МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ПРОШЛОГО ЗЕМЛИ

    Самое главное преимущество изучения магнитных свойств керна скважин (столбика высверленных горных пород) заключается в непрерывности стратиграфического разреза, когда нет пропуска в слоях, и мы уверены в полноте геологической летописи. Анализ магнитных свойств образцов из пород океанского дна позволил составить детальную шкалу инверсий поля до поздней эпохи юрского периода включительно, то есть на интервал времени в 170 млн. лет, что дало возможность реконструировать магнитное поле Земли за это время.
До рубежа в 570 млн. лет - для всего фанерозоя - такая шкала тоже создана, но она хуже по качеству. Есть шкала и для рифея-венда (1,7 - 0,57 млрд. лет), однако она еще менее удовлетворительна.Остаточная намагниченность обнаруживается даже у архейских пород с возрастом 3,4 млрд. лет. Распределение геомагнитных инверсий во времени характеризуется довольно сложной ритмичностью, состоящей как из длительных, так и кратких интервалов обращения знака поля.
    Идея о разрастании океанской коры, или спрединга, и палеомагнитология тесно связаны между собой. Гениальные догадки ученых конца XIX - начала XX века, и в первую очередь знаменитого метеоролога Альфреда Вегенера о том, что в далеком прошлом материки занимали совсем другое положение на поверхности земного шара, нежели сейчас, основывались лишь на сходстве очертаний береговых линий материков. И только в 60-х годах была выдвинута идея о разрастании океанической коры, или океанического дна, когда Г. Хесс и Р. Дитц в 1961 - 1962 гг. опубликовали статьи, ставшие уже вехами в геологической истории. Наращивание океанической коры происходит в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов, где базальтовая магма поднимается вверх по трещинам вследствие конвективных движений относительно нагретого вещества мантии.
    Попадая в условия океанского дна в рифтовых ущельях, магма не только изливается на дно, но как бы расталкивает его в стороны, внедряясь все новыми и новыми порциями. Естественно, что базальтовая магма, остывая, проходит точку Кюри и намагничивается по направлению силовых линий данной магнитной эпохи.   

Рис. 4. Полосовидные магнитные аномалии в Северо-Восточной части Тихого океана...

В 1958 году впервые была установлена полосчатая форма магнитных аномалий северо-западной части дна Тихого океана. Сравнительно неширокие, до 40 км, полосы были намагничены то отрицательно, то положительно, причем интенсивность намагничивания вдоль каждой из полос практически не менялась. Такой же полосовидный характер магнитного поля в последующие годы был обнаружен во всех океанах, включая узкие моря типа Красного (рис. 4).
    Мало того, оказалось, что полосы магнитных аномалий разного знака расположены симметрично по отношению к оси срединно-океанических хребтов. Подобная картина распределения магнитных аномалий требовала объяснений, которые и не замедлили появиться в 1963 году в статье выпускника Кембриджского университета Ф. Вайна и его научного руководителя Д. Мэтьюса. Обратная и прямая намагниченность полос базальтов прямо связана с их возрастом. Приобретая знак намагниченности в момент своего образования, базальты впоследствии раздвигаются в стороны новыми порциями магмы, которые, в свою очередь, приобретают знак полярности уже другой эпохи, когда осуществилась инверсия магнитного поля. Периодические инверсии и создают "матрацевидную" картину магнитного поля, а ее симметричность объясняется разрастанием, спредингом (spread - разрастание, расширение) океанского дна.
    Таким образом, были соединены две продуктивные идеи, и проблема объяснения строения и эволюции океанского дна была решена. Ширина полос магнитных аномалий одного знака в океанах, расположенных по обе стороны от срединного хребта, прямо пропорциональна длительности эпох полярности. На этом основании были проведены линии одинакового возраста океанской коры - изохроны, и каждой аномалии присвоен свой номер. Подтверждение этой картины дали результаты глубоководного бурения, так как оказалось, что возраст осадков океанского дна над магнитными аномалиями хорошо совпадает с рассчитанным возрастом самих магнитных аномалий. Сейчас составлены детальные карты возраста океанской коры, и геологические события последних 170 млн. лет четко к ним привязываются (рис. 5).   

Рис. 5. Карта возраста пород океанического дна в Северной Атлантике...

Мобилистская концепция начала ХХ века нашла полное подтверждение в данных палеомагнитологии уже в шестидесятых годах. Когда появилась возможность по отобранным породам одного возраста, но взятым на разных континентах, определять положение палеомагнитных полюсов интересующего нас временного интервала, то оказалось, что вычисленный осредненный полюс, скажем, по верхнеюрским породам (170 - 144 млн. лет) Северной Америки и такой же полюс по таким же породам Европы будут находиться в разных местах. Получалось как бы два Северных полюса, чего при дипольной системе быть не может. Для того чтобы Северный полюс был один,следовало изменить положение континентов на поверхности Земли. В нашем случае это означало сближение Европы и Северной Америки до совпадения их бровок шельфа, то есть до глубин океана примерно в 200 м. Иными словами, двигаются не полюсы, а континенты.
    Подобные операции сейчас проделаны многократно, и траектории кажущихся движений полюсов во времени построены для разных материков. Эти траектории не совпадают между собой и, чтобы добиться их совмещения, следует сдвинуть материки. Восстановление взаимного расположения континентов в геологическом прошлом основано на палеомагнитных данных, и в наше время получены настолько убедительные подтверждения их перемещений, что вряд ли возможно сомневаться в медленных, но постоянных движениях литосферных плит, несущих на себе материки. Следует учитывать, что, проводя палеомагнитные исследования, мы получаем два параметра: направление на полюс и широту, что и позволяет определить положение виртуального полюса данной эпохи. Долгота установлена быть не может.
Применение палеомагнитного метода позволило осуществить детальные реконструкции раскрытия относительно молодых Атлантического, Индийского, Северного Ледовитого океанов и понять историю развития более древнего Тихого океана. Современное расположение континентов - это результат раскола суперконтинента Пангея, начавшегося около 200 млн. лет тому назад. Линейное магнитное поле океанов дает возможность определить скорость движения плит, а его рисунок дает наилучшую информацию для проведения геодинамического анализа.
Благодаря палеомагнитным исследованиям установили, что раскол Африки и Антарктиды произошел 160 млн. лет назад. Наиболее древние аномалии с возрастом 170 млн. лет (средняя юра) обнаружены по краям Атлантики у берегов Северной Америки и Африки. Это и есть время начала распада суперматерика. Южная Атлантика возникла 120 - 110 млн. лет назад, а Северная значительно позже (80 - 65 млн. лет назад) и т.д. Подобные примеры можно привести по любому из океанов и, как бы "читая" палеомагнитную летопись, реконструировать историю их развития и перемещение литосферных плит.

    В 1995 году Д.М. Печерским и А.Н. Диденко была предпринята попытка реконструкции древнего Палеоазиатского океана, существовавшего в интервале времени венд-средний палеозой (660 - 360 млн. лет). Такая реконструкция основывалась на изучении палеомагнитной характеристики древних океанических пород, так называемой офиолитовой ассоциации, обладающей полным сходством с разрезом современной океанской коры. Это один из первых опытов изучения именно океана, а не континента, и он дал блестящие результаты, подтвердив, например, существование линейной структуры аномального магнитного поля и в древних океанах.

Назад| Следующая страница