Перевернутая с ног на голову: 100 лет теории дрейфа континентов

Ровно 100 лет назад, 6 января 1912 года, Альфред Вегенер впервые представил публике свою теорию дрейфа континентов. На заседании Геологической ассоциации во Франкфуртском музее Зенкенберга он изложил свои мысли о суперконтиненте Пангея, который распался, а его части теперь дрейфуют по Земле в виде современных континентов. В 1915 году он опубликовал книгу "Происхождение континентов и океанов". Её третье издание 1922 года было переведено на многие языки и сегодня считается краеугольным камнем тектоники плит.

Гениальная идея Вегенера имела главный недостаток — она не объясняла движущую силу, способную разорвать суперконтинент и перемещать огромные континентальные массы. Фундамент для тектоники плит был заложен только благодаря сейсмологии 1950-х годов и научному бурению в океанах в 1960-х годах, что, однако, перевернуло революционную теорию Вегенера с ног на голову.

Сейсмологические открытия

Землетрясения не только стихийные бедствия, но и возможность заглянуть внутрь Земли. В 1954 году геофизики Вадати и Бениофф независимо обнаружили систематическое расположение землетрясений в зонах, которые мы теперь знаем как границы плит. "Более 90% глобальной сейсмической энергии высвобождается на границах плит", — говорит профессор Михаэль Вебер, главный сейсмолог Немецкого исследовательского центра геонаук (GFZ). Современные методы сейсмологии позволяют даже реконструировать скорость движения континентов. Рекордсменом является Индия, которая около 140 миллионов лет назад начала движение от Восточной Гондваны к Евразии со скоростью 20 сантиметров в год.

Бурение океанического дна

Настоящий прорыв произошел, когда эти данные объединили с результатами программ глубоководного бурения 1960-х годов. Керны показали: ни один образец океанического дна не был старше 200 миллионов лет, что значительно моложе, чем предполагал Вегенер. Континентальные породы, в отличие, могут достигать возраста более четырех миллиардов лет. Также выяснилось, что океаническое дно моложе вблизи срединно-океанических хребтов, и его возраст увеличивается с удалением от них. Кроме того, океаническое дно под слоем осадков имеет полностью магматическое происхождение. "Эти результаты допускали лишь одну интерпретацию. Из недр Земли горячая жидкая порода поднимается к этим хребтам и раздвигает океаническое дно в стороны", — объясняет доктор Ульрих Хармс, руководитель Центра научного бурения в GFZ. "Дрейфуют не континенты, а целые тектонические плиты, состоящие из континентов, океанического дна и частей верхней мантии".

Движущая сила тектоники плит

Эти открытия второй половины 1960-х годов не только полностью перевернули представления Вегенера о возрасте океанов и континентов, но и изменили саму концепцию: континенты и океаны движутся вместе как общая верхняя часть литосферных плит. Континенты, как самые легкие породы, буквально плавают сверху.

Тектонические плиты движутся, сталкиваются, трутся друг о друга или расходятся. Все эти процессы связаны с землетрясениями. Движущей силой, заставляющей тяжелую породу подниматься, является огромное тепло земного ядра и мантии, происходящее от образования Земли и радиоактивного распада элементов в мантии. Нагретая порода поднимается и вызывает движение, выраженное на поверхности как смещение плит. Сегодня мы знаем этот процесс как тектонику плит.

Тихая революция в теории тектоники

Классическое представление о тектонике как о квазимеханическом процессе движения и столкновения жестких плит теперь само пересматривается. "Последние открытия показывают тектонику плит как саморегулирующуюся систему взаимодействий, в которой задействованы все подсистемы планеты Земля", — объясняет профессор Онно Онкен, директор департамента "Геодинамика" в GFZ. Например, климат: высокогорья влияют на климат, но и климат, в свою очередь, контролирует тектонику. Влажный климат Южных Анд приводит к эрозии и осаждению материала в Тихом океане, который затем надвигается плитой Наска. Сухой климат Центральных Анд не дает осадков, поэтому плита Наска здесь "соскабливает" континентальную кору, создавая большое трение, которое заставляет Андийское плато расти в высоту и ширину.

Классическое представление о складчатых горах как результате столкновения также было пересмотрено: "Анды в их современной форме существуют около 45 миллионов лет, тогда как субдукция плиты Наска под Южную Америку продолжается с палеозоя, то есть на сотни миллионов лет дольше", — говорит Онно Онкен. Взаимодействие между горячими восходящими породами и земной корой также оказалось сложнее. Когда поднимается горячий пузырь породы, литосфера действует как теплоизолирующее одеяло, что усиливает нагрев ниже. Этот тепловой поток может в конечном итоге размягчить целые континенты, как это произошло 140–130 миллионов лет назад, когда Гондвана распалась.

Профессор Онкен подводит итог: "Подход Вегенера был отправной точкой, тектоника плит прошлого века — революцией в геонаучном восприятии. Сегодня мы наблюдаем столь же основательную, тихую революцию в теории тектоники плит, потому что мы все больше понимаем нашу планету как целостную систему".