Игорь Дуэль - Судьба фантастической гипотезы
Затем ядро стало расти, мантия же, наоборот, сужалась. И со временем ей уж оказалось не по силам удерживать единое течение. Оно разбилось на несколько самостоятельных потоков (каждый со своей восходящей и нисходящей ветвью), и эти потоки стали растаскивать по планете части древнего континента-монолита.
Со временем представление о движущих силах перемещения блоков литосферы пополнилось и другими моделями. Но все они так или иначе были всё же ещё приблизительными, включали в себя множество произвольных допущений.
От многих этих недостатков свободна модель, предложенная Олегом Георгиевичем Сорохтиным.
Он обратил внимание на то, что древние базальтовые лавы содержат больше железа, чем более молодые. Учёный сделал вывод — причина здесь в уменьшении со временем содержания этого металла в самой мантии. Сорохтин провёл тонкий анализ этого явления и обосновал идею о том, что атомы железа в течение длительного времени опускаются в ядро, соединившись необычным образом с кислородом.
В целом же преобразование мантии состояло из двух параллельных, идущих примерно с одной скоростью процессов: тяжёлые фракции опускались в ядро, лёгкие — силикаты — сохранялись в мантии. Причём математические уравнения показали, что за долгую жизнь нашей планеты всё вещество мантии многократно должно пройти через нижнюю зону, где оно разгружается от железа. Полный цикл каждого конвективного течения (один его оборот), по подсчётам Сорохтина, составил триста миллионов лет.
Надо заметить, что целый ряд теоретически вычисленных Сорохтиным параметров (толщина литосферных плит, вязкость астеносферы и т. д.) оказался либо весьма близким, либо точно соответствует данным о них, полученным совершенно иными путями.
«Соображение по ходу» Сорохтина:
«Недавно под руководством А. С. Монина процесс химико-плотностной дифференциации Земли, сопровождающийся возникновением в мантии конвективных течений, был строго промоделирован на ЭВМ. Эти модельные работы подтвердили неустойчивость гравитационной конвекции и происходящие время от времени перестройки от одноячеистой структуры к двуячеистой и к более сложным структурам, а затем новое возвращение к одноячеистым структурам, с которыми можно связывать возникновение единых Пангей и Мегагей.
В целом же необходимо отметить, что тектоника литосферных плит сегодня обладает научной методологией, аппаратом расчёта, полностью согласована с законами физики, объяснила с единых позиций практически все глобальные геологические процессы. Сегодня доказанными являются многие (до 12–15) прогнозы новой теории (тех геологических явлений, о которых геологи ранее даже пе подозревали) и не известно ни одного противоречия теории с природой (остались лишь некоторые ещё необьяснеи-ные моменты, но явных противоречий нет).
Вот примеры оправдавшихся прогнозов. Проверено бурением: 1) молодость океанского дна; 2) малая доля осадков в составе базальтового слоя океанской коры; 3) затягивание осадков в зонах поддвига плит; 4) генерация углеводородов в зонах поддвига плит. Проверено непосредственными наблюдениями из подводных аппаратов: 5) существование трещин растяжения в рифтовых зонах; 6) существование сдвиговых деформаций в трансформных разломах; 7) существование сжатий в зонах ноддвига плит (в Эллинском желобе у подножия острова Кипр); 8) существование гидротермального выноса тепла из рифтовых зон. Проверено сейсмологическими методами: 9) опускание океанских литосферных плит под островные дуги; 10) предсказанный характер деформаций и механизмов землетрясений в островных дугах; 11) закон увеличения мощности литосферных плит с возрастом. Геодезическими методами установлено: 12) предсказанные направления смещений плит на Памире (в Гарме) и в других местах; 13) расчёт движения ансамбля плит, как и предсказывала теория, показал сходимость результатов. Наконец, спутниковые данные: 14) прямо подтверждён факт дрейфа литосферных плит.
Даже из приведённых примеров при отсутствии явных противоречий видно, что вероятность случайного совпадения прогнозов с реально наблюдаемыми геологическими явлениями примерно равна 1/16000. Следовательно, с уверенностью до 99,99 процента мы можем говорить, что теория тектоники литосферных плит правильно отражает действительность. На самом деле наша уверенность ещё выше, поскольку много десятков других геологических явлений и процессов, известных ранее учёным, также впервые получило своё объяснение с единых позиций в рамках новой теории».
В результате Сорохтин внёс несколько существенных поправок в идею Ранкорна. По новой модели число замкнутых конвективных течений размерами мантии не определяется. Всё зависит от неравномерности разгрузок вещества в различных частях мантии. Между нисходящими и восходящими ветвями потоков формируются «зоны застоя», где скапливаются менее разгруженные и, значит, более плотные фракции. При определённом раскладе сил вещество их этих зон устремляется к ядру, дробя замкнутые конвективные потоки, сужая их, а значит, снижая их мощь. В это время другая часть мантийного вещества уже разгрузилась на границе ядра. Здесь постепенно скапливается большое количество лёгких материалов, которые со временем непременно устремятся к поверхности.
От игры сил, управляющих нисходящими и восходящими потоками в мантии, и зависят в конечном счёте все перемещения плит литосферы.
Хотя модель Сорохтина пока ещё гипотетична, но многие соответствия вычисленных параметров реальным, строгое соответствие законам физики говорят о её серьёзных отличиях от всех предыдущих. И это вселяет надежду, что намечен верный путь поиска. А коли так, то есть основания считать, что и на тот вопрос, который всегда был «камнем преткновения» для прежних мобилистских концепций — о силах, порождающих дрейф, — будет получен убедительный ответ.
Под конец коснёмся вопроса, который, видимо, давно уже мысленно задаёт автору мой терпеливый читатель: о практической ценности всех этих многочисленных построений учёных.
Не стану особенно много говорить о том, что уже сегодня с помощью этой концепции на разных материках (скажем, в Африке и Южной Америке) удаётся находить продолжения одних и тех же месторождений полезных ископаемых. Или о проекте предотвращения разрушительных землетрясений в Калифорнии — учёные предлагают методы, с помощью которых одно такое крупное стихийное бедствие будет «разменено» на десяток мелких толчков, не несущих крупных разрушений.
Не стану потому, что суть не в этих частностях. Само по себе более глубокое знание истории формирования Земли позволяет принципиально по-новому оценить богатства её недр, понять биографию каждого её района, а значит, установить десятки, а то и сотни новых признаков, по которым геологи смогут отыскать многочисленные скопления нужных человечеству минералов. Мобилизм сулит истинный переворот в представлениях об этом. Недаром сегодня многие геологи, занятые непосредственным поиском полезных ископаемых, всё более энергично высказываются за широкое использование в этом деле достижений новой теории. О конкретных перспективах, которые здесь открываются, подробно рассказывает брошюра А. С. Монина и О. Г. Сорохтина «Геологическая теория и полезные ископаемые» (М., Знание, 1983).
Словом, ещё раз подтверждается издавна бытующий в науке афоризм: «Нет ничего полезнее для практики, чем хорошая теория».
Да, теория! Семь десятилетий спустя после введения в науку замечательной идеи мобилизма её современный вариант — глобальная тектоника литосферных плит — получил, по мнению крупнейших научных авторитетов, законное право именоваться этим высоким именем.
* * *Накануне 27-го Международного геологического конгресса, который состоялся в августе 1984 года в Москве, вице-президент АН СССР, академик А. Яншин (в соавторстве с кандидатом философских наук Л. Головановым) выступил со статьёй «Современная геология — наука новых задач и возможностей» («Коммунист», 1984, № 11). Представляя собой обзор и обобщение фундаментальных теоретических и практических достижений геологической науки, статья так оценивает положение, сложившееся сегодня в геотектонике: «…Многие гипотезы, которые казались твёрдо установленными, приходится пересматривать. В истории тектонических идей чередовались периоды признания основными либо горизонтальных либо вертикальных движений крупных блоков и плит земной коры. Очень многое прояснилось после детального геофизического изучения морских и океанических акваторий и после начала в 1968 году бурения скважин на дне океанов со специально приспособленных для этого судов. Давно уже была известна система подводных океанических хребтов, которая проходит приблизительно посередине Атлантического океана, южнее Африки, отклоняется на восток, даёт ответвление в сторону Аденского залива, а далее проходит южнее Австралии, пересекает юго-восточную часть Тихого океана и в районе Калифорнийского залива уходит под надвинутые с востока складчатые цепи запада Северной Америки. Новейшими работами установлено, что в основной части всей этой сложной подводной горной системы происходит раздвижение крупных плит земной коры, сопровождаемое излияниями базальтовых лав. Подсчитана даже скорость этого раздвижения. В Срединно-Атлантическом хребте она равна 2–2,5 сантиметра в год, а на юго-востоке Тихого океана достигает 8–12 сантиметров в год. Установлено, что глубоководные желоба, которые типично развиты на периферии Тихого океана, но встречаются также на северо-востоке Индийского океана и в других местах, представляют собой зоны, в которых океаническая земная кора пододвигается по наклонным плоскостям под более лёгкую земную кору континентов. Всё это несомненные проявления горизонтальных движений крупных литосферных плит. Однако существуют и независимые от них чисто вертикальные движения значительных блоков. Так, исследованиями последнего десятилетия установлено, что глубоководные впадины Чёрного и Средиземного морей, а также дальневосточных морей (Берингова, Охотского, Японского) образовались в результате вертикального опускания крупных блоков земной коры. А остров Исландия возник в результате вертикального поднятия участка Срединно-Атлантического хребта. Основная причина вертикальных движений, как это сейчас достоверно выяснено, — фазовые превращения вещества горных пород на субгоризонтальных границах, которые легко прощупываются методами сейсмического зондирования. Обыкновенный гранит, имеющий удельный вес 2,7, на глубине свыше 17–18 километров испытывает метаморфизм, лишается минералов, содержащих кристаллизационную воду, уменьшается в объёме и превращается в гранулит с удельным весом 3,1. В то же время базальт, который на поверхности имеет удельный вес 3,1, в условиях высокого давления и не очень высокого теплового потока, идущего из недр Земли, превращается в эклогит с удельным весом 3,4. По химическому составу это тот же базальт, но с более плотной «упаковкой» многих минералов. В условиях возросшего теплового потока паблюдаются обратные переходы (эклогита в базальт). Эти фазовые переходы сопровождаются значительными изменениями объёма пород, что на поверхности Земли приводит или к опусканиям и образованию осадочных бассейнов, или к поднятиям и даже возникновению гор».
