Гипотеза континентального дрейфа, то есть перемещения материков по поверхности Земли, выдвинутая в начале нашего века немецким геофизиком Альфредом Вегенером, до сих пор, и не доказана окончательно, и не опровергнута, несмотря на большое внимание к ней, и жаркие непрекращающиеся споры ученых. Многие открытия, сделанные в последние годы, свидетельствуют в пользу этой гипотезы.
Профессор, доктор геолого-минералогических наук М. РАВИЧ.
Примерно 200 миллионов лет назад все материки южного полушария, и Индостан были единым гигантским континентом, площадь которого равнялась половине современной суши, а контур напоминал тюльпан. Потом этот праматерик раскололся, и образовались современные материки. Это гипотеза мобилизма.
Кажется почти невероятным, что ледяная Антарктида, и знойная Африка были соединены воедино, что, и тут, и там одновременно росли одинаковые деревья, обитали одни, и те же виды животных. Но ученые все больше, и больше склоняются к тому, что такой единый суперконтинент - Гондвана - действительно существовал. Многие геологические, и геофизические материалы подтверждают это.
Еще в 1858 году итальянский ученый Антонио Снидер (Пеллегрини) обратил внимание на поразительное сходство очертаний берегов по обе стороны Атлантического океана, и высказал предположение, что в прошлом материки были соединены, а потом распались, и переместились по поверхности Земли. Он не указывал ни пути, ни причин движения материков.
О своей знаменитой гипотезе Альфред Вегенер сообщил в 1915 году в работе «Происхождение материков, и океанов». По представлениям А. Вегенера, первоначально существовал единый гигантский праматерик - Пангея, окруженный безбрежным Мировым океаном, занимавшим более двух третей поверхности Земли (столько, сколько сейчас занимают все океаны). По аналогии с Пангеей праокеан иногда называют Панталассом. Пангея имела более легкую кору (гранитную), чем Панталасс, дно которого было устлано базальтовой корой. Под влиянием сил вращения Земли, направленных от полюса к экватору, на рубеже палеозойской, и мезозойской геологических эпох (225 миллионов лет назад) начался раскол гигантской гранитной глыбы Пангеи на отдельные блоки - современные материки. Пространство между ними заполнилось водой - так произошли Атлантический, и Индийский океаны.
Представления Вегенера были развиты, и продвинуты на более высокую ступень южноафриканским геологом Александром Дю Тойтом в 1937 году. Дю Тойт допускал существование не одного, а двух праматериков Лавразии, в нее входили материковые блоки - части будущей Северной Америки, Азии, и Европы, и Гондваны, из которой впоследствии образовались Антарктида, Южная Америка, Африка, Аравия, Австралия, и Индостан. Оба праматерика, по представлениям Дю Тойта, имели одинаковые размеры, и почти одинаковую в плане овальную форму, были вытянуты в широтном направлении, и разделены гигантской широтной впадиной - древним океаном Тетисом. Оба суперконтинента имели возможность к самостоятельным перемещениям дрейфу, и поворотам.
В последние годы ученые собрали много новых фактических данных, подтверждающих существование Гондваны, и объясняющих причины появления современных южных материков - осколков Гондваны. Интересные факты получены благодаря форсированному изучению океанов, а также Антарктиды во время Международного геофизического года (начался в 1957 году). Исследования Антарктиды имеют особое значение она была сердцевиной Гондваны. В геологическом строении Антарктиды должны наиболее полно отразиться все характерные черты южных материков.
В 1970 году американские ученые с помощью электронно-вычислительных машин проверили, как совмещаются береговые контуры материков на протяжении в десятки тысяч километров. При этом сравнивали не конфигурацию современных береговых линий материков (претерпевших со времени распада Гондваны неоднократные воздействия колебаний уровня моря), а очертания внешнего края материковой отмели (шельфа). Это подводная мелководная равнина, которая окаймляет берега всех морей, и океанов.
Проведенные исследования показали поразительное совпадение линии Африки, и Южной Америки, а также Африки, и Антарктиды. Несколько хуже подходят друг к другу береговые линии Австралии, и Антарктиды, Индостана, и Антарктиды. В целом хорошо совместилось более 93% древних береговых линий.
Еще более впечатляющим оказалось сходство геологического строения Антарктиды, других южных материков, и Индостана.
За последние пятнадцать лет благодаря усилиям ученых многих государств (особенно СССР, и США) наши знания о геологическом строении Антарктиды возросли во много раз по сравнению с тем, что было накоплено за прошедшие сто пятьдесят лет после открытия ледяного материка русскими мореплавателями. Сделаны весьма важные открытия, которые могут служить доказательствами того, что Гондвана была. Вот главные из этих открытий.
Самые крупные горные хребты в Восточной Антарктиде наполовину сложены чарнокитами (разновидность гранита). Резко очерченные коричневатые, и синеватые скалы чарнокитов издали напоминают развалины замков, караваны верблюдов или армады парусных кораблей.
Чарнокитовая формация, наиболее характерная для кристаллических фундаментов гондванских платформ, была открыта в Южной Индии еще в конце прошлого столетия. Эти породы часто встречаются в древнейших щитах Африки, и Австралии. Они образовались в архейско-протерозойское время (2,5 - 3,5 миллиарда лет назад) в особых геологических условиях (на больших глубинах, при высоких температурах, во время мощнейших тектонических движений земной коры), при формировании фундаментов платформ южного полушария африканской, бразильской, антарктической, австралийской, и индийской. Чарнокиты встречаются только в кристаллических фундаментах древних платформ.
Одна из крупнейших в мире южная геосинклинальная структура (вогнутая корытообразная впадина в земной коре), докембрийского времени (1 800 - 600 миллионов лет назад), простиралась более чем на 8 тысяч километров. Она проходила через Юго-Восточную Австралию (геосинклиналь Аделаида), через Трансантарктические горы (геосинклиналь Росса) в Южную Африку (складчатое основание Капских гор). В этом гигантском желобе образовались мощные складчатые сооружения - горы. Их строение одинаково на всех перечисленных материках.
Складчатые сооружения перекрыты 3 - 4-километровой толщей горизонтально залегающих континентальных, и мелководных морских осадков. Это так называемый чехол всех гондванских платформ. Он сформировался в палеозойско-раннемезозойское время (400 - 200 миллионов лет назад). Состав, и последовательность залегания слоев в этом чехле совершенно одинаковые на всех платформах южного полушария.
На всех южных материках, и в Индии обнаружены следы великого оледенения, которое было в верхнем палеозое (280 - 300 миллионов лет назад). Хорошо сохранились горизонты древних ледниковых морен (скопления валунов, гравия, песка, глины, перемещаемых ледниками или отложенных при их таянии). Мощность этого слоя более 500 метров, залегает он в одних, и тех же геологических толщах, имеет один, и тот же возраст на всех южных материках. Оледенение, конечно, не могло бы наступить одновременно в холодной Антарктиде, и тропических Африке, и Австралии, если бы они занимали современное положение. Только при условии существования Гондваны, часть которой располагалась в холодном поясе, можно представить себе глобальный характер оледенения, охватившего почти всю Антарктиду, и Австралию, южную часть Африки, и юго-восточный край Южной Америки, то есть те области материков, которые непосредственно соприкасались с Антарктидой, когда она составляла часть Гондваны.
Ученые предполагают, что к началу оледенения Гондвана представляла собой жесткую платформу площадью в 75 миллионов квадратных километров, где процессы горообразования давно закончились. В центре гондванской платформы возвышался гигантский купол, занимавший чуть менее половины площади суперконтинента. Высота купола в среднем была около 1 километра, местами достигала 3 километров. По краям этого куполовидного плато лежали обширные низменности, частично занятые мелководными морями. Мощное покровное оледенение, охватившее почти треть гондванской платформы, занимало в основном южную часть плато. Центром оледенения были современные окраины Восточной Антарктиды - наибольшие высоты гондванского плато, и районы особенно холодного климата. Именно здесь зарождался ледяной щит, и отсюда он растекался в радиальных направлениях на многие тысячи километров.
Только срединное (между Австралией, и Африкой) положение Антарктиды в реконструкции Гондваны позволяет представить картину позднепалеозойского оледенения. Если же предположить, что материки, и в то время располагались так, как сейчас, оледенение Африки должно было бы прийти с Индийского океана. А такое предположение невозможно, потому, что ледяные щиты не образуются в океанах.
Пермско-триасовая флора (глоссоптериды, произраставшие 280 - 200 миллионов лет назад) южных материков в общем очень резко отличается от флоры материков северного полушария. На всех материках, которые входили в состав Гондваны, наоборот, отмечается удивительное сходство большинства видов флоры, относящейся к этому периоду.
Глоссоптериды Гондваны - растения континентальных пресноводных бассейнов. Пермские угли - это в основном остатки глоссоптеридов - голосеменных растений, не приспособленных к миграции в водной среде, особенно в соленой. Их семена не могли разноситься по воздуху на далекие расстояния. Удивительное сходство (одинаковость) преобладающих видов глоссоптеридов для всех гондванских материков - одно из самых убедительных доказательств того, что в период развития такой флоры эти материки были соединены в суперконтинент. Значит, не было биологических барьеров (мощных изолирующих горных цепей, больших морских бассейнов) для распространения глоссоптеридов. Отсюда следует, что Гондвана в пермско-триасовый период представляла собой огромное плато, более или менее равномерно приподнятое над уровнем Мирового океана, не разделенное ни горными хребтами, ни морями. Такое выровненное плато, вероятно, образовалось после великого оледенения суперконтинента на границе каменноугольного, и пермского периодов.
Древнейшие рептилии - листрозаурусы - жили на Земле 200 - 240 миллионов лет назад. Остатки костей этих животных совсем недавно (в 1970 году) найдены в Антарктиде. Это, конечно, одно из важных доказательств существования Гондваны, почти такое же бесспорное, как, и глоссоптеридовая флора.
Листрозаурус - довольно оригинальная рептилия величиной примерно с собаку средних размеров, с массивным телом, покоящимся на коротких, но крепких ногах. Череп весьма специфически изогнут книзу, а все зубы, как бы вдавлены внутрь, только два больших клыка торчат наружу по обе стороны головы. Для Южной Африки листрозаурус настолько характерен, что отложения, в которых найдены его кости, получили специальное обозначение - «зона листрозауруса». Остатки скелетов листрозауруса найдены также в нижнетриасовых отложениях полуострова Индостан.
Это был обитатель суши. Несмотря на некоторые биологические признаки (например, высокое положение ноздрей, позволявшее ему находиться в воде, подобно современному тапиру), предполагается, что листрозаурус обитал вблизи рек, и озер, но не был способен преодолевать большие водные барьеры. Недаром ископаемые остатки листрозаурусов постоянно встречаются вместе с остатками сухопутных рептилий, и амфибий, обитавших в пресноводных бассейнах, и реках. Можно с уверенностью утверждать, что амфибии, и рептилии распространялись только по суше, и не могли проплыть большие расстояния в океане.
Листрозаурусы - обитатели тропиков, и субтропиков. Находка ископаемых остатков этих животных в ледяной Антарктиде дает основания предположить, что в нижнем триасе Антарктида располагалась на значительно более низких широтах, чем в настоящее время. А это полностью соответствует ее центральному положению в древнем суперконтиненте - Гондване. Тот факт, что остатки представителя тропической фауны - листрозауруса - найдены в Антарктиде, невозможно объяснить иначе, как признав, что в прошлом южнополярный материк был непосредственно связан с Африкой, и Индией.
Исследуя магнитные свойства древних, и молодых материковых горных пород (палеомагнетизм), ученые получили в свое распоряжение еще один могучий довод в пользу дрейфа материков.
Палеомагнитологи установили, что породы разных материков имеют различные направления вектора намагниченности, как будто полюсы Земли неоднократно смещались в процессе исторического развития планеты. Построив траектории кажущейся миграции полюсов, ученые убедились, что эти линии довольно хорошо согласуются с предполагаемыми траекториями дрейфа материков после раскола Гондваны. Возникает вопрос, что же двигалось? Полюсы Земли или материки?
Есть мнение палеомагнитологов, что полюсы Земли стабильны с момента превращения нашей планеты в твердое тело, так, как ось вращения и масса Земли остаются неизменными. Значит, движутся материки.' Чтобы разобраться в причинах, и путях движения материков, необходимо познакомиться со строением дна океанов.
Усилиями ученых разных стран за последние годы была обследована система срединно-океанических хребтов, протянувшаяся более чем на 60 тысяч километров через все океаны земного шара.
Срединные хребты во всех океанах ориентированы приблизительно в меридиональном направлении. Исключение составляет Антарктика. Там срединные хребты расположены почти в широтном направлении и образуют кольцо вокруг Антарктиды. Это лишний раз подтверждает центральное положение Антарктиды в системе Гондваны, и объясняет ее округлую конфигурацию.
Срединные хребты достигают одной-двух тысяч километров в ширину и нескольких километров в высоту. Гребни хребтов нередко расположены на глубинах всего в сотни метров.
Анализ землетрясений, идущих от гребней срединных хребтов, привел к выводу, что на гребнях постоянно действуют силы растяжения, направленные в противоположные стороны от оси хребта. Сами гребни постоянно обновляются. Ученым удалось определить время образования, и срединных хребтов, и океанов. Так, например, возраст Индийского, и Атлантического океанов должен быть не более 200 миллионов лет.
Эти факты легли в основу гипотезы разрастания океанического дна. Авторы гипотезы предполагают, что лава через рифтовые долины срединных хребтов вырывается наружу. Растекаясь в стороны от рифта и отдавая свое тепло океаническим водам, лава твердеет, и образует тонкую океаническую кору. Новые порции лавы, «присоединяясь» к старой коре, продвигаются в горизонтальном направлении (в стороны от срединных хребтов) на несколько сантиметров в год. За миллионы лет движущаяся кора проходит тысячи километров от места выхода на поверхность первозданной лавы и снова погружается в глубь Земли у краев континентов (где образуются глубокие океанические желоба), унося с собой накопившиеся на ней морские осадки. Таким образом, дно океана напоминает гигантский конвейер. Возраст пород дна в районе осей срединных хребтов самый молодой, по мере удаления от осей - все более, и более древний.
Итак, дно океанов движется и постоянно обновляется. Скорость этого движения колеблется в широком диапазоне - от 1 до 12 сантиметров за год. Самая большая скорость разрастания дна обнаружена в районе, который лежит немного южнее экваториальной части Тихого океана. Там ежегодно на оси срединного хребта образуется не менее 12 сантиметров новой коры. Скорость, с которой расширяется Атлантический океан, оказалась небольшой, около 4 сантиметров в год. В Индийском океане наибольшая скорость нарастания коры - 6 сантиметров в год.
Даже при таких малых скоростях за 150 миллионов лет, прошедших с момента разлома афро-американской глыбы, Южная Америка могла отодвинуться от Африки более чем на 5 тысяч километров, что, и наблюдается в действительности. То же самое можно сказать о движении всех гондванских материков.
Максимальное нарастание океанической коры идет в широтном направлении - благодаря преимущественно меридиональной ориентировке срединных хребтов земного шара. В меридиональном направлении прирост значительно меньше.
Разрастание дна океанов не связано с расширением Земли. Нарастание поверхностей оболочки Земли (коры) в одних местах компенсируется ее разрушением (и погружением в недра) в других.
То, что Гондвана действительно существовала, у большинства ученых в настоящее время не вызывает сомнения. Она располагалась в восточном полушарии, преимущественно в экваториальной, и субэкваториальной зонах. Южный полюс приходился на край суперконтинента, сравнительно недалеко от южной оконечности будущих Южной Америки, и Африки.
Первый раскол Гондваны, если судить по геологическим данным, произошел на границе триасовой, и юрской эпох (150 - 195 миллионов лет назад). Он привел к тому, что от Гондваны откололся единый Африкано-Южноамериканский блок. Начался медленный (единицы сантиметров в год) дрейф этого блока к северу от оси разрастания древнего срединного хребта. В этот же период отделился Мадагаскар. Может быть, и откол Индии от Гондваны произошел тогда же, хотя геологические данные, и говорят о том, что ее дрейф начался позднее.
Второе важнейшее событие в истории Гондваны произошло на границе юрской, и меловой эпох (135 - 140 миллионов лет назад). Огромный Африкано-Южноамериканский блок раскололся на две части. Африка, и Южная Америка начали медленно расходиться относительно оси разрастания – Южно-атлантического срединного хребта.
Раскол Гондваны продолжался. Начала интенсивно дрейфовать Индия, которая, возможно, откололась от Гондваны еще на первом этапе. Индия отходила к северу в результате разрастания океанического дна относительно Древнего широтного срединного хребта. (Сейчас сохранились лишь следы этого хребта на дне Индийского океана). Отделилась Новая Зеландия, и подводное Новозеландское плато, которое имеет континентальную структуру коры. Южная Америка продолжала дрейфовать на запад, а продвижение Африки было ограничено активным разрастанием дна в Индийском океане.
Третий этап начался на границе меловой, и третичной (палеогеновой) эпох (65 - 70 миллионов лет назад). Индийская плита подошла вплотную к Южной Азии. Это привело к первой крупной фазе горообразования в Гималаях.
Важнейшим событием третьего этапа было отделение Австралии от Антарктиды. Осью разрастания, относительно которой шел дрейф этих двух осколков Гондваны, стал ныне известный нам Австрало-Антарктический срединный хребет Индийского океана. При этом Австралия дрейфовала на север, и на восток.
Во второй половине третьего этапа дрейф материков в Индийском океане практически прекратился. Достиг кульминации процесс горообразования в Гималаях.
В середине самого молодого, четвертичного периода (около 10 миллионов лет назад) опять началось разрастание, и даже с повышенной скоростью. В результате этого появились впадины - Красное море, и Аденский залив (отделяющие Аравию от Африки). Движение это происходит, и ныне.
Всю вторую половину третьего этапа шло непрерывное движение дна Южной Атлантики, и Тихого океана от их срединных хребтов.
Картина дрейфа материков, которую мы здесь описали, базируется только на их относительных движениях. Анализ магнитометрических, и батиметрических данных позволяет выявить лишь смещение материков друг относительно друга, но не относительно географической сети Земли. Однако привлечение палеомагнитных данных дает независимую информацию об абсолютных движениях. Это может быть использовано в первую очередь для определения направления дрейфа Антарктиды, которая была сердцевиной Гондваны, и именно относительно этой сердцевины мы установили направление дрейфа других гондванских материков.
Палеомагнитные данные свидетельствуют о том, что Антарктида тоже не оставалась неподвижной во время движений других материков. Она дрейфовала в направлении Южного полюса, и к началу кайнозойской эры (примерно 60 - 65 миллионов лет назад) заняла почти современное положение. Однако возможно, что Антарктида имела наименьшее по сравнению с другими материками поступательное движение, что движение ее было в основном вращательным. Основаниями для такого предположения служат округлость форм этого материка, и то, что он со всех сторон окружен срединно-океаническими хребтами.
Индия, и Австралия дрейфовали в сторону Северного полюса. Африка, и Южная Америка, по-видимому, во время дрейфа мало изменили свое положение относительно полюсов Земли, так, как преимущественно двигались в широтном направлении.
Таким образом, палеомагнитные данные находятся в соответствии с реконструкцией движения гондванских материков, сделанной на основе разрастания дна.
