Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции - Лев Кривицкий

Идее мобилизма предшествовал целый ряд гипотез, авторы которых пытались объяснить геологические изменения чисто механическими причинами. Во второй половине XVIII века шотландский геолог Дж. Хаттон и российский учёный М. Ломоносов выдвинули гипотезу поднятий, согласно которой формирование геологических структур объяснялось давлением магмы и действием вулканических сил.

В середине XIX века более конкурентоспособной оказалась гипотеза сжатия (контракции), обоснованная в 1852 г. французским геологом Э. де Бомоном. Следуя в фарватере гипотезы Канта-Лапласа о формировании Земли путём сгущения горячего протопланетного облака, де Бомон предположил, что по мере остывания происходило уменьшение объёма Земли, вследствие чего твердеющая при охлаждении земная кора стала сминаться, коробиться и дробиться.

В конце XIX века в связи с накоплением новых фактов гипотеза сжатия утратила популярность в научной среде, а господствующие позиции заняла альтернативная ей гипотеза расширения земного шара. Она была предложена М. Ридом и развита Б. Линдеманом, У. Кэрри и др. В соответствии с этой гипотезой первоначальный диаметр Земли составлял всего лишь 10 860 км, но снижение плотности вещества привело к расширению Земли и растягиванию её коры до современных размеров, вследствие чего возникли её разрывы, образовались континенты и океаны.

Компромиссом между гипотезой сжатия и гипотезой расширения явилась гипотеза пульсации, разработанная американским геологом В. Бухером и российско-советскими учёными В. Обручевым и М. Усовым. Данная гипотеза во многом напоминает теорию пульсирующей Вселенной. В соответствии с этой гипотезой Земля последовательно испытывает растяжения, последствием которых являются разрывы коры, активизация вулканов, возникновение океанов, а затем – сжатия, в ходе которых возникают складчатые структуры, происходит горообразование, формируется мощная континентальная кора, затухают вулканические процессы.

В связи с накоплением фактов об относительной неизменности объёма Земли в последние 400 млн. лет в XX веке распространение получила гипотеза фиксизма, выдвинутая в 1942 г. голландским геологом Р.В. Ван Бамеленом и российско-советским геотектоником В. Белоусовым. Данная гипотеза базируется на представлении о фиксированном, неподвижном положении геологических структур и пытается объяснить геологические изменения последовательным разогревом и остыванием земной коры, вследствие которых происходят лишь вертикальные подъёмы и опускания, а также перемещения отдельных блоков литосферы.

Теория мобилизма уже при своём возникновении в 1912 г. в своей первоначальной форме стала новым научным направлением, пришедшим в резкое противоречие с вышерассмотренными гипотезами. Она базировалась на представлении о последовательных, эволюционно значимых горизонтальных движениях элементов земной коры, которые происходят с очень малой скоростью, но по прошествии длительных промежутков времени преодолевают геологически значимые расстояния и оказывают решающее влияние на изменения геологических структур.

Первоначальный вариант теории мобилизма строился А. Вегенером на представлении об удивительном сходстве очертаний материков, которые, будучи вырезаны из своего нынешнего положения на географической карте почти идеально прикладывались друг к другу. Особенно сильное впечатление производило складывание берегов Южной Америки и западных берегов Африки. На этой основе А. Вегенер попытался обосновать предположение о существовании некогда в ранней истории Земли единого материка, который он назвал Пангеей. Раскол этого гиперматерика дал старт дрейфу континентов. Первоначально Пангея раскололась на два суперматерика – Лавразию и Гондвану. Лавразия включала Европу, Азию без Индии и Северную Америку, а Гондвана – Индию, Африку, Южную Америку, Австралию и Антарктиду. Расколовшись, суперматерики стали расходиться и между ними образовалась впадина океана Тетис.

Научный мир в начале XX века довольно неприязненно встретил теорию Вагенера. Многие научные мужи в области геологии считали движение континентов такой же наукообразной чепухой, как и многие физики – неодинаковое течение времени в различных точках пространства в теории относительности Эйнштейна. Сила привычки и обыденного рассудка, базирующихся на повседневном наблюдении, не позволяли допустить саму возможность движения континентов. Что может быть прочнее и неподвижнее, чем прикреплённость континентов к определённому месту на Земле? Разве что сама Земля, которая казалась людям неподвижной десятки веков, но которая оказалась движущейся с огромной скоростью и вокруг Солнца, и вместе с Солнцем. Скорость же передвижения континентов составляет ежегодно всего лишь несколько сантиметров.

Стремясь придать доказательность своей теории, которая первоначально базировалась лишь на сходстве очертаний материков на географических картах, основоположник мобилизма стал опираться на данные геологии, минералогии, палеонтологии, климатологии. Он указывал на оледенение всех южных материков в один и тот же период времени, общность геологического строения континентов, разделённых в настоящее время тысячами километров, и множество других разнообразных фактов.

Однако, несмотря на проделанную огромную работу, Вагенер так и не смог определить источник энергии, движущей столь тяжёлые и громоздкие образования, как континенты. В качестве такого источника он указывал на действие механических сил вращения Земли. Но это объяснение вскоре было опровергнуто расчётами, поскольку эти силы оказывались явно недостаточными для передвижения столь огромных масс. Критика мобилитического учения всё ширилась, а Вагенеру нечем было отвечать на многочисленные контраргументы. Не в силах он был объяснить процессы горообразования. В результате теория мобилизма в период её создания не была признана научным миром.

История создания мобилитической теории формирования земной коры весьма напоминает историю первоначального развития генетики. Как и открытие Менделя, открытие Вагенера оказалось забытым и взошло на Олимп признания научным миром лишь через десятки лет в результате усилий нового поколения учёных.

Новый импульс к развитию концепция мобилизма получила, когда голландский геофизик Ф. Венинг-Мейней обосновал существование конвективных течений в мантии Земли, что позволило американскому геофизику Д. Григсу и английскому специалисту А. Холмсу предположить, что именно эти ненаблюдаемые непосредственно потоки являются источником дрейфа континентов. Тем самым были заложены основы для формирования современных представлений о мобильном формировании земной поверхности, приведённых в системное единство в рамках теории тектоники литосферных плит. Эта теория стала складываться в конце 50-х – начале 60-х годов XX века на совершенно новой технической и эмпирической основе, широком использовании геофизических методов. Создание сети сейсмостанций позволило составить подробную карту сейсмической активности Земли.

На этой карте со всей наглядностью перед исследователями предстали линейные образования, на которых располагаются около 98 % эпицентров землетрясений и столь же огромное большинство проявлений вулканической активности. Эти линейные «пояса» обрамляют огромные зоны, на которых сейсмическая активность почти отсутствует. Постепенно приходило понимание того, что эти зоны располагаются на цельных литосферных плитах, а на границах этих плит происходит наползание их друг на друга, следствием чего и является сейсмическая активность. Раздвижение же этих плит образует океаны и моря.

Так тектоника литосферных плит постепенно обретала объяснительную и доказательную силу, позволившую ей стать наиболее конкурентоспособной геологической теорией и значительно превзойти альтернативные теории в качестве мобилизационного ядра наук о Земле. Слово «тектоника» в переводе с древнегреческого означает «строение», «строительство». Тектоника литосферных плит как геологическая теория направлена на изучение и объяснение их строения, образования и взаимодействия. Данная теория, именуемая также новой глобальной тектоникой, отличается от всех старых учений о формировании и строении земной коры. И хотя в её основе лежит мобилизм, она отличается и от вегенеровского варианта мобилизма, рассматривая его как упрощённую схему движения плит.

Литосферные плиты представляют собой твёрдые, жёсткие и необычайно прочные образования, составляющие собой основу земной коры. Толщина континентальных литосферных плит достигает 200–220 км, в океанах вблизи континентов она охватывает 80–90 км, а в районах океанических рифтовых зон падает до 2–3 км.

Несмотря на огромную по человеческим меркам прочность и толщину, литосферные плиты испытывают столь же огромные напряжения и деформации при своих перемещениях и под давлением других плит. Под действием этих напряжений плиты способны давать трещины, деформироваться, разламываться, раскалываться. Каждый разлом является источником землетрясений или вулканических извержений с выбрасыванием газов и вытеканием магмы из горячего слоя мантии. Плиты «плавают» по поверхности астеносферы, перемещаются в горизонтальном направлении и вращаются под действием тепловых конвективных потоков в мантии. В какой-то мере взаимодействие литосферных плит можно представить по аналогии с весенним ледоходом на реках: подтаявшие льдины увлекаются течением и сталкиваются, трутся, наплывают друг на друга, трескаются, раскалываются и крошатся, а промежутки между ними заполняются водой.