История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие - Дональд Протеро
Розеттский камень для океанского дна
Когда большинство людей слышат словосочетание «Розеттский камень», они думают о широко разрекламированной программе для изучения иностранных языков[85]. Настоящий Розеттский камень представляет собой огромную стелу из черного гранодиорита (рис. 21.7), которую в 1799 г. обнаружили в дельте Нила солдаты Наполеона в египетском походе. Когда французы потерпели поражение от англичан в 1801 г., то побежденные передали победителям Розеттский камень, и с 1802 г. он демонстрируется в Британском музее. Часто его даже трудно рассмотреть из-за толпы людей, сгрудившихся перед самым известным экспонатом музея.
Рис. 21.7 Розеттский камень – стела из черного гранодиорита, найденная возле Александрии в Египте. На ней выбиты три идентичных по содержанию текста – два на египетском языке (иероглифами вверху и демотическим письмом в середине) и один на древнегреческом (внизу). Камень дал ученым ключ к чтению иероглифов, и это открыло окно в историю Древнего Египта. Источник: Wikimedia Сommons
Розеттский камень известен тем, что содержит три версии одного и того же текста: иероглифы вверху, демотическое письмо (упрощенный тип египетского письма) в середине и классический греческий язык (на котором могут читать многие ученые, в том числе и я) внизу. До того момента никто не мог перевести иероглифы, и большая часть египетского письма (и, следовательно, история Египта) оставалась загадкой. Однако наличие одного и того же текста на известном языке (греческом) и неизвестном (иероглифы) дало ученым ключ к расшифровке. В 1822 г. текст на камне прочел французский археолог Жан-Франсуа Шампольон. После этого у него оказался ключ к иероглифам и, если брать шире, к древнеегипетской истории. Сегодня выражение «розеттский камень» служит метафорой для любого открытия, дающего ключ к разгадке какой-либо тайны или указывающего путь в новую область знаний.
Вернемся в 1963 г. Вспомните, что Вайн и Мэтьюз читали статью Хесса 1962 г. как раз в то время, когда они без устали анализировали собранные ими магнитные данные для Срединно-Атлантического хребта. Они знали, что срединно-океанический хребет всегда состоит из очень молодой лавы, извергающейся под водой. При более детальном рассмотрении они заметили, что центральная часть хребта и извергающиеся сегодня лавы всегда характеризуются прямой намагниченностью, однако с обеих сторон от центральной части существуют симметричные зоны отрицательных магнитных аномалий (рис. 21.5 и 21.8). Фактически рисунок магнитных полос с одной стороны хребта был зеркальным отражением таких же полос с противоположной стороны.
Рис. 21.8 Интерпретация симметричных данных для магнитных полей (чередующиеся аномалии напряженности поля, зарегистрированные судовым магнитометром) на срединно-океанических хребтах. Согласно этой интерпретации, причиной таких аномалий служит изображенный ниже процесс спрединга (раздвигания морского дна). Породы, появляющиеся при извержениях, фиксировали существовавшее на тот момент направление поля на планете, а затем пассивно расходились в стороны, как конвейерная лента. Составлено по нескольким источникам
Затем Вайн и Мэтьюз вспомнили недавно опубликованную работу Кокса, Доэлла и Далримпла, излагающую историю магнитного поля Земли за последние 5 млн лет (рис. 21.4В). И тут их озарило. Может быть, сильная положительная аномалия в центре хребта связана с тем, что породы были намагничены в зоне с такой же прямой полярностью, которая есть и сейчас, и поэтому общий магнитный сигнал получается сильнее среднего современного показателя? И, напротив, может быть, симметричные отрицательные аномалии возникли из-за того, что дно океана было намагничено в зоне обратной полярности? Тогда обратное направление намагниченности для лав на дне океана частично компенсировало бы фоновое поле, и потому суммарная напряженность магнитного поля оказывается ниже среднего, и магнитометр фиксирует отрицательную магнитную аномалию.
Эврика! Все совпало. Лава, извергавшаяся под водой, рифтовая долина в центре, симметричный рисунок магнитных полос, отражающий симметричное расположение прямо и обратно намагниченных пород на морском дне, – все это соответствовало догадке Хесса о спрединге морского дна. В природе происходит постоянный процесс создания нового океанического ложа: магма извергается в трещинах рифтовой долины в центре хребта, когда происходит его растягивание в стороны (рис. 2.5 и 21.8). Как только донные лавы остывают, они фиксируют магнитное поле Земли на момент своего формирования. Затем они растаскиваются в стороны, а в середине формируется новая кора, которая намагнитится уже в другом направлении, если магнитное поле планеты перевернулось. Старая кора постепенно отходит от центрального хребта, как пара конвейерных лент, и эти ленты – подобно пленке старого магнитофона, отходящей от записывающей головки, – сохраняют сигнал, который оставляют чередующиеся периоды прямой и обратной полярности Земли. Свои выводы Вайн и Мэтьюз изложили в эпохальной статье, опубликованной в 1963 г. Так началась революция тектоники плит. (По стечению обстоятельств в то же самое время канадский геофизик Лоуренс Морли выдвинул ту же идею, однако журнал, куда он обратился, отверг его работу. Большинство людей никогда не слышали о нем, хотя историки геологии сейчас говорят о гипотезе Вайна – Мэтьюза – Морли.)
Такое истолкование магнитных аномалий и раздвигания океанического дна было бы невозможно без счастливой случайности, выразившейся в том, что Кокс, Доэлл и Далримпл самостоятельно фиксировали изменения в магнитном поле Земли путем отбора лавовых проб на суше. Временна́я шкала магнитной полярности стала «розеттским камнем», открывшим тайну спрединга морского дна. С этого момента тектоническая теория захватила науки о Земле, навсегда изменив их.
22. Загадка зон субдукции
Голубые сланцы
Францисканский меланж содержит горные породы столь разнообразного происхождения, что это в буквальном смысле коллекция со всего Тихоокеанского бассейна или даже с половины поверхности планеты. Как показывают окаменелости и палеомагнетизм, здесь есть отложения с континентов (песчаники и так далее) и породы из разбросанных морских источников (кремнистые сланцы, граувакки, серпентиниты, габбро, подушечные лавы и другие вулканиты), собравшиеся случайным образом в цементирующей их глинистой основе. Они оказались между плитами в зоне субдукции, и многие из них унесло на глубины от 65 тысяч до 100 тысяч футов[86] и выбросило обратно в виде голубых сланцев. Эта плотная тяжелая серо-голубая порода, характерная для любых зон субдукции, содержит малиновые гранаты.
Джон Макфи. Собирая Калифорнию
Фрагмент головоломки № 1: Путешествие на дно моря
Вплоть до моего поколения форма океанского дна оставалась для науки одной из величайших загадок. Несмотря на то что океан занимает 71 % земной поверхности, до 1950-х гг. о нем было известно очень мало. Все изменилось, когда известная своими новаторскими подходами Мари Тарп и Брюс Хейзен (рис. 22.1), ее соратник по исследованиям и спутник в жизни, объединили все данные эхолотов, собранные кораблями Геологической обсерватории Ламонт-Доэрти (ныне Обсерватория Земли Ламонт-Доэрти) с конца 1940-х гг. и начали наносить на карту донные очертания. Сбором
