Теория тектоники плит: выяснилось, как на самом деле устроена поверхность Земли
Ранее считалось, что поверхность Земли статичная и жесткая. Однако появившаяся теория тектоники плит изменила все понимание почвенного образования. Она указывает на постоянное движение поверхности планеты. И доказательством тому служат землетрясения, извержения вулканов, образование гор и вулканических бассейнов. Что об этом известно?
Читайте «Хайтек» в
Из чего состоит поверхность Земли?
Недра Земли можно делить на слои по их механическим (в частности реологическим) или химическим свойствам. По механическим свойствам выделяют литосферу, астеносферу, мезосферу, внешнее ядро и внутреннее ядро. По химическим свойствам Землю можно разделить на земную кору, верхнюю мантию, нижнюю мантию, внешнее ядро и внутреннее ядро.
Центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2 900 км.
Мантия Земли простирается до глубины 2 890 км, что делает ее самым толстым слоем Земли. Давление в нижней мантии составляет около 140 ГПа (1,4·10 6 атм).
Мантия состоит из силикатных пород, богатых железом и магнием по отношению к вышележащей коре. Высокие температуры в мантии делают силикатный материал достаточно пластичным, чтобы могла существовать конвекция вещества в мантии, выходящего на поверхность через разломы в тектонических плитах.
Толщина земной коры может быть от 5 до 70 км в глубину от поверхности. Самые тонкие части океанической коры, которые лежат в основе океанических бассейнов (5–10 км), состоят из плотной железо-магниевой силикатной породы, такой как базальт.
В нашем материале речь пойдет в верхней части строения Земли: о литосферных плитах.
Как устроены литосферные плиты?
Существует два принципиально разных вида земной коры — кора континентальная и кора океаническая. Некоторые литосферные плиты сложены исключительно океанической корой, другие состоят из блока континентальной коры, впаянного в кору океаническую.
Суммарная мощность (толщина литосферы) океанической литосферы меняется в пределах от 2–3 км в районе рифтовых зон океанов до 80–90 км вблизи континентальных окраин. Толщина континентальной литосферы достигает 200–220 км.
Литосферные плиты постоянно меняют свои очертания, они могут раскалываться в результате рифтинга и спаиваться, образуя единую плиту в результате коллизии. Литосферные плиты также могут тонуть в мантии планеты, достигая глубины внешнего ядра.
С другой стороны, разделение земной коры на плиты неоднозначно, и по мере накопления геологических знаний выделяются новые плиты, а некоторые границы плит признаются несуществующими. Поэтому очертания меняются со временем и в этом смысле. Особенно это касается малых плит, в отношении которых геологами предложено множество кинематических реконструкций, зачастую взаимно исключающих друг друга.
Скорость горизонтального движения литосферных плит в наше время варьируется от 1 до 6 см в год (скорость раздвигания плит — от 2 до 12 см в год). Скорость раздвигания плит от Срединно-Атлантического хребта в северной части его составляет 2,3 см в год, а в южной части — 4 см в год.
Наиболее быстро раздвигаются плиты вблизи Восточно-Тихоокеанского хребта у острова Пасхи — их скорость 18 см в год. Медленнее всего раздвигаются плиты в Аденском заливе и Красном море — со скоростью 1–1,5 см в год.
Типы столкновений литосферных плит:
Граница столкновения проходит между океанической и континентальной плитой. Плита с океанической корой подвигается под континентальную плиту. Примеры столкновения: плита Наска с Южноамериканской плитой и плита Кокос с Североамериканской плитой.
Одна из плит подвигается под другую — ту, на которой находится группа островов. Примеры столкновения: Североамериканская плита с Охотской плитой, с Амурской плитой, с Филиппинской плитой, с Индо-Австралийской плитой; Южноамериканская плита с Карибской плитой.
Тип столкновения, когда ни одна из плит не уступает другой и они обе образуют горы. Примеры: Индостанская плита с Евразийской плитой.
Как двигаются литосферные плиты?
Согласно современному научному подходу к движению плит, земная кора состоит из относительно целостных блоков — литосферных плит, которые находятся в постоянном движении относительно друг друга.
При этом в зонах расширения (срединно-океанических хребтах и континентальных рифтах) в результате спрединга (англ. seafloor spreading — растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции.
Тепловая конвекция в веществе мантии возникает как эффективный механизм передачи тепловой энергии из ядра Земли и представляет собой конвективные ячейки размером до нескольких тысяч километров. Над восходящими потоками мантийного вещества, то есть горячими и менее плотными, располагаются зоны спрединга океанского дна.
Нисходящие струи остывшего и более плотного мантийного вещества увлекают за собой литосферные плиты в зонах субдукции. Движение плит осуществляется за счет вязкого сцепления вещества верхней мантии, находящегося в конвективном движении, с неровной подошвой литосферы.
Современные движения литосферных плит фиксируются несколькими методами, самыми распространенными из которых являются методы космической геодезии. Современные GPS-приемники способны фиксировать перемещения плит с точностью до долей миллиметра в год.
Последствия движения литосферных плит также можно наблюдать в сейсмодислокациях — нарушениях сплошности горных пород, возникающих в результате землетрясений, которые, в свою очередь, являются следствием мгновенного снятия напряжений в земной коре.
Известный пример сейсмодислокации — забор на ферме в Калифорнии, неподалеку от Сан-Франциско, разделенный на две части, сдвинутые вдоль разлома Сан-Андреас относительно друг друга на несколько метров.
Модель тектоники плит на поверхности вулканического лавового озера
Более 90% поверхности Земли в современную эпоху покрыто восьмью крупнейшими литосферными плитами:
Что ученые узнали о теории тектоники плит?
Ученый Брэдфорд Фоули из Пенсильванского университета США уверен, что поверхность Земли нельзя считать статичной, ведь она постоянно взволнована. Более того, по мнению специалиста, тектоника действует правильно, расставляя все на свои места. Разломы земной коры также являются результатом взаимодействия подземных плит.
На протяжении веков наука считала, что поверхность Земли, ее крайний слой статичен и жесток. Он не движется и не изменяется. Однако появившаяся теория тектоники плит изменила все понимание почвенного образования. Она явно указывает на постоянное движение поверхности планеты. И доказательством тому служат землетрясения, извержения вулканов, образование гор и вулканических бассейнов.
Все эти события так или иначе связаны с горячими недрами Земли. Все знакомые нам пейзажи, которые есть на планете, являются продуктами эонного цикла, в которого планета занята постоянным усовершенствованием себя.
Тектоника плит сегодня описывает весь внешний слой Земли. Он занимает толщину около 100 км и разбивается на своеобразные паззлы из плит породы, несущей континенты и морское дно. При этом пластины, образующиеся в процессе этого движения, опускаются вглубь планеты. Этот цикл, как заявляют ученые, создает многие геологические чудеса, но он же является и причиной многих стихийных бедствий на нашей планете.
Он связывает между собой многие несовместимые вещи: спрединг морского дна и магнитные полосы в местах формирования землетрясений и горных хребтов. Геодинамик Брэдфорд Фоули из Пенсильванского университета считает, что тектоника плит действует правильным образом, поскольку она все расставляет на свои места.
А потому теория кажется не просто убедительной, а реальной. Поверхность Земли нельзя считать неподвижной. Она постоянно взволнованная и беспокойная. Образуемые разломы — это тоже результат взаимодействия тектонических плит. Они подтверждают идею дрейфующих континентов, которая считается необычной.
Какое будущее у науки тектоники?
Несмотря на кажущуюся простоту и изящность, по мере накопления новых данных концепция тектоники литосферных плит непрерывно развивается.
Одним из актуальных вопросов современной тектоники и геодинамики остается объяснение причин внутриплитного магматизма и магматизма горячих точек, в результате которого возникают цепочки океанических островов, например, Гавайи или супервулканы вроде Йеллоустонского, а также крупные магматические провинции, скажем, Сибирские траппы и траппы плато Декан в Индии.
Одной из наиболее распространенных гипотез, объясняющих причины внутриплитного магматизма, является концепция мантийных плюмов — струй горячего мантийного вещества, поднимающихся с границы ядро — мантия и являющихся источником избыточного (по сравнению со средним для мантии значением) тепла, которое инициирует выплавление огромных объемов магмы.
В случае излияния на поверхность континента или океанского дна эти расплавы, по составу соответствующие базальтам, формируют крупные изверженные провинции.
Если при подъеме к поверхности земли плюм упирается в океанскую кору, то он прожигает ее, в результате чего формируются вулканические острова — подводные вулканы, вершины которых возвышаются над поверхностью океана, или крупные океанские базальтовые плато вроде плато Онтонг-Джава в Тихом океане.
Движение плит
Характер движения плит определяет и то, что происходит на их границах. Некоторые плиты расходятся, другие сталкиваются, а некоторые трутся боками.
Сталкивающиеся плиты
В местах, где плиты сдвигаются, возникают граничные плиты нескольких типов, в зависимости от вида сталкивающихся плит. К примеру, на границе между океанической и материковой литосферой плита, образованная океанической корой, «подныривает» под материковую, создавая на поверхности глубокую впадину, или желоб. Зона, где это происходит, называется субдуктивной. Погружаясь все глубже в мантию, плита начинает расплавляться. Кора верхней плиты сдавливается, и на ней вырастают горы. Некоторые из них представляют собой вулканы, образованные магмой, которая прорывается вверх через литосферу.
Расходящиеся плиты
Зоны, где плиты отодвигаются друг от друга, встречаются на некоторых участках океанского дна. Они характеризуются горными цепями из вулканических пород. Такие вулканы не имеют крутых склонов или конической формы. Обычно это длинные цепи гор с пологими склонами. Две цепи разделены глубокой трещиной, обозначающей границу между плитами. Трещина открывается, когда на поверхность выбрасывается магма (расплавленная порода), поднимающаяся из астеносферы. Выйдя на поверхность, магма остывает и затвердевает по краям плит, образуя новые участки океанского дна. При этом магма все дальше отталкивает плиты друг от друга. Этот процесс, известный как расширение морского дна, не имеет конца, потому что трещина открывается вновь и вновь. Место, где это происходит, называется срединным хребтом.
Океанические плиты
Глубокие впадины также образуются и на границах двух сталкивающихся плит океанической литосферы. Одна из таких плит уходит под другую и расплавляется, опускаясь в мантию. Магма устремляется вверх через литосферу, и возле границы на оказавшейся сверху плите образуется цепь вулканов.
Материковые плиты
В тех местах, где лоб в лоб сталкиваются две плиты материковой литосферы, формируются высокие горные цепи. На границе материковая кора обеих плит сжимается, трескается и собирается в гигантские складки. При дальнейшем движении плит горные хребты становятся все выше, так как вся эта тона все больше выталкивается кверху.
Океанические впадины
Впадины, образующиеся на границах плит, — самые глубокие провалы земной поверхности. Глубочайшей считается Марианская впадина в Тихом океане (11 022 метра ниже уровня моря). В ней могла бы утонуть высочайшая в мире гора Эверест (8848 метра над уровнем моря). Для исследования океанических впадин применяются вот такие глубоководные аппараты.
Трущиеся плиты
Не все плиты удаляются друг от друга или сталкиваются лоб в лоб. Некоторые из них трутся боками, двигаясь либо в противоположных направлениях, либо в одном направлении, но с разными скоростями. На границе таких плит, как на суше, так и на морском дне, новая литосфера не образуется, а уже существующая не разрушается. Когда плиты материковой литосферы движутся навстречу друг другу, вся граничная зона выталкивается кверху, образуя высокие горные цепи. Когда плиты движутся бок о бок с разными скоростями, кажется, будто они перемещаются в противоположных направлениях.
Что такое тектоника плит? Как это работает?
Внешняя оболочка Земли, известная как литосфера, является жесткой и имеет толщину около 100 км. Она состоит из коры (как океанической, так и континентальной) и верхнего слоя мантии.
Ниже литосферы находится астеносфера, вязкий и в основном податливый слой мантии, который позволяет твердому слою сверху скользить и скользить. Он расположен между 80-200 км ниже поверхности земли. Характер и механизм этого движения до сих пор является активной областью исследований.
История тектонической теории плит
Анимация континентального дрейфа за последние 250 миллионов лет
Исследователи начали замечать сходство между формами континентов на каждой стороне Атлантического океана впервые в 16 веке. Несколько выдающихся географов, в 17 и 18 веках, отметили, что континенты Африки и Южной Америки, похоже, тесно связаны друг с другом.
Было предложено несколько теорий для объяснения таких явлений, но ни одна из них не была достаточно достоверной. Теория континентального дрейфа Вегенера также подвергалась критике и даже была отвергнута несколькими геологами.
Только в 1960-х годах, после прямых сейсмологических свидетельств распространения морского дна, научное сообщество приняло тектонику плит (и, в конечном итоге, теорию континентального дрейфа).
Что такое тектоническая плита? И сколько их там всего?
Основные и некоторые второстепенные тектонические плиты
Границы плиты
Тектонические плиты многократно взаимодействуют друг с другом, и место, где они взаимодействуют, называется границами плит. По характеру этого взаимодействия границы плит можно разделить на три типа: расходящиеся, сходящиеся и трансформирующиеся.
Лучшим примером расходящейся границы является срединно-океанический хребет, где тектонические плиты постепенно удаляются друг от друга, в то время как восходящая магма непрерывно создает новую кору.
Другими примерами границы преобразования являются разлом Чамана в Пакистане, Северо-Анатолийский разлом в Турции и разлом Королевы Шарлотты в Соединенных Штатах.
Как это работает?
Конвекция в мантии
Горячая лава поднимается в середине океанических хребтов, а холодная, относительно плотная океаническая литосфера погружается глубоко в мантию в зонах субдукции. Долгое время этот процесс считается ведущей силой, заставляющей двигаться тектонические плиты.
Однако ученые-геологи сейчас считают, что гравитация играет в тектонике плит гораздо более важную роль, чем считалось ранее. Новая кора, формирующаяся на срединно-океанических хребтах, значительно менее плотная, чем астеносфера. Она постепенно отходит от расходящейся границы и становится прохладнее (за счет проводящего охлаждения), а также плотнее. Более высокая плотность океанической литосферы по сравнению с астеносферой позволяет ей опускаться вглубь мантии в зонах субдукции.
Механизм, позволяющий новой коре медленно удаляться от срединно-океанических хребтов, известен как гравитационное скольжение (обычно называемое хребтовым толчком). По мере формирования новой океанической литосферы вблизи хребта гравитация заставляет ее опускаться вниз и толкать старые материалы, чтобы удалиться от хребта дальше.
Тектоническая активность в прошлом
Самому старому фрагменту континентальной коры, найденному на Земле, около 4,02 миллиардов лет (сам возраст Земли составляет 4,54 миллиарда лет). Однако, поскольку океаническая литосфера постоянно перерабатывается, самому раннему известному морскому дну всего около 340 миллионов лет. Он был обнаружен в части восточного Средиземного моря.
Исследователи полагают, что тектоническая активность впервые началась на Земле около 3-3,5 миллиардов лет назад, основываясь на древних породах и минералах, добытых со всего земного шара. Континенты были здесь на протяжении большей части земной истории; тем не менее, они, вероятно, прошли через несколько конфигураций, прежде чем достигнут той формы, в которой они находятся сегодня.
Значительное количество исследований было сделано для реконструкции истории тектоники плит на земле. Непрерывное (хотя и медленное) движение тектонических плит позволяет континентам формироваться и разрушаться с течением времени. Это включает в себя окончательное образование (и распад) суперконтинента, единой массы суши, которая содержит все континенты.
Считалось, что первый суперконтинент сформировался еще 2 миллиарда лет назад и распался около 1,5 миллиарда лет назад или около того. Он называется Колумбия или Нуна.
Суперконтинент Колумбия (представление) | Изображение предоставлено Wikimedia Commons
Следующий (возможно) суперконтинент, Родиния, образовался 1 миллиард лет назад, а затем разорвался примерно 600 миллионов лет назад. Пангая, последний суперконтинент, был создан около 300 миллионов лет назад в позднепалеозойскую эпоху.
Когда Пангея распалась почти 175 миллионов лет назад, она была разделена на две большие части; Прото-Лавразия и Прото-Гондвана, в то время как оба были разделены Океаном Тетис.
Лавразия стала тем, что мы теперь знаем, как Европа, Азия и Северная Америка, в то время как Гондвана стала остальным миром, который включает Индийский субконтинент, Африку, Южную Америку, Аравию, Австралию и Антарктиду.
Их роль в климате Земли
Ряд исследований, проведенных астробиологами и геологами, показал, что тектоника плит может быть существенно важной для поддержания жизни на земле в ее нынешнем виде. Без рециркуляции его коры, мы не могли бы иметь стабильную температуру на поверхности. Без субдукции и создания новой коры земные океаны могли бы остаться лишенными питательных веществ, дающих жизнь. Исследование, проведенное в 2015 году, даже утверждает, что тектоника плит имеет важное значение для эволюции передовых видов.
Может ли катастрофическая тектоника плит объяснить геологию Потопа?
Как можно спровоцировать массовое глобальное наводнение? Обеспечивает ли тектоника плит действительный механизм? Отвечает геолог Эндрю Снеллинг.
Что такое тектоника плит?
Тонкий скалистый внешний слой Земли (5-70 км толщиной) называется «земная кора». На континентах она состоит из осадочных пород, некоторые из которых содержат окаменелости, а некоторые сложены и искривлены вместе с нижележащим кристаллическим скальным фундаментом из гранитов и метаморфизированных осадочных пород.
Местами кристаллические породы обнажаются на поверхности Земли, как правило, в результате эрозии. Под корой находится то, что геологи называют мантией, которая состоит из плотной, теплой или горячей (но твердой) породы, которая простирается на глубину 2900 км. Под мантией находится ядро Земли, состоящее в основном из железа. Внутренняя часть ядра находится в расплавленном состоянии (рис. 1).
Исследования земной поверхности показали, что она была глобально разделена прошлыми геологическими процессами на то, что сегодня является мозаикой жестких блоков, называемых «плитами». Наблюдения показывают, что в прошлом литосферные плиты перемещались на большие расстояния относительно друг друга и что сегодня они все еще движутся очень медленно.
Слово «тектоника» имеет отношение к движению Земли, поэтому изучение движений и взаимодействий между этими плитами называется «тектоника плит». Поскольку почти все движения плит происходили в прошлом, тектоника плит, строго говоря, является интерпретацией, моделью или теоретическим описанием того, что, по мнению геологов, происходило с этими плитами на протяжении истории Земли.
Рисунок 1. Вид Земли в поперечном сечении. Двумя основными частями планеты являются ее мантия, состоящая из силикатных пород, и ядро, состоящее в основном из железа. Участки поверхности, покрытые слоем континентальной коры низкой плотности, представляют собой континенты. Литосферные плиты на поверхности, включающие кору и часть верхней мантии, перемещаются в боковом направлении по астеносфере. Астеносфера горячая, а также слабая из-за присутствия воды в ее составляющих минералах. Океаническая литосфера, в которой отсутствует континентальная кора, химически похожа в среднем на мантию. Поскольку океаническая литосфера значительно холоднее, ее плотность выше, и поэтому она имеет способность ниже погружаться в мантию. Скольжение океанической пластины в мантию известно как «субдукция», как показано здесь, под Южной Америкой. Когда две плиты расходятся в середине океанского хребта, материал из астеносферы поднимается, чтобы заполнить пробел, и часть этого материала плавится, чтобы произвести базальтовую лаву, чтобы сформировать новую океаническую кору на дне океана. Континентальные регионы не участвуют в процессе субдукции из-за плавучести континентальной коры.
Общие принципы теории тектоники плит могут быть сформулированы следующим образом: деформация происходит по краям плит тремя типами горизонтального движения — растяжением (рифтинг или раздвигание), трансформацией (горизонтальное проскальзывание вдоль Большой линии разлома) и сжатием, в основном субдукцией (одна плита погружается под другую). 1
Расширение происходит там, где морское дно раздвигается или раскалывается вдоль рифтовых зон, например вдоль осей Срединно-Атлантического хребта и Восточно-Тихоокеанского подъема. Это часто называют «распространением морского дна», которое происходит, когда две океанические плиты удаляются друг от друга горизонтально, а новый расплавленный материал из мантии снизу поднимается между ними, образуя новую океаническую кору. Аналогичное пространственное расщепление континентальной коры также может произойти, например, вдоль Восточно-Африканской рифтовой зоны.
Tрансформный разлом происходит, когда одна плита скользит горизонтально мимо другой, например, вдоль известного разлома Сан-Андреас в Калифорнии.
Деформация сжатия происходит там, где две литосферных плиты движутся навстречу друг другу. Если океаническая плита движется к соседней континентальной, то первая обычно будет погружаться (субдукция) под последнюю. Примерами являются Тихоокеанская и Кокос плиты, которые вступают в субдукцию под Японией и Южной Америкой соответственно. Когда две континентальные плиты сталкиваются, деформация сжатия обычно сминает породу в зоне столкновения, создавая горный хребет. Например, Индийско-Австралийская плита столкнулась с Евразийской, образовав Гималаи.
История тектоники плит
Мысль о том, что континенты разошлись, впервые высказал креационист Антонио Снайдер. 2 Он обратил внимание на утверждение в Бытие 1:9-10 о том, что Бог собрал моря в одно место, значит, в тот момент в истории Земли могла быть только одна суша. Он также заметил тесную связь береговых линий Западной Африки и восточной части Южной Америки. Поэтому он предположил, что распад этого суперконтинента с последующим горизонтальным перемещением новых континентов к их нынешнему положению произошел катастрофически во время Потопа.
Однако его теория осталась незамеченной, возможно, потому, что книга Дарвина, вышедшая в том же году, вызвала переполох. 1859 год был плохим годом для того, чтобы уделять внимание любой другой новой научной теории, особенно той, которая поддерживала библейский взгляд на историю Земли. Не помогло и то, что Снайдер опубликовал свою книгу на французском языке.
Только в начале ХХ века теория дрейфа континентов была признана научным сообществом в книге немецкого метеоролога Альфреда Вегенера. 3 Однако в течение почти 50 лет подавляющее большинство геологов отвергало эту теорию, главным образом потому, что горстка сейсмологов утверждала, что прочность мантийных пород слишком высока, чтобы позволить континентам дрейфовать так, как это предложил Вегенер. Их оценки прочности мантийных пород были получены из наблюдений за поведением сейсмических волн, когда они перемещались по земле в то время.
В течение этого полувека большинство геологов утверждали, что континенты неподвижны, и обвиняли крайне немногочисленную группу коллег, пропагандировавших концепцию дрейфа, в потакании псевдонаучным фантазиям, нарушающим основные принципы физики. Сегодня это убеждение было обращено вспять — тектоника плит, включающая континентальный дрейф, является правящей перспективой.
Чем вызван такой резкий поворот? С 1962 по 1968 год зарождение теории тектоники плит было обусловлено четырьмя основными направлениями независимых экспериментов и измерений: 4
Важной пятой линией доказательств было тщательное лабораторное измерение того, как минералы мантии деформируются под напряжением. Это измерение может убедительно продемонстрировать, что мантийные породы могут деформироваться в больших количествах в масштабах времени дольше, чем несколько секунд, характерных для сейсмических колебаний. 5
Кроме того, большинство геологов быстро убедились в теории тектоники плит, потому что она изящно и убедительно объясняла так много наблюдений и линий доказательств:
Медленно и постепенно или катастрофически?
Из-за приверженности научного сообщества предположениям и рамкам земной истории униформизма большинство геологов считают само собой разумеющимся, что движение литосферных плит было медленным и постепенным на протяжении долгих эпох. В конце концов, если сегодняшние измеренные скорости дрейфа пластин — около 2-15 см в год — экстраполировать равномерно в прошлое, то для формирования океанических бассейнов и горных хребтов требуется около 100 миллионов лет. И эта скорость дрейфа согласуется с оценочными 20 км 3 расплавленной магмы, которая в настоящее время нарастает во всем мире каждый год, создавая новую океаническую кору. 6
С другой стороны, многие другие наблюдения несовместимы с медленной и постепенной тектоникой плит. В то время как поверхность морского дна относительно гладкая, магнитные узоры в виде полосок зебры получаются при наблюдениях с помощью буксируемого судна (магнитометра) в среднем по участкам размером в милю. Бурение в океанической коре срединно-океанических хребтов также показало, что эти гладкие узоры не присутствуют на глубине в реальных породах. 7
Вместо этого магнитная полярность быстро и беспорядочно меняется вниз по буровым отверстиям. Это противоречит тому, что можно было бы ожидать при медленном и постепенном образовании новой океанической коры, сопровождаемом медленными магнитными изменениями. Но это именно то, что ожидается при чрезвычайно быстром образовании новой океанической коры и быстром магнитном изменении во время Потопа, когда быстрое охлаждение новой коры происходило крайне неоднородным образом из-за хаотического взаимодействия с океанической водой.
Более того, медленная и постепенная субдукция должна была привести к тому, что осадочные породы на дне желобов будут сжиматься, деформироваться и разрушаться, однако дно Перу-Чили и восточных Алеутских желобов покрыты мягкими, плоскими отложениями, лишенными сжимающих структур. 8
Эти наблюдения, однако, согласуются с чрезвычайно быстрой субдукцией во время Потопа, за которой следуют чрезвычайно медленные скорости движения литосферных плит, поскольку паводковые воды отступили с континентов и заполнили жалобы осадком.
Однако если отбросить единообразные предположения и принять первоначальное библейское предложение Снайдера о континентальном «спринте» во время библейского Потопа, то катастрофическая модель тектоники плит объясняет все, что делает медленная и постепенная тектоника, плюс почти все, что она не может объяснить. 9
Кроме того, трехмерная суперкомпьютерная модель процессов в мантии Земли продемонстрировала, что тектонические движения плит действительно могут быть быстрыми и катастрофическими, когда включена реалистичная деформационная модель для мантийных пород. 10 И, несмотря на то, что оно было разработано ученым-креационистом, это суперкомпьютерное 3D-моделирование тектоники плит признано лучшим в мире. 11
Модель катастрофической тектоники плит Остина и др. (Austin) 12 начинается с предварительного допотопного суперконтинента, окруженного холодными породами океанского дна, которые были плотнее, чем теплые мантийные породы. Чтобы инициировать движение в модели, были сделаны некоторые внезапные триггерные «трещины» океанического дна, прилегающего к суперконтинентальному блоку коры так, что зоны холодной породы океанского дна начинают проникать вертикально в верхнюю мантию вдоль края большей части суперконтинента. 13
Эти вертикальные сегменты породы океанского дна соответствуют передним кромкам океанических плит. Вертикальные зоны начинают опускаться конвейерной лентой в мантию, увлекая за собой остальную часть океанского дна. Тонущие плиты океанических плит создают напряжение в окружающей мантийной породе, и это напряжение, в свою очередь, заставляет породу становиться более деформируемой и позволяет плитам погружаться быстрее. Такой процесс вызывает увеличение уровня напряжения и скала становится более слабой. Области слабой породы расширяются, чтобы охватить всю мантию и привести к катастрофическому опусканию океанических плит на дно мантии в течение нескольких недель. 14
Движущей силой этой катастрофы является гравитационная потенциальная энергия холодной, плотной породы, покрывающей менее плотную мантию под ней в начале события. На своем пике, эта убегающая нестабильность позволяет скорости субдукции плит достигнуть изумительной скорости 0,5 м/сек. В то же время морское дно катастрофически погружалось в мантию, в результате чего возникающее напряжение разорвало (разломало) суперконтинент (рис.2).
Ключевым физическим, ответственным за нестабильность, является тот факт, что мантийные породы ослабевают под воздействием напряжения, в миллиард или более раз силнее уровней напряжения, которые могут возникнуть на планете размером с Землю — поведение, проверенное многими лабораторными экспериментами за последние сорок лет. 15
Быстро тонущие плиты океанского дна насильственно вытесняют более мягкие породы мантии, в которые они погружены, что вызывает крупномасштабный конвекционный поток по всей мантии. Горячая мантийная порода, вытесненная этими субдукционными плитами, поднимается в других местах для завершения цикла течения и, в частности, поднимается в зоны рифтов морского дна, образуя новое дно океана.
Достигнув поверхности океанского дна, горячий мантийный материал испаряет огромные объемы океанской воды, с которыми он вступает в контакт, создавая линейную завесу сверхзвуковых струй пара вдоль всех 70 000 км рифтовых зон морского дна, простирающихся вокруг земного шара (возможно, «фонтаны великой глубины» в Бытие 7:11 и 8:2).
Эти сверхзвуковые паровые струи захватывают большое количество жидкой воды, когда они «стреляют» через океан над морским дном, где они формируются. Вода катапультируется высоко над землей, а затем падает обратно на поверхность в виде интенсивного глобального дождя («и врата небес были открыты»). Дождь шел в течение «40 дней и ночей» (Бытие 7:11-12), пока все допотопное океаническое дно не испытало субдукцию.
Рисунок 2(а). Снимок 3D-моделирования процесса после 15 дней. Верхний участок представляет собой равновеликую проекцию сферической поверхности мантии на 65 км ниже поверхности земли, в которой цвет обозначает абсолютную температуру. Стрелки обозначают скорости в плоскости поперечного сечения. Темные линии обозначают границы плит, где присутствует континентальная кора или границы между континентом и океаном, которые оба существуют на одной плите. Нижний график представляет собой экваториальное сечение, в котором оттенки серого обозначают отклонение температуры от среднего на заданной глубине.
Эта модель катастрофической тектоники плит для истории Земли способна объяснить геологические данные, которые медленная и постепенная тектоника в течение многих миллионов лет не может. Например, новое, быстро сформировавшееся, дно океана изначально было бы очень горячим. Таким образом, будучи более низкой плотности, чем дно океана до наводнения, оно поднялось бы примерно на 1000 м выше, чем его предшественник, вызывая резкий подъем уровня Мирового океана.
Океанские воды, таким образом, поднялись бы на поверхность континентальной суши и распространились бы по ней, унося с собой огромное количество осадков и морских организмов, образуя толстые, окаменелые осадочные слои горных пород, которые мы сейчас находим на больших участках современных континентов. Эта латерально-обширная слоистая последовательность осадочных пород великолепно обнажена, например, в районе Большого Каньона на юго-западе США. 17
Медленная и постепенная тектоника плит просто не может объяснить такие толстые, латерально-обширные последовательности осадочных слоев, содержащих морские окаменелости над такими обширными внутренними континентальными областями, которые обычно находятся намного выше уровня моря.
Более того, весь конвекционный поток мантии, возникающий в результате беглой субдукции холодных плит океанского дна, внезапно охладил бы температуру мантии на границе ядро-мантия, что значительно ускорило бы конвекцию в соседнем внешнем ядре и потери тепла от него. Быстрое охлаждение поверхности ядра приведет к быстрому изменению магнитного поля Земли. 18
Эти магнитные реверсы были бы выражены на поверхности Земли и зафиксированы в магнитных узорах в виде полосок зебры в новых породах океанского дна. Намагниченность была бы хаотичной и локально неоднородной, как по бокам, так и по глубине, в отличие от модели, ожидаемой в медленном и постепенном варианте. Было предсказано, что подобные записи «удивительно быстрых» магнитных разворотов должны присутствовать в тонких континентальных лавовых потоках, и такие удивительно быстрые развороты были впоследствии обнаружены. 19
Таким образом, модель катастрофической тектоники плит дает мощное объяснение тому, как холодные, жесткие плиты коры могли перемещаться на тысячи километров по мантии, в то время как дно океана было субдуктивным. Она предсказывает относительно небольшое движение плит сегодня, потому что континентальный «спринт» быстро замедлился, когда все дно океана до наводнения было разломано.
Рисунок 2 (b). Снимок моделирования через 25 дней. Градации серого и стрелки обозначают те же величины, что и на рисунке 2(a). Подробное объяснение этого расчета см. в Baumgardner, 2003.
Кроме того, мы ожидаем, что желобы, прилегающие сегодня к зонам субдукции, будут заполнены нетронутыми отложениями позднего и послепотопного периодов. Модель обеспечивает механизм отступления вод с континентов в новые океанические бассейны в конце Потопа, когда движение плит почти прекратилось, доминирующие тектонические силы привели к вертикальным движениям земли (Псалом 103:9).
Взаимодействие плит на границах плит во время катаклизма породило горы, а охлаждение нового океанского дна увеличило его плотность, что привело к его погружению и, таким образом, углублению новых океанских бассейнов для приема отступающих вод Потопа.
Аспекты моделирования феномена беглого поведения в мантии 20 были независимо продублированы и проверены. 21 Та же модель предсказывает, что, поскольку неконтролируемая субдукция холодных плит океанского дна произошла всего несколько тысяч лет назад во время Потопа, у этих холодных плит не было достаточно времени после катастрофы, чтобы полностью «перевариться» в окружающей мантии.
Доказательства существования этих относительно холодных плит непосредственно над границей ядро-мантия, до которой они должны были опуститься, должны быть очевидны, и они действительно есть сегодня (рис.3). 22
Рисунок 3. Распределение горячих (светлые поверхности) и холодных (более темные поверхности) областей в сегодняшней нижней мантии, как определено наблюдательно сейсмической томографией (визуализация с использованием записей сейсмических волн), рассматриваемых (А) 180° долготы и (Б) 0° долготы. Очень низкая температура, указанная для кольца из более холодной породы, означает, что оно совсем недавно было выведено с поверхности Земли. Столбчатые глыбы более теплой породы были сжаты вместе и вытеснены вверх по мере того, как более холодная и плотная порода оседала над ядром.
Более того, при нынешней скорости движения — 10 см в год — силы и энергии столкновения между Индийско-Австралийской и Евразийской плитами было бы недостаточно, чтобы подтолкнуть вверх Гималаи (как две столкнувшиеся машины, каждая из которых движется только на 1 мм/ч). В отличие от этого, если бы скорость движения плиты была бы 0,5 м/сек, как две машины, каждая из которых движется со скоростью 100 км/ч, в результате катастрофического столкновения быстро прогнулись бы слои породы, выталкивая эти высокие горы.
Является ли катастрофическая тектоника плит библейской?
В Библии нет прямого упоминания ни о дрейфе континентов, ни о тектонике литосферных плит. Однако если континенты когда-то были соединены вместе, как это предлагается в Бытие 1:9-10, и теперь разделены, то единственной возможностью является континентальное разделение и «спринт» во время Потопа. Некоторые полагают, что это континентальное разделение произошло после Потопа в дни Фалека, когда «земля была разделена» (Бытие 10:25).
Однако это еврейское выражение можно также перевести как «земли, разделенные между народами», что, согласно контексту, относится к результатам суда над строителями Вавилонской башни. Более того, разрушение на поверхности Земли, где люди и животные жили, во время такого быстрого континентального «спринта» было бы столь же разрушительным, как и сам Потоп.
Поэтому использование катастрофической тектоники плит в качестве модели, механизма и структуры для описания и понимания события библейского Потопа выглядит гораздо более разумно и также согласуется с Библией. Ранний скептицизм в отношении модели медленной и постепенной тектоники плит в значительной степени испарился, потому что она обладает такой огромной объяснительной силой.
Однако применительно к Потопу модель катастрофической тектоники плит не только объясняет эти элементы более последовательно, но и дает мощное объяснение значительным свидетельствам массового наводнения и катастрофических геологических процессов на континентах.
С конца XVIII века и по настоящее время большинство ученых, включая креационистов, отвергали библейский Потоп, объясняя ископаемую часть геологической летописи, потому что ему не хватало адекватного механизма, чтобы произвести такое огромное количество геологических изменений за такое короткое время. Только теперь мы начинаем понимать, по крайней мере, часть средств, которые Бог мог использовать для осуществления разрушающего мир наказания, включая катастрофическую тектонику плит.
Вывод
Многие геологи-креационисты теперь считают, что концепция катастрофической тектоники очень полезна в качестве лучшего объяснения того, как произошел потоп в библейских рамках истории Земли. Несмотря на то, что Библия конкретно не упоминает эту концепцию, она согласуется с библейским рассказом, который подразумевает изначальный суперконтинент, который распался во время Потопа на несколько континентов, которые, очевидно, затем быстро разошлись («спринт») в свои нынешние позиции.
Эта концепция все еще довольно новая и, конечно, радикальная, но ее объяснительная сила делает ее убедительной. В настоящее время проводится дополнительная работа по дальнейшей детализации геологической модели Потопа, особенно для того, чтобы показать, как она обеспечивает лучшее объяснение порядка и распределения окаменелостей и слоев во всем мире, чем несостоявшаяся теория о медленном и постепенном изменении.
Конечно, будущие открытия могут потребовать корректировки нашего мышления и понимания, но такова природа человеческой научной деятельности. В отличии от этого, «слово Господне пребывает вовек» (1 Петра 1:25).
