История Земли

Рис. 54, д. Глобальная палеомагнитная реконструкция фанерозойского движения континентов по А. Смиту, Дж. Брайдену и Г. Дрюри (1973 г.). Пермь (250 ± 25 млн. лет).

Таким образом, определение траекторий палеомагнитных полюсов относительно различных континентов и совмещение этих траекторий приводят к весьма радикальным результатам, являющимся новыми и независимыми от предыдущих количественными свидетельствами об образовании и распаде фанерозойских суперконтинентов Гондваны, Лавразии и Пангеи, упоминавшихся в главах 3 и 7 (предположения о существовании которых высказывались ранее рядом геологов на основании сходства соответствующих участков береговых линий и пересекаемых ими геологических структур современных осколков этих суперконтинентов, а также на основании разнообразных палеонтологических, палеоботанических и палеоклиматических данных). Эти результаты палеомагнитных определений в дальнейшем, по-видимому, будут уточняться и детализироваться, но основные черты показанных на рис. 54 глобальных движений континентов и полюсов вряд ли изменятся.

Рис. 54, е. Глобальная палеомагнитная реконструкция фанерозойского движения континентов по А. Смиту, Дж. Брайдену и Г. Дрюри (1973 г.). Нижний карбон (340 ± 30 млн. лет).

Рис. 54, ж. Глобальная палеомагнитная реконструкция фанерозойского движения континентов по А. Смиту, Дж. Брайдену и Г. Дрюри (1973 г.). Нижний девон (380 ± 35 млн. лет).

Рис. 54, з. Глобальная палеомагнитная реконструкция фанерозойского движения континентов по А. Смиту, Дж. Брайдену и Г. Дрюри (1973 г.). Кембрий-нижний ордовик (510 ± 40 млн. лет).

Возможные причины движения континентов (вместе с содержащими их литосферными плитами) уже отмечались выше в главах 4 и 6; это конвективные течения в верхней мантии, вследствие трения через астеносферу увлекающие за собой литосферные плиты. Попытаемся теперь разъяснить также причины движений полюсов. При этом будем исходить из того, что направление оси вращения Земли в пространстве не изменяется, т. е. эта ось все время направлена в одну и ту же точку на звездном небе (так называемый полюс мира), а Земля в целом поворачивается относительно этого направления так, что полюсы вращения блуждают по ее поверхности (на самом деле направление оси вращения Земли или, точнее, вектор момента количества движения вращающейся Земли может меняться из-за наличия момента сил притяжения других небесных тел - Луны, Солнца и других планет; однако расчет показывает, что такие изменения складываются, во-первых, из сравнительно короткопериодных прецессионных и нутационных колебаний, исчезающих при упоминавшемся выше осреднении по времени, свойственном палеомагнитным определениям, и, во-вторых, из очень медленных эффектов приливного трения с типичными временами порядка миллиардов лет, которыми мы пока что пренебрежем, но будем специально их анализировать в главе 11).

Для осуществления значительных поворотов Земли относительно направления оси ее вращения нужны, во-первых, силы, момент которых заставил бы ее поворачиваться. Во-вторых, нужно, чтобы Земля была не слишком жесткой, так что в ней даже при небольших напряжениях могли бы развиваться значительные деформации (только тогда создаваемое ее вращением экваториальное вздутие, характеризуемое разностью экваториального и полярного радиусов, равной около 21.4 км, будет способно перемещаться по телу Земли при ее поворотах относительно оси вращения); это условие, по-видимому, выполняется; в главе 4 приводились данные о том, что при очень долго действующих нагрузках вещество Земли ведет себя как вязкая жидкость.

Согласно оценкам, изложенным в книгах [8] и [9], главные силы, ответственные за блуждание полюсов, связаны с неправильностями распределения масс в Земле относительно экваториального вздутия, создаваемыми различиями между континентами и океанами и прежде всего тем, что континенты выше. При этом на каждый континент действует полюсобежная сила Этвеша - направленная всегда к экватору векторная сумма силы тяжести, приложенной к центру тяжести всего континента, и архимедовой силы плавучести, приложенной к центру тяжести нижней, погруженной в литосферу части континента. Эти силы малы (недостаточны для того, чтобы сдвигать континенты), но их суммарный момент значителен (способен поворачивать Землю относительно оси ее вращения). Момент сил Этвеша стремится повернуть Землю в такое равновесное положение, при котором наибольшая доля континентальных масс находится в зоне экваториального вздутия.

Проведенные М. Миланковичем (1934 г.) и У. Манком (1958 г.) приближенные расчеты показали, что в настоящее время равновесное положение полюса может находиться либо около Гавайских островов, либо около Архангельска. Палеомагнитные реконструкции многих авторов, в том числе реконструкции рис. 54, показывают, что за последние 500 млн. лет полюс перемещался из центральных районов Тихого океана в Арктику. То, что он еще не дошел до Архангельска, можно пытаться объяснять большой эффективной вязкостью земного вещества, тормозящей повороты Земли относительно оси ее вращения. Но в это рассуждение нужно еще внести поправку на то, что одновременно с движением полюса к его равновесному положению происходит и движение континентов вместе с несущими их литосферными плитами, а потому и смещение равновесного положения полюса.

Таким образом, если бы континенты не двигались, то полюс должен был бы сместиться в равновесную точку и оставаться в ней, но при движении континентов эта точка все время смещается, и полюс «гонится» за ней с некоторым отставанием, создаваемым вязкостью земного вещества. Такова возможная интерпретация положений полюсов на рис. 54.

ГЛАВА 10: ДВИЖЕНИЕ КОНТИНЕНТОВ

Сходство противоположных берегов Атлантики. Гипотеза Вегенера. Тектоника литосферных плит. Границы плит. Движение плит на сфере: раздвижение океанского дна, трансформные разломы, полюсы вращения плит. Мезокайнозойская история Тихого океана. Фанерозойская глобальная палеогеографическая реконструкция. Мезокайнозойская история Средиземного моря. Верхнемиоценовые катастрофы. Движение континентов в будущем

Первым свидетельством движения континентов издавна считалось сходство очертаний западного берега Африки и восточного берега Южной Америки. Неслучайность этого сходства отмечал еще английский философ Фрэнсис Бэкон в своем сочинении «Новый Органон» (1620 г.), а Пласе (1658 г.) высказывал предположение, что Старый и Новый Свет разделились в результате всемирного потопа (эта точка зрения просуществовала по меньшей мере до XIX столетия). В 1858 г. итальянский ученый Антонио Снидер-Пеллегрини обосновывал идею об образовании Атлантики в результате раскола единого праматерика и раздвижения его осколков сходством очертаний противоположных берегов Атлантики, а также ископаемых растений и месторождений угля в Европе и Америке.

Сходство противоположных берегов Атлантики продолжает поражать нас и теперь. В 1965 г. Э. Буллард, Дж. Эверетт и А. Смит при помощи вычислительной машины подобрали наилучший вариант совмещения естественных границ приатлантических континентов - их материковых склонов (на глубине в 500 морских саженей; рис. 55). Показанные на рисунке черным цветом зоны несовпадения материковых склонов очень узки по сравнению с размерами самих континентов; так, среднее квадратичное отклонение двух контуров между устьем Амазонки и мысом Доброй Надежды составляет всего 88 км. Несколько хуже, но все же приемлемо полученное совпадение границ Северной Атлантики; правда, оно потребовало небольшой деформации континентов - поворота Испании относительно Европы, частично закрывающего Бискайский залив, а также неучета Мексики и Центральной Америки. Отметим, что теперь мы видим на картах еще третью линию, удивительно похожую на контуры противоположных берегов Атлантики, - это ось Срединно-Атлантического хребта.

Рис. 55. Совмещение границ приатлантических континентов по Э. Булларду, Дж. Эверетту и А. Смиту (1965 г.).

Д. Дарвин и Фишер (1880 г.) предлагали объяснять движение континентов перестройкой формы Земли после гипотетического отрыва от нее Луны на месте современного Тихого океана (в результате резонанса при совпадении периодов вращения Земли и ее собственных колебаний), однако теперь эта гипотеза о происхождении Луны признана несостоятельной. В 1908 г. американский ученый Ф. Тэйлор выдвинул ряд аргументов в пользу движения континентов (по направлению к экватору, но с уклонениями и на запад, и на восток), объясняя им образование и складчатых гор, и островных дуг. В серии статей 1911-1928 гг. американского геолога Бейкера движение континентов обосновывалось соответствием горных систем (каледонид) на противоположных берегах Атлантики и предлагалась реконструкция единого праматерика, обеспечивающая непрерывность этих горных систем.

Наибольшую популярность идея о движении континентов приобрела в результате работ выдающегося немецкого геофизика Альфреда Вегенера, который справедливо считается главным автором этой идеи. Впервые он сформулировал ее в статье «Происхождение континентов» (1912 г.), а затем в книге «Возникновение материков и океанов» (1915 г.), многократно переиздававшейся и переведенной на многие языки (русский перевод [54] вышел в 1925 г.). Исходя из уже упоминавшегося сходства контуров берегов, геологического строения и верхнепалеозойской флоры и фауны приатлантических континентов, особенно Африки и Южной Америки, а также из распространения на всех гондванских материках следов пермокарбонового оледенения, А. Вегенер предложил реконструкцию Пангеи и процесса ее распада (эта классическая реконструкция приводится на рис. 56); наши современные представления о последевонском движении континентов (рис. 54, а-е) во многом с ней совпадают. Одна из первых целей, которые преследовал Вегенер при составлении этой реконструкции, - объяснение климата Земли во время пермокарбонового оледенения Гондваны (к этому вопросу мы еще вернемся в следующей главе); это объяснение получило горячую поддержку одного из крупнейших климатологов того времени В. Кеппена и нашло отражение в их совместной книге «Климаты геологического прошлого» (1921 г.). Многочисленные геологические свидетельства в пользу гипотезы Вегенера, собранные в результате специальных исследований в Африке и Бразилии, были изложены в книге одного из наиболее активных последователей А. Вегенера, крупного южноафриканского геолога А. Дю-Тойта «Наши блуждающие континенты» (1937 г.).

Рис. 56. Реконструкция Пангеи и процесса ее распада по А. Вегенеру. Заштрихованы области континентов, покрытые мелкими морями.

Заметим, однако, что предложенные Вегенером в качестве причины движений континентов полюсобежные силы Этвеша, которые мы упоминали в предыдущей главе, оказались для этого слишком слабыми (тогда как их момент, по-видимому, вполне достаточен, чтобы вызывать движение полюсов). Другая же причина, представляющаяся ныне наиболее правдоподобной, - конвекционные течения в верхней мантии Земли, - хотя и высказывалась в той или иной форме еще в начале XX столетия О. Ампферером, Р. Швиннером, Э. Краусом, А. Дю-Тойтом и в форме, весьма похожей на современную, Артуром Холмсом (1927-1929), долгое время считалась спекулятивной и всерьез не принималась. Кроме того, мелкие ошибки в некоторых деталях, обнаруженные придирчивыми критиками в высказываниях Вегенера и его последователей, заслонили от большинства геологов достоинства его идей, и концепция движения континентов ряд лет считалась несостоятельной, пока не возродилась в 60-х годах текущего столетия под давлением новых независимых данных палеомагнетизма (изложенных в предыдущей главе) и сведений о строении океанского дна.

Одного только взгляда на карту очагов землетрясений (рис. 8) достаточно, чтобы заметить, что они образуют узкие и длинные зоны, разделяющие сейсмически активный верхний слой Земли на стабильные участки - литосферные плиты, внутри которых землетрясений не происходит (или происходит сравнительно мало). Эти зоны, разграничивающие плиты, образованы срединно-океаническими хребтами (там они особенно узки) и глубоководными океаническими желобами (зоны Заварицкого-Беньофа, заметно более широкие). К этим зонам приурочено и подавляющее большинство действующих вулканов (рис. 9). Таким образом, верхний слой Земли естественно распадается на плиты (рис. 10), причем насчитывается 6-7 крупных плит, а в некоторых из них выделяется еще несколько мелких.

В главе 6 говорилось о том, что океанические литосферные плиты образуются на осях срединно-океанических хребтов (рассматриваемых как зоны восходящих ветвей конвекционных течений в мантии Земли), раздвигаются в обе стороны от этих осей под действием расходящихся горизонтальных ветвей подлитосферных конвекционных течений (такое раздвижение, по-видимому, подтверждается данными о возрастах базальтового фундамента океанической коры, полученными как палеомагнитным методом, так и прямыми исследованиями образцов из кернов, полученных при глубоководном бурении океанского дна) и заглубляются под континентальные литосферные плиты в зонах Заварицкого-Беньофа, в результате чего в этих зонах происходит наращивание новой континентальной коры. Складывающаяся из этих представлений система взглядов (т. е., собственно, теория), получившая наименование новой глобальной тектоники, или тектоники плит, была сформулирована в статьях В. Моргана, затем К. Лепишона и, наконец, Б. Айзекса, Дж. Оливера и Л. Сайкса, опубликованных в 1968 г. в трех номерах одного и того же журнала (см. их русский перевод в сборнике [35]). Соответствующие этим представлениям схематические разрезы различных типов границ между литосферными плитами показаны на рис. 57 (по работе Дж. Дьюи и Дж. Берда 1970 г., русский перевод которой читатели найдут в сборнике [35]); в ряде мест эти схемы подтверждены геофизическими (прежде всего сейсмическими) данными.

Рис. 57. Схематические разрезы различных типов границ между литосферными плитами по Дж. Дьюи и Дж. Берду [35].

На рис. 57, а дан разрез через Южную Америку (от Перуано-Чилийского желоба), Атлантику и Африку (до Срединно-Индоокеанского хребта), показывающий, в частности, что Южная Америка и Африка намертво «впаяны» в соответствующие литосферные плиты (иначе говоря, атлантический край Южной Америки и края Африки - так называемые пассивные континентальные окраины). На рис. 57, б приведен разрез через Японское море и Тихий океан до Анд; подводная возвышенность Ямато в Японском море здесь трактуется как микроконтинент, показаны Японский, Перуано-Чилийский желобы и рифтовая зона Восточно-Тихоокеанского поднятия. На рис. 57, в дан другой разрез через Тихий океан - от Восточно-Китайского моря через Манильский и Марианский желобы до Калифорнии с ее глубинным разломом Сан-Андреас и затем Кордильерами. На рис. 57, г приведен более южный разрез через Филиппинскую плиту, где под нее заглубляется кора и Южно-Китайского моря, и Тихого океана. Рисунок 57, д свидетельствует, что Австралия приближается к Новым Гебридам. На рис. 57, е дан меридиональный разрез через Черное море (окаймленное пассивными окраинами), Турцию и Средиземное море (с предположительной зоной Заварицкого-Беньофа, уходящей под Турцию). Наконец, на рис. 57, ж приведен меридиональный разрез через Гималайскую зону столкновения Индостана с Азиатским континентом, продолжающийся на юг, в Индийский океан.

Движение любой жесткой плиты на поверхности сферы в каждый фиксированный момент времени может быть представлено, как ее вращение с определенной угловой скоростью относительно некоторого мгновенного полюса (т.е. относительно оси, проходящей через этот полюс и центр сферы). Проходящие через этот полюс меридианы и соответствующие ему параллели будем называть мгновенными. Если принять, что раздвижение океанского дна происходит по направлениям, перпендикулярным оси срединно-океанического хребта, то эта ось либо должна быть мгновенным меридианом, либо, если она искривлена, должна состоять из отрезков мгновенных меридианов, последовательные концы которых соединены отрезками мгновенных параллелей. Фактически оси срединно-океанических хребтов, конечно, искривлены и, согласно второй из указанных возможностей, имеют вид ступенчатых кривых - они состоят из отрезков мгновенных меридианов, сдвинутых друг относительно друга по мгновенным долготам. Соединяющие их последовательные концы отрезки мгновенных параллелей суть разломы (называемые трансформными), на противоположных берегах которых движения, соответствующие раздвижению океанского дна, имеют противоположные направления (на продолжениях же этих разломов за пределы осей срединных хребтов разрывов в скорости движений уже не имеется). Л. Сайке (1967 г.) на многочисленных примерах установил, что трансформные разломы между концами отрезков рифтовых зон срединных хребтов весьма сейсмичны, причем механизм происходящих на них землетрясения действительно соответствует разрыву в направлении движений на их противоположных берегах.

В качестве примера на рис. 58 показана система трансформных разломов на искривлении срединно-океанического хребта в экваториальной Атлантике по работе Б. Хизена и М. Тарпа (1965 г.); все эти разломы совпадают по направлению с мгновенными параллелями, соответствующими мгновенному полюсу раздвижения экваториальной Атлантики, находящемуся в точке с координатами 62° с. ш., 36° з. д.

Рис. 58. Система трансформных разломов на искривлении срединно-океанического хребта в экваториальной Атлантике и их соответствие мгновенным параллелям с полюсом в точке 62 ° с.ш. и 36 ° з.д. по Б. Хизену и М. Тарпу.

Другими примерами являются разлом Де-Гира, проходящий между Норвегией, Шпицбергеном и Гренландией и соединяющий сдвинутые друг относительно друга концы Срединно Атлантического и Срединно-Арктического хребтов, а также соседний, находящийся ныне в состоянии покоя, разлом Вегенера между Гренландией и о. Элсмир, соединяющий концы разлома Де-Гира и палеорифтовой зоны Баффинова моря.

Аналогичный характер имеют разломы, ограничивающие рифт Красного моря; один из них соединяет восточный конец красноморского рифта в Индийском океане со сдвинутым относительно него северным концом Срединно-Индийского хребта Карлсберг (северное продолжение этого разлома доходит до азиатского берега около Карачи, а южное идет вдоль сомалийского берега Африки), другой соединяет северный конец красноморского рифта через долину р. Иордан с горной дугой в юго-восточной Турции.

Четвертым примером служит хорошо видный на суше и подробно изученный по происходящим на нем землетрясениям разлом Сан-Андреас, соединяющий концы Восточно-Тихоокеанского хребта и подводного хребта Хуан-де-Фука и отрезающий от территории США Калифорнию и лежащее к северу от нее Тихоокеанское побережье, а также аналогичный подводный разлом у берегов Канады, идущий от северного конца хребта Хуан-де-Фука к Аляске.

В качестве пятого примера укажем систему грандиозных квазиширотных древних разломов в северной и экваториальной частях восточной половины Тихого океана; начиная с севера, это разломы Чинук, Мендосино, Пайонир, Меррей, Молокаи, Кларион, Клиппертон, Галапагос, Маркизский; все они более или менее удовлетворительно согласуются с мгновенными параллелями с полюсом в точке 79° с. ш., 111° в. д. (Г. Менард, 1967 г.), по-видимому, служившей ранее полюсом раздвижения дна Тихого океана.

Используя направления трансформных разломов в зонах срединно-океанических хребтов, К. Лепишон подобрал по методу наименьших квадратов мгновенные полюсы вращения шести главных литосферных плит (Евроазиатской, Американской, Африканской, Тихоокеанской, Индийской и Антарктической) в северной и южной половинах Атлантики и Тихого океана, в Индийском океане и в Арктике. Полученные результаты, дающие количественную характеристику согласованного в глобадъдом плане движения шести главных литосферных плит земного шара, приведены в табл. 10.

Табл. 10. Полюсы и угловые скорости раздвижения океанского дна по К. Лепишону (1968 г.)

Определение этих же полюсов вращения другим независимым методом - по линейным скоростям раздвижения океанского дна (измеренным по полосчатым магнитным аномалиям) - дало приблизительно такие же результаты и позволило дополнительно определить мгновенные угловые скорости раздвижения, указанные в последней графе табл. 10. Из данных, приведенных в таблице, видно, что полюсы раздвижения северных и южных частей Атлантики и Тихого океана находятся сравнительно недалеко друг от друга: для северных частей этих океанов оси мгновенного вращения раздвигающихся плит выходят на поверхность Земли чуть южнее Гренландии и между Австралией и Антарктидой, для южных частей океанов - чуть западнее Гренландии и в австралийском секторе Антарктиды. Для Индийского океана полюсы раздвижения находятся в Ливии и около о-вов Тонга, для Арктики- около Таймыра и в Антарктиде. Угловой скорости раздвижения 107 град./год соответствует линейная скорость абсолютного движения каждой из раздвигающихся плит на экваторе раздвижения в 0.5 см/год. Эти скорости максимальны в южной части Тихого океана и минимальны в Арктике и Северной Атлантике. Приведенные в табл. 10 сведения о современных движениях литосферных плит являются, конечно, весьма упрощенной схемой уже потому, что в ней учтены лишь шесть главных плит, тогда как на самом деле в некоторых из них выделяются более мелкие плиты. В табл. 10 не отражено, например, относительное движение Северной и Южной Америки по разломам, имеющимся в районе Карибского моря; недостаточно удачно описывает она и движения в восточной половине Индийского океана. В целом же согласование относительных движений шести главных плит по этой схеме можно признать удовлетворительным; эти относительные движения включают растяжения в Срединно-Атлантическом, Тихоокеанском и Индийском хребтах и сжатия в зонах западно-тихоокеанских дуг, чилийского берега и Тетиса (от Азорских островов до Явы).

Используя современные полюсы и скорости вращения главных литосферных плит, можно обратить это движение назад и таким способом восстанавливать предыдущие расположения плит и «впаянных» в них континентов настолько далеко в прошлое, пока в какой-то момент прошлого времени не возникнет расхождения с расположением полос магнитных аномалий соответствующих возрастов на океанском дне. Для этого момента по построенной указанным путем палеогеографической карте, содержащей расположение континентов, океанов, срединно-океанических хребтов, полос магнитных аномалий более древних возрастов на океанском дне и зон Заварицкого-Беньофа (находимых с использованием геологических данных об изверженных и плутонических породах соответствующих возрастов), можно пытаться находить полюсы и скорости вращения плит предшествовавшего периода и с их помощью продвигаться еще дальше в прошлое, и так далее. Чрезвычайно полезной дополнительной информацией, позволяющей проверять непротиворечивость произведенных построений, при этом будут служить палеошироты стабильных континентальных блоков; их относительное значение будет возрастать по мере удаления в прошлое и уменьшения «запаса» известных ныне полос магнитных аномалий соответствующих возрастов на океанском дне. Для возрастов свыше 160 млн. лет полос магнитных аномалий уже не останется, и основной информацией станут палеошироты континентальных блоков (вместе с геологическими данными о распределении пород соответствующих возрастов, и в особенности о древних зонах Заварицкого-Беньофа или эвгеосинклиналях, оставивших до наших дней офиолитовые зоны на континентах).

Самая недавняя из перестроек движения литосферных плит обнаруживается по линейной магнитной аномалии № 5 возрастом в 10 млн. лет (поздний миоцен): в северной и экваториальной частях восточной половины Тихого океана линии этой аномалии (и более древних аномалий) перпендикулярны древним разломам (от Чинука до Маркизского), образующим угол около 30° с современными трансформными разломами, так что ранее эта часть Тихого океана вращалась около мгновенного полюса 79° с. ш., 111° в. д., а начиная со времени 10 млн. лет тому назад стала вращаться относительно современного мгновенного полюса 53° с. ш., 47° з. д. (что создало растяжение океанского дна на небольшом рифте широтного простирания в районе Галапагосских островов).

Более ранняя и довольно существенная перестройка обнаруживается по аномалии № 18 возрастом в 45 млн. лет (поздний эоцен); она была вызвана, по-видимому, столкновением Индийского субконтинента с Азией и в свою очередь вызвала раздвижение океанского дна на северо-западной и юго-восточной ветвях Срединно-Индийского хребта и быстрое отделение Австралии от Антарктиды. Более ранняя перестройка движения литосферных плит обнаруживается по аномалии № 31 возрастом около 70 млн. лет, т. е. около границы верхнего мела с нижним палеоценом (с этого времени прослеживается современное вращение южной половины Тихого океана).

Еще более ранняя перестройка, по имеющимся расчетам, приходится на нижний мел (около 110 млн. лет назад), когда началось быстрое раздвижение Центральной и Южной Атлантики. Особый интерес представляет попытка реконструкции срединных хребтов и движения плит того времени в Тихом океане, предпринятая Р. Ларсоном и С. Чэйзом (1972 г.) и приведенная на рис. 59. На нем указаны четыре плиты - Тихоокеанская, которая с тех пор продвинулась на север относительно Евразии и Северной Америки по меньшей мере на 7000 км; плита Кула, двигавшаяся относительно Тихоокеанской на северо-запад и с тех пор целиком поглощенная (вместе с северной окраиной Тихоокеанской плиты, т. е. не менее 7000 км по длине) под Евразией и в прото-Алеутском желобе; плита Фараллон, двигавшаяся относительно Тихоокеанской на северо-восток и почти целиком (кроме плит Хуан-де-Фука и Кокос, опять-таки не менее 7000 км по длине) поглощенная под западной окраиной Северной Америки; плита Феникс, частично (приблизительно на 5000 км по длине) поглощенная под южной частью Южной Америки и Западной Антарктидой. Рассчитанные скорости поглощения указанных плит, наибольшие в период 110-85 млн. лет тому назад, неплохо коррелируют с геологическими данными о вулканической и интрузивной активности на континентальном обрамлении Тихого океана.

Рис. 59. Плиты и срединные хребты Тихого океана 110 млн. лет тому назад по Р. Ларсону и С. Чэйзу (1972 г.). Крестики - зоны погружения.

Переходя к более ранним периодам времени, вернемся к упоминавшейся в главе 7 глобальной фанерозойской палеогеографической реконструкции Л. П. Зоненшайна и В. Е. Хаина [43], отличающейся от преимущественно палеомагнитной реконструкции А. Смита, Дж. Брайдена и Г. Дрюри (рис. 54) широким использованием геологических данных (прежде всего об офиолитовых зонах различных возрастов), но также с учетом палеомагнитных полюсов, подкрепляемых палеоклиматическими данными. Реконструкции [43] выполнялись на глобусе, а затем изображались в стереографической проекции с центром на экваторе, в качественной форме (без должных масштабных искажений континентов, далеких от центра проекции). Было построено 10 палеогеографических карт разных возрастов.

Самая древняя из них - нижнекембрийская, соответствующая эпохе Позднебайкальской (Кадомской) складчатости (570-550 млн. лет тому назад) - показана на рис. 60, а. На ней прежде всего изображена единая Гондвана в реконструкции П. Н. Кропоткина (1967 г.), согласно которой Индия совмещается с Аравией и Австралией, а промежуток между Африкой, Индией и Австралией заполнен микроконтинентом Сейшельских островов; с северной оконечностью Индии совмещен Малайский блок Индокитая. Показаны также Восточно-Европейский, Сибирский, Китайский и Северо-Американский континенты и ряд микроконтинентов (Средне-Европейский, Центрально-Казахстанский, Таримский и Индосинийский), разделенные основными океанами континентального полушария - Палео-Атлантическим и Палео-Азиатским с рядом срединно-океанических хребтов и зон Заварицкого-Беньофа.

Рис. 60. Фанерозойская глобальная палеогеографическая реконструкция Л. П. Зоненшайна и В. Е. Хаина [43]. а - нижнекембрийская (570 - 550 млн. лет); б - верхний кембрий и нижний ордовик (510 - 480 млн. лет); в - средний и верхний ордовик (460-440 млн. лет); г - верхний силур и нижний девон (410-380 млн. лет); д - средний девон (370-360 млн. лет); е - нижний карбон (345-325 млн. лет); ж - верхний карбон и нижняя пермь (290-270 млн. лет); з - верхний триас и нижняя юра (210-180 млн. лет); и - верхняя юра и нижний мел (150-130 млн. лет); к - средний мел (110-85 млн. лет). 1 - офиолиты; 2 - островные дуги; 3 - флиш и граувакко-кремнистые комплексы; 4 - молассы; 5 - синорогенный магматизм; 6 - складчатость;7 - обдукция; 8 - субсеквентный магматизм; 9 - границы континентов; 10 - оси раздвижения: а - главные, б - второстепенные; 11 - направление поддвига океанической литосферы; 12 -. оси сжатия; 13 - направление надвига континентальной литосферы; 14 - трансформные разломы ; 15 - трапповый магматизм.

Следующая карта - верхнего кембрия и нижнего ордовика (510-480 млн. лет тому назад), соответствующая эпохе Салаирской (Сардинской) складчатости, - показана на рис. 60, б. Она отличается от предыдущей, во-первых, объединением Сибирского и Китайского континентов; во-вторых, временным объединением Восточно-Европейского континента с Центрально-Казахстанским микроконтинентом (с образованием Палео-Уральских гор) и их соединением (вместе со Средне-Европейским микроконтинентом) с Гондваной; в-третьих, временным закрытием южной части Палео-Атлантического океана.

На карте (рис. 60, в) среднего и верхнего ордовика (460-440 млн. лет тому назад), соответствующей эпохе Таковской складчатости, южная часть Палео-Атлантического океана опять раскрыта, а северная, наоборот, начинает закрываться; Палео-Азиатский океан перекрыт островными дугами; образуются новые океаны - Палео-Тетис (с отделенными от него Южно-Монгольским и Джунгарским бассейнами) и Уральский. На рис. 60, г, относящемся к верхнему силуру и нижнему девону (410-380 млн. лет тому назад) и соответствующему главной фазе Каледонской складчатости, Северо-Американский и Восточно-Европейский континенты объединены вплоть до мезозоя; южная Палео-Атлантика через раздробленный Средне-Европейский микроконтинент соединена с Палео-Тетисом; расширены Уральский, Западно-Сибирский и Южно-Монгольский океаны; Китайский континент объединен с Индостанским микроконтинентом.

В среднем девоне (370-360 млн. лет тому назад; рис. 60, д), соответствующем эпохе Акадской складчатости в Аппалачах, Северо-Американский континент сталкивается с Африкой, разделяя Палео-Атлантику на два бассейна.

На карте нижнего карбона (345-325 млн. лет тому назад; рис. 60, е), соответствующей главной фазе Герцинской складчатости, Восточно-Европейский континент и азиатские континенты и микроконтиненты начинают сгруживаться (вероятно, в результате активизации раздвижения дна в Тихом океане), образуя Прото-Лавразию; одновременно раскрываются верхнепалеозойский Палео-Тетис и, возможно, вновь Палео-Атлантика между Северной Америкой и Африкой. Затем она опять сужается на карте верхнего карбона и нижней перми (290-270 млн. лет тому назад; рис. 60, ж), так что Лавразия и Гондвана уже почти полностью объединяются в единую Пангею (в которую не входил лишь небольшой Китайский континент, располагавшийся между двумя ветвями Палео-Тетиса).

Л. П. Зоненшайн и В. Е. Хаин дают еще три мезозойские карты, описывающие, можно сказать, уже в традиционной форме распад Пангеи. На карте верхнего триаса и нижней юры (210-180 млн. лет тому назад; рис. 60, з) Северная Америка уже отделена от Африки и Южной Америки широким Карибско-Саргассовым морем, а Гренландия отделена от Скандинавии Северо-Атлантическим заливом будущей Арктики; мезозойский Тетис отделяет Евразию от Гондваны. На карте верхней юры и нижнего мела (150-130 млн. лет тому назад; рис. 60, и) Лавразия уже распалась - Северная Атлантика полностью раскрыта, и начался распад Гондваны - Южная Америка, Африка, Индостан и Антарктико-Австралийский блок отделены друг от друга широкими проливами, из которых затем сформируются Южная Атлантика и Индийский океан. Карта среднего мела (110-85 млн. лет тому назад; рис. 60, к) отличается от предыдущей расширением Атлантики (особенно Северной) и Индийского океана и закрытием Западного Тетиса, превращающегося в Средиземное море. Ситуация в начале этого периода в Тихом океане показана на рис. 59.

Реконструкция, приведенная на рис. 60, довольно подробно аргументирована геологическими данными, которые читатели найдут в оригинальной статье [43]. Она радикально отличается от фиксистских реконструкций типа рис. 33 и показывает, что в палеозое и в нижнем меаозое распределение континентов и океанов по поверхности Земли отличалось от современного до полной неузнапаемости. В некоторых отношениях рис. 60 отличается и от чисто палеомагнитной реконструкции, изображенной на рис. 54, и представляет собой заметный шаг вперед (особенно это относится к «разрезанию» современной Евразии по офиолитовым «швам» на древние суб- и микроконтиненты). В дальнейшем рис. 60, вероятно, сможет быть принятым за основу палеогеографических построений и подвергнется лишь некоторым уточнениям и детализации (потребуется, по-видимому, более строгое количественное использование палеоширот стабильных континентальных блоков).

Рис. 33. Распределение суши (зачернено) и моря на территориях современных континентов в различные периоды фанерозоя по Н. М. Страхову [19]. 1 - средний и верхний кембрий; 2 - ордовик (талассократическая эпоха); 3 - верхний девон; 4 - нижний карбон; 5 - верхний карбон в - верхняя пермь (геократическая эпоха); 7 - верхний триас; 8 - верхняя юра; 9 - нижний мел; 10 - верхний мел (талассократическая эпоха); 11 - палеоген; 12 - верхний плиоцен (геократическая эпоха).

Детализация будет, конечно, касаться региональных реконструкций и конкретных периодов времени. Примером может служить детализация мезокайнозойского раскрытия Северной Атлантики, разработанная У. Питменом и М. Тальвани (1972 г.) по данным о полосах магнитных аномалий различных возрастов (показанным выше на рис. 47). Рассматривая эти полосы как изохроны, упомянутые авторы осуществляли палеогеографические реконструкции, совмещая (вращением плит около соответствующим образом подобранных полюсов) полосы одинакового возраста, расположенные симметрично на разных сторонах от Срединно-Атлантического хребта. Совмещение полос, расположенных севернее Аэоро-Гибралтарского хребта, определяло отодвижение Европы от Северной Америки, южнее этого хребта - отодвижение Африки от Северной Америки. Тем самым были определены и движения Африки относительно Европы. В целом для мезокайнозоя они свелись к повороту Африки относительно Европы против часовой стрелки, закрывшему океан Тетис и приведшему к образованию Альпийской зоны сжатия с замкнутым Средиземным морем.

Рис. 47. Карта возрастов дна Северной Атлантики по У. Питмену и М. Тальвани (1972 г.).

Более детальное описание мезокайнозойского движения Африки относительно Европы оказалось следующим. Отодвижение Африки от Северной Америки началось в Тоарском веке нижней юры, около 180 млн. лет тому назад, и до Ким-мериджского века верхней юры, около 148 млн. лет тому назад, Африка смещалась относительно Европы на юго-восток. Затем за время до Сантонского века верхнего мела, около 80 млн лет тому назад, она повернулась на угол в 32° против часовой стрелки вокруг полюса, располагавшегося около Копенгагена (за то же время, а точнее, по-видимому, за период 135-140 млн. лет тому назад, Испания повернулась относительно Европы приблизительно на 35° против часовой стрелки путем рифтового раскрытия Бискайского залива до его сегодняшней ширины, как об этом свидетельствуют палеомагнитные измерения в Испании и линейные магнитные аномалии на дне Бискайского залива). В Сантонском веке началось отодвижение Европы от Северной Америки, причем она отодвигалась быстрее, чем Африка. Вследствие этого за время до Датского века нижнего палеоцена, около 63 млн. лет тому назад, Африка двигалась относительно Еврены на запад, продолжая поворачиваться против часовой стрелки (в это время в Северной Атлантике происходило раздвижение Лабрадорского моря между Северной Америкой и Гренландией). Затем за время до Ипрского века эоцена, около 53 млн. лет тому назад, сжатие в области Тетиса почти прекратилось, и Африка просто сдвигалась на запад. Начиная с Ипрского века, отодвижение Европы от Северной Америки замедлилось и сравнялось с отодвижением Африки, вследствие чего в период до Тортонского века миоцена, около 9 млн. лет тому назад, между Европой и Африкой происходило лишь сжатие, описываемое, как поворот Африки против часовой стрелки на 7° вокруг полюса, располагавшегося около Танжера (в нижнем миоцене от Южной Франции был отодвинут и развернут блок Корсики и Сардинии). После этого вращение Африки прекратилось, и она просто сдвигалась на север.

Рис. 48. Согласование возрастов палеомагнитных изохрон с возрастами базальтового фундамента океанической коры по данным глубоководного бурения дна океана.

Приняв перечисленную последовательность движений Африки относительно Европы за основу, Дж. Дьюи, У. Питмен, В. Риан и Ж. Боннин (1973 г.) реконструировали мезокайнозойскую историю океана Тетис, и, следовательно, Средиземноморья. Эта история, во-первых, осложнена наличием в области Тетиса многочисленных микроконтинентов - Иранского, Турецкого, Синайского, Родопского, Апулийского, Иблийского, Сахельского, Бетика (будущая Южная Испания), Иберийского, Калабрии, Большой и Малой Кабилии, Рифа, Оранской Мезеты, Марокканской Мезеты, блока Хах, Ланцарота-Фуэртевентуры (будущие Канарские острова), Балеарского, Корсикано-Сардинского, Карнийского, Татрского, Тиргу-Муресского и Моэзийского. Во-вторых, несмотря на общее сжатие, кроме гармонировавших с ним зон Заварицкого-Беньофа в области Тетиса, по-видимому, возникали и «противоречившие» сжатию рифтовые зоны, раздвигавшие микроконтиненты и в конце концов образовавшие современное Средиземное море. Реконструкции положения континентов и микроконтинентов (акватории океанов заштрихованы), рифтовых зон и трансформных разломов (жирные линии) и зон Заварицкого-Беньофа (линии с зубчиками) показаны на девяти картах (рис. 61, а-и, возраст - в миллионах лет - указан в левом нижнем углу карты). Все показанные на них границы различного вида между плитами и микроплитами авторы реконструкции обосновывали геологическими данными соответствующих возрастов; тем не менее все эти построения, возможно, еще не являются окончательными. На первой - тоарской - карте (рис. 61, а) показано, что возникший около 180 млн. лет тому назад рифтовый разлом между Африкой и Северной Америкой проникал в район к югу от Иберийского полуострова и, разветвляясь, обходил с севера и юга Апулийский микроконтинент. На юге он отрезал от Африки Родопо-Турецкий массив и Иран (северной границей которого была направленная на юг зона Заварицкого-Беньофа), на севере же ой отрезал от Европы Карнийский и Моэзийский микроконтиненты (его восточным продолжением по северному берегу Тетиса была направленная на север зона Заварицкого-Беньофа - будущий Большой Кавказ). На третьей - киммериджской - карте (рис. 61, в) появились новые зоны Заварицкого-Беньофа по северному берегу Турецкого и южному берегу Иранского микроконтинента, на пятой - аптекой - карте (рис. 61, д) - по западному берегу Родопского микроконтинента; Тетис к этому времени уже уступал по ширине вновь образованному вокруг Aзии Средиземному морю. На шестой - сантонской - карте (рис. 61, е) добавилась новая зона Заварицкого-Беньофа по западному берегу Карнийского микроконтинента; на ней впоследствии выросли Альпы. Единственными современными остатками мезозойского Тетиса являются, по-видимому, южные части Черного и Каспийского морей. Кора Черного моря сейчас состоит из 8-километрового осадочного слоя, 6-километрового слоя со скоростями распространения продольных сейсмических волн 4-5 км/сек, (базальт?) и 8-километрового слоя со скоростями волн 6-7 км/сек, (серпентинит?); в коре южной части Каспийского моря эти слои имеют толщину 4, 6 и 18 км. Эти структуры похожи на трехслойную океаническую кору с толстыми первым и вторым слоями.

Рис. 61, а. Палеотектоническая реконструкция мезокайвоаойской истории океана Тетис и Средиземноморья по Дж. Дьюи, У. Питмену, В. Риану и Ж. Боннину (1973 г.). Нижняя юра (Тоар). Цифра в левом нижнем углу - возраст в миллионах лет. Микроконтиненты: 1 - Иранский; 2 - Турецкий; 3 - Родопский; 4 - Апулийокий; 5 - Моэзийокий; 6 - Карнийский; 7 - Иберийский; 8 - Марокканский! 9 - Оранский.

Рис. 61, б. Палеотектоническая реконструкция мезокайвоаойской истории океана Тетис и Средиземноморья по Дж. Дьюи, У. Питмену, В. Риану и Ж. Боннину (1973 г.). Средняя юра (Ват). Цифра в левом нижнем углу - возраст в миллионах лет. Микроконтиненты: 1 - Иранский; 2 - Турецкий; 3 - Родопский; 4 - Апулийокий; 5 - Моэзийокий; 6 - Карнийский; 7 - Иберийский; 8 - Марокканский! 9 - Оранский.

Рис. 61, в. Палеотектоническая реконструкция мезокайвоаойской истории океана Тетис и Средиземноморья по Дж. Дьюи, У. Питмену, В. Риану и Ж. Боннину (1973 г.). Верхняя юра (Киммеридж). Цифра в левом нижнем углу - возраст в миллионах лет. Микроконтиненты: 1 - Иранский; 2 - Турецкий; 3 - Родопский; 4 - Апулийокий; 5 - Моэзийокий; 6 - Карнийский; 7 - Иберийский; 8 - Марокканский! 9 - Оранский.

Рис. 61, г. Палеотектоническая реконструкция мезокайвоаойской истории океана Тетис и Средиземноморья по Дж. Дьюи, У. Питмену, В. Риану и Ж. Боннину (1973 г.). Нижний мел (Готерив). Цифра в левом нижнем углу - возраст в миллионах лет. Микроконтиненты: 1 - Иранский; 2 - Турецкий; 3 - Родопский; 4 - Апулийокий; 5 - Моэзийокий; 6 - Карнийский; 7 - Иберийский; 8 - Марокканский! 9 - Оранский.

Рис. 61, д. Палеотектоническая реконструкция мезокайвоаойской истории океана Тетис и Средиземноморья по Дж. Дьюи, У. Питмену, В. Риану и Ж. Боннину (1973 г.). Нижний мел (Лот). Цифра в левом нижнем углу - возраст в миллионах лет. Микроконтиненты: 1 - Иранский; 2 - Турецкий; 3 - Родопский; 4 - Апулийокий; 5 - Моэзийокий; 6 - Карнийский; 7 - Иберийский; 8 - Марокканский! 9 - Оранский.

Рис. 61, е. Палеотектоническая реконструкция мезокайвоаойской истории океана Тетис и Средиземноморья по Дж. Дьюи, У. Питмену, В. Риану и Ж. Боннину (1973 г.). Верхний мел (Сантон). Цифра в левом нижнем углу - возраст в миллионах лет. Микроконтиненты: 1 - Иранский; 2 - Турецкий; 3 - Родопский; 4 - Апулийокий; 5 - Моэзийокий; 6 - Карнийский; 7 - Иберийский; 8 - Марокканский; 9 - Оранский.

Рис. 61, ж. Палеотектоническая реконструкция мезокайвоаойской истории океана Тетис и Средиземноморья по Дж. Дьюи, У. Питмену, В. Риану и Ж. Боннину (1973 г.). Палеоцен (Дании). Цифра в левом нижнем углу - возраст в миллионах лет. Микроконтиненты: 1 - Иранский; 2 - Турецкий; 3 - Родопский; 4 - Апулийокий; 5 - Моэзийокий; 6 - Карнийский; 7 - Иберийский; 8 - Марокканский; 9 - Оранский.

Рис. 61, з. Палеотектоническая реконструкция мезокайвоаойской истории океана Тетис и Средиземноморья по Дж. Дьюи, У. Питмену, В. Риану и Ж. Боннину (1973 г.). Эоцен (Ипр). Цифра в левом нижнем углу - возраст в миллионах лет. Микроконтиненты: 1 - Иранский; 2 - Турецкий; 3 - Родопский; 4 - Апулийокий; 5 - Моэзийокий; 6 - Карнийский; 7 - Иберийский; 8 - Марокканский; 9 - Оранский.

Рис. 61, и. Палеотектоническая реконструкция мезокайвоаойской истории океана Тетис и Средиземноморья по Дж. Дьюи, У. Питмену, В. Риану и Ж. Боннину (1973 г.). Миоцен (Бурдигал). Цифра в левом нижнем углу - возраст в миллионах лет. Микроконтиненты: 1 - Иранский; 2 - Турецкий; 3 - Родопский; 4 - Апулийокий; 5 - Моэзийокий; 6 - Карнийский; 7 - Иберийский; 8 - Марокканский; 9 - Оранский.

Не менее драматические события происходили в Средиземноморье, по-видимому, и в более близкие к нам времена, еще не освещенные приводившимися выше палеотектоническими картами. В 60-х годах текущего столетия методом сейсмического профилирования в породах дна Средиземного моря под слоем рыхлых осадков мощностью в несколько сотен метров почти всюду был обнаружен мощный (толщиной около 2 км) слой, хорошо отражающий звуковые волны, т. е. сложенный особенно твердыми породами; его назвали «рефлектор М». В 1970 г. в 13-м рейсе бурильного судна «Гломар Челленджер», проходившем в Средиземном море под руководством К. Хсю и В. Риана, в ряде точек удалось пробурить скважины, достигшие «рефлектора М». В итоге было сделано сенсационное открытие: оказалось, что этот слой сложен эвапоритами - осадочными породами, образующимися вследствие испарения воды на солоноводных мелководьях, в наиболее глубоководных участках Средиземного моря - каменными солями, а в окаймляющих их менее глубоких участках - все менее и менее растворимыми гипсом, ангидритом и доломитом. Геологический возраст нижней и верхней границ «рефлектора М» был оценен в 6 и 5.5 млн. лет. Наличие слоя эвапоритов объяснило происхождение структур типа соляных куполов, обнаруженных ранее с помощью сейсмо-профилирования в толщах дна глубоких участков, например, Балеарского бассейна Средиземного моря (соляные куполы особенно интересуют геологов, так как с ними нередко связаны месторождения нефти).

Наиболее естественной гипотезой о происхождении слоя эвапоритов представляется полное высыхание Средиземного моря вследствие закрытия Гибралтарского пролива (при современной скорости испарения, за вычетом осадков и речного стока - около 3000 км3/год, на это потребовалось бы всего около тысячи лет). При этом Средиземное море превращалось в огромную котловину 2-3-километровой глубины с мелкими пересыхающими соляными озерами на дне. В этих условиях образовывались найденные в колонках бурения конкреции ангидрита, выпадающие из растворов лишь при температурах выше 35° С, мелководные доломитовые строматолиты, гравии из верен океанического базальта, затвердевших илов и гипса с необычными карликовыми раковинами моллюсков, заполненные солью трещины в засыхавшей грязи. Над и под эвапоритами, а также в прослойках между ними были обнаружены обычные глубоководные океанские осадки. В 2-километровом верхнемиоценовом соле-гипсовом слое сольфифере в Сицилии, рассматриваемом в качестве участка средиземноморского эвапоритового слоя, испытавшего подъем вследствие послемиоценовых тектонических процессов, таких прослоек насчитывается и - столько раз, возможно, открывался и закрывался Гибралтарский пролив, каждый раз быстро, скажем, всего за две тысячи лет заполняя Средиземное море (чтобы успеть полностью компенсировать испарение, расход через этот пролив должен был по меньшей мере в 15 раз превышать расход крупнейшего водопада Виктория на р. Замбези в Африке, равный 200 км3/год). Однократное испарение объема Средиземного моря дало бы слой каменной соли всего в 20 м или, если отнести эту соль только к глубоководной трети площади моря, 60 м. Если принять, что заполнение Средиземного моря длится 2000 лет, то оно приведет к накоплению около 180 м каменной соли; 11 повторений такого события обеспечат накопление наблюдаемой 2-километровой толщи эвапоритового слоя.

В периоды высыхания Средиземного моря на крутых склонах образующейся глубокой котловины стекавшие с континентов реки должны были прорезать глубокие каньоны. Один из таких каньонов, глубиной в несколько сотен метров, был уже давно обнаружен под современной дельтой р. Роны и прослежен на 240 км за дельту по материковому склону; он заполнен осадками возрастом до нижнего плиоцена. Другой аналогичный каньон, длиной свыше 1200 км, нашел под руслом Нила советский геолог И. С. Чумаков (1967 г.); в докладе 1970 г. он предлагал объяснять образование этих каньонов верхнемиоценовым понижением уровня Средиземного моря на 1-1.5 км (так называемая понтская регрессия). Такое же объяснение для верхнемиоценовых каньонов в Ливии предлагали геологи кампании «Оазис Ойл», но их работа была отвергнута научными журналами как слишком фантастическая. Теперь каньоны верхнемиоценового возраста найдены практически по всему окружению Средиземного моря.

В колонках «Гломара Челленджера» под эвапоритами и в осадочных слоях возрастом до 7-8 млн. лет под сицилианской сольфиферой найдены прослойки с раковинками пресноводных диатомовых водорослей и донных животных остракод. Это заставляет заподозрить связи Средиземного моря тех времен с располагавшимся севернее замкнутым (т. е. лишенным связи с океанами) и потому распресненным остатком Тетиса - Сарматским морем (французы называют его «Лак Мер»), простиравшимся от Вены до Урала и Аральского моря. Частичное или полное закрывание Гибралтарского пролива с начала Мессинского века миоцена приводило к заметному распреснению Средиземного моря. Когда же, после главной фазы образования Карпат в конце Мессиния, связи с Сарматским морем прервались, в периоды закрывания Гибралтарского пролива Средиземное море более не заполнялось пресной водой, а просто высыхало. Колонки «Гломара Челленджера» и слой над сицилианской сильфиферой показывают, что окончательное открытие Гибралтарского пролива, принимаемое в этом районе за границу между миоценом и плиоценом, происходило постепенно, без катастроф: над доломитом имеется 15-сантиметровый слой серой пиритовой морской глины и переслоенных осадков, снесенных с суши, а затем уже 10-метровый слой раннеплиоценовых морских ялов с остатками микроскопических глубоководных холодолюбивых животных - психросферических остракод и фораминифер сфероидинеллопсис. Появление глубоководных животных означает, что открывшийся Гибралтарский пролив какое-то время был очень глубоким и холодные глубинные воды Атлантики проникали в Средиземное море, потом этот пролив обмельчал, и придонные воды Средиземного моря прогрелись до современных 13° С. Испарение Средиземного моря и переход его вод через атмосферные осадки в Мировой океан повышали уровень последнего на 12 м. Изъятие из Мирового океана соли, захороненной в эвапоритовом слое Средиземноморья, понизило соленость Мирового океана приблизительно на 10%. При осушении Средиземного моря происходило освобождение его дна от веса воды, что приводило к изостатическому подъему последнего по меньшей мере на несколько сотен метров. Осушение Средиземного моря приводило, по-видимому, также и к более сухому и теплому климату в Европе (в верхнем миоцене венские леса заменялись степями); наоборот, после окончательного заполнения Средиземного моря (начало плиоцена) климат в Европе опять стал влажным и прохладным и начал постепенно ухудшаться, вплоть до развития ледниковых периодов плейстоцена.

Представление о полном и многократном высыхании обширного морского бассейна на первый взгляд кажется фантастическим. Однако авторы этой идеи швейцарский геолог К. Хсю и итальянская специалистка по фораминиферам Мария Чита перебрали и отвергли другие возможные гипотезы о происхождении средиземноморского эвапоритового слоя и закончили свою статью в отчете по 13-му рейсу «Гломара Челленджера» следующим высказыванием Шерлока Холмса: «Если Вы исключили невозможное, то оставшееся, каким бы невероятным оно ни было, должно быть истиной».

С помощью некоторых методов, использовавшихся при реконструкциях положения континентов в прошлом, - по данным табл. 10 о полюсах и скоростях современного вращения главных литосферных плит, по сведениям о современных рифтовых зонах и соответствующих скоростях раздвижения океанского дна, по материалам о зонах Заварицкого-Беньофа и соответствующих скоростях поглощения океанского дна - можно пытаться прогнозировать движение плит и положение континентов на некоторый период будущего времени. На рис. 62 показан такой прогноз на 50 млн. лет вперед, составленный Р. Дитцем и Дж. Холденом (перевод их статьи «Распад Пангеи» читатели найдут в сборнике [35]). По этому прогнозу, Атлантический и Индийский океаны разрастутся за счет Тихого; Африка сместится на север, почти полностью закроет Средиземное море, ликвидирует Гибралтарский пролив и повернет Испанию, закрывая при этом Бискайский залив; Восточная Африка отсечется Кенийским рифтом и сместится на северо-восток; Красное море расширится, отделит Синайский полуостров от Африки естественным проливом и отодвинет Аравию на северо-восток, закрывая Персидский залив; Индия сместится на восток и будет продолжать надвигаться на Азию; Австралия сместится на экватор и придет в соприкосновение с Евроазиатской плитой; Центрально-Американский перешеек разорвется, а в Карибском море вследствие его сжатия образуется новая суша; Калифорния и весь тихоокеанский участок США к западу от разлома Сан-Андреас отделятся от Северной Америки и начнут смещаться на северо-запад.

Рис. 62. Прогноз положения континентов на 50 млн. лет вперед по Р. Дитцу и Дж. Холдену [35]. Штриховкой показано современное положение континентов, редкими точками - новая океаническая кора, частыми точками - шельфовые области.

Этот прогноз, вероятно, потребует уточнений. В нем, например, еще не учитываются такие возможные новообразования, как намечающиеся зоны растяжения континентальной коры - Байкальский рифт и грабены Рейна и Осло, а также новые зоны поглощения океанической коры, одна из которых, по некоторым предположениям, начинает развиваться в Индийском океане (рис. 57, ж).

ГЛАВА 11: ИСТОРИЯ КЛИМАТА

Определение климата. Климатообразующие факторы. Неизменность солнечной постоянной. Изменения климата вследствие геохимической эволюции атмосферы и гидросферы, приливной эволюции системы Земля-Луна, движения континентов и полюсов. Методы палеоклиматических реконструкций. Ледниковые периоды нижнего протерозоя, верхнего рифея, венда, карбона-перми. Мезокайнозойские палеотемпературы. Неогеновое оледенение Антарктиды. Ледниковые периоды плейстоцена. Астрономическая теория Миланковича. Послеледниковые колебания климата

Климат - это статистический ансамбль состояний, которые проходит система океан-суша-атмосфера за периоды времени в несколько десятилетий. Статистическим ансамблем называют множество, состоящее из известных элементов, если указано, как часто в нем встречается каждый из этих элементов, - тогда можно находить среднее значение по всему множеству для любой количественной характеристики этих элементов (на самом деле в теории климата приходится иметь дело с непрерывными множествами состояний и говорить не о частотах состояний, а о вероятностях различных их совокупностей).

Мгновенное состояние системы океан-суша-атмосфера называют погодой. Она характеризуется некоторым набором глобальных полей, т. е. распределений по земному шару ряда характеристик морской воды, атмосферного воздуха, поверхности Земли и верхнего слоя почвы. Для воды и воздуха нужно брать полные наборы независимых термодинамических и гидродинамических характеристик - температуру, давление, концентрации термодинамически активных примесей (для морской воды - соль, для воздуха - парообразная влага, жидкая вода и лед в облаках и туманах, углекислый газ, пыль различной природы) и векторные скорости движения. На поверхности Земли нужно знать потоки тепла и ТАП (прежде всего - испарение и осадки), наличие снежного и ледового покрова (и их толщину), для суши, кроме того, - характер растительности, влажность почвы, сток влаги.

Периоды времени в несколько десятилетий, указанные в определении климата, выбраны так, чтобы определяемые по этим периодам средние значения (характеристики климата) были наиболее устойчивыми, т. е. меньше всего менялись бы при переходе от одного такого периода к другому. Действительно, фактические данные (например, о температуре воздуха) показывают, что при меньших периодах осреднения (скажем, за год или за несколько лет) средние значения оказываются более изменчивыми (это так называемая междугодичная, а также и более короткопериодная изменчивость погоды). Более интенсивной оказывается и значительно более длиннопериодная изменчивость климата, скажем, с периодами в тысячи лет. Для доказательства этих утверждений на рис. 63 приведен спектр колебаний температуры воздуха в области периодов от года до 10 000 лет, построенный Дж. Куцбахом и Р. Брисоном (1974 г.) по ряду прямых и косвенных данных для Северо-Атлантического сектора земного шара. Этот график дает средний квадрат амплитуды колебаний температуры как функцию от периода колебаний. Заштрихованная область на графике содержит оценки, заслуживающие доверия (дает так называемые доверительные интервалы для ординат спектра). График показывает, что изменчивость температуры имеет широкий минимум в области периодов от 20 до 1000 лет. Мы вправе выбирать периоды климатического осреднения в правой части этого интервала; для использования более длинных периодов осреднения у нас просто не хватило бы фактических данных инструментальных измерений.