Палеомагнитные аномалии и возраст ложа океанов
Рис.1.7. Система срединно-океанических хребтов Мирового океана имеет длину 60 тыс. км, опоясывает всю Землю и проходит по осевым зонам молодых Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов.
В 1960-1970-х гг. ХХ в., по мере внедрения в практику геологических исследований палеомагнитных методов, а также применения в этих целях глубоководного бурения, сейсмических съемок, визуальных наблюдений с подводных аппаратов и других современных методических подходов, идея мобилизма получила свое дальнейшее развитие в концепции «новой глобальной тектоники» или «тектоники литосферных плит». Ее положения успешно развивались в 1980-1990-х гг. и продолжают развиваться сегодня. Согласно этим представлениям в зонах срединно-океанических хребтов в результате подъема из недр планеты раскаленных потоков базальтовой магмы происходит постоянное образование океанической коры[4] (рис.1.8).
Рис.1.8. Рифтовые долины вдоль оси срединно-океанических хребтов – зоны активного вулканизма, а глубоководные желоба по периферии океанов (зоны «субдукции») – пояса землетрясений.
По мере «извержения» новых порций магмы, ранее поступивший материал, как по конвейеру, сносится (растягивается) в сторону от рифтовой (центральной) зоны хребта. Скорость «спрединга» (от англ. «spread» – растягивать, расширять) таких плит (рис.1.9) параллельно земной поверхности составляет 2, а в некоторых случаях 16 см/год. Достигнув подводной окраины материков, в области глубоководных желобов, уже остывшая «старая» земная кора уничтожается в так называемых зонах «субдукции», погружаясь под плиту континента и смешиваясь в недрах Земли с раскаленным веществом ее мантии.
Рис.1.9. На поверхности Земли сегодня выделяют восемь крупных литосферных плит [1september.ru]
Подъем нагретой базальтовой магмы из глубин Земли вдоль оси срединно-океанических хребтов приводит к образованию рифтовых долин и вызывает активную вулканическую деятельность. Погружение остывшей магмы в зонах глубоководных разломов приводит к деформации погружающихся пород и сопровождается мощными глубокофокусными (на глубинах от 300 до 700 км) землетрясениями. Таким образом, границами движущихся плит с одной стороны оказываются срединно-океанические хребты с активной вулканической деятельностью, а с другой – глубоководные желоба, совпадающие с поясами землетрясений (Япония, Курильские, Антильские и Марианские острова, архипелаг Тонга, юг Индонезии, Карибское море и многие другие.
В 1965 г. канадский геолог Дж.Вильсон по геологическим признака разбил литосферу на ряд отдельных рифтовые зоны с повышенной вулканической активностью, зоны поддвига (субдукции) плит под материковую кору с повышенной сейсмичностью и зоны трансформных сдвиговых разломов, также характеризующихся высокой сейсмической активностью.
Одной из особенностей изверженных вулканических пород, содержащих ферромагнетики (ферриты) гематит, магнетит, пиротин, гидроокислы железа, оказывается их способность намагничиваться и сохранять при остывании после снятия внешнего магнитного поля остаточную намагниченность. Такие породы оказываются «хранителями отпечатков древнего геомагнитного поля», существовавшего во время их извержения и остывания.
В 1906 г. Б. Брюнес обнаружил, что намагниченность некоторых лав во Франции противоположна современному геомагнитному полю. Аналогичные аномалии в последующие годы были обнаружены и в лавовых потоках Исландии, Англии, Японии.
В 1957 г. в период Международного Геофизического года на дне океанов была открыта не только цепь Срединно-Атлантических хребтов, протяженностью 60000 км. На их склонах были также впервые обнаружены полосчатые магнитные аномалии – несовпадение направления магнитных силовых линий, зафиксированного в застывшей лаве, с современным геомагнитным полем Земли. Геофизики А.Кокс, Р.Доэлл и Г.Далримпл по 240 образцам лавы установили, что ориентация намагниченности изверженных пород зависит от их возраста. А в 1963 г. английским исследователям Ф.Вайну и Д.Мэтьюзу впервые удалось датировать отдельные полосчатые магнитные аномалии базальтов океанического дна и показать, что на разных склонах срединно-океанических хребтов они симметричны по отношению к их гребням (рис.1.10).
Рис.1.10. Палеореконструкция возрастной структуры дна Северной Атлантики по данным о возрасте полос магнитных аномалий (млн. лет) и их направлении (вдоль хребта) в качестве изохрон.(На оси хребта возраст 9 млн. лет, на периферии океана – до 180 млн. лет) [nplit.ru]
Оказалось, что по мере удаления от гребней срединно-океанических хребтов возраст океанического дна увеличивается от 2-5 млн. лет и не превышает на его периферии 140-180 млн. лет. В это же время (начало 1960-х гг) американские физики П.Блеккет и С.Ранкорн, определив параметры магнитного поля в образцах пород разных континентов, пришли к выводу об их движении.
Установление возраста полосчатых магнитных аномалий позволило исследователям по палеомагнитным данным определить, что все породы современного океанического дна оказываются не старше кайнозойского позднемезозойского возраста (140-160 млн. лет), а по результатам глубоководного бурения их возраст оказался 160-190 лет. Впадины молодых Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов одногодки с их дном, а вот впадина самого древнего Тихого океана, существующего, как полагают, с позднего (или еще раньше) протерозоя (более 680 млн. лет), значительно старше его дна (160 млн. лет).