В северном полушарии ситуация менялась гораздо резче. В мелу (рис. 54, б) уже существовало Саргассово море с широким проливом Тетис между Северной и Южной Америкой, северная же часть Северной Атлантики еще не раскрылась, Берингов пролив был очень широким, а северный полюс приходился на Аляску. В юре (рис. 54, в) мы видим самое начало распада Пангеи; наиболее плотно «упакованной» она была в триасе (северный полюс чуть к северу от Магадана) и в перми (северный полюс юго-восточнее Камчатки; рис. 54, г, д). В нижнем карбоне Пангеи еще не было (рис. 54, е); Северная Америка, объединенная с Европой (они частично находились в южном полушарии), была отделена Палео-Тетисом от Гондваны и широким океаном от Ангариды. В нижнем девоне (рис. 54, ж) в северном полушарии находились лишь Ангарида (северный полюс был восточнее Японии) и, у экватора, восток Европы (в то время еще соединенной с Северной Америкой), а в кембрии - нижнем ордовике (рис. 54, з) в северном полушарии размещались (в основном в его тропической зоне) лишь южная часть Ангариды, Австралия и восток Северной Америки (которая была отделена Палео-Атлантикой от Европы).
Рис. 54, в. Глобальная палеомагнитная реконструкция фанерозойского движения континентов по А. Смиту, Дж. Брайдену и Г. Дрюри (1973 г.). Юра (170 ± 15 млн. лет).
Рис. 54, г. Глобальная палеомагнитная реконструкция фанерозойского движения континентов по А. Смиту, Дж. Брайдену и Г. Дрюри (1973 г.). Триас (220 ± 20 млн. лет).
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.