История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие - Дональд Протеро
В 1965 г. Вильсон участвовал в первых теоретических исследованиях движения плит относительно друг друга. Вдохновляясь идеями Булларда, Маккензи, а также австралийского геолога Сэмюела Уоррена Кэри (который был сторонником теории расширяющейся Земли), Вильсон пришел к мысли, что границы плит бывают трех основных типов. Вайн, Мэтьюз и Хесс разработали концепцию спрединга морского дна – они определили места, где плиты расходятся (глава 21). Обычно это происходит на срединно-океанических хребтах, и к 1965 г. данная идея стала уже более доходчивой. Холмс, Хесс и другие ученые также постулировали, что плиты земной коры сближаются, и при этом одна погружается под другую (глава 22).
Именно тогда Вильсон осознал, что если материал новой плиты извергается из срединно-океанического хребта в одной части земного шара и медленно перемещается к месту своего разрушения в желобе в другой части планеты, то должен существовать и третий тип границы плит, где они не разделяются и не сталкиваются, а просто скользят мимо друг друга. Такие границы Вильсон назвал трансформными разломами, потому что они транспортируют (или «трансформируют») плиту с одного места на другое. Движение на этой границе сдвиговое, то есть происходит в основном по горизонтали, почти без вертикального перемещения, и сжатие или разъединение совсем невелико. Глядя на быстро заполнявшуюся карту плиточных границ, Вильсон увидел, что большинство срединно-океанических хребтов разбиты на сегменты короткими поперечными разломами, по которым происходит их смещение. Это были первые случаи рассмотренных им трансформных разломов. Он также показал, почему в срединно-океанических хребтах такие разломы не могут не появляться: они необходимы, чтобы согласовать различия в перемещениях плит при их вращательном движении по сферической поверхности Земли.
Однако при внимательном взгляде он заметил, что на планете множество примеров огромных сдвиговых разломов, которые до сих пор оставались загадкой. Всякий раз такой трансформный разлом оказывался связующим звеном между границами плит двух других типов, например, при соединении двух спрединговых хребтов или хребта и желоба. Он разработал все возможные геометрические вариации трех взаимодействующих границ плит и указал реальные примеры для многих из таких разновидностей.
Затем Вильсон подступил к самой большой тайне – разлому Сан-Андреас (рис. 23.3А). И, разумеется, он смог показать, что этот разлом начинался на северной оконечности Восточно-Тихоокеанского поднятия – спредингового хребта, который идет от побережья Южной Америки, достигая центра Калифорнийского залива. Сан-Андреас взял на себя спрединг земной коры от этого хребта, соединив его с другим хребтом и трансформной системой к северу, на мысе Мендосино.
Эксцентричные перемещения, предложенные в 1953 г. Хиллом и Диббли, внезапно обрели смысл. Они оказались прямым результатом движения плит по поверхности планеты. А разлом Сан-Андреас просто воспринимает движение Тихоокеанской плиты на северо-запад, чтобы погрузиться в зоне субдукции под Алеутской дугой, а также во всех прочих зонах субдукции в западной части Тихого океана.
Тайна была раскрыта.
24. Средиземноморье было пустыней
Мессинские эвапориты
Мы связаны с океаном. И когда мы возвращаемся к морю – чтобы плыть или смотреть на него, – мы возвращаемся туда, откуда вышли.
Джон Ф. Кеннеди
Из пепла бедствия…[95]
К концу 1940-х – началу 1950-х гг. стала стремительно развиваться морская геология. Океанографические суда из Геологической обсерватории Ламонт-Доэрти в Нью-Йорке, Океанографического института Вудс-Хоул в Массачусетсе и Института океанографии Скриппса открыли длившийся более 30 лет период плаваний по всему миру, собирая любые доступные крупицы информации об океанах. Год за годом океан открывал свои тайны. Регулярные пробы воды на всех уровнях показывали ее температуру и химический состав. Эхолоты и гидролокаторы постепенно расшифровывали глубины и форму дна. Сбрасывание динамита с кормы судов и фиксация звуковых волн, отражающихся от слоев под морским дном, обнаруживали неглубоко залегающие структуры. Длинные стальные трубы, называемые поршневыми пробоотборниками, погружались в отложения на морском дне и брали цилиндрические керны величиной до 10 м – но не больше. Каждый раз, когда ученые пытались опустить стальную трубу существенно дальше, появлялись проблемы, поэтому летопись осадочных пород была относительно короткой и в основном представляла собой отложения последнего миллиона лет ледникового периода.
На тот момент сейсмологи уже более 60 лет определяли структуру земных недр по тому, как волны от сильных землетрясений отображались на сейсмографах. По изменениям сейсмических волн они выяснили структуру ядра и мантии, температуру и плотность каждого из слоев, а также узнали, что внешнее ядро нашей планеты жидкое.
Одно из первых открытий в этой области сделал в 1909 г. хорватский ученый Андрия Мохоровичич. Глядя на сейсмограммы, на которых были видны волны, приходящие из верхней части земной мантии и коры, он заметил резкое изменение скорости между волнами, распространявшимися только через кору, и теми, что добирались до мантии, а затем возвращались к сейсмографам обратно через кору. Вычисляя уровень глубин, сквозь которые проходили эти сейсмические волны, Мохоровичич установил, что между корой и верхним слоем мантии должна существовать заметная разница в плотности, а следовательно, и четкая граница. Позднее сейсмологи подтвердили это предположение, и граница между корой и мантией теперь называется поверхностью Мохоровичича. Поскольку это название труднопроизносимо, то геологи для краткости говорят просто Мохо.
К концу 1940-х гг. сейсмологи определили толщину земной коры во многих частях мира. Они обнаружили, что океаническая кора относительно тонка – всего около 10 км ее покрывает мантию. Континентальная кора, напротив, как минимум в 5–15 раз толще – от 50 до 150 км. Таким образом, если мы хотим сделать скважину, чтобы получить образец мантии, то лучше всего бурить самую тонкую часть океанической коры.
Эта идея заинтересовала известного морского геофизика Уолтера Манка (рис. 24.1). Манк родился в 1917 г. в Вене, а в 1932 г. семья, перебравшаяся к тому времени в США, отправила его учиться в школу в штате Нью-Йорк, надеясь, что он займется банковским делом. Хотя молодой Уолтер ненавидел это занятие, он все же работал несколько лет в семейном бизнесе, учась при этом по вечерам в Колумбийском университете. Затем он перешел в Калтех и в 1939 г. получил степень бакалавра прикладной физики, а в 1940-м – степень магистра геофизики. Манк стал аспирантом в Институте Скриппса, однако началась Вторая мировая война, и он пошел добровольцем в армию. Впрочем, американские военные оценили пользу от его знаний океана, поэтому Манк служил в исследовательской группе, которая помогала определять идеальные условия прилива и прибоя для высадки союзников в Северной Африке, на Тихом океане и в День Д. В 2009 г. Манк рассказывал: «Высадка в Нормандии известна тем, что погодные условия были
