Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Теория тектоники плит не только помогла ученым понять современные геологические процессы, такие как вулканизм и сейсмичность, но и радикально изменила их взгляды на прошлое. До этого крупномасштабные горизонтальные перемещения частей земной коры (подобные тем, что описывал Вегенер в своей теории дрейфа материков) казались невозможными. Сегодня понятно, что они являются естественным результатом тектоники плит. Это не только объясняет, почему породы в Африке и Южной Америке, разделенные тысячами километров океана, кажутся частью одного геологического объекта, но и помогает понять близкое расположение в континентальной коре пород резко различного возраста и разной природы. Тектоника плит постоянно меняет географию океанов и континентов Земли, так что два фрагмента континентальной коры, которые сейчас находятся рядом, могли сформироваться на противоположных краях земного шара. Популярная книга Джона Макфи «Собирая Калифорнию» описывает, каким образом сложная геология западной части Северной Америки составлена из множества различных небольших кусочков континентальной коры, первоначально образовавшихся в отдаленных местах, но в итоге объединенных перемещением плит.

Как это происходило? Один из способов ответить на вопрос — рассмотреть классический пример: столкновение Индии и Азии (здесь взаимодействовали два больших массива суши, а не много мелких, как в случае западной части Северной Америки, но принцип тот же самый). Если посмотреть на мир около 90 миллионов лет назад (реконструкцию можно увидеть на рисунке 27), можно обнаружить, что Индия — отдельный небольшой материк южнее Азии, почти у побережья Африки. Между Индией и Азией лежал океан. Однако океаническая литосферная плита двигалась на север и погружалась под Азию, и вместе с ней в том же направлении двигалась лежащая на плите Индия. В конце концов около 50 миллионов лет назад оба материка соприкоснулись. Породы Индийского континента были слишком легкими и не могли погрузиться, поэтому они стали крошиться и переслаиваться с азиатскими породами, порождая самую высокую горную систему в мире — Гималаи. В результате столкновения были захвачены осадочные породы из океанского бассейна, и некоторые из них вознеслись высоко — отсюда и морские окаменелости на вершине Эвереста. Эти два материка и по сей день продолжают надвигаться друг на друга, и вызванные этим напряжения — причина полосы землетрясений в северной Индии и Тибете (рисунок 15).

Восстановить древнюю географию плит не всегда бывает просто. О столкновении Индии с Азией хорошо известно, поскольку оно произошло относительно недавно. С помощью рисунка магнитных полос на морском дне можно довольно точно отследить движения плит до времен самой древней океанической коры — примерно 200 миллионов лет назад. Этот рисунок известен для океанов всего мира, а возраст полос определили на основании наземных исследований, где такие периодические изменения магнитного поля зафиксированы для последовательностей хорошо датированных лавовых потоков. Сопоставляя наземные данные и океанические полосы, удалось установить точный возраст почти всех частей океанической коры, что дало геофизикам возможность реконструировать размеры и форму океанов (а также относительное положение континентов) в любой момент времени за последние 200 миллионов лет. В научных музеях популярны анимированные изображения этих процессов.

Однако определить передвижение плит в более ранние эпохи гораздо труднее, хотя и возможно. Если вы понимаете тектонику плит и, в частности, знаете характерные типы горных пород и геологические особенности, возникающие в различных тектонических условиях, то можно сделать разумные предположения о размещении материков в докембрии. В частности, в зонах субдукции образуются длинные линейные горные цепи (например, Анды), а когда в этих зонах сталкиваются два континента, появляются еще более впечатляющие массивы (например, Гималаи). Для таких массивов характерны определенные типы горных пород, и это дает возможность расшифровать происхождение древнейших горных хребтов в терминах перемещения литосферных плит. С помощью таких рассуждений ученые показали, например, что Уральские горы в России появились в результате столкновения между континентами — примерно 300 миллионов лет назад Сибирь столкнулась с Восточной Европой; и что Аппалачи на востоке Соединенных Штатов образовались еще раньше в результате серии столкновений между Северной Америкой, частями Африки и несколькими более мелкими фрагментами континентальной коры.