Происхождение океанов

Положение изменилось в конце 50-х годов, с открытия палеомагнетизма и срединных хребтов и осложняющих их рифтов в океанах. Данные палеомагнетизма подтвердили идею А. Вегенера о Пангее и ее распаде, а рифтовые зоны срединных хребтов стало логичным рассматривать как оси раздвига, от которых шло разрастание или спрединг, как его стали называть, ложа океанов. Гипотеза спрединга была предложена в 19

61 — 1962 гг. американскими учеными — геологом Г. Г. Хессом и геофизиком Р. С. Дитцем, но предвосхищена в 1928 г. английским геологом А. Холмсом. Вскоре, уже в 1963 г., она получила свое первое серьезное подтверждение. Англичане Ф. Вайн и Дж. Мэтьюз на ее основе, а также открытого в 50-е же годы явления периодической инверсии магнитного поля в течение последних 4 млн. лет предложили оригинальное объяснение происхождения осей симметричных линейных магнитных аномалий океанов.

Основная идея гипотезы Вайна—Мэтьюза состоит в следующем (рис. 1). В процессе раздвига в рифтовой зоне срединного хребта образуется зияние, заполняемое поднявшимся из астеносферы базальтовым расплавом. Этот расплав затем застывает в магнитном поле соответствующей эпохи. Раздвиг продолжается, и данная пластина базальта оказывается разорванной надвое. Возникшее зияние снова заполняется базальтом, который, если за это время произошла инверсия магнитного поля, намагничивается теперь в обратном направлении. Затем и эта пластина базальта испытывает разрыв и раздвиг и процесс многократно повторяется, создавая целую серию линейных магнитных аномалий по обе стороны оси срединного хребта. Они ложатся как метки на конвейер удаляющейся от этой оси океанской коры.

Рис. 1. Схема, поясняющая образование знакопеременных линейных магнитных аномалий океана по гипотезе Вайна—Мэтьюза

А—В — последовательные стадии раскрытия рифта и формирования океанской коры; 1— континентальная кора; 2— кора, образованная в эпоху нормального магнитного поля; 3 — то же, в эпоху обращенного магнитного поля; 4 — кривая магнитных аномалий; 5 — ось спрединга.

Зная возраст первых аномалий и расстояние от этих аномалий до оси хребта (Среднеатлантического), можно было определить среднюю скорость раздвига Атлантики, оказавшуюся порядка 1 см/год. Экстраполируя же эту скорость на все 32 аномалии, первоначально установленные в Атлантике, и далее на пространство относительно спокойного магнитного поля, отделяющего крайнюю из аномалий от подводного подножия континента, оказалось возможным, во-первых, предположительно датировать каждую из аномалий и тем самым полосу океанской коры, в пределах которой она отмечена и, во-вторых, определить время начала раздвига (спрединга), создавшего центральную часть Атлантического океана. Возраст аномалии 32 был установлен как раннесенонский, а время начала спрединга в этой части Атлантики как раннеюрское; последнее совпало с предсказанием А. Вегенера, основанным на определении времени появления существенных различий в наземных фаунах и флорах по обе стороны Атлантики. В дальнейшем область спокойного магнитного поля сократилась за счет обнаружения сначала в Тихом, затем в других океанах серии аномалий, отнесенных к неокому и поздней юре, до келловея включительно. Возрастная шкала магнитных аномалий, или магнитостра-тиграфическая шкала, недавно прошла проверку на континентальной земной коре на хорошо фаунистически охарактеризованных отложениях Северных Апеннин в Италии. Сходимость оказалась почти стопроцентной для кайнозоя, а в мезозойскую шкалу пришлось внести лишь небольшие поправки.

Гипотеза Вайна—Мэтьюза, а с ней и гипотеза спрединга в целом получили затем убедительное подтверждение в процессе глубоководного бурения, показавшего, что возраст второго слоя океанской коры возрастает в обе стороны с удалением от оси срединных хребтов, а в каждой отдельной точке, в общем, соответствует предсказанному по магнитостратиграфической шкале. В сочетании с данными геофизических исследований бурение позволило установить, что целый ряд свойств океанской коры закономерно изменяется в направлении от оси срединных хребтов к континентам: 1) тепловой поток снижается, 2) глубина дна возрастает, поверхность иногда понижается, 3) мощность осадочного чехла также возрастает за счет появления все более древних слоев, 4) соответственно увеличивается возраст кровли (и всего) второго слоя, 5) увеличиваются скорости сейсмических волн во втором слое, что указывает на увеличение его плотности вследствие заполнения пор и трещин минеральным веществом, 6) понижается интенсивность магнитных аномалий вследствие окисления ферромагнитных минералов, 7) возраст вулканических островов повышается, а высота и число подводных вулканов убывают, 8) возрастают мощность литосферы за счет верхов астеносферы и глубина очагов землетрясений. Кроме того, снизу вверх по разрезу скважин глубоководного бурения наблюдается не менее закономерная смена осадков меньших глубин (но пелагических) более глубоководными осадками, а в основании осадочного слоя нередко отмечаются металлоносные образования. Все это подтверждает, что начало отложения осадков имело место в условиях рифтовой долины срединного хребта с ее гидротермами, а затем по мере удаления от оси хребта шло погружение дна, логично объясняемое остыванием, уплотнением и увеличением мощности литосферы. Дж. Слейтер и О. Г. Сорохтин показали, что глубина дна возрастает пропорционально корню квадратному из возраста коры или расстояния от оси срединного хребта, примерно до возраста порядка 80 млн. лет, после чего углубление замедляется (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость между возрастом нормальной океанической коры и глубиной океана. По Дж. Слейтеру и др. (1982 г.)

Большая часть данных и по Атлантическому и по Индийскому океанам попадает в пределы полосы, показанной крапом (интервал 600 м).

Эта закономерность объясняет тот факт, что наиболее глубокими являются наиболее древние котловины, а у трансформных разломов приподнятыми являются крылья, сложенные более молодой корой. Возраст наиболее древних осадков Мирового океана также совпал с предсказанным по магнитным аномалиям, по палеомагнитным данным, а ранее А. Вегенером по данным палеобиогеографии временем начала раскрытия океанов.

Наблюдения с подводных лодок подтвердили раздвиговую природу рифтовых зон, а проверка на ЭВМ — сходимость очертаний материков по обе стороны Атлантического океана, а также Южной Австралии и противолежащей части Антарктиды (рис. 3).

Рис. 3. Соответствие контуров континентов, ныне разделенных Атлантическим океаном. По Э. Булларду (1966 г.)

1 — континенты (нанесена сетка современных географических координат); 2 — шельф; 3 — промежутки, где края континентальных шельфов не сходятся; 4 - Карибское и Средиземное моря и Индийский океан; 5 — перекрытия; 6 — палеомагнитные широты пермского периода

5. Подтверждение гипотезы спрединга

 Скачать реферат