Журнал «Вокруг Света» №03 за 1984 год
Шрифт:
Цепь рассуждений вполне логично приводит к следующему умозаключению. Если вулканический расплав поднимается с большей глубины, то над этим очагом будет толще литосфера ( Земная кора, спаянная с твердой частью мантии над астеносферой — пластичной оболочкой Земли.).
И коль скоро речь зашла о мощности литосферы в Мировом океане, то самое время вспомнить о научном руководителе Ирины Лукашевич, о докторе физико-математических наук Олеге Георгиевиче Сорохтине, авторе оригинальных формул, которыми устанавливается прямая зависимость между толщиной литосферы, ее возрастом и глубиной океана в том или ином месте. Он первым доказал, что ни одна из этих
По модели Сорохтина, толщина литосферы под океанами отнюдь не всюду одинакова. И вот почему. Образование молодой коры начинается с внедрения мантийного вещества в трещину разрыва (в рифте). Астеносфера здесь подходит буквально к самой поверхности дна. Раздвигаются борта разлома. Полурасплавленная магма остужается. Кристаллизуется ее излившаяся базальтовая часть.
Чем дальше от рифта вновь возникшие участки коры, тем глубже охлаждение вещества, заключенного в верхней мантии, но не излившегося на поверхность. Вот когда литосфера становится толще и плотнее. Но от этого она отнюдь не приподнимается. Наоборот, погружается все ниже. Там, где это происходит — на крыльях срединных хребтов,— заметно понижается морское дно.
По своим формулам Сорохтин вычертил кривые рельефов дна Атлантического и Тихого океанов. То есть каким оно (исключая, разумеется, детали) должно быть. И это «должно быть» достаточно точно совпало с реальным положением вещей. Близкими оказались также «математическая» толщина литосферы и определение ее мощности сейсморазведкой.
Сравнительно близкими, не более того,— вот на что обратила внимание Лукашевич. И еще: в формулах Сорохтина поначалу не учитывалось, что у подошвы литосферы вещество трижды переходит из одного состояния в другое — в зависимости от глубины и степени охлаждения. Трижды, и каждый раз скачком — там словно бы нарастают ступени по мере того, как один минерал (плагиоклаз) превращается на ее подошве в другой (шпинель), а этот в третий (гранат).
Программу для ЭВМ написала Елена Приставакина. Машине надлежало определить временные зоны превращения вещества. И вот ее ответ: возраст первой ступени — от нуля до 20 миллионов лет, второй — до 60 и третьей — больше 60 миллионов лет. Причем ступени-ровесники расположены симметрично по обе стороны от оси срединного хребта и на всем протяжении вдоль него у них одинаковые плотность и толщина. Одинаковые!
Оставалось найти причину североатлантических аномалий.
В Институте физики Земли АН СССР по этому поводу имелась собственная точка зрения: под Северной Атлантикой на глубине 400—900 километров возникло уплотнение — под действием высоких давления и температуры произошла частичная перестройка электронных оболочек атомов мантийного вещества.
Но ведь в мантии соседних районов на той же глубине царили, надо думать, не меньшие давление и температура, однако ни уплотнений, ни положительной гравитационной аномалии там почему-то не появлялось!
А вот еще одно суждение о тех океанских загадках, которое высказал Сорохтин. Вкратце суть его концепции, включающей в себя и объяснение ситуации в Северной Атлантике, такова.
Одновременно с образованием Земли в ее недрах началось расслоение вещества по плотности. Ядро Земли медленно росло — на его поверхности первичная смесь вещества (в основном силикатного) освобождалась частично от тяжелой фракции (окиси железа). Даже такой малой потери достаточно, чтобы возникла разность плотности веществ. г более легкое начало подниматься. А восходящий поток в верхней мантии медленно растекался в стороны, растягивая и разрывая
местами литосферу, одновременно растаскивая расколотые плиты.Массы, относительно более богатые окисью железа, опускались вниз, увлекая за собой расколотые и отяжелевшие со временем части океанской литосферы. Так непрекращающаяся плотностная циркуляция вещества — конвекция — стала движущей силой дрейфа литосферных плит и одновременно источником, питающим рост ядра Земли. Процесс продолжается и сегодня.
Северная Атлантика, по мнению Сорохтина, как раз и стала районом восходящего мантийного течения. Этим он объясняет тамошнюю приподнятость в рельефе дна.
Однако часть геофизиков указывала на серьезное противоречие: если согласиться, что под Северной Атлантикой восходящий поток действительно существует, то он будет нести более легкое по сравнению с окружающей мантией вещество. И тем самым создавать здесь поле отрицательного гравитационного отклонения. А поскольку сомневаться в реальности североатлантической положительной аномалии не приходится — факт абсолютно достоверный,— то остается усомниться в справедливости гипотезы.
Тем более что противоречие в ней не единственное.
Сомнения остаются?
Сорохтин считает подобное противоречие кажущимся. Известно, что в показаниях гравиметра отзываются не только изменения в плотности горных пород, но и глубина их залегания. А если в Северной Атлантике дно приподнято, значит, оно существенно ближе к корабельным измерительным приборам, чем, скажем, в Центральной. Отсюда и положительная аномалия.
Но это было лишь предположением. Лукашевич взялась подсчитать, как приподнятость дна в «чистом виде» может влиять на показания гравиметра. Информация о глубинах Атлантики, которую получили непосредственно с судов, позволяла построить усредненный рельеф дна всего региона — более удобный для расчетов.
Толщину и плотность ступеней литосферы Лукашевич вычислила по тем формулам Сорохтина, которые сама же уточнила.
И вот закончена главная часть работы — выяснена «доля» литосферы в тех аномальных 40 миллигалах, что показывал гравиметр в Северной Атлантике. Теперь оставалось решить — как потом говорила Лукашевич — простейшую задачу на вычитание — отнять «долю» литосферы от общего показателя положительной гравитационной аномалии.
И тогда последняя получилась... отрицательной! Каковой ей и полагалось быть над восходящим течением мантийного вещества. («Доля» литосферы оказалась больше 40 миллигал.)
Однако с сорохтинской гипотезой «спорила» еще одна аномалия.
В самом деле, отчего различен состав изверженных базальтов в Северной и Центральной Атлантике?
Сорохтин и здесь не видел ничего загадочного. Причина заключалась опять-таки в мантийных течениях.
Под Северной Атлантикой восходящий поток не может свободно растекаться во все стороны. Под обрамляющими ее континентами пластичный слой выклинивается, и вязкость верхней мантии увеличивается раз в десять. Фундаменты Евразии, Африки, Северной Америки и Гренландии становятся непреодолимым препятствием. Материки, по словам Сорохтина, подобны сидящим на мели гигантским айсбергам.
Мантийный поток вынужден отклоняться на юго-запад. Он направляется вдоль оси срединного хребта — по пути наименьшего сопротивления.
Центр восходящего течения находится примерно в районе Исландии. А так как там хребет наиболее приподнят, то в астеносфере между Северной и Центральной Атлантикой создается перепад уровней в два с половиной километра. На суше подобное порождает бурные горные реки и даже грозные сели. В мантии катастроф не случается — вещество для стремительных потоков слишком вязко.