Журнал «Вокруг Света» №03 за 1984 год
Шрифт:
Он действительно залегал неравномерно. Под океаном — на глубине от 50 до 300 километров. Причем вдоль срединно-океанических хребтов (под самым рифтом) приближался почти к поверхности дна. Под континентами становился все тоньше, а у древних платформ Европы и Северной Америки вообще сходил на нет.
В конце концов сейсмологи согласились, что речь и в самом деле должна идти о размягченном, то есть частично расплавленном, мантийном материале.
Долго не признаваемый слой назвали астеносферой — ослабленной оболочкой.
Геофизики пришли к интересному заключению. Плотность и температура верхней мантии
Заканчивается рейс океанологического судна. Здесь, на Срединно-Атлантическом хребте, в 400 километрах западнее Азорских островов, бурение во всех точках прошло удачно. Добытые базальтовые керны, которые доктор геолого-минералогических наук Л. В. Дмитриев мог детально изучать, вознаградили за все труды.
Нет сомнений, океанская кора вблизи гребня молодая (по геологическим меркам, разумеется). В рифтовой долине застывшие базальтовые лавы. Но странно, состав их в Центральной Атлантике несколько иной, чем в Северной.
Дмитриев долго размышляет над природой такого удивительного факта. «Не может быть, чтобы менялся состав мантии?» — недоумевал он.
В конце концов пришел вот к чему: по-видимому, выплавка базальтов под Северной Атлантикой происходит на большей глубине, чем под Центральной. Но отчего так?
Цепь рассуждений вполне логично приводит к следующему умозаключению. Если вулканический расплав поднимается с большей глубины, то над этим очагом будет толще литосфера ( Земная кора, спаянная с твердой частью мантии над астеносферой — пластичной оболочкой Земли.).
И коль скоро речь зашла о мощности литосферы в Мировом океане, то самое время вспомнить о научном руководителе Ирины Лукашевич, о докторе физико-математических наук Олеге Георгиевиче Сорохтине, авторе оригинальных формул, которыми устанавливается прямая зависимость между толщиной литосферы, ее возрастом и глубиной океана в том или ином месте. Он первым доказал, что ни одна из этих величин не случайна. Занявшись загадкой североатлантических аномалий, Лукашевич решила прежде всего поразмышлять над формулами.
По модели Сорохтина, толщина литосферы под океанами отнюдь не всюду одинакова. И вот почему. Образование молодой коры начинается с внедрения мантийного вещества в трещину разрыва (в рифте). Астеносфера здесь подходит буквально к самой поверхности дна. Раздвигаются борта разлома. Полурасплавленная магма остужается. Кристаллизуется ее излившаяся базальтовая часть.
Чем дальше от рифта вновь возникшие участки коры, тем глубже охлаждение вещества, заключенного в верхней мантии, но не излившегося на поверхность. Вот когда литосфера становится толще и плотнее. Но от этого она отнюдь не приподнимается. Наоборот, погружается все ниже. Там, где это происходит — на крыльях срединных хребтов,— заметно понижается морское дно.
По своим формулам Сорохтин вычертил кривые рельефов дна Атлантического и Тихого океанов. То есть каким оно (исключая, разумеется, детали) должно быть. И это «должно быть» достаточно точно совпало с реальным положением вещей. Близкими оказались также «математическая» толщина литосферы и определение
Сравнительно близкими, не более того,— вот на что обратила внимание Лукашевич. И еще: в формулах Сорохтина поначалу не учитывалось, что у подошвы литосферы вещество трижды переходит из одного состояния в другое — в зависимости от глубины и степени охлаждения. Трижды, и каждый раз скачком — там словно бы нарастают ступени по мере того, как один минерал (плагиоклаз) превращается на ее подошве в другой (шпинель), а этот в третий (гранат).
Программу для ЭВМ написала Елена Приставакина. Машине надлежало определить временные зоны превращения вещества. И вот ее ответ: возраст первой ступени — от нуля до 20 миллионов лет, второй — до 60 и третьей — больше 60 миллионов лет. Причем ступени-ровесники расположены симметрично по обе стороны от оси срединного хребта и на всем протяжении вдоль него у них одинаковые плотность и толщина. Одинаковые!
Оставалось найти причину североатлантических аномалий.
В Институте физики Земли АН СССР по этому поводу имелась собственная точка зрения: под Северной Атлантикой на глубине 400—900 километров возникло уплотнение — под действием высоких давления и температуры произошла частичная перестройка электронных оболочек атомов мантийного вещества.
Но ведь в мантии соседних районов на той же глубине царили, надо думать, не меньшие давление и температура, однако ни уплотнений, ни положительной гравитационной аномалии там почему-то не появлялось!
А вот еще одно суждение о тех океанских загадках, которое высказал Сорохтин. Вкратце суть его концепции, включающей в себя и объяснение ситуации в Северной Атлантике, такова.
Одновременно с образованием Земли в ее недрах началось расслоение вещества по плотности. Ядро Земли медленно росло — на его поверхности первичная смесь вещества (в основном силикатного) освобождалась частично от тяжелой фракции (окиси железа). Даже такой малой потери достаточно, чтобы возникла разность плотности веществ. г более легкое начало подниматься. А восходящий поток в верхней мантии медленно растекался в стороны, растягивая и разрывая местами литосферу, одновременно растаскивая расколотые плиты.
Массы, относительно более богатые окисью железа, опускались вниз, увлекая за собой расколотые и отяжелевшие со временем части океанской литосферы. Так непрекращающаяся плотностная циркуляция вещества — конвекция — стала движущей силой дрейфа литосферных плит и одновременно источником, питающим рост ядра Земли. Процесс продолжается и сегодня.
Северная Атлантика, по мнению Сорохтина, как раз и стала районом восходящего мантийного течения. Этим он объясняет тамошнюю приподнятость в рельефе дна.
Однако часть геофизиков указывала на серьезное противоречие: если согласиться, что под Северной Атлантикой восходящий поток действительно существует, то он будет нести более легкое по сравнению с окружающей мантией вещество. И тем самым создавать здесь поле отрицательного гравитационного отклонения. А поскольку сомневаться в реальности североатлантической положительной аномалии не приходится — факт абсолютно достоверный,— то остается усомниться в справедливости гипотезы.
Тем более что противоречие в ней не единственное.