Движение материков: от гипотезы Вегенера к тектонике плит

Непрерывное движение континентов: основы теории

Современная наука утверждает, что континенты нашей планеты не статичны, а находятся в постоянном медленном перемещении, которое можно зафиксировать только с помощью высокоточных приборов. Это движение материков, известное как дрейф, происходит со средней скоростью около 3-5 сантиметров в год. Если бы мы могли взглянуть на Землю 40 миллионов лет назад, мы бы увидели совершенно иную картину расположения суши. Пожалуй, только Африка сохраняла очертания, близкие к современным. Этот непрерывный процесс формирует облик нашей планеты на протяжении миллионов лет.

Сегодня благодаря спутниковой геодезии ученые могут с большой точностью отслеживать текущее движение материков. Установлено, что, например, Лос-Анджелес ежегодно удаляется от Нью-Йорка почти на 3,5 см, а Австралия относительно Евразии движется быстрее всех - до 7 см в год. Также фиксируются небольшие, но постоянные изменения по всей планете, что подтверждает динамическую природу литосферы.

Идея о движении континентов не нова. В начале XX века немецкий геофизик Альфред Вегенер, заметив поразительное сходство береговых линий материков по обе стороны Атлантического океана, выдвинул революционную для своего времени гипотезу дрейфа. Он предположил, что около 250 миллионов лет назад существовал единый суперконтинент Пангея. Этот гигантский массив суши состоял из двух частей: северной Лавразии (включавшей Северную Америку и большую часть Евразии) и южной Гондваны (объединявшей Южную Америку, Африку, Антарктиду, Австралию и Индостан). Сколько всего материков? Постоянно возникающий вопрос в ту далекую эпоху, находит ответ в этой теории - один.

Аргументы Вегенера и возрождение теории

Для подтверждения своей гипотезы Вегенер и его последователи собрали четыре группы доказательств:

1. Геоморфологические. Сходство очертаний береговых линий, особенно Африки и Южной Америки.
2. Геологические. Идентичность геологических структур и разрезов на разных континентах, ныне разделенных океанами.
3. Палеонтологические. Обнаружение ископаемых остатков одинаковых видов наземных и пресноводных животных и растений на разных материках, что указывает на их былое единство.
4. Палеоклиматические. Наличие следов древнего оледенения (морен, ледникового рельефа) на всех южных материках, включая Африку и Индию, которые сегодня находятся в теплых широтах. Возникновение такого масштабного оледенения одновременно на удаленных друг от друга континентах можно было объяснить только их совместным расположением вблизи Южного полюса в составе Гондваны.

Позднее объем доказательств расширился: были обнаружены древние горные пояса и схожие типы пород на континентах, которые ныне разделены океанами - например, в Бразилии и Западной Африке. Дальнейшее развитие теории шло уже на стыке геологии, геофизики и других наук о Земле. На дне океанов были идентифицированы срединные хребты, подтверждающие процессы спрединга.

Несмотря на убедительность, гипотеза Вегенера не могла объяснить механизм, заставляющий огромные континенты перемещаться, и к середине XX века была почти забыта. Однако новые открытия в области геофизики, такие как изучение палеомагнетизма, открытие срединно-океанических хребтов и магнитных аномалий океанического дна, привели к возрождению идеи в новой форме- теории тектоники литосферных плит. Эта теория объяснила, что движение материков происходит потому, что они являются частью огромных литосферных плит, которые "плывут" по пластичному слою верхней мантии- астеносфере.

Тектоника плит: механизм движения материков

Земная кора и верхняя часть мантии образуют литосферу, которая разделена на несколько крупных (около 8) и десятки мелких плит толщиной от 80 до 120 км. Каждый континент располагается на своей плите. Сколько материков сегодня? Ответ на вопрос прост - шесть, но количество литосферных плит больше.

Стоит отметить, что Антарктида располагается на собственной плите, что делает её довольно устойчивой по сравнению с такими материками, как Евразия, находящимися на границе множества тектонических плит. На границах плит процесс движения зачастую проявляется в виде землетрясений, образования рифтов, а также в извержениях вулканов.

Процессы, происходящие на границах плит, определяют их движение:

• спрединг (расхождение). В зонах срединно-океанических хребтов литосферные плиты расходятся. В образующиеся трещины (рифты) поднимается вещество мантии, которое застывает и наращивает новую океаническую кору. Это приводит к "разрастанию" океанического дна и заставляет плиты двигаться. Так, например, Европа и Северная Америка удаляются друг от друга со скоростью около 5 см/год;
• субдукция (погружение). Когда более плотная океаническая плита сталкивается с континентальной, она погружается под нее в мантию. Этот процесс сопровождается интенсивной сейсмической активностью и вулканизмом, формируя глубоководные желоба и островные дуги, как, например, Тихоокеанское “огненное кольцо”;
• коллизия (столкновение). При столкновении двух континентальных плит, обладающих примерно одинаковой плотностью, ни одна из них не может погрузиться в мантию. Происходит их сжатие, дробление и смятие в гигантские горные складки. Так, столкновение Индостанской плиты с Евразийской привело к образованию высочайшей горной системы мира - Гималаев.

Дополнительным аспектом является тот факт, что рельеф и климат материков, а также распространение природных ресурсов сильно зависят от процессов движения материков. 

Скорости движения плит различны. Самой "быстрой" считается Тихоокеанская плита, а Евразийская- одной из самых "медленных". Австралия отдаляется от Антарктиды с максимальной скоростью- до 14 см/год. Австралия также является ответом на вопрос, на каком из материков нет действующих вулканов. Это спокойствие объясняется тем, что материк на котором нет действующих вулканов находится в центре литосферной плиты, а не на ее активных границах.

Прогнозы и движение материков в будущем

Геологические процессы, хоть и медленные, позволяют ученым строить прогнозы. Африканский континент, считающийся относительно неподвижным, демонстрирует признаки раскола в восточной части (Восточно-Африканский рифт). Ученые предполагают, что со временем эта часть может отделиться и, двигаясь на восток, сомкнуться с Индостаном. Обе Америки продолжают свое движение на запад, о чем свидетельствуют высокие Кордильеры и Анды на их западных побережьях.

Новые компьютерные моделирования и анализ тектонической активности позволяют ученым реконструировать движения плит на миллионы лет вперед. Примером является гипотетический суперконтинент Пангия Ультима, который, согласно моделям, может вновь образоваться через 200–250 миллионов лет в результате дальнейших смещений. 

Еще одним следствием перемещения литосферных плит является миграция биологических видов - как флоры, так и фауны. Этот процесс объясняет, почему ископаемые останки идентичных видов встречаются на материках, разделенных сегодня тысячами километров океанов.

В заключение можно отметить, что исследование движения материков лежит в основе понимания устройства и истории Земли. И хотя скорости этих процессов кажутся неощутимыми по меркам человеческой жизни, за геологические эпохи они переворачивают облик планеты, формируя новые ландшафты и климатические условия для жизни.