big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

О возражениях против гипотезы дрейфа материков

Наиболее убежденным противником этой гипотезы является В. В. Белоусов. Он выдвигает ряд возражений, которые представляются ему безоговорочно опровергающими возможность перемещения материков по мантии. Наиболее убедительными доводами он считает следующие: во-первых, равенство теплового потока из недр Земли на материках и на дне океана, во-вторых, огромную длительность и устойчивость восходящих или нисходящих движений отдельных участков суши и, в-третьих, закономерную связь мощности земной коры с мощностью верхней мантии.

Опровергают ли эти факты и закономерности гипотезу дрейфа? Не могут ли они получить объяснение, которое согласуется с плаванием материков?

Для ответа на эти вопросы следует более подробно рассмотреть выдвигаемые возражения.

О тепловом потоке. Равенство теплового потока в самом деле представляется одним из труднейших вопросов. В. В. Белоусов утверждает, что равенство теплового потока коры суши и коры океана противоречит гипотезе дрейфа континентов потому, что тепловые потери земной коры материков, якобы, определяются только на две трети радиоактивными веществами земной коры и на одну треть радиогенным теплом мантии. Поэтому, говорит он, если бы материк переместился на другое место, то в обнажившейся коре океана тепловой поток стал бы втрое меньше, чем был в коре материка. Однако в Атлантическом океане, кора которого по гипотезе дрейфа обнажилась вследствие отхода Северной и Южной Америк от Европы и Африки, не наблюдается такого малого теплового потока, следовательно, об образовании коры океанов за счет перемещения материков не может быть и речи.

Причину различного содержания радиоактивных элементов в разновидностях земной коры В. В. Белоусов видит в процессах дифференциации вещества мантии, главным образом ее верхних слоев.

Не рассматривая существа процессов, которыми так называемая дифференциация обогащает кору материков радиогенным теплом, он предполагает, что в верхней мантии под материками выделение радиоактивных веществ в кору уже произошло, а в слоях верхней мантии под океанами процесс дифференциации еще не завершен и поэтому почти все радиогенное тепло в океане идет из верхней мантии, а не из коры.

На первый взгляд, все обосновано, и факт равенства теплового потока в коре материков и в коре океанов противоречит гипотезе дрейфа континентов.

Но действительное положение с равенством теплового потока в коре материков и океанов значительно сложнее. Дело в том, что источники радиогенного тепла в земной коре суши действительно известны — они содержатся в слое гранита. Количество радиогенного тепла, выделяющегося из гранитов, значительно больше, чем обычно считается фиксистами. Оно равно не двум третям теплового потока, а превосходит его, особенно в горных областях, где мощность гранитного слоя наибольшая.

Таким образом, для покрытия тепловых потерь коры суши не требуется тепло, выделяющееся в мантии. Загадка равенства теплового потока состоит в том, что, по существующим представлениям, радиоактивные вещества содержатся преимущественно в породах коры, а в веществе мантии они присутствуют в мизерных количествах. Радиогенное тепло мантии вообще не играет роли в тепловом потоке, равном в среднем 40 кал/см2 в год. По Джекобсу, в коре материков выделяется в год около 95 кал/см2, в том числе только в гранитном слое 47,1 кал/см2.

Таким образом, первая часть загадки равенства теплового потока состоит в вопросах, откуда берется большой избыток радиоактивных веществ в земной коре материков и куда девается избыточное радиогенное тепло, выделяющееся в коре материков?

Это прежде всего вопрос о происхождении гранитов, которые находятся только в коре материков.

Процессы дифференциации, независимо от того, какой вариант выплавления легких или легкоплавких компонентов из вещества верхней мантии будет предложен для образования слоя богатых радиоактивными веществами гранитов, не могут объяснить, почему же граниты образуются только в коре материков. Ни гипотеза всплывания астенолитов, выдвинутая в 1941 г. Виллисами, ни гипотеза зонного выплавления не могут объяснить появление гранитов только в коре материков.

Фиксисты рассматривают только вторую часть равенства теплового потока. Она состоит в вопросе, откуда берется тепло для теплового потока в океане, если его кора, состоящая из базальта, может за счет содержащихся в ней радиоактивных элементов покрыть только 10—15% теплового потока.

Однако при рассмотрении этого вопроса они ограничиваются простым утверждением, что в верхней мантии еще не успели пройти процессы дифференциации и поэтому радиоактивные вещества задержались в ней. Радиоактивное тепло теплового потока генерируется, утверждают они, в пределах верхней мантии. Но никаких расчетов, подтверждающих возможность такого явления, они не приводят, а между тем в 1 кг гранита выделяется почти в 100 раз больше радиогенного тепла, чем в 1 кг ультраосновных пород верхней мантии. Чтобы заменить 15—20 кг гранита, по генерации тепла, его надо было бы взять не из 300—500 км верхней мантии, а из —2000 км.

Вышеизложенное показывает, что критика гипотезы дрейфа континентов с позиций гипотез образования земной коры путем выплавления как легких, так и легкоплавких компонентов не убедительна. Эти гипотезы не объясняют не только равенство теплового потока коры океана и коры суши, но они вообще не объясняют происхождения этих основных разновидностей коры.

Вопрос о тепловом потоке и его особенностях был в данной книге рассмотрен в главе о тепловом балансе круговорота вещества между разновидностями земной коры и верхней мантией. В ней показано, что тепловой баланс при равном тепловом потоке может быть сведен за счет радиогенного тепла коры, без привноса тепла из пределов мантии.

Таким образом, имеющиеся данные о тепловом потоке еще совершенно недостаточны, чтобы на их основе делать категорические суждения о коренном различии вещества верхней мантии под материками и под океанами. Тепловой поток, как уже показано в главе о тепловом балансе, определяется не только содержанием радиоактивных веществ и не только теплопроводностью пород. Учитывая только эти факторы, нельзя понять причин равенства потерь тепла разновидностями земной коры, т. е. высокие потери корой океанов и малые потери тепла в горных областях. Только наличием радиоактивных веществ нельзя объяснить и весьма большой тепловой поток вдоль разломов срединно-океанических хребтов, где при отсутствии гранитов тепловой поток в 5—10 раз превосходит его среднее значение.

Тот факт, что учет переноса и горизонтального перераспределения радиогенного тепла земной коры водными растворами, перемещающимися по дренажной оболочке, открывает возможность объяснить и равенство и особенности теплового потока разновидностей коры, позволяет утверждать, что вывод фиксистов о противоречии особенностей теплового потока гипотезе дрейфа континентов не имеет оснований.

О постоянстве вертикальных движений коры. Вторым возражением против гипотезы дрейфа выдвигаются факты длительных и постоянно направленных вертикальных движений, когда горные области постоянно воздымаются, а такие области, как, например, Подмосковный бассейн, опускаются уже на протяжении сотен миллионов лет.

«Не подлежит сомнению, — утверждает В. В. Белоусов, — что причину прогибания земной коры надо искать много глубже коры — в каких-то процессах, происходящих в мантии Земли, на глубине, возможно, нескольких сотен километров».

Но именно это подлежит сомнению. В. И. Вернадский по этому поводу писал: «...совершенно не ясно, является ли внутренняя часть земного шара областью каких бы то было химических изменений. Очень возможно, что в ней не идут никакие химические реакции, что в ней установилось термодинамическое равновесие, так как в ней не будет притока и изменения энергии. Допустимо, что внутри земного шара мы имеем область химического бездействия».

Поэтому признать, что восходящие движения, так же как и нисходящие, происходят в результате «каких-то» процессов «на какой-то» глубине в мантии, значит объяснять неясное явление еще более неясными процессами.

Более приемлемым с научной точки зрения является объяснение вертикальных движений как движений изостатического выравнивания. Если тающий айсберг, становясь легче, всплывает или если он же при намерзании на нем дополнительных количеств льда погружается, то никто в настоящее время не пытался искать причины этих вертикальных движений в «каких-то» процессах, «активно» протекающих в глубинах океана.

Конечно, всплывание и погружение отдельных участков коры есть взаимодействие коры и мантии. Но активной стороной этого взаимодействия является кора. На долю вещества верхней мантии ложится преимущественно участь приспосабливаться в поле земного тяготения к нарушениям изостазии. Вещество верхней мантии обладает свойством текучести. Как уже было сказано, повышенная подвижность вещества мантии по сравнению с породами земной коры вызывается не только повышенной температурой, но и тем, что надкритическая парообразная вода растворяется в твердом веществе мантии, что, конечно, должно вызывать уменьшение вязкости вещества. Это делает возможным его горизонтальные перемещения, которые вызываются либо опусканием перегруженных осадочными породами участков океанического дна, либо воздыманием облегченных эрозией горных областей. Но это не снимает и не снижает роли вещества верхней мантии в процессах формирования горных областей и материков в целом. Если бы вещество мантии не обладало свойствами, обеспечивающими вертикальные и горизонтальные перемещения масс вещества мантии, то круговорот вещества между разновидностями земной коры и мантии не мог бы иметь места. Не было бы круговорота — исчезли бы различия в рельефе — все возвышенности были бы смыты, а углубления и низменности заполнены и наступило бы состояние пенеплена.

В круговороте вещества участвуют обе стороны, но активная роль принадлежит земной коре. Изостазия нарушается процессами, идущими в ней, а не в мантии.

В проблеме вертикальных движений отдельных участков коры должны рассматриваться две стороны, без которых невозможно понять длительное воздымание тяжелого вещества мантии вслед за восходящим участком легкой земной коры и, наоборот, длительное нисходящее движение легких осадочных накоплений в пределы мантии. В обоих случаях эти движения не могут быть длительными, потому что погружение вещества коры ниже поверхности Мохоровичича и подъем вещества мантии в состав земной коры могут происходить только при соответствующем изменении плотности вещества. И вот наибольшие трудности в объяснении восходящих и нисходящих движений наука встречала не в том, что нет причин, вызывающих всплывание и погружение. Эти причины известны: это эрозия, облегчающая горные и, вообще, возвышенные местности, и отложение осадков, выносимых реками и перегружающих низменности и дно океана. Так вот, наибольшие трудности, заставлявшие отказываться от этих причин, состояли в том, что не было объяснения тех процессов, в результате которых погружаемое вещество земной коры, входящее в мантию, превращается в более тяжелое вещество мантии, а восходящее вещество мантии, поднимаясь выше поверхности Мохоровичича, уменьшает свою плотность и становится веществом земной коры. Таких процессов старая геологическая наука в своем распоряжении не имела. Поэтому Эд. Зюсс в выдающемся для его времени труде «Лик Земли» должен был объяснять горообразование, вулканизм и другие проявления активности земной коры внутренним теплом, якобы, расплавленной Земли. Тогда еще не было никаких представлений о радиогенном тепле и, казалось, были совершенно ясны и причины и энергетические источники активности земной коры. Земной шар мог только охлаждаться, только сжиматься и ни в какое сравнение с этими внутренними силами не могли идти тогда силы внешние. Нет ничего более понятного, с точки зрения геологии XIX в. как утверждение: «Господствующая роль в жизни земной коры и жизни всего земного шара принадлежит силам эндогенным, внутренним». С тех пор прошло много времени и ничего не осталось от, казалось бы, стройной картины. Земля твердая, а не жидкая; открыто радиогенное тепло; открыто наличие сложнейших взаимодействий подвижных компонентов (флюидов) с минералами твердых пород земной коры; обнаружены явления, которые требуют для своего понимания учета роли воды, органических веществ, заключенных в осадочных породах, и многое другое.

В настоящее время уже нельзя ограничиваться только общими рассуждениями о том, эндогенные или экзогенные процессы являются определяющими. Надо пытаться объяснить, в чем существо тех процессов, которые вызывают то или иное явление и прежде всего изменение вещества в процессах воздымания и погружения. Уже появились гипотезы, которые объясняют эти превращения фазовыми переходами без изменения химического состава или, например, процессами серпентинизации и десерпентинизации. В. В. Тихомиров дает попытку толкования тех физико-химических процессов, которые вызывали бы необходимую перестройку земной коры при вертикальных движениях. Он пишет: «В зонах погружения происходит вторжение диффузионного потока ферро-магнезиального состава, обусловливающего метасоматическое замещение в горных породах алюминия, калия, кальция и некоторых других элементов атомами железа и магния. В результате такого метасоматоза нижняя часть базальтового слоя приобретает ультраосновной состав, продолжающееся перемещение базифицирующего фронта вверх приводит к метасоматическому превращению нижней части гранитного слоя в породу, по своим физическим свойствам близкую к базальту». И далее: «В зонах же воздымания, судя по результатам процесса, приводящего к разрастанию кислой коры, происходит движение диффузионного потока иного состава, чем при погружениях. Здесь из глубины мантии начинают восходить такие химические элементы, как алюминий, кремний, калий, натрий, кальций и др. Этот поток, поднимаясь вверх и проникая вплоть до поверхности Конрада, начинает «дебазифицировать» основные породы, превращая их в кислые, наращивая вниз гранитный слой за счет метасоматической переработки верхней части базальтовой толщи. Этот же поток, воздействуя на самые верхи мантии, преобразует ультраосновную породу в габбро, что вызывает погружение поверхности Мохо и возникновение так называемых корней гор».

В этих соображениях все совершенно обоснованно и не хватает только описания тех причин и агентов, которые бы действовали так, как надо, и там, где надо.

В предыдущих главах были названы причины, процессы и агенты: жидкие растворы, перемещающие вниз магний, железо, кальций и другие вещества, и надкритические растворы, перемещающие вверх кремний, калий, уран и др. Именно эти процессы, протекающие в дренажной оболочке земной коры, вызывают океанизацию, континентинизацию, гранитизацию и дегранитизацию, защитником которых является В. В. Белоусов. Несмотря на то, что процессы эти протекают не в глубинах мантии, а непосредственно в земной коре, даже в верхних ее горизонтах, он убежденно обосновывает необходимость процессов перехода одной разновидности коры в другую. Именно он обращает внимание на то, что без таких взаимных превращений одной разновидности коры в другую невозможно понять наблюдающееся соответствие мощности и характера земной коры рельефу поверхности Земли в тех районах, где происходит быстрое погружение или, наоборот, воздымание участков коры.

По В. В. Белоусову, причиной превращения одних разновидностей в другие являются процессы океанизации при погружении участков коры и процессы континентинизации при их воздымании. Это, безусловно, соответствует действительности. Изменение состава и мощности коры есть следствие восходящих или нисходящих перемещений участков земной коры, как это обосновывает и В. В. Тихомиров.

Казалось бы, если должны иметь место процессы океанизации и континентинизации слоев земной коры и если есть процессы, которыми, как, например, эрозия горных областей материков, нарушается изостазия, то есть все, что необходимо, для понимания длительного существования горных, постоянно восходящих областей. Так же естественно видеть и причины длительного погружения участков в увеличении их веса, создаваемого накапливающимися осадочными породами. При наличии еще неясных, но все же действующих процессов океанизации коры, как будто нет никаких логических оснований искать другие еще менее ясные причины погружения. Но будучи, так сказать, последовательным приверженцем сил эндогенных В. В. Белоусов отказывается признавать достаточными причины и процессы экзогенные, такие, как изостатическое выравнивание и эрозию, а ищет их в процессах глубинных. Поэтому причины погружения низменностей и причины обратных движений — воздымание горных местностей — он видит в глубинах мантии и утверждает, что «какие-то» процессы, происходящие на глубине нескольких сотен километров в мантии, вызывают и воздымание и погружение. Но необходимо еще раз повторить, что вопрос состоит не в том, что вызывает вертикальные перемещения вещества, а в том, как вещество земной коры при ее океанизации превращается в вещество мантии. Нет же и не может быть предложено гипотез о процессах, протекающих на глубине сотен километров в мантии, которые могут превращать граниты земной коры в базальты или, наоборот, в процессах континентинизации могут превращать базальты в граниты. Не предложено и каких-либо глубинных процессов взаимного превращения земной коры и мантии.

Таким образом, и это второе возражение фиксистов несостоятельно, оно находится в противоречии с прогрессивными идеями В. В. Белоусова о континентинизации и океанизации коры. Ведь в глубинных недрах мантии начали искать причины восходящих и нисходящих движений именно потому, что не было идей о процессах континентинизации и океанизации, без которых нельзя было представить ни погружение вещества земной коры в более тяжелое вещество мантии, ни всплывание вещества верхней мантии в земную кору.

О связи особенностей коры и верхней мантии. Третьим возражением против гипотезы дрейфа континентов фиксисты выдвигают наличие закономерной связи между мощностями земной коры и мощностями верхней мантии, которой они считают размягченный слой мантии — астеносферу. Под океанами этот слой лежит на глубинах от 50 до 400 км, а под материками — на глубинах 100—250 км. Важной особенностью положения этого слоя является то, что верхняя граница тем ближе к земной коре, чем мощнее последняя. Поэтому под горными областями размягченный слой наиболее близко поднимается к земной коре.

Фиксисты утверждают, что «какие-то» процессы, происходящие в мантии, постоянно поставляют массы легкого и богатого кремнием вещества именно под горные области. Там же, где происходит постоянное погружение земной коры, по их мнению, в глубинах верхней мантии идут «какие-то» другие процессы, которые виновны в постоянном погружении низменностей и платформ.

Имеется немало гипотез, уже получивших признание, в которых главной причиной, объясняющей многие трудные вопросы, принимается постоянное и направленное перемещение, или циркуляция, вещества мантии. Эти процессы привлекаются для объяснения образования срединных хребтов, глубоких разломов, магнитного поля, его западного дрейфа и др.

В какой-то мере можно понять постоянную циркуляцию вещества верхней мантии, которая вызывается непрерывно действующим тепловым потоком, когда в разных местах происходит различное охлаждение или нагревание. Нагреваемое вещество становится менее плотным и всплывает; охлаждаемое, наоборот, становится плотнее и тонет. Но ведь вертикальные движения обязательно должны замыкаться горизонтальными перемещениями, иначе ни о какой длительности вертикальных перемещений масс верхней мантии и тем более участков земной коры не может быть и речи. Не может же вещества земной коры в виде осадочных накоплений погружаться в пределы мантии на глубину 500 км, ничего не вытесняя в стороны. Но именно такие, направленные только строго вертикально, погружения земной коры и воздымание вещества мантии В. В. Белоусов предлагает признать не подлежащими сомнению. Только погружение на протяжении многих сотен миллионов лет в Подмосковном бассейне или других областях и только воздымание в горных областях и опять же на протяжении многих сотен миллионов лет. При этом ни в коем случае не должна иметь места циркуляция вещества в мантии. Он пишет: «Если на минуту предположить, что такое всеобщее «круговращение» верхней мантии существует, то уже никак нельзя было бы согласовать между собой процессы, происходящие одновременно под разными океанами и под разными материками».

Дело тут не в согласовании процессов, происходящих под разными участками коры, а в том, что если допустить горизонтальные перемещения вещества верхней мантии, то все выше рассмотренные возражения потеряют основание. Ведь исчезнет фиксация определенных частей материков над определенными участками верхней мантии. По убеждениям фиксистов, недопустимы не только сдвиги материков — недопустимы и перемещения закономерно с ними связанных участков верхней мантии.

Нет вообще никаких оснований искать глубинные процессы, якобы определяющие закономерности, связывающие глубины залегания определенных границ в верхней мантии с рельефом поверхности Мохоровичича и даже с рельефом наружной поверхности материков и океанического дна. Такая закономерная связь обязательна, она ясна и вызывается именно тем, что из недр мантии вещество постоянно восходит, если горная местность материка, облегчаемая эрозией, постоянно всплывает. Также неизбежно увеличение глубины положения размягченного слоя под теми областями, которые постоянно погружаются под весом осадков, накапливающихся в океане, морях или на низменностях.

При таком объяснении причин появления закономерной связи рельефа земной коры, поверхности Мохоровичича и верхних горизонтов мантии нет оснований эти закономерности противопоставлять гипотезе дрейфа континентов.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.