вильгельма, изучавший астрономию и метеорологию, Альфред Вегенер защитил диссертацию и получил степень доктора философии. После защиты он оставил астрономию как науку, в которой «в основном уже все разработано, и только особый математический талант и немного более совершенное техническое оснащение обсерваторий могут привести к новым научным достижениям».
Его работа в области метеорологии была продуктивной и привлекала внимание: для изучения верхних слоев атмосферы Вегенер и его коллеги не только запускали змеев, но и сами отправлялись в рискованные экспедиции на аэростатах. Одна из них стала рекордной по продолжительности — 52,5 часов.
Тот же интерес к метеорологии привел ученого и в Гренландию. В ходе первой экспедиции Вегенера путешественники поставили метеостанцию, откуда можно было запускать змеев и привязные аэростаты для изучения атмосферы. В Гренландии Вегенер наблюдал полярное сияние. Причины его возникновения уже были известны, и теперь оно служило нуждам науки: его спектральный анализ позволял изучать верхние слои атмосферы, почти не исследованные на тот момент.
После возвращения Вегенер начал преподавать в Марбургском университете и издал несколько научных работ. В конце 1910 года произошло то, что побудило ученого заняться изучением геофизики. Из его писем:
«Мой сосед по комнате, доктор Таке, получил к Рождеству большой настольный атлас Андрее. Мы часами с восхищением рассматривали его великолепные карты. И тут мне пришла в голову одна мысль. Пожалуйста, взгляните на карту мира: разве не совпадает по своим контурам восточный берег Южной Америки с западным берегом Африки настолько точно, что кажется, будто раньше они составляли единое целое? Это совпадение проявляется еще лучше, если посмотреть на карту глубин дна Атлантического океана и сравнивать между собой не современные границы континентов, а бровки крутых подводных уступов, обрывающихся к глубокому ложу океанов. Этой идеей я должен заняться».
Осенью 1911 года Вегенеру попалась работа, содержащая обоснование исторической связи между Африкой и Южной Америкой с точки зрения палеонтологии. Свои размышления на тему прошлого континентов и их движения Вегенер (который к тому моменту не опубликовал ни одной научной статьи) представил в виде доклада Германской геологической ассоциации 6 января 1912 года. «Выступление одного человека против всего мира», как его описали на сайте Института полярных и морских исследований, носящего сейчас имя Вегенера.
Конечно, он был не первым, кто заметил, как похожи между собой очертания Африки и Южной Америки. В XVI веке это отметил фламандский картограф, автор первого географического атласа современного типа Абрахам Ортелий и в качестве объяснения предположил, что континенты могут передвигаться:
На то же сходство обращали внимание философ Фрэнсис Бэкон, теолог Теодор Лилиенталь, географ и натуралист Александр фон Гумбольдт, допускал подобное и Михаил Ломоносов. Попадались и довольно интересные теории. Французский географ Антонио Снидер-Пеллегрини полагал, что трещина, проходящая по дну Атлантического океана, является местом, где выходили на поверхность вулканические газы, что привело к сжатию Земли. Воды океанов обрушились на материки — и вот он, Всемирный потоп. А британский астроном Джордж Говард Дарвин (второй сын великого Чарлза Дарвина) высказал идею о том, что впадина Тихого океана и разломы коры — это следствие отделения от Земли ее спутника, Луны.
И вот Альфред Вегенер стал тем, кто представил предположения о возможности движения континентов в форме более-менее обоснованной и цельной теории (оставив в стороне потоп и Луну). Он впервые использовал и сам термин «континентальный дрейф». В работе 1915 года «Происхождение континентов и океанов» и ее переизданиях в течение 1920-х годов он собрал вместе обоснования своей теории из различных областей науки.
Придя к своим заключениям практически самостоятельно, Вегенер позднее отмечал вклад многих исследователей в изучение движения континентов. Исследователь доказывал, что когда-то материки образовывали суперконтинент Пангею, которая затем делилась и дробилась. Обоснованием этому служили в том числе сходства флоры и фауны (и их ископаемых останков) Европы и Америки. Движение материков он объяснял вращением Земли, а также притяжением Солнца и Луны. Сближение массивов суши, например Европы и Африки, столкновение Декана и Азии послужило причиной возникновения горных массивов в этих областях.
Гипотеза Вегенера не только не нашла понимания, но и вызвала волну возмущения и обвинения в «фантастичности и дилетантизме». В чем-то критики были правы: представленная тогда теория не объясняла механизмы движения континентов, кроме того, Вегенер значительно переоценивал скорость движения материков (в сто раз — 250 см вместо принятых сегодня 2,5 см в год). Другие возражения и общее восприятие идей были менее обоснованы: их причиной стали недопонимания (в том числе из-за необходимости перевода) и неприятие самого ученого (что понимает метеоролог в геофизике?).
Пока шли обсуждения и споры, Вегенер воевал на полях Первой мировой, вернувшись, заинтересовался палеоклиматологией, стал преподавать в Грацком университете и предпринял еще две экспедиции в Гренландию. Во время одной из них, при переходе из одной станции к другой, исследователь погиб.
Прошло еще немало лет, прежде чем теория Вегенера получила подтверждение и развитие. С 1950-х годов начинались исследования мантии Земли, перемещения масс вещества внутри нее и изучение магнитных аномалий вдоль океанических хребтов. Новые открытия в геологии, новые данные подтверждали предположения Вегенера и его единомышленников. Теория движения литосферных плит, или мобилизм, получила-таки всеобщее признание.
Согласно современной теории литосферных плит вся литосфера узкими и активными зонами — глубинными разломами — разделена на отдельные блоки, перемещающиеся в пластичном слое верхней мантии относительно друг друга со скоростью 2-3 см в год. Эти блоки называются литосферными плитами.
Впервые предположение о горизонтальном движении блоков коры было высказано Альфредом Вегенером в 1920-х годах в рамках гипотезы «дрейфа континентов», но поддержки эта гипотеза в то время не получила.
Лишь в 1960-х годах исследования дна океанов дали неоспоримые доказательства горизонтальных движении плит и процессов расширения океанов за счёт формирования (спрединга) океанической коры. Возрождение идей о преобладающей роли горизонтальных движений произошло в рамках «мобилистического» направления, развитие которого и повлекло разработку современной теории тектоники плит. Основные положения тектоники плит сформулированы в 1967-68 группой американских геофизиков — У. Дж. Морганом, К. Ле Пишоном, Дж. Оливером, Дж. Айзексом, Л. Сайксом в развитие более ранних (1961-62) идей американских учёных Г. Хесса и Р. Дигца о расширении (спрединге) ложа океанов.
Утверждается, что ученые не совсем уверены, что вызывает эти самые сдвиги и как обозначились границы тектонических плит. Существует бессчетное множество различных теорий, но ни одна из них полностью не объясняет все аспекты тектонической активности.
Давайте хотя бы узнаем как это себе представляют сейчас.
Он предположил, что в раннем палеозое на Земле существовали два крупных материка — Лавразия и Гондвана.
Лавразия — это был северный материк, который включал территории современной Европы, Азии без Индии и Северной Америки. Южный материк — Гондвана объединял современные территории Южной Америки, Африки, Антарктиды, Австралии и Индостана.
Между Гондваной и Лавразией находилось первое морс — Тетис, как огромный залив. Остальное пространство Земли было занято океаном Панталасса.
Около 200 млн лет назад Гондвана и Лавразия были объединены в единый континент — Пангею (Пан — всеобщий, Ге — земля)
Примерно 180 млн лет назад материк Пангея снова начал разделяться на составные части, которые перемешались но поверхности нашей планеты. Разделение происходило следующим образом: сначала вновь появились Лавразия и Гондвана, потом разделилась Лавразия, а затем раскололась и Гондвана. За счет раскола и расхождения частей Пангеи образовались океаны. Молодыми океанами можно считать Атлантический и Индийский; старым — Тихий. Северный Ледовитый океан обособился при увеличении суши в Северном полушарии.
А. Вегенер нашел много подтверждений существованию единого материка Земли. Особенно убедительным показалось ему существование в Африке и в Южной Америке остатков древних животных — листозавров. Это были пресмыкающиеся, похожие на небольших гиппопотамов, обитавшие только в пресноводных водоемах. Значит, проплыть огромные расстояния по соленой морской воде они не могли. Аналогичные доказательства он нашел и в растительном мире.
Интерес к гипотезе движения материков в 30-е годы XX в. несколько снизился, но в 60-е годы возродился вновь, когда в результате исследований рельефа и геологии океанического дна были получены данные, свидетельствующие о процессах расширения (спрединга) океанической коры и «подныривания» одних частей коры под другие (субдукции).
Подошва литосферы является изотермой приблизительно равной 1300°С, что соответствует температуре плавления (солидуса) мантийного материала при литостатическом давлении, существующем на глубинах первые сотни километров. Породы, лежащие в Земле над этой изотермой, достаточно холодны и ведут себя как жесткий материал, в то время как нижележащие породы того же состава достаточно нагреты и относительно легко деформируются.
Литосфера разделена по плиты, постоянно движущиеся по поверхности пластичной астеносферы. Литосфера делится на 8 крупных плит, десятки средних плит и множество мелких. Между крупными и средними плитами располагаются пояса, сложенные мозаикой мелких коровых плит.
Границы плит являются областями сейсмической, тектонической и магматической активности; внутренние области плит слабо сейсмичны и характеризуются слабой проявленностью эндогенных процессов.
Более 90 % поверхности Земли приходится на 8 крупных литосферных плит:
Некоторые литосферные плиты сложены исключительно океанической корой (например, Тихоокеанская плита), другие включают фрагменты и океанической и континентальной коры.
Различают три типа относительных перемещений плит: расхождение (дивергенция), схождение (конвергенция) и сдвиговые перемещения.
Термин «рифт» (от англ. rift – разрыв, трещина, щель) применяется к крупным линейным структурам глубинного происхождения, образованным в ходе растяжения земной коры. В плане строения они представляют собой грабенообразные структуры. Закладываться рифты могут и на континентальной, и на океанической коре, образуя единую глобальную систему, ориентированную относительно оси геоида. При этом эволюция континентальных рифтов может привести к разрыву сплошности континентальной коры и превращению этого рифта в рифт океанический (если расширение рифта прекращается до стадии разрыва континентальной коры, он заполняется осадками, превращаясь в авлакоген).
Субдукция – процесс поддвига океанской плиты под континентальную или другую океаническую. Зоны субдукции приурочены к осевым частям глубоководных желобов, сопряжённых с островными дугами (являющихся элементами активных окраин). На субдукционные границы приходится около 80% протяжённости всех конвергентных границ.
При столкновении континентальной и океанической плит естественным явлением является поддвиг океанической (более тяжёлой) под край континентальной; при столкновении двух океанических погружается более древняя (то есть более остывшая и плотная) из них.
Зоны субдукции имеют характерное строение: их типичными элементами служат глубоководный желоб – вулканическая островная дуга – задуговый бассейн. Глубоководный желоб образуется в зоне изгиба и поддвигасубдуцирующей плиты. По мере погружения эта плита начинает терять воду (находящуюся в изобилии в составе осадков и минералов), последняя, как известно, значительно снижает температуру плавления пород, что приводит к образованию очагов плавления, питающих вулканы островных дуг. В тылу вулканической дуги обычно происходит некоторое растяжение, определяющее образование задугового бассейна. В зоне задугового бассейна растяжение может быть столь значительным, что приводит к разрыву коры плиты и раскрытию бассейна с океанической корой (так называемый процесс задугового спрединга).
Объём поглощённой в зонах субдукции океанской коры равен объёму коры, возникающей в зонах спрединга. Это положении подчёркивает мнение о постоянстве объёма Земли. Но такое мнение не является единственным и окончательно доказанным. Не исключено, что объём планы меняется пульсационно, или происходит уменьшение его уменьшение за счёт охлаждения.
Погружение субдуцирующей плиты в мантию трассируется очагами землетрясений, возникающих на контакте плит и внутри субдуцирующей плиты (более холодной и вследствие этого более хрупкой, чем окружающие мантийные породы). Эта сейсмофокальная зона получила название зона Беньофа-Заварицкого. В зонах субдукции начинается процесс формирования новой континентальной коры. Значительно более редким процессом взаимодействия континентальной и океанской плит служит процесс обдукции – надвигания части океанической литосферы на край континентальной плиты. Следует подчеркнуть, что в ходе этого процесса происходит расслоение океанской плиты, и надвигается лишь её верхняя часть – кора и несколько километров верхней мантии.
Основной причиной движения плит служит мантийная конвекция, обусловленная мантийными теплогравитационными течениями.
Источником энергии для этих течений служит разность температуры центральных областей Земли и температуры близповерхностных её частей. При этом основная часть эндогенного тепла выделяется на границе ядра и мантии в ходе процесса глубинной дифференциации, определяющего распад первичного хондритового вещества, в ходе которого металлическая часть устремляется к центру, наращивая ядро планеты, а силикатная часть концентрируются в мантии, где далее подвергается дифференциации.
Нагретые в центральных зонах Земли породы расширяются, плотность их уменьшается, и они всплывают, уступая место опускающимся более холодными и потому более тяжёлым массам, уже отдавшим часть тепла в близповерхностных зонах. Этот процесс переноса тепла идёт непрерывно, в результате чего возникают упорядоченные замкнутые конвективные ячейки. При этом в верхней части ячейки течение вещества происходит почти в горизонтальной плоскости, и именно эта часть течения определяет горизонтальное перемещение вещества астеносферы и расположенных на ней плит.
В целом, восходящие ветви конвективных ячей располагаются под зонами дивергентных границ (СОХ и континентальными рифтами), нисходящие – под зонами конвергентных границ. Таким образом, основная причина движения литосферных плит – «волочение» конвективными течениями. Кроме того, на плиты действуют ещё рад факторов.
В частности, поверхность астеносферы оказывается несколько приподнятой над зонами восходящих ветвей и более опущенной в зонах погружения, что определяет гравитационное «соскальзывание» литосферной плиты, находящейся на наклонной пластичной поверхности. Дополнительно действуют процессы затягивания тяжёлой холодной океанской литосферы в зонах субдукции в горячую, и как следствие менее плотную, астеносферу, а также гидравлического расклинивания базальтами в зонах СОХ.
Наконец, на конвергентных границах плит, где тяжелые и холодные края литосферных плит (слэбы) погружаются в мантию, их отрицательная плавучесть создает силу FNB (индекс в обозначении силы – от английского negative buoyance). Действие последней приводит к тому, что субдуцирующая часть плиты тонет в астеносфере и тянет за собой всю плиту, увеличивая тем самым скорость ее движения. Очевидно, сила FNB действует эпизодически и только в определенных геодинамических обстановках, например в случаях описанного выше обрушения слэбов через раздел 670 км.
Таким образом, механизмы, приводящие в движение литосферные плиты, могут быть условно отнесены к следующим двум группам:
Современный режим мантийной конвекции, начавшийся примерно 200 млн. лет назад распадом Пангеи и породивший современные океаны, в будущем сменится на одноячейковый режим (по модели сквозьмантийной конвекции) или (по альтернативной модели) конвекция станет сквозьмантийной за счет обрушения слэбов через раздел 670 км. Это, возможно, приведет к столкновению материков и формированию нового суперконтинента, пятого по счету в истории Земли.
Перемещения плит подчиняются законам сферической геометрии и могут быть описаны на основе теоремы Эйлера. Теорема вращения Эйлера утверждает, что любое вращение трёхмерного пространства имеет ось.
Таким образом, вращение может быть описана тремя параметрами: координаты оси вращения (например, её широта и долгота) и угол поворота. На основании этого положения может быть реконструировано положение континентов в прошлые геологические эпохи. Анализ перемещений континентов привёл к выводу, что каждые 400-600 млн. лет они объединяются в единый суперконтинент, подвергающийся в дальнейшем распаду. В результате раскола такого суперконтинента Пангеи, произошедшего 200-150 млн. лет назад, и образовались современные континенты.
Тектоника литосферных плит — это первая общегеологическая концепция, которую можно было проверить. Такая проверка была проведена. В 70-х гг. была организована программа глубоководного бурения. В рамках этой программы буровым судном «Гломар Челленджер», было пробурено несколько сотен скважин, которые показали хорошую сходимость возрастов, оцененных по магнитным аномалиям, с возрастами, определенными по базальтам или по осадочным горизонтам. Схема распространения разновозрастных участков океанической коры показана на рис.:
Движение плит изменяет длину базовой линии между радиотелескопами, расположенными на разных плитах. На карте Северного полушария показаны базовые линии, на основании измерений которых по методу ИСДБ получено достаточное количество данных, чтобы сделать надежную оценку скорости изменения их длины (в сантиметрах в год). Числа в скобках указывают величину смещения плит, рассчитанную по теоретической модели. Почти во всех случаях расчетная и измеренная величины очень близки
Таким образом, тектоника литосферных плит за эти годы прошла проверку рядом независимых методов. Она признана мировым научным сообществом в качестве парадигмы геологии в настоящее время.
Зная положение полюсов и скорости современного перемещения литосферных плит, скорости раздвижения и поглощения океанического дна, можно наметить путь движения континентов в будущем и представить их положение на какой-то отрезок времени.
Такой прогноз был сделан американскими геологами Р. Дитцем и Дж. Холденом. Через 50 млн. лет, по их предположениям, Атлантический и Индийский океаны разрастутся за счет Тихого, Африка сместится на север и благодаря этому постепенно ликвидируется Средиземное море. Гибралтарский пролив исчезнет, а «повернувшаяся» Испания закроет Бискайский залив.