А. Вегенер и теория дрейфа континентов

Если посмотреть на очертания материков в Атлантическом и Индийском океанах, то в глаза бросится удивительная особенность: выступы одних довольно точно отвечают вогнутым участкам других. В качестве примера можно привести выступ Бразильского побережья Южной Америки, хорошо вписывающийся в контуры Гвинейского залива Африки. Нетрудно найти совмещаемые участки в пределах западного побережья острова Мадагаскар и лежащего напротив побережья Восточной Африки, а сомалийско‑кенийский участок материка совпадает с выступающей северо‑западной частью Австралии.

На сходство очертаний берегов противолежащих континентов обращали внимание многие географы и геологи, работавшие с картами Атлантического и Индийского океанов. Однако лишь немецкий геофизик А. Вегенер (1880–1930) разработал на основании этого и других фактов целую гипотезу. Суть ее заключалась в следующем: материки, определяющие лик нашей планеты, некогда составляли единое целое, а потом под влиянием центробежных сил разошлись в стороны. А. Вегенер назвал это дрейфом континентов.

Действительно, если из географической карты сначала вырезать, а затем сблизить друг с другом материки, то нетрудно найти такое их положение, при котором возникает сравнение с разбитой тарелкой: крупные осколки, по крайней мере частично, можно совместить между собой. При этом останутся промежутки различной формы, как бы указывающие на отсутствие мелких обломков.

При более тщательном анализе, особенно на крупномасштабных картах, если совмещать контуры по современной береговой линии, обнаруживается масса накладок, пробелов и несовпадений. Ведь побережье обозначает не край континента, а лишь границу суши и моря, подвижную во времени. Когда уровень океанских вод поднимается, побережье отступает, и, напротив, с падением уровня связано выдвижение берега в сторону моря. Если совмещать контуры материков по краю шельфа, как это и сделал А. Вегенер, то можно добиться более полного их совпадения. Но и в данном случае остаются пробелы и участки перекрытия. Последние особенно значительны в районах, где в океан впадают реки, образовавшие крупные дельты и их подводные продолжения. Однако здесь нет ничего удивительного, так как дельты – аккумулятивные формы, сложенные терригенными выносами рек, которые поступали с суши в течение сотен тысяч и даже миллионов лет.

В начале века исследования в морях и океанах только разворачивались, для многих районов еще отсутствовали сведения не только о положении геологической границы между материком и океаном (ее и сейчас трудно точно провести), но и о ширине шельфовой зоны. Поэтому построения А. Вегенера в основном были восприняты как спекулятивные. В те годы доказать правомочность подобных совмещений было невозможно. Лишь в наши дни, прибегнув к помощи ЭВМ, Э. Булларду, Дж. Эверетту и А. Смиту [1965] удалось удовлетворительно решить задачу. Оказалось, что наилучшего совпадения контуров материков, расположенных в Атлантике и Индийском океане, можно добиться, используя их очертания по изобате – 2000 м, т. е. уже на глубинах, соответствующих средней части континентального склона. По‑видимому, эти глубины в наибольшей степени отвечают границе между континентами и океанами.

Для доказательства дрейфа материков после раскола гигантского суперконтинента, названного А. Вегенером Пангеей (Пангея состояла из двух крупных материковых конгломератов – Лавразии и Гондваны), он использовал также геологические, палеонтологические и палеоклиматические данные. Вегенер обратил внимание на близость возраста и состава осадочных и магматических формаций, слагающих периферийные районы Африки и Южной Америки со стороны Атлантического океана. Другим убедительным аргументом в пользу существования в конце палеозоя – начале мезозоя единого материка в южном полушарии – Гондваны – были следы обширного материкового оледенения, найденные на юге Африки, в Южной Америке, на Индостанском полуострове и в Австралии. Все говорило о том, что в конце карбона и в перми указанные континентальные глыбы находились вблизи Южного географического полюса и были спаяны вместе. Действительно, трудно представить, что оледенение одновременно охватывало столь удаленные друг от друга континенты.

По признанию самого А. Вегенера, на мысль о возможном дрейфе материков его натолкнули данные о близком составе палеонтологических остатков, которые были обнаружены в континентальных породах палеозойского и раннемезозойского возраста Африки и Южной Америки. Особенно поразительными оказались находки на этих континентах скелетов листозавров – представителей редкой группы динозавров, обитавших, по‑видимому, в пресноводных водоемах. На материках северного полушария остатки этих животных не встречались. Все это свидетельствовало о существовании сухопутного моста между континентами в южном полушарии. Сходны были флористические комплексы из континентальных разрезов Африки и Южной Америки. Однако на рубеже поздней юры и раннего мела появились различия. Отсюда А. Вегенер сделал вывод, что отделение Южной Америки от Африки произошло в меловое время.

Интуиция А. Вегенера опередила развитие науки почти на полстолетия. Смелость и внутренняя логика концепции дрейфа континентов поначалу захватили умы многих его современников. Но спустя несколько лет были произведены расчеты, которые показали, что механизм возможного дрейфа материков в том виде, в каком он представлялся А. Вегенеру, нереален. Чтобы двигаться, огромные по толщине и размерам глыбы сиалического материала (с континентальным типом земной коры) должны были преодолевать сопротивление тяжелой и вязкой «симы» (океанической коры), а также твердой (по представлениям тех лет) мантии, т. е., по существу, взламывать и ту и другую. Центробежной силы, которая, по мысли первых мобилистов, двигала континенты, на это явно не хватало. О новообразовании (спрединге) океанической коры в срединно‑океанических хребтах тогда ничего не было известно.

После нескольких лет ажиотажа вокруг гипотезы А. Вегенера ее популярность быстро пошла на убыль. Это в немалой степени было связано с трагической гибелью А. Вегенера в 1930 г. во льдах Гренландии. Негативную роль сыграли и навеянные гипотезой дрейфа материков разнообразные фантастические представления. Их отголоски мы находим, например, у А. Н. Толстого в «Гиперболоиде инженера Гарина». Герой романа изобретатель и авантюрист Гарин с помощью лучевой энергии гиперболоида пробивает на базальтовом острове глубокую шахту сквозь океаническую оболочку, в недрах которой якобы находится золотоносный рудный пояс. Как видим, здесь легко просматривается идея о том, что «тяжелая» океаническая кора должна содержать несравненно больше тяжелых металлов, чем континентальная.

В действительности же океан оставался почти таким же недоступным для исследователей, как и раньше. Новых фактов появлялось немного, и интерес в теории дрейфа материков постепенно угас. Однако она успела побудить геологов к изучению морей и океанов и дала толчок разработке дистанционных методов исследований. В частности, стали развиваться геофизические методы, способные просвечивать дно на глубину и получать непрерывные записи подводного рельефа от берега до абиссали. Огромное значение имело усовершенствование приборов эхолокации. Благодаря широкому внедрению эхолотов на флотах, а затем и на исследовательских судах за короткий промежуток времени произошел настоящий переворот в наших знаниях о рельефе морского дна. Выявилась чрезвычайно сложная геологическая структура океана, различающаяся в периферийных и центральных его частях. Началась эпоха интенсивного накопления фактических данных, что привело в конечном итоге к революционному пересмотру всей системы взглядов на историю не только океанского дна, но и континентов.

В геологической науке между тем развернулась борьба идей, продолжающаяся с разной интенсивностью до сих пор.

Фиксизм и мобилизм

Споры среди геологов относительно возможности горизонтальных перемещений крупных блоков земной коры вскоре привели к обособлению двух школ, представители которых занимали непримиримые позиции. Одни пытались объяснить особенности строения горно‑складчатых поясов, выделяемых на континентах, только горизонтальными тектоническими подвижками, другие – исключительно вертикальными: воздыманием земной коры и ее опусканием. За первым течением вскоре закрепилось название «мобилизм», а за вторым – «фиксизм».

Чтобы понять суть этих споров, нужно обратиться к строению основных структурно‑тектонических элементов в пределах континентального сегмента земной коры, так как о структуре океанического сегмента тогда почти ничего не знали. Речь идет о древних и молодых платформах и горно‑складчатых поясах, их разделяющих. Платформы характеризуются двучленным строением, спокойным горизонтальным залеганием пластов осадочных пород, а также сглаженным, чаще всего низменным рельефом. Они имеют кристаллическое основание (фундамент), разбитое на крупные и мелкие блоки, и осадочный чехол.

Платформы, или, как их еще называют, кратоны, составляют ядро (или ядра) континентов, которые спаяны между собой горно‑складчатыми поясами различного возраста. Последние нередко отделяют кратоны от океана, хотя чаще он непосредственно граничит с платформами континентов. Горно‑складчатые пояса представляют собой систему разновысотных хребтов, разделенных долинами и межгорными впадинами. Серии осадочных и вулканических пород здесь собраны в крупные и мелкие складки, в ядрах которых при эрозии горных массивов обнажаются самые древние образования, а на крыльях – самые молодые. Выступающие части складок, будь то на поверхности или в недрах осадочного чехла, получили название антиклиналей, а разделяющие их понижения – синклиналей. Помимо складчатых дислокаций, в пределах горно‑складчатых сооружений выявляются и иные зоны нарушений. По ним те или иные группы пластов разобщены (разорваны) и смещены друг относительно друга. Смещения эти могут носить вертикальный или горизонтальный характер. В первом случае разломы, по которым они происходят, называются сбросами или взбросами в зависимости от направления движений вниз или вверх, во втором – сдвигами. И те и другие достаточно четко проявляются и легко картируются при геологической съемке.

Известны, однако, и более сложные разрывные нарушения, получившие название надвигов. Суть их состоит в том, что разорванные по плоскости сместителя горизонты (пласты) пород не только смещаются друг относительно друга по вертикали и горизонтали, но к тому же и накладываются одни на другие. Возникает так называемая покровная структура: пласты одного возраста в разрезе образуют «слоеный пирог». При таком строении осадочного чехла скважина, заложенная на поверхности, вскроет однотипные и близкие по составу и возрасту пластины, разделенные несогласиями, иначе говоря, поверхностями разрыва, по которым перемещались слои. Возникает комплекс чешуйчатого строения.

Нередки случаи, когда в районах с покровной структурой более древние пласты, которые по законам геологической логики должны находиться под более молодыми образованиями, оказываются над ними, т. е. перекрывают их. Тут речь идет о крупных надвигах и связанных с ними значительных по амплитуде и расстоянию перемещениях.

Благодаря надвигам в непосредственном соседстве могут находиться породы и целые комплексы отложений, никак не связанных возрастом или происхождением. Для геолога является нормальной ситуация, когда в районе, где проводятся исследования, он имеет дело с породами определенного возрастного диапазона, т. е., скажем, с возникшими в докембрии, палеозое, мезозое или кайнозое. В редких случаях, да и то лишь в краевых частях древних платформ, присутствуют одновременно все эти образования. Но и здесь их удается вскрыть только очень глубокими скважинами. Как правило, тот или иной участок земной коры активно развивался в конкретный период (периоды) геологической истории.

Согласно другому закону, особенно хорошо известному литологам, т. е. специалистам по породам осадочного происхождения, в непосредственном соседстве как в разрезе, так и на площади могут находиться породы близкого генезиса, если они, конечно, не разделены крупными стратиграфическими перерывами или не контактируют по разлому. Иначе говоря, рядом с речными и озерными отложениями обычно оказываются прибрежно‑морские и дельтовые, но никак не глубоководные морские или океанические. Соответственно и наоборот: осадки, сформировавшиеся в открытой части шельфа, т. е. в районах действия океанских или морских течений, не могут находиться в непосредственном соседстве с эоловыми наносами пустынь или речными выносами предгорий. Между ними обязательно должно быть связующее звено – отложения волнового генезиса или зоны действия приливов и отливов, иначе говоря, прибрежно‑морские и береговые образования. Эта особенность, получившая название закона Вальтера–Головкинского, с конца прошлого века являлась своеобразным мерилом правильности геологических построений для того или иного региона.

Легко поэтому представить, какие ожесточенные споры возникали в тех случаях, когда на составлявшихся геологических картах оказывались рядом образования очень разного возраста и разной фациальной природы. С подобным соседством можно смириться, если предположить наличие разрывных нарушений, по которым были подняты к поверхности (или, наоборот, опущены в недра) слои другой возрастной группы. Однако особо острые дискуссии среди геологов разгорались тогда, когда подобные разновозрастные и разнофациальные контакты выявлялись не на площади, а в разрезе. Впрочем, совершенно чуждые друг другу комплексы пород могут оказаться рядом, если они разделены огромным стратиграфическим перерывом, в течение которого произошла резкая перестройка этого участка земной коры.

Бывают, однако, случаи, когда и подобные предположения не объясняют всей курьезности и даже парадоксальности выявленных геологических границ. И тогда остается одно: признать наличие надвига и связанного с ним покрова, развитие которых привело в непосредственное соприкосновение комплексы пород‑антиподов.

Надо сказать, что на платформах подобные казусы практически не встречаются. Здесь в разрезах осадочного чехла древние отложения перекрываются более молодыми, причем залегают они в основном горизонтально я большая часть нарушений этой стратификации связана с простейшими разломами – сбросами. Лишь в краевых частях платформ, обращенных к океану или горно‑складчатому поясу, имеются покровные структуры. Их появление обусловлено тектоническими процессами, протекающими в зоне перехода от континента к океану, или особенностями роста и эволюции горно‑складчатых систем. В целом для осадочного этажа древних и относительно молодых кратонов (платформ) характерны малоамплитудные пологие складки простого строения, вытянутые в антиклинальные зоны. Тут все было более или менее ясно: тектонику платформенных областей на континентах определяли вертикальные, в основном малоамплитудные, движения.

В отечественной геологии основополагающие проблемы тектоники стали объектом пристального внимания ученых в 40–50‑х годах, когда резко расширились региональные исследования, в том числе поисковое и разведочное бурение на нефть и газ. Велось оно, однако, неглубоко (1,5–3 тыс. м) и в районах с. относительно простым строением – в передовых прогибах и прилегающих частях древних и молодых платформ. Результаты бурения, а также геологической съемки на огромных просторах нашей страны не подтверждали наличия крупных покровных структур. Отдельные надвиги и чешуи в различных горно‑складчатых системах принципиально не меняли складывавшейся к тому времени общей картины, которую легко можно было объяснить господством в геологическом прошлом вертикальных тектонических движений. Правда, работы зарубежных ученых показали покровно‑надвиговое строение многих районов Альпийского складчатого пояса, что нашло отражение в термине «альпинотипная», т. е. покровная, тектоника. Однако Альпы можно было рассматривать как исключение. Отечественные же материалы, интерпретировавшиеся зачастую с учетом позиции ведущих тектонистов того времени, казалось, свидетельствовали о главенствующей роли вертикальных Движений. Фиксистские концепции получили всеобщее признание, а мобилизм, и в частности гипотеза дрейфа материков А. Вегенера, рассматривался как исторический курьез, скорее забавный, чем значимый. Впрочем, доклады мобилистов на всесоюзных тектонических совещаниях уже тогда собирали обширную аудиторию, чувствовавшую подспудно, что именно с этой стороны можно ожидать нового скачка в геологических знаниях. Провозвестниками новой геологической революции в те годы выступали в нашей стране Б. Л. Личков и П. Н. Кропоткин, а за рубежом – Ф. Венинг‑Мейнес, Г. Хесс, Р. Дитц, Б. Хизен и др.