Признание тектоники литосферных плит было крупнейшим достижением геологических наук во второй половине ХХ в. Тектоника плит успешно объясняет происхождение континентов, океанских впадин, горных поясов, зон вулканической и сейсмической активности и много других геологических особенностей Земли. Исходным положением теории тектоники плит является то, что литосфера Земли (её твёрдая кора и верхняя часть мантии) – это не единый, непрерывный слой. Литосфера разбита на неправильные «плиты», как если бы внешняя скорлупа Земли была треснувшей (рис. 3.5). Эти литосферные плиты очерчены границами, совпадающими с наиболее активными вулканическими и сейсмическими зонами, и с течением времени двигались относительно друг друга.
Рисунок 3.5. Шесть основных литосферных «плит» и несколько меньших покрывают поверхность Земли и с течением времени движутся в направлении, указанном стрелками. Края плит бывают трёх видов: 1) центры расширения, очер-ченные срединно-океаническими хребтами; 2) зо-ны субдукции, очерченные глубоководными впа-динами; 3) трансформные разломы (края плит, показанные зигзагами). Обратите внимание на то, как «рог» Южной Америки «вошёл» бы в «нишу» в контуре Африки, если бы Южноамериканская и Африканская плиты не расходились, а сходились.[69]
|
|
Теория тектоники литосферных плит была разработана на базе более ранней идеи, известной как дрейф материков. С тех пор, как были сделаны первые карты Атлантического океана, было видно, что материки Южной Америки и Африки можно совместить как элементы гигантской мозаики (рис. 3.5). Немецкий учёный Альфред Вегенер в 1915-1930 гг. отстаивал идею о том, что материки разъехались и, если их снова соединить, они образуют древний суперконтинент, который он назвал Пангея. Вегенер собрал в обоснование своей модели дрейфующих материков соответствующие данные по породам и окаменелостям на материках вокруг южной части Атлантического и Индийского океанов. Однако в его время геологи не приняли гипотезы Вегенера о дрейфе материков, потому что у него не было механизма, приводящего континенты в движение.
Гипотеза Вегенера о дрейфе материков была подтверждена только в 60-х гг. ХХ в., когда геологи начали сосредоточивать свои исследования на морском дне. Эти новые исследования выявили высокие горные цепи (срединно-океанические хребты), поднимающиеся с плоских участков районов (абиссальные равнины), длинные трещины (трансформные разломы) в океанском дне, расходящиеся от этих подводных гор под прямыми углами, и глубокие океанские впадины по краям материков (рис. 3.5). Всё более древний возраст пород по мере удаления от срединно-океанических хребтов подтвердил, что вдоль этих хребтов выступает на поверхность новый материал, и расширение морского дна постоянно отодвигает материки от хребтов.
|
|
Почему геологи так уверены, что континентальные плиты движутся, а морское дно расширяется? Потому что они могут измерить это движение. Скорость движения плит измеряется с помощью спутниковых систем глобального позиционирования (GPS), а также изощрённых измерений расстояний между станциями радиотелескопов на Земле относительно положения звёзд. Теперь известно, что атлантическое побережье США отодвигается от Европы со скоростью около 1,2 см в год и что побережье Калифорнии движется на север вдоль разлома Сан-Андреас со скоростью около 2,5 см в год относительно остальной части Северной Америки. 9-балльное землетрясение, вызвавшее в декабре 2004 г. катастрофическое цунами в Индонезии, было обусловлено тем, что Индийская плита со средней скоростью субдукции около 6,2 см в год заталкивалась под Бирманскую плиту. Некоторые части Тихоокеанской плиты там, где она дрейфует к Восточной Азии, движутся со скоростью до 7,5 см в год (это примерно скорость роста ногтей).
Важно, что все эти современные данные, подтверждающие движение плит, совмещаются с данными о древних породах. Возраст океанической коры прямо под восточным краем континента Северная Америка определён радиометрически как приблизительно 150 млн. лет, хотя возраст пород рядом со Срединно-Атлантическим хребтом – менее 1 млн. лет (рис. 3.6). Среднее расстояние между этими двумя точками в западной части Атлантического океана – около 4800 км. Разделив это расстояние на время, мы получим скорость расширения, равную примерно 1,2 см в год, что приблизительно равно той средней скорости расширения морского дна, которую мы можем измерить сегодня. Таким образом, тектоника плит – это ещё одно доказательство, что формы земного рельефа намного древнее 6000 лет.