От гипотезы дрейфа континентов Вегенера к тектонике плит: эволюция теории

Теория дрейфа континентов, фундаментальный предшественник современной парадигмы тектоники плит, была детально обоснована Альфредом Вегенером в 1912 году. Его революционная гипотеза утверждала, что континенты представляют собой малоплотные плиты, способные перемещаться в горизонтальном направлении по поверхности планеты. Изначально геологическое сообщество отвергло эту концепцию из-за отсутствия убедительного механизма движения, что делало её несостоятельной с точки зрения геофизики того времени. Однако позднее ключевые положения теории нашли подтверждение и были интегрированы в объединяющую теорию тектоники плит.

До появления целостной теории учёные выделяли основные тектонические провинции планеты. Древние стабильные ядра континентов, кратоны, остаются тектонически пассивными со времён докембрия. Им противопоставлены орогенные пояса — протяжённые зоны деформации, метаморфизма и вулканизма. В океанических бассейнах выделяют плоские абиссальные равнины и динамичные срединно-океанические хребты. Для объяснения этих структур ранние гипотезы предполагали глобальное сжатие или расширение Земли.

В своей основополагающей работе «Происхождение континентов и океанов» Вегенер доказывал, что континенты фрагментировались от единого суперконтинента — Пангеи. Для реконструкции он использовал границу континентального шельфа, что обеспечило точное совпадение очертаний, например, побережья Бразилии и залива Африки. Несмотря на географические соответствия, метеорологическое образование Вегенера вызвало скепсис у современных ему геологов, хотя его основной тезис сегодня признан верным.

Модификация реконструкции Пангеи Альфредом Вегенером из книги «Происхождение континентов и океанов»

Постоянное возвышение континентов над уровнем моря создавало парадокс, учитывая высокие темпы эрозии. Решение пришло с применением принципа изостазии — геофизической концепции, аналогичной закону Архимеда. Согласно ей, приподнятая континентальная кора компенсируется глубоким «корнем» низкой плотности, плавающим в более плотной мантии. Наблюдения за послеледниковым поднятием в Скандинавии доказали вязко-упругие свойства мантии и реальность изостатических процессов.

Вегенер усилил свою теорию множеством геологических и палеоклиматических доказательств. Он выявил корреляции между древними ледниковыми отложениями, поясами пустынь и распространением характерных ископаемых, таких как флора глоссоптерис, по южным континентам. Решающую поддержку оказал южноафриканский геолог Алекс Дю Тойт, который в 1920-х годах детально сопоставил стратиграфические разрезы и структуры реконструированной Пангеи, предоставив убедительные фактические основания.

Несмотря на накопление доказательств, включая трансконтинентальные геологические корреляции, научное сообщество не принимало теорию из-за отсутствия механизма движения. Геофизики не понимали, как хрупкая континентальная кора может «пропахивать» океаническую. Ранние предположения о приливных силах признавались несостоятельными, что обусловило длительное сопротивление теории дрейфа континентов.

Ключевой прорыв произошёл в 1928 году, когда британский геолог Артур Холмс предложил механизм мантийной тепловой конвекции. Он предположил, что тепло от радиоактивного распада генерирует конвективные потоки в пластичной мантии, а континенты пассивно перемещаются на поверхности этих ячеек. Эта гипотеза, основанная на уже принятой концепции мантийной текучести для изостазии, заложила фундамент для будущей тектоники плит.

Окончательное признание пришло в 1950-1960-х годах благодаря двум открытиям. Палеомагнитные данные выявили различные траектории смещения полюсов для разных континентов, что однозначно указывало на их движение. Открытие спрединга морского дна на хребтах и процесса субдукции в желобах предоставило недостающую механическую основу: континенты не «пропахивают» кору, а переносятся как пассажиры на крупных литосферных плитах, которые создаются и уничтожаются.

Современная тектоника плит рассматривает литосферу как мозаику из жёстких плит, движущихся по астеносфере. Их взаимодействие по границам — расхождение, схождение и сдвиг — объясняет вулканизм, сейсмичность, горообразование. Эта теория стала объединяющей парадигмой для всех наук о Земле, позволив реконструировать историю континентов и прогнозировать геодинамические процессы.

Одним из ключевых доказательств тектоники плит является симметричная магнитная аномалия по обе стороны от срединно-океанических хребтов, фиксирующая инверсии магнитного поля Земли в процессе спрединга. Бурение океанического дна подтвердило, что возраст коры увеличивается по мере удаления от хребта, что полностью соответствует модели.

Таким образом, от смелой гипотезы Альфреда Вегенера наука пришла к всеобъемлющей теории, объясняющей динамику планеты. Дрейф континентов, некогда отвергнутый, стал краеугольным камнем современной геологии, демонстрируя эволюцию научной мысли под давлением новых эмпирических данных и технологических возможностей.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Тимоти Куски

Источник: Энциклопедия наук о Земле и космосе

Данные публикации будут полезны студентам и аспирантам геологических специальностей, профессиональным геологам-тектонистам, специалистам в области геодинамики и региональной геологии, а также всем, кто интересуется фундаментальными процессами формирования и эволюции земной коры.