Гипотеза разрастания коры океанов

Гипотеза разрастания сформулирована американскими исследователями Р. Дитцем (Dietz, 1961) и Г. Хессом (Hess, 1962). Они первыми высказали мысль, что дрейф континентов и расширение океанов, образование океанической земной коры и тектоническую активность срединноокеанических хребтов следует связывать с крупномасштабными мантийными конвекционными (круговыми) течениями, возможность существования которых в своё время обосновывалась О. Ампферером (1906г.), Р. Швиннером (1919 г.), А. Холмсом (1929 г.), Дж. Джоли (1924 г.) и другими. По гипотезе Дитца—Хесса земная кора суперконтинента, если под ней образуются восходящие и горизонтально расходящиеся течения, раскалывается и в форме гигантских цельных пластин раздвигается в стороны от линии раскола (рис. 81). В раскрывающуюся трещину-раздвиг под воздействием вертикальных изостатических сил вдавливается разогретый, частично расплавленный, кашеподобный базальт-гипербазитовый материал.



Из этого материала путём его гравитационной дифференциации, сопровождающейся подводным базальтовым вулканизмом, смятием, метаморфизмом и серпентинизацией гипербазитового компонента, рождается кора океанического типа, точнее её второй и третий слои. Остывая, новые блоки коры «припаиваются» к торцам раздвигающихся континентальных, а затем и океанических блоков и совместно с этими блоками, увлекаемые горизонтальными подкоровыми течениями, отодвигаются от места своего рождения в стороны, освобождая надосевую зону восходящего течения для формирования очередных, все более молодых блоков океанической коры. Процесс генерации коры и её раздвижение от оси восходящего потока осуществляются непрерывно и длительно. В результате площадь, занятая новообразованной океанической корой, постепенно увеличивается. При этом кора приобретает резко выраженное симметричное относительно осевой линии восходящего потока возрастное и структурное оформление, а обломки суперконтинента все дальше удаляются один от другого. Между обломками возникает океан, а внутренняя область океанического дна оформляется в виде срединного хребта с присущей ему тепловой, сейсмической и вулканической активностью.



Согласно построениям Ф. Вайна и Д. Мэттьюза (Wine, Mattews, 1963), аномалии разного знака над физически однотипными блоками океанической коры возникают как естественное и неизбежное следствие взаимоналожения длительно развивающегося процесса генерации коры с часто повторяющимися инверсиями геомагнитного поля. Магматические породы, из которых образуется земная кора, намагничиваются в том направлении, которое соответствует ориентировке геомагнитного поля в момент их остывания и кристаллизации. Вся совокупность тел, образующихся при нормальном положении полюсов, приобретает положительный знак намагниченности, и над ней возникает положительная аномалия или аномальная зона. Блокам коры, образовавшимся при обращённом положении полюсов, соответствуют отрицательные аномалии и аномальные зоны. Так как процесс генерации коры в океанах значительно более долгий, чем геомагнитная эпоха, то конечный магнитный рисунок коры неизбежно оказывается знакопеременным линейно-полосчатым. При этом рисунок оказывается центрально-симметричным, так как в каждую отдельную геомагнитную эпоху образуются не один, а два примерно равные блока коры, разделённые осевой трещиной-раздвигом.

Сравнив ширину аномальных полос океанов со шкалой геомагнитных эпох, Ф. Вайн и Д. Мэттьюз нашли, что между ними имеется корреляционная связь: ширина полос обычно строго соответствует продолжительности тех геомагнитных эпох, с которыми они связаны. Следовательно, скорость перемещения блоков коры в ту или другую стороны от осевых зон срединноокеанических хребтов примерно одинакова и длительное время остаётся постоянной (рис. 83). Численное значение скорости получается как частное от деления ширины аномальной полосы на продолжительность геомагнитной эпохи, с которой она связана.



Скорости перемещений коры в разных районах земного шара различны Они варьируют от 10–12 до 2–2.5 см/год: в Восточно-Тихоокеанском срединном хребте они равны 10–12; в Тихоокеанско-Антарктическом — 4–8; в южной части Индийского океана и на севере Тихого океана — 6; в южной части Атлантики — 3; на севере Атлантики — 2 см/год. Скорости раздвижений океанической коры вдвое больше. Их максимальные значения 20–24, минимальные — 4 см/год. Последняя цифра может быть легко проверена. Она относится к Северной Атлантике. Ширина океана здесь примерно равна 4 000 км, продолжительность его раскрытия от первоначальной трещины, расколовшей Пангею, до современного состояния — около 100 млн. лет. Значит, скорость расширения океана и раздвижения океанической коры получается равной 4 см/год.

Хорошее согласование независимых друг от друга геологических и геофизических данных: блоковое строение коры океанов, омоложение коры в направлении от окраин океана к срединноокеаническим хребтам, линейно-полосчатый рисунок магнитных полей океанов, их симметрия, соответствие ширины полос аномалий продолжительности геомагнитных эпох — всё это делает представления Г. Хесса, Р. Дитца, Ф. Вайна, Д. Мэттьюза, Дж. Хейрцлера, В Питмана, К. Ле Пишона и других о механизме образования океанической коры достаточно убедительными.

Кинематическая схема движения современных литосферных плит, впервые намеченная К. Ле Пишоном ещё в 1968 г., в последние годы начала находить своё подтверждение в данных лазерных измерений с помощью спутника «Лагеосат». В 1985 г. Д. К Христододулисом были опубликованы первые результаты таких лазерных измерений. Они показали большую сходимость с расчётными данными. По лазерным измерениям относительные скорости перемещений литосферных плит изменяются в пределах 0.5–4.6 см/год.

Другое подтверждение реальности расширения океанов и раз-движения континентов дало изучение трансформных разломов и гайотов. При изучении сейсмоактивности внутренних зон срединноокеанических хребтов и их рифтовых долин было установлено, что эти зоны состоят из множества коротких (20–40 км) блоков, сдвинутых относительно друг друга по поперечным разломам на десятки и даже сотни километров (рис. 7).



В 1965 г. канадский геофизик Дж. Уилсон (Wilson, 1965) высказал предположение: поперечные разломы не разъединяют осевые рифты, а, наоборот, соединяют их между собой. Они являются трансформированным (изменённым) продолжением рифтовых долин, и поэтому Дж. Уилсон назвал их трансформными. По его мнению, трансформные разломы и рифтовые долины совместно составляют ту срединноокеаническую трещину-раздвиг, в которой, согласно гипотезе Дитца—Хесса, осуществляется генерация океанической коры и от которой новообразованная кора затем раздвигается в стороны. В трансформных разломах, если они действительно являются разломами-связками, а не обычными секущими разломами, должны иметь место сдвиговые перемещения, прямо противоположные тем, которые наблюдались бы при пересечениях хребтов нормальными глубинными сдвигами. В 1967 г. Л. Р. Сайкс, изучавший механизмы возбуждения землетрясений на срединноокеанических хребтах, опубликовал результаты своих исследований (Sykes, 1967). Они полностью совпали с предвидение Дж. Уилсона (рис. 84) и стали новым подтверждением гипотезы Дитца—Хесса.



Гайоты — это одиночные подводные горы, бывшие вулканы, тысячами рассеянные в океанах. Их вершины срезаны абразионной деятельностью волн и нередко увенчаны коралловыми рифами, образующимися вблизи поверхности океана. Сейчас вершины многих гайотов располагаются значительно ниже уровня океана, причём глубины до вершин гайотов тем больше, чем дальше они отстоят от осевых зон срединноокеанических хребтов. То же самое характерно для возраста гайотов. Их породы тем старше, чем больше расстояние от них до срединных хребтов. И то, и другое свидетельствует о горизонтальных перемещениях гайотов. Их родина — приосевые зоны срединноокеанических хребтов. Здесь вулканические конуса подвергаются действию волн и обрастают рифами. Затем они перемещаются в стороны от осевых зон хребтов и опускаются все ниже и ниже (рис. 85). Максимальная установленная глубина до вершин гайотов 2 500 м. Она примерно равна разнице глубин океана на хребтах и талассоплатформах. Ясно, гайоты перемещаются не сами по себе, а совместно с корой, на которой они покоятся. Следовательно, смешение гайотов относительно хребтов является ещё одним свидетельством в пользу раздвижения океанической коры.