 |
 |
 |
gordon0030@yandex.ru
Движение континентов
05.09.2002 
52:00
Всегда ли континенты находились там, где сегодня мы видим их на карте? Являются ли они неподвижными или «дрейфуют» по поверхности Земли? О современных геодинамических иследованиях и теории литосферных плит
Участники:
Богданов Никита Алексеевич —
Короновский Hиколай Владимирович — доктор
Вопросы для дискуссии:
• Всегда ли континенты находились там, где сегодня мы видим их на карте?
• Чем обусловлено нынешнее положение материков?
• Являются ли они неподвижными или «дрейфуют» по поверхности Земли?
• В чем суть векового спора между фискситами и мобилистами, каковы аргументы обеих сторон?
• Каковы основные положения теории тектоники литосферных плит, являющейся признанной большей частью научного сообщества мира и лежащей в основе большинства современных геодинамических исследований (приверженцами этой теории и защитниками ее перед фиксистами, сторонниками теории расширения и т. д., являются собеседники — Н. А. Богданов и Н. В. Короновский)?
• Какие претензии предъявляют ученые к теории литосферных плит? Почему теория литосферных плит является наименее признанной (по сравнению с остальным миром) в нашей стране?
• Каково значение геодинамики для России (Никита Алексеевич и Николай Владимирович считаю геодинамику одной из наиважнейших для России дисциплин в области наук о Земле)?
• Какие основные вопросы стоят перед геодинамикой сегодня? И, наконец, где, по мнению собеседников, могут быть найдены недостающие (до построения полновесной глобальной геодинамической теории) части мозаики (как в свое время, факты подтверждающие теорию тектоники плит, «были найдены» на дне океана)?
Обзор темы:
В начале XXI века наука все еще не обладает стройной бесспорной теорией, которая объясняла бы происхождение и развитие Земли. Более того, до середины прошлого столетия, не было реальных предпосылок для создания такой теории (вместо нее в двадцатом веке появился ряд гипотез, не имевших достаточного фактического основания и противоречащих друг другу). Во второй половине двадцатого века геологическая наука сделала большой шаг вперед. Тем не менее, единой всеобъемлющей теории до сих пор не создано. Всегда ли континенты находились там, где сегодня мы видим их на карте? Чем обусловлено нынешнее положение материков? Являются ли они неподвижными или «дрейфуют» по поверхности Земли? — эти вопросы лежали (лежат) в основе спора между фиксистами и мобилистами, который, несмотря значительный перевес сил на стороне мобилистов, продолжается и сегодня. Ученые придерживающиеся концепции мобилизма (в основном в ее современном варианте — теории тектоники литосферных плит) пытаются найти ответы (однозначные(!), поскольку гипотез более чем достаточно) на вопросы о причинах, механике континентального дрейфа, влиянии континентов на процессы внутри планеты, и многие другие. Кроме того, сегодня у ученых возник ряд претензий к теории тектоники литосферных плит, связанных с ее ограниченностью во времени и пространстве.
Никита Алексеевич Богданов считает, что спор между фиксистами и мобилистами — «вчерашний день». По мнению Никиты Алексеевича, дрейф континентов «имеет место быть», теория тектоники доказывается целым рядом фактов, полученных в последние десятилетия геологией и геофизикой. Почему в таком случае в России теорию тектоники плит, называют «гипотезой», в высших учебных заведениях часто преподают геологию с позиций фиксизма (такое «отсутствие согласия в товарищах» не может не отражаться на развитии геодинамики в нашей стране, в то время, как, по мнению Н. А. Богданова, для России обнаружение ответов на вопросы, задаваемые геодинамикой, так важно, как ни для какой другой страны мира)? Будучи главой Кафедры динамической геологии Московского Государственного Университета, Николай Владимирович Карановский постоянно сталкивается с отсутствием консенсуса (в вопросах касающихся теоретической геологии) в научном сообществе нашей страны.
Спор между фиксизмом и мобилизмом. На протяжении почти пятидесяти лет, ожесточенный спор о причинах и сути процессов происходящих в глубинах Земли и на ее поверхности, вели «фиксисты» (отвергающие всякую возможность больших горизонтальных перемещений континентов; считающие, что относительные смещения отдельных частей земной поверхности происходят за счет только вертикальных движений) и «мобилисты» (утверждающие, что континенты на Земле находятся в непрерывном движении, «плавая» по ее поверхности).
В 1915 году Альфред Вегенер опубликовал книгу «Происхождение материков и океанов», в которой предложил свою, ставшую впоследствии знаменитой, гипотезу «движения», или, как ее еще называют, «дрейфа», континентов. Современники немецкого геофизика отказались верить в смелые предположения Вегенера. В геологии безраздельно господствовали идеи фиксизма (ведущая роль в развитии Земли отводилась исключительно вертикальным движениям глубинного вещества), а также положения контракционизма, утверждавшие, что планета постепенно остывает, поскольку неизвестен внутренний источник тепла. Считалось, что планета не только охлаждается, но и уменьшается в размере, что приводит к последовательному сокращению ее поверхности и короблению самой внешней оболочки — земной коры. Открытие радиоактивного распада на рубеже веков нанесло сильный удар контракционизму, но не смутило приверженцев фиксизма. Теория «неизменности» положения континентов оставалась признанной единственно верной.
Мысль о подвижности материков высказывалась и до Вегенера. Немецкий теолог Теодор Лилиенталь еще в 1756 году писал, что «подобие очертаний противоположных берегов многих континентов и их совпадение столь удивительны, что, будь они расположены рядом, они бы целиком вписались друг в друга, как это можно видеть на примере южных частей Африки и Америки». В 1858 году вышла в свет книга Антонио Спидера, автор приложил к ней карту, на которой Атлантический океан отсутствует, а обрамляющие его континенты совмещены друг с другом. Однако первым человеком, предложившим стройную теорию «движения континентов», согласно которой все они в далеком прошлом составляли единый материк Пангею, был именно Альфред Вегенер, который не только подметил сходство береговых линий и сопоставил перепады высот дна океана, но и попытался укрепить свои взгляды аргументами различных наук о Земле.
Выход в свет его книги «возмутил» (в двух значениях этого слова) научное сообщество. Было положено начало борьбе между фиксизмом и мобилизмом, иными словами, между признанием решающим «горизонтального» или «вертикального» движения земной коры. Как уже отмечалось выше, противников у Вегенера оказалось намного больше, чем сторонников. После гибели геофизика в 1930 году, критика мобилистской концепции становилась все более острой и в середине XX в. теория дрейфа континентов была отвергнута большинством исследователей Земли в Европе и Северной Америке. В нашей стране в числе самых суровых критиков оказались выдающиеся отечественные геологи своего времени А. Д. Архангельский, Н. С. Шатский, Н. М. Страхов, В. В. Белоусов.
Концепция континентального дрейфа стала завоевывать признание исследователей Земли лишь в начале семидесятых годов. До этого изучение твердой Земли велось в основном на континентах, где ярко проявляются вертикальные движения земной коры. Хотя в поддержку мобилистской концепции выдвигались убедительные аргументы, почти все геофизики выступали против нее. Их возражения основывались, по большей части, на представлениях о жесткой мантии Земли и отсутствии эффективного механизма движения континентов (в классической мобилистской гипотезе Вегенра в качестве движущей силы дрейфа материков рассматривалось осевое вращение Земли, а дефицит этой силы стал одной из причин отторжения данной гипотезы геофизиками).
Возникновение теории тектоники литосферных плит. Исследования океанического дна привели к открытию глобальной системы подводных гор, так называемых
Представление о спрединге (расширении ложа океанов в связи с расхождением плит вдоль осей срединных хребтов), рождающем новую океанскую кору, было дополнено представлением о ее субдукции — поглощении в глубоководных желобах, окаймляющих вулканические островные дуги. Уточнение распределения эпицентров землетрясений на поверхности планеты показало, что земная кора и вся литосфера разделены на сравнительно небольшое число крупных и среднего размера относительно жестких и монолитных плит, в швах между которыми сосредоточена почти вся тектоническая, сейсмическая и вулканическая активность планеты. В итоге родилась новая мобилистская концепция, получившая название тектоники плит, быстро завоевавшая широкую популярность и подтверждение, принесшее ей впервые в истории геологии статус научной теории. Для объяснения магматизма, проявляющегося внутри плит, была предложена дополнительная гипотеза горячих точек — мантийных струй. Суть этой гипотезы состоит в том, что внутриплитный магматизм обусловлен подъемом из глубин мантии разогретых струй, как бы прожигающих, прошивающих литосферу и выраженных на поверхности горячими точками.
Концепцию дрейфа дополнительно подтвердили результаты палеомагнитных исследований. Под действием внешнего магнитного поля Земли породы в момент своего образования приобретают намагниченность, которая сохраняется в дальнейшем. Исследования ориентации намагниченности позволяют определить, как перемещались относительно магнитных полюсов Земли породы за время, прошедшее с момента их образования. Образцы пород из разных частей одного и того же континента, не претерпевших локальных деформаций, указывают примерно одно и то же направление на магнитные полюса Земли. Однако породы Северной Америки и Европы дают различные положения магнитных полюсов. Отсюда делался вывод, что это различие возникло в результате относительного дрейфа двух континентов. Сопоставление расположения границ между областями с повышенным и пониженным значениями напряженности магнитного поля по сравнению с ее средним значением и оценка времени, за которое направление геомагнитного поля изменилось на противоположное, позволило количественно определить скорость раздвигания океанического дна.
В качестве гипотетического механизма приведения в движение континентов была предложена тепловая конвекция — вертикальные потоки жидкого вещества в мантии.
Долгое время среди сторонников теории тектоники было распространено мнение, что континенты пассивно дрейфуют под действием вязких течений и их обратное влияние на конвекцию мантии не существенно. Однако, как впервые установлено американским геофизиком М. Гурнисом, континенты могут существенно влиять на структуру мантийной конвекции. Российские ученые В. Трубицын и В. Рыков предприняли попытку, оказавшуюся успешной, создать трехмерные численные модели мантийной конвекции с плавающими континентами. Моделирование показало, что континенты устремляются в направлении нисходящего потока, стягиваясь друг к другу. Собранные вместе над нисходящим потоком вещества континенты начинают играть роль крышки, не выпускающей тепло на поверхность. Первоначально холодное, нисходящее вещество начинает нагреваться, становится легче и приблизительно через 100–200 миллионов лет на этом месте образуется восходящий мантийный поток, который и приводит к расколу «суперконтинента».
Претензии к теории тектоники литосферных плит. И все же, тектоника плит, несмотря на свое экспериментальное подтверждение и успешное применение для расшифровки истории отдельных регионов и планеты в целом, перестала удовлетворять исследователей Земли. В последние годы все более отчетливым стало понимание того, что тектоника плит не может рассматриваться как полноценная, достаточно всеобъемлющая теория развития нашей планеты, поскольку является ограниченной, как в пространстве, так и во времени.
Когда тектоника плит только создавалась, геологи и геофизики еще были убеждены, что эндогенная (внутренняя) активность Земли не распространяется глубже верхов мантии. Однако в дальнейшем выяснилось, что это было заблуждением, и к настоящему времени стало вполне очевидным, что «корни» тектонических и магматических процессов достигают ядра Земли и даже границы внешнего и внутреннего ядра. Данные сейсмического «просвечивания» Земли — сейсмической томографии — показали, что распределение более разогретых и менее разогретых областей в мантии вполне соответствует картине распределения литосферных плит и континентов и океанов лишь до глубин 300–400 км максимум, ниже эта картина существенно другая. А это означает, что названная глубина, отвечающая границе верхней и средней (ее еще называют переходной) мантии, является нижним пределом действия тектоники плит.
Ограниченным оказывается действие тектоники плит и в геологическом времени. Полный набор признаков, свидетельствующих о проявлении механизма тектоники плит, известен лишь для последнего миллиарда лет. То есть тектоника плит — это тектоника самых верхних оболочек твердой Земли в течение последнего миллиарда лет ее существования. Сторонники, теории тектоники плит, полагают, что, сохраняя свое значение в качестве основного инструмента анализа истории тектонических движений, деформаций и магматизма, тектоника плит становится лишь частным элементом более общей теории Земли, глобальной геодинамической модели.
Альтернативы тектонике плит. В последнее время все большее внимание привлекает теория расширения, которая допускает, не просто пульсацию, а значительное увеличение размеров Земли и объясняющая данной причиной изменение облика ее поверхности. Сторонники теории расширения полагают, что движения континентов не существует, но, расширяясь, Земля «раздвинула» суперконтинент на материки.
Основными недостатками этой теории являются,
Теорию расширения интересно обосновывает в своей работе «Ждет ли Землю судьба Фаэтона?» автор Андрей Скляров. Опираясь на сведения, встречающиеся (и практически совпадающие) в мифах разных народов (в наследии зороастризма (согласно древним предкам жителей Афганистана, первый человек Йима три раза с промежутком в триста зим увеличивал Землю при помощи некоей магической силы); в древних книгах народов Тибета и Индии сказано «после великих трудов она (Земля) сбросила свои старые Три Покрова и облеклась Семью новыми») Скляров вычисляет точные параметры расширения Земли (в 1,53 раза), описывает каким образом все известные науке сведения (геологические, климатические, палеомагнитные) ложатся в рамки теории расширения и доказывает возможность подобного сценария (в частности предлагая варианты решения проблемы высочайших давлений в центре уменьшенной «исходной» Земли). Другой вопрос, откуда древние могли знать о том, что Земля расширялась (ведь ни на их же глазах это происходило)?
Большинством авторитетных ученых теория расширения не считается научной. Н. А. Богданов и Н. В. Карановский, не принимают теорию расширения всерьез, хотя по их признанию, среди сторонников (малочисленных) этой теории есть видные ученые.
Некоторые ученые считают, что мобилизм и фиксизм вместе образуют ту платформу, на которой будет создана новая фундаментальная теория, убедительно отвечающая на все каверзные вопросы...
Тем не менее, на сегодняшний день, геодинамика опирается на положения теории тектоники литосферных плит.
Теория тектоники плит и российская наука. Значение исследований в области геодинамики для России. По целому ряду причин (о которых могут говорить собеседники в программе, знающие ситуацию «изнутри», Н. А. Богданов много работал с зарубежными учеными, прежде всего лидерами в этой области — америкацами) в России теория тектоники плит является наименее популярной (по сравнению с другими странами, а не другими теориями). Это отражается на состоянии геодинамических исследований в нашей стране, и особенно (что возможно еще важнее) на подходе к преподаванию этой темы в высших учебных заведениях. Молодые ученые, по определению Н. А. Богданова, приходят работать в руководимый им институт, с «перегруженные устаревшими представлениями».
Такая ситуация неприемлема для России. Одной из важнейших задач современной геодинамики является выяснение механизмов образования осадочных бассейнов различного типа. Постоянное внимание многих ученых к этой проблеме обусловлено, помимо ее большой научной значимости, соображениями прикладного характера, так как с осадочными бассейнами связаны основные нефтегазовые запасы Земли.
Никита Алексеевич Богданов считает, что России не стоит стесняться того, что она является сырьевой державой. По мнению Никиты Алексеевича, это совершенно нормальная ситуация, это наше большое преимущество и не следует гнаться, например, за японцами, которые поставляют миру технологии (в отсутствие каких бы то ни было запасов топлива, полезных ископаемых и т. д.). Необходимо развивать свои сильные стороны и активно работать в соответсвующем направлении, которое должно стать приоритетным. У России есть территории, где скрыты богатые неразрабатываемые месторождения. Н. А. Богданов утверждает, что особое внимание стоит уделить изучению российского шельфа (залитых прибрежными морями продолжений материков), и в первую очередь с его арктической части.
Космический фактор в геодинамике. Специалисты в области наук о твердой Земле, в отличие от метеорологов и гидрологов, далеко не всегда осознают, что наша планета представляет открытую систему, существующую не в абстрактном, а в конкретном космическом пространстве и взаимодействующую с ним. Можно сказать, что признается лишь импактный эффект от столкновения с астероидами и кометами. Между тем виды взаимодействия
Достаточно давно было обращено внимание на совпадение длительности крупномасштабных тектонических циклов, установленных еще в самом конце XIX в. французским геологом М. Бертраном, со временем обращения Земли и всей Солнечной системы по галактической орбите. На этом пути Земля пересекает струйные потоки газопылевого галактического вещества, которое может оказывать определенное воздействие на происходящие в ее недрах процессы. Иными словами, речь идет об определенном резонансе между космическими и глубинными геодинамическими процессами. И эта проблема заслуживает самого пристального внимания.
Библиография:
Авсюк Ю. Н. Глобальные изменения среды и климата в сопоставлении с приливной моделью эволюции системы
Богданов Н. А. Тектоника глубоководных впадин окраинных морей. М., 1988.
Добрецов Н. Л., Кирдяшкин А. Г. Глубинная геодинамика. Новосибирск, 1994.
Зоненшайн Л. П., Кузьмин М. И. Палеогеодинамика. М., 1992.
Лобковский Л. И. Геодинамика зон спрединга, субдукции и двухъярусная тектоника плит. М., 1988.
Николаев Г. Родословная материков Земли//Наука и жизнь. 1994. № 10.
Пущаровский Ю. М. Парадигмы в геологии//Природа. 1995. № 1.
Трубицын В. П. Глобальные тектонические процессы, формирующие лик Земли. М., 1999.
Фундаментальные проблемы общей тектоники/Под редакцией Ю. М. Пущаровского. М., 2001.
Хаин Е. В. Тектоника континентов и океанов. М., 2001.
Bostrom R. C. Tectonic Consequences of the Earth’s rotation. Oxford, 2000.
Condie K. C. Plate tectonics and crustal evolution. Oxford, 1997.
Тема № 133
Эфир 05.09.2002
Хронометраж 52:00
www.ntv.ru