Материки и океаны

Георгий ФРЕДЕРИКС

Из всей поверхности земного шара примерно две трети составляют океаны и моря, а остальная ее часть приходится на долю суши. Огромные пространства суши, выступающие над уровнем океанов, издавна получили название материков или континентов. Присматриваясь внимательно к карте, на которой показано распределение глубин в океанах, можно заметить, что материки окружены со всех сторон не особенно широкой площадкой мелкого моря глубиной до 200 метров. Отсюда начинается сравнительно крутой склон, который скоро приводит к глубинам до 3 500—4 500 метров.

Уже давно было замечено, что поверхность дна мелкого моря представляет как бы продолжение поверхности прилегающего материка — область, некогда затопленная морем. Уступ, ведущий от этой подводной части материка к океаническим пучинам глубиной до 3 500 метров, назвали материковым склоном, у подошвы которого только и начинается собственно дно моря (океана).

Поверхность океанического дна резко отличается от поверхности суши своей равнинностью: на дне океана мы не находим столь резких колебаний в уровне, как на поверхности суши.

Если бы на время удалить с поверхности Земли всю воду, то можно бы увидеть такую картину: над почти ровной поверхностью, занятой морскими пучинами, высоко поднимаются гигантские выступы материков, высотою в среднем в 4—5 километров над уровнем дна.

Что же представляют собою эти выступы? В разные времена предлагались различные объяснения этого явления. Одно из древнейших учений сводилось к тому, что континентальные выступы образовались в то время, когда Земля только что паковалась в твердый панцирь — земную кору. Вследствие охлаждения центрального ядра земная кора скоробилась, за ней образовались первичные впадины и первичные выступы. Впадины заполнились водою и превратились в океаны, а выступы — в материки и острова. Таким образом и океаны и моря считались первозданными формами рельефа Земли, существующими с доисторического времени.

После исследований французского математика Пуанкаре возникла теория, что Луна оторвалась от Земли в том месте, где сейчас находится Великий океан, и случилось это в период, от которого органических остатков на поверхности Земли не осталось — так велика была катастрофа.

Строение земного шаря по представлению вавилонян

*

Наблюдения над напряжением силы тяжести в различных точках Земли показали, что на глубине примерно 120 километров от уровня океанов залегает слой, плотность которого везде одинакова. Для объяснения этого явления двумя разными исследователями были выдвинуты две различные гипотезы. Одна принадлежит ученому Пратту, другая — Эри. Пратт утверждал, что плотность земной коры различна: под океанами она самая большая, под материками меньше, а под горами еще меньше (объем вещества увеличивается, значит плотность его и удельный вес уменьшаются). Эри же полагал, что земная оболочка имеет в среднем везде одинаковую плотность, но толщина ее различна: под океанами она меньше всего, потому тяжелая магма, т. е. находящаяся внутри земного шара расплавленная масса, подходит ближе к поверхности, под материками толщина земной оболочки больше, и магма отодвигается вглубь Земли. Наибольшей толщины земная кора по Эри достигает в области гор. По Пратту основание земной коры твердое, по Эри, наоборот, материки, наподобие льдин на поверхности воды, плавают на жидкой магме.

Строение земной коры по теории Пратта. На схеме видно, что толщина земной коры по Пратту неравномерна: под материками она толще, под океанами тоньше

Строение земной коры по гипотезе Эри

Схема строения земной кары по теории Фредерикса. Горизонтальные штрихи обозначают равномерную толщину земной коры. Слой туши показывает границу магмы. Вертикальная штриховка обозначает некоторый промежуточный слой, представляющий собой как бы переход от твердой массы земли к жидкой магме. Этот слой в отдельных своих частях бывает попеременно то жидким, сливаясь с магмой, то твердым, утолщая слой земной коры

Как известно, реки и другие поверхностные воды размывают сушу и сносят весь смытый материал в моря и океаны, где скопляются иногда осадки огромной толщины. Тем самым суша облегчается, а дно моря нагружается. При этом происходит нечто аналогичное нагрузке и разгрузке корабля: при нагрузке он оседает глубже, при разгрузке поднимается. То же и с континентами и горами: разгружаемые поверхностными водами, они теряют часть своего веса и поднимаются, а дно моря нагружается и оседает. Так развилось учение о равновесии частей земной коры.

Попутно установлено было другое любопытное явление: одинакового диаметра столбы земли, лежащей выше этого слоя, весят одинаково, хотя по вышине они весьма различны, так как толщина земной оболочки колеблется и пределах от 5 до 17 километров.

Постепенно утвердилась та точка зрения, что материки представляют собою постоянные гигантские первозданные глыбы, искони возвышающиеся над уровнем дна морских пучин. Согласно этой теории область пучин никогда не была сушей, а поверхность континентов никогда не была пучиной океана. На базе этой теории пышно расцвела гипотеза плавания континентов, предложенная немецким геофизиком Вегенером, а также гипотеза горообразования американца Джоли. Все гипотезы уходят своими корнями в библию.

*

Подлинно научное изучение истории Земли показало, что граница между сушей и морем далеко не постоянна; она непрерывно изменяется — то море наступает на сушу, то суша освобождается от моря. Эти движения земной коры давно были известны геологам и получили название медленных колебаний суши. Во многих местах, например на берегу Каспийского моря, залитые водою постройки показывают, что уровень суши изменился и ее залило море; в других местах мы видим, как море постепенно отступает, освобождая отдельные участки суши. Примером такого медленного опускания суши является Голландия, значительная часть которой непрерывно опускается и в настоящее время лежит ниже уровня моря. Поэтому постоянно приходится заботиться о повышении ограждающих Голландию плотин, иначе море затопит всю страну.

Обнаружение на поверхности континентов глубоководных осадков вроде писчего мела дает основание думать, что не только мелкое, но и глубокое море заливало когда-то поверхность континентов. В противовес старой школе геологов новая школа выдвигает положение о том, что границы моря и суши постоянно меняются, что каждый геологический этап развития имеет свои континенты и океаны, что лик Земли непрерывно меняется: нет ни постоянных океанических впадин, ни постоянных материковых выступов. Там, где сейчас океанические пучины, могли находиться материки, а там, где сейчас находятся материки, некогда бушевали морские волны.

Но как же истолковывается сущность материков в настоящее время? Новая школа пока еще не разработала этот вопрос окончательно. Имеется только одно предположение, выдвинутое автором настоящей статьи. Чтобы уяснить его себе, необходимо отвлечься несколько от вопроса о материках и припомнить основные положения о земной коре вообще.

Прежде всего, равномерна ли ее толщина? Мы уже видели, что и Пратт и Эри, каждый по своему, ответили, что неравномерна: под материками она толще, под океанами тоньше. Мы решаем этот вопрос иначе.

*

Существует в земной коре явление геотермического градиента, т. е. увеличение температуры по мере углубления внутрь Земли.

Увеличение это составляет в среднем 1° на 33 метра. Иначе говоря, какую бы точку земного шара мы ни взяли, будь то вершина высокой горы или какое-нибудь место глубоководного океанического пространства, расстояние от взятой точки до расплавленной массы внутри земного шара будет примерно одинаково.

В защиту этой гипотезы можно привести следующие соображения.

Представим себе какое-нибудь место взятой поверхности, на котором отложились осадки пород и тем самым увеличили в данном месте толщину земной коры. В результате этого утолщения ход теплового луча от расплавленной массы до поверхности удлинится, в этом месте начнет накопляться теплота, которая будет расплавлять прилегающий к магме слой Земли, т. е. как бы подмывая земную кору. В конечном итоге это приведет к восстановлению прежнего равновесия. Если же толщина земной коры, наоборот, уменьшится, то путь теплового луча в данном месте также уменьшится. Количество тепла, выделяемого из поверхностного слоя магмы, увеличится, и прилегающий к земной коре верхний слой магмы начнет застывать, пока не восстановится первоначальное отношение. Таким образом излучение тепла внутренними частями Земли в пространство должно поддерживать постоянную толщину земной коры, не допуская ее увеличения и уменьшения.

Идеальный разрез Земли по теории Джона Вудворда

Но тогда что же собою представляют материковые выступы? Ведь жидкость не может образовывать выступов. Очевидно, здесь какое-то другое вещество. Целый ряд данных говорит за то, что это — газ. О том, что внутри Земли имеются огромные количества газов, мы знаем из вулканических извержений, которые являются следствием обильного выделения газов на земную поверхность. Таким образом материки представляют собою выступы магмы, насыщенные газами. Чтобы наглядно представить себе это, можно провести аналогию с кипящим молоком: на его поверхности возникает пена, которая поднимается в виде шапки. Газ — вещество чрезвычайно легкое, подвижное. Поэтому перемещение магмы, насыщенной газами, должно совершаться сравнительно легко. Всякое перемещение газов вызовет изменение уровня математической поверхности, а вместе с тем и колебание уровня земной коры: накопление газов — поднятие этой коры, уход их —  опускание ее.

Таким образом точка зрения новой школы отрицает постоянство материков и океанов, считает, что они различны в различные эпохи Земли, что на месте океанов могут быть материки и наоборот.