Мобилизм
Мобилизм — научное направление в геологии, концепция, допускающая значительные (до тысяч километров) горизонтальные перемещения участков земной коры или литосферы, в том числе континентов. Существует несколько мобилистских гипотез и теорий. В их число входит широко известная и в настоящее время практически общепринятая теория тектоники плит.
Противоположная мобилизму концепция, отрицающая крупные горизонтальные перемещения участков земной коры и литосферы, называется фиксизмом.
Предпосылки возникновения мобилизма
Ещё в эпоху Великих географических открытий было замечено поразительное сходство очертаний береговых линий по обе стороны Атлантического океана. Этот факт отмечал английский философ Фрэнсис Бэкон в своем сочинении «Новый Органон» в 1620 году. Позже высказывались предположения, что материки могли быть разделены в результате Всемирного потопа[1].
Были известны и другие факты, которые могли привести исследователя к мысли о значительных горизонтальных передвижениях участков земной поверхности. Так, М. В. Ломоносов в сочинении «О слоях земных», сообщая о находках остатков теплолюбивых растений и животных в полярных странах, указывал, что предлагалось два различных объяснения этому явлению. Согласно первому, всё дело в изменении климата в результате изменения наклона земной оси. Второе же объяснение состоит в перемещении участков суши из одного региона в другой «силой подземного действия»[2].
Ротационная гипотеза
В отдельных сочинениях XIX века высказывались мысли, что изменение скорости вращения Земли могло привести к перемещению континентов. Среди авторов таких идей можно назвать К. Клодена, Штрефлера, а также российского астронома-любителя Е. В. Быханова, автора книги «Астрономические предрассудки и материалы для составления новой теории образования планетной системы», изданной в 1877 году[2][3][4].
Однако подобные взгляды были плохо аргументированы, их авторы нередко прибегали в ходе объяснения к неким неведомым силам. Неудивительно, что известности и признания эти идеи не получили[2].
Гипотеза А. Снидера-Пеллегрини
Ещё одним автором, высказавшим идеи, в чём-то сходные с мобилистскими, был французский географ Антонио Снидер-Пеллегрини[англ.] (в другой транскрипции Снайдер-Пеллегрини). Свои космогонические взгляды он изложил в книге «Мироздание и его разоблачённые тайны» (фр. «La Création et ses mystères dévoilés»), изданной в Париже в 1858 году[5]. История Земли рассматривалась в ней в рамках ветхозаветной истории о сотворении мира и Всемирном потопе. По представлениям Снидера-Пеллегрини, вулканические газы вырвались из недр земных по гигантской меридиональной трещине, раздвинув континенты в стороны, а на месте трещины образовался Атлантический океан. Прорыв газов привел к внезапному сжатию Земли, в результате которого вода хлынула на континенты, вызвав потоп[6].
В качестве обоснования своих взглядов автор указывал на поразительное сходство очертаний западного и восточного берегов Атлантики. Кроме того, он отмечал сходство ископаемых растений и месторождений угля в Европе и Америке[1]. Эти описания сопровождались иллюстрацией, на которой был изображен земной шар с совмёщенными вдоль береговых линий континентами Старого и Нового Света[5].
В целом фантастическая гипотеза Снидера-Пеллегрини была довольно слабо подкреплена доказательствами. К тому же, она основывалась на уже утратившей популярность концепции катастрофизма. Данная идея не была воспринята всерьёз научным сообществом того времени, и вскоре о ней забыли[6].
Гипотеза центробежного отделения Луны
В 1879 британский астроном и математик Джордж Говард Дарвин опубликовал свою работу, в которой рассматривалось происхождение Луны. Согласно его гипотезе, Земля и Луна некогда образовывали единое вращающееся тело, однако, впоследствии Луна оторвалась от Земли[6][7].
Гипотеза Дж. Г. Дарвина была поддержана британским геологом преподобным Осмондом Фишером[англ.]. В своей книге «Физика земной коры» (англ. Physics of the Earth Crust), вышедшей в 1881 году, он высказал предположение, что отрыв Луны от Земли не только привел к образованию впадины Тихого океана, но и вызвал горизонтальные перемещения и разламывание гранитной континентальной коры. В дальнейшем идею о расколе и движении континентов в результате отрыва Луны развивал американский астроном и математик Уильям Генри Пикеринг в 1907 году, а также Говард Б. Бейкер в 1911 году[6]. Однако в конце концов гипотеза центробежного отделения Луны была отвергнута.
Гипотеза солнечного притяжения Г. Веттштейна
В 1880 году швейцарским естествоиспытателем Г. Веттштейном была опубликована работа «Потоки твердых, жидких и газообразных веществ и их значение для геологии, астрономии, климатологии и метеорологии». В ней автор высказал идею о перемещении континентов в западном направлении в результате действия приливных волн, возникающих в вязко-жидком веществе Земли под действием солнечного притяжения[2][3].
Гипотеза Ф. Б. Тэйлора
В 1910 году американским геологом Фрэнком Барсли Тэйлором[англ.] была предложена новая гипотеза, которая пыталась объяснить возникновение Средиземноморского складчатого пояса перемещениями материков. Согласно представлениям Ф. Б. Тэйлора, изначально континентальная земная кора Северного полушария была сосредоточена в приполярных областях, образуя единый материк Лавразию. Впоследствии она медленно смещалась к югу, раскалываясь на части и образуя новые континенты. При этом Гренландия рассматривалась в качестве остатка древнего массива, от которого откололись Европа и Канада, а полуостров Индостан — в качестве сдерживающего упора, перед которым образовались нагромождения Гималаев и Памира[5][6].
В последующих работах Ф. Б. Тэйлор пытался объяснить причину подобных перемещений. По его предположению, Луна была захвачена силой притяжения Земли в меловом периоде, при этом она находилась гораздо ближе к Земле, чем в настоящее время, и приливные силы были столь велики, что могли вызвать перемещение целых континентов[6].
Эта гипотеза не получила большого резонанса, так как многие её положения казались сомнительными. Во-первых, связав горообразование с предполагаемым захватом Луны и перемещением континентальных масс, она не могла объяснить процессы горообразования, происходившие в более ранние эпохи. Во-вторых, при столь значительных приливных силах вращение Земли затормозилось бы в результате возникшего трения[5].
Теория дрейфа материков А. Вегенера
Основой теоретической геологии начала 20-го века была контракционная гипотеза, согласно которой Земля остывает подобно испеченному яблоку, и на ней появляются морщины в виде горных хребтов. Развивала эти идеи теория геосинклиналей, созданная на основании изучения складчатых сооружений. Эта теория была сформулирована Дж. Дэна, который добавил к контракционной гипотезе принцип изостазии. Согласно этой концепции, Земля состоит из гранитов (континенты) и базальтов (океаны). При сжатии Земли в океанах-впадинах возникают тангенциальные силы, которые давят на континенты. Последние вздымаются в горные хребты, а затем разрушаются. Материал, который получается в результате разрушения, откладывается во впадинах.
Против этой схемы выступил немецкий ученый метеоролог — Альфред Вегенер. 6 января 1912 года он выступил на собрании Немецкого геологического общества с докладом о дрейфе материков. Исходной посылкой к созданию теории стало совпадение очертаний западного побережья Африки и восточного побережья Южной Америки. Если эти континенты сдвинуть, то они совпадут, как если бы образовались в результате раскола одного материка.
Вегенер не удовлетворился совпадением очертаний побережий (которые неоднократно замечались до него), а стал интенсивно искать доказательства теории. Для этого он изучил геологию побережья обоих континентов и нашел множество схожих геологических комплексов, которые совпадали при совмещении так же, как и береговая линия.
Другим направление доказательства теории стали палеоклиматические реконструкции. При этом он фактически заложил основы палеоклиматологии — науки о реконструкциях климата в древних геологических эпохах. Восстановив положение климатических зон на континентах в разные геологические эпохи, Вегенер ясно показал, что при современном расположении континентов климатическая зональность древних геологических эпох необъяснима, но всё встанет на свои места, если предположить, что Африка, обе Америки и Индия образовывали единый континентальный блок.
Также доказательством теории стали палеонтологические и биогеографические аргументы. Многие животные и растения имеют ограниченные ареалы по обе стороны Атлантического океана. Они очень схожи, но разделены водной пустыней шириной в тысячи километров, и для них трудно предположить, что они пересекли океан или прорыли трансатлантические норы.
И, наконец, Вегенер стал искать геофизические и геодезические доказательства. В 1923 году он отправляется в Гренландию, чтобы измерить с высокой точностью её положение и доказать, что расстояние между Европой и Гренландией непрерывно увеличивается. Во время этой экспедиции он погиб, но перед смертью он уже знал, что научное сообщество не приняло его теорию.
Критика теории дрейфа и отказ от теории
Изначально теория дрейфа материков была принята научным сообществом благосклонно, но в 1922 году она подверглась жесткой критике со стороны сразу нескольких известных специалистов. Главным аргументом против теории стал вопрос о силе, двигающей плиты. Вегенер полагал, что континенты двигаются по базальтам океанического дна, но для этого требовалось огромное усилие, и источника этой силы никто назвать не мог. В качестве источника движения плит предлагались сила Кориолиса, приливные явления и некоторые другие, однако простейшие расчеты показывали, что всех их абсолютно недостаточно для перемещения огромных континентальных блоков.
Критики теории Вегенера поставили во главу угла вопрос о силе, двигающей континенты, и проигнорировали всё множество фактов, безусловно подтверждавших теорию. По сути, они нашли единственный вопрос, в котором новая концепция была бессильна, и без конструктивной критики отвергли основные доказательства. После смерти Альфреда Вегенера теория дрейфа материков была отвергнута, и подавляющее большинство исследований продолжали проводиться в рамках теории геосинклиналей. Правда, и ей пришлось искать объяснения истории расселения животных на континентах, для этого были придуманы сухопутные мосты, соединявшие континенты, но погрузившиеся в морскую пучину. Это было ещё одно рождение легенды о Атлантиде. Стоит отметить, что не все ученые признали вердикт мировых авторитетов и продолжили поиск доказательств движения материков. Так, Дю Туа объяснял образование Гималайских гор столкновением Индостана и Евразийской плиты.
Гипотеза расширяющейся Земли
Некоторые исследователи, такие как С. У. Кэри, объясняли тектонические движения расширением Земли. Они полагали, что в результате преобразований вещества в мантии, его перехода в менее плотное состояние происходит увеличение размеров земного шара[8].
Одна из наиболее радикальных гипотез расширяющейся Земли была предложена в 1933 году Оттом Кристофом Хильгенбергом[англ.][9][10]. По его мнению, до середины мелового периода Земля имела диаметр вдвое меньше современного и была полностью покрыта континентальной корой, а затем начала быстро расширяться и континентальная кора оказалась разорвана на части, которые стали континентами. Аналогичных взглядов придерживался и венгерский геофизик Эдьед. Однако, эта концепция противоречила многим геологическим фактам и не была поддержана большинством исследователей[11].
Гипотеза подкоровых течений
Идея о подкоровых течениях в мантии была выдвинута в 1906 году австрийским геологом, исследователем Альп Отто Ампферером. Он полагал, что обстановка сжатия в покровно-складчатых сооружениях связана с пододвиганием под них жёстких глыб — кратонов, которое происходит под действем нисходящих подкоровых течений[12]. Позже эта идея была использована британским геологом Артуром Холмсом, который в конце 1920-х — начале 1930-х годов предложил новую гипотезу о механизме движения материков[12].
В концепции А. Холмса важная роль отводилась естественной радиоактивности горных пород. Распад радиоактивных изотопов в земной коре рассматривался как главный источник теплового потока из недр Земли и движущая сила эндогенных геологических процессов. Согласно взглядам А. Холмса, выделяемое тепло могло вызвать плавление пород мантии Земли и возникновение в мантии конвективных подкоровых течений, обусловленных неравномерностью разогрева[5][6].
При этом в тех местах, где возникают восходящие потоки разогретого вещества, континенты могут быть разорваны на части и раздвинуты в разные стороны, а в образовавшемся океаническом бассейне происходят излияния базальтовой магмы[5].
Там же, где образуются нисходящие потоки, участки земной коры затягиваются вглубь Земли, образуют «корни» или утолщения и подвергаются процессам метаморфизма, а на поверхности возникает обстановка скучивания и сжатия отложений, возникают складки и надвиги, происходит горообразование. Затянутые вглубь фрагменты коры под действием высокого давления преобразуются в эклогиты. Погружаясь все глубже они нагреваются и плавятся, образуя магму, которая поднимается вверх, вызывая проявления вулканизма на континентах[5].
Хотя данная гипотеза выглядела более правдоподобной, чем построения А. Вегенера, сам А. Холмс признавал её умозрительный характер и недостаток доказательств. По его мнению, для проверки этой гипотезы требовалась работа многих поколений исследователей[5]. Эта концепция не смогла поколебать скептического отношения большинства геологов к мобилизму, которое выработалось к 1930-м годам[6].
Теория тектоники плит (новая глобальная тектоника)
С новой силой борьба фиксистов, сторонников отсутствия значительных горизонтальных перемещений, и мобилистов, утверждавших, что континенты все-таки двигаются, разгорелась в 1960-х годах, когда в результате изучения дна океанов были найдены новые подходы к понимаю тектонических процессов.
К началу 1960-х годов была составлена карта рельефа дна Мирового океана, которая показала, что в центре океанов расположены срединно-океанические хребты, которые возвышаются на 1,5—2 км над абиссальными равнинами, покрытыми осадками. Эти данные позволили Р. Дитцу[англ.] и Г. Хессу[англ.] в 1962—1963 годах выдвинуть гипотезу спрединга (англ. sea floor spreading — «растекание морского дна»). Согласно этой гипотезе, в мантии происходит конвекция со скоростью около 1 см/год. Восходящие ветви конвекционных ячеек выносят под срединно-океаническими хребтами мантийный материал, который обновляет океаническое дно в осевой части хребта каждые 300—400 лет. Континенты не плывут по океанической коре, а перемещаются по мантии, будучи пассивно впаяны в литосферные плиты. Согласно концепции спрединга, океанические бассейны структуры непостоянные, неустойчивые, континенты же — устойчивые.
В 1963 году гипотеза спрединга получила мощную поддержку в связи с открытием полосовых магнитных аномалий океанического дна. Они были интерпретированы Р. Мэйсоном и независимо Ф. Вайном и М. Мэтьюзом как запись инверсий магнитного поля, зафиксированная в намагниченности базальтов дна океана. После этого тектоника плит начала «победное шествие»: всё больше ученых стали понимать, что именно эта теория дает реальные объяснения сложнейшим земным процессам.
Теория тектоники плит в СССР
Хотя большая часть геологов, включая китайских, признали основные положения теории тектонических плит, в СССР дело обстояло иначе.
В 1930-х годах М. А. Усов дал ясно понять, что идеи родом из капиталистического мира не стоит допускать, и что всем научным теориям нужно удовлетворять требованиям марксизма и диалектического материализма. Это освятило те теории, которые основывались на неподвижной земной коре, в которой меняется «сражение между двух противоборствующих сил … сжатием и расширением» и в которой «подавление сменяется революционной стадией».
Профессор МГУ, член-корреспондент АН СССР В. В. Белоусов, в 1960—1970 возглавлявший Межведомственный геофизический комитет СССР [2] попытался утвердить свою «теорию мореобразования». В этой теории морские бассейны образуются, когда земная кора проваливается и провал заполняется расплавленной магмой.
В конце 1970-х появились слабые знаки изменений. Советские геологи в течение нескольких лет участвовали в крупном проекте глубоководного бурения «Deep Sea Drilling Project». Но советские геологи-академики в основном отвергали те находки, которые оказались революционными для геологической науки в целом.
В настоящее время это прошлое видно на терминологии, которая в своё время была популяризирована не учёными, а любителями. Само название теории тектонических плит редко используется правильно.
Сейчас тектоника плит в отдельных случаях подтверждена прямыми измерениями скорости плит методом интерферометрии излучения от далеких квазаров. Результаты многолетних исследований частично подтвердили основные положения теории тектоники плит.
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 Монин А. С. История Земли. — Ленинград: Наука, 1977. — С. 505—522.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 Дуэль И. И. Судьба фантастической гипотезы. — Москва: Знание, 1985. — 192 с.
- ↑ 3,0 3,1 Иогансон Л. И. Ротационные факторы тектогенеза — история вопроса и современное состояние // Ротационные процессы в геологии и физике. — Москва: КомКнига, 2007. — 528 с. — ISBN 978-5-484-01019-6.
- ↑ Астрономические предрассудки и материалы для составления новой теории образования планетной системы. — Ливны: тип. И. А. Савкова, 1877. — 160 с.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 Холмс, А. Основы физической геологии = Principles of physical geology. — Москва: Издательство иностранной литературы, 1949. — 592 с.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 6,7 Хэллем, Э. Великие геологические споры = Great geological controversies. — Москва: Мир, 1985. — 216 с.
- ↑ Brown, E. W. The Scientific work of Sir George Darwin // Scientific Papers. — Cambridge: University Press, 1916. — Vol. 5. — P. xxxiv—lv.
- ↑ Кэри, У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной = Theories of the Earth and Universe. — Москва: Мир, 1991. — 447 с. — 4950 экз. — ISBN 5-03-001826-3.
- ↑ О работах Хильгенберга — Ott Christoph Hilgenberg in twentieth-century geophysics Архивная копия от 23 сентября 2015 на Wayback Machine ([1]) // Глава из книги Scalera, G. and Jacob, K.-H. (eds.), 2003: «Why expanding Earth? — A book in honour of O.C. Hilgenberg». — INGV, Rome, страницы 25-41 — OCLC 53010740, ASIN: B00551M73W (англ.)
- ↑ Hilgenberg, O.C. (1933), Vom wachsenden Erdball (The Expanding Earth), Berlin: Giessmann & Bartsch, OCLC 72197475 (нем.)
- ↑ Нехорошев В. П. Гипотеза расширяющейся Земли // Геологический словарь / Под. ред. К. Н. Паффенгольца и др. — Москва: Недра, 1973. — Т. 1. — С. 167. — 50 000 экз.
- ↑ 12,0 12,1 Хаин В. Е., Рябухин А. Г. История и методология геологических наук. — Москва: Издательство Московского университета, 1997. — 224 с. — 2000 экз. — ISBN 5-211-03506-2.
Литература
- Научные революции в советской геологии // Глава 1 из монографии Леглер В. А. Научные революции при социализме, 2004