Рис. 77. Виды вращения внутри Земли.
Сделанный в предыдущей главе вывод о том, что блоки континентальной коры переместились в радиальном направлении от центра Земли более чем на 2000 км, имеет ряд неизбежных следствий. Вне зависимости от какого бы то ни было воздействия на общую скорость вращения Земли относительная скорость перемещения к востоку расположенного по обе стороны от экватора материкового блока, подобного Африке, вероятно, должна была увеличиться на несколько сотен километров в час, чтобы не отставать от суточного вращения Земли, в отличие от полярного материкового блока, подобного Антарктиде, скорость движения которого не должна была существенно измениться. Скорость движения к востоку северной части такого блока, как Южная Америка, должна была бы увеличиться в значительно большей мере, чем его южной части. Эти изменения происходят очень медленно — со скоростью всего около сантиметра в год, — и мы уже видели, что при движениях такого порядка кристаллическая мантия в целом течет подобно леднику. Очевидно, следует ожидать, что при этом в веществе возникнут сдвиговые перемещения. Когда смещение по сдвигу происходит вправо вокруг земного шара, возникает кручение.
Теоретически можно ожидать, что на вращающемся небесном теле, обладающем силой тяжести, отчасти жидком, а отчасти пластичном (т.е. способном за длительные периоды времени течь в твердом состоянии, как жидкость), происходят различные крупномасштабные вращения, но строгий математический анализ таких вращений не проводился. Д-р В.С.Жардецкий, опубликовавший за последние три десятилетия серию статей по этому вопросу в журналах Сербской Академии наук, Венской Академии наук, Американского геофизического союза и в журнале «Science», — один из немногих математиков, которые могли бы решить эту задачу. После моих дебатов с проф. Бухером в Колумбийском университете в 1960г. д-р Жардецкий предложил мне работать над этими проблемами вместе, и, вернувшись в Университет Тасмании, я договорился, что он, находясь на пенсии, сможет сотрудничать со мной в разработке этих проблем. Но, к сожалению, он умер как раз перед тем, как приступить к этой работе. Поэтому я снова обратился к эмпирическому рассмотрению данных о таких движениях.
Рис. 77. Виды вращения внутри Земли.
Можно выделить следующие типы движений: 1) движения между полушариями; 2) дифференциальные движения континентальной и океанической литосферы; 3) движения, происходящие в каждой одной восьмой части сферы, как показано на правой верхней схеме земного шара на рис. 77; 4) межзональные движения, например перемещения экваториальных зон относительно циркумполярных зон; 5) дифференциальные движения между оболочками, например между ядром и мантией, мантией и литосферой, литосферой и гидросферой и между гидросферой и атмосферой; 6) дифференциальная прецессия оболочек и 7) неосевое вращение Земли в целом (миграция полюсов) и, возможно, какие-либо другие (рис. 77).
1. Вращение между полушариями действительно происходит, и оно является главной темой этой главы.
2. Благодаря силе тяжести все участки литосферы стремятся к состоянию равновесия за счет плавучести, причем области с меньшей плотностью (континентальные) поднимаются выше относительно уровня геоида, чем области с большей плотностью (океанические). Следовательно, поскольку вклад континентов в момент инерции больше, чем вклад океанов, они имеют тенденцию сползать на запад, тогда как океаны стремятся смещаться на восток. Следующие из этого выводы рассматриваются ниже в разделе «Причина тетического кручения».
3. Наличие вращений в каждом из октантов (1/8 части) сферы предполагал ряд авторов (Сакухеи Фудзивара, Пьер Сен-Аман, Хьюго Беньофф, Бик Чинчан и др.). Любой блок, движущийся к экватору, удаляется от оси вращения Земли, и поэтому скорость его перемещения в восточном направлении должна увеличиваться, иначе он отстанет (т.е. сдвинется на запад). Это влияние силы Кориолиса больше всего в средних широтах. Скорость смещения в восточном направлении любого блока, движущегося радиально от центра Земли, также должна увеличиться, или он отстанет и сместится на запад, но поскольку этот эффект максимален на экваторе, вращения в октантах сферы должны происходить в результате действия той же самой кориолисовой силы. Однако большая часть установленных эмпирически вращений, рассматривавшихся упомянутыми выше авторами, вызывается не силой Кориолиса, а другой причиной (возможно, инерционным нарушением, обусловленным областями повышения температур из-за асимметричности теплового потока).
При своем подъеме вещество диапира, расплавленное или твердое, удаляется от центра Земли и поэтому при вращении имеет тенденцию отставать по сравнению с новым для него обрамлением, т.е. отклоняться к западу. Следовательно, можно ожидать, что в зоне спрединга новая кора, как правило, будет легче наращиваться вдоль ее западной стороны, чем вдоль восточной, и это должно давать такой же эффект, что и инерционные силы, упоминавшиеся выше. В результате в активных диапировых орогенах новая кора должна наращиваться на их западных флангах, с каждым новым эпизодом наращивания расширяя участок новой коры между активным орогеном и смежным материком, что мы наблюдаем у западных (азиатских) берегов Тихого океана. В отличие от этого вдоль восточных берегов Тихого океана оси орогенов палеозойского, мезозойского и третичного возраста вряд ли смещались одна относительно другой, и новая кора внедрялась на их западных флангах. Подобным же образом материал, движущийся к экватору, должен отклоняться на запад, а материал, перемещающийся к полюсу, — на восток, что может проявиться как направленное к западу движение экваториальной зоны и направленное к востоку движение приполярной зоны.
4. Я не наблюдал межзональных движений типа тех, предположение о которых только что было высказано, или других зональных движений, хотя некоторые авторы (В.С.Жардецкий, М.Боголепов, У.Ф.Таннер, У.Н.Джиллиленд, Т.X.Нелсон и П.Г.Темпл, Р.Дернли и Г.Томас и др.) считали, что они существуют. Возможно, я ослеплен собственными убеждениями. Как я полагаю, причина в том, что первоначальное расширение разбивает мантию и литосферу на первичные полигоны, изображенные на рис. 20, и вторичные полигоны, показанные на рис. 71, так что результат зонального движения выражен во вращении этих блоков. Но это заставляет предположить течение в ядре и, возможно, в мантии. Жардецкий писал, что «ни в одном небесном теле нет никаких следов механического равновесия», и я должен согласиться, что во временном масштабе геотектоники Земля в целом представляет собой жидкое тело, за исключением коры, по своей относительной толщине сравнимой с яичной скорлупой. Несомненно, смещение экваториальной зоны к востоку относительно полярных областей имеет место на Солнце, Юпитере и Сатурне. Однако эти движения и те, о которых писал Жардецкий, происходят в газообразной оболочке, и такое же экваториальное зональное движение должно происходить в атмосфере Земли, вызывая сильные струйные течения.
5 и 6. Данные о том, что мантия обгоняет в своем вращении ядро, а атмосфера — литосферу, а также сведения о дифференциальной прецессии коры и мантии были представлены в гл. 2 в связи с геомагнитным полем.
7. Американский сенатор Эстес Кефаувер, говорят, высказал опасение, что атомные взрывы могут вызвать отклонение земной оси. Его можно успокоить, потому что если миллион бомб разместить так, что их взрывы дадут наибольший суммарный эффект и каждый взрыв высвободит энергию в 1011 МДж, земная ось может сместиться всего на 1 см! Тем не менее существует множество данных о том, что полюсы блуждали в прошлом и мигрируют сейчас. Помимо колебательных движений Северный полюс вращения Земли за последние столет сместился примерно на 10 м от Северной Америки в сторону Сибири. Это, может быть, прозвучит нс очень научно, но если бы такое перемещение сохранялось в течение длительного времени, то через каких-нибудь 90 млн. лет Сингапур вследствие этого оказался бы на Северном полюсе. В геологических масштабах времени это не так уж и долго. Палеомагнитные данные не оставляют сомнений в том, что в прошлом миграция полюса обычно происходила со скоростью того же порядка.
Рис.78 Вращение Северной Америки по палеомагнитным данным.
За последние 400 млн. лет Северная Америка повернулась приблизительно на 90° относительно Северного полюса (рис. 78), и я полагаю, что это было вызвано вращением всей литосферы вокруг Центральной Америки, о котором подробнее будет сказано позднее. Это движение могло быть обусловлено вращением литосферы относительно мантии (что исключается постоянством первичных полигонов, как говорилось раньше в данной главе), либо вращением мантии относительно ядра, либо вращением Земли как целого. Направление момента импульса Земли по отношению к неподвижным звездам должно сохраняться, если не считать изменения под действием моментов внеземных сил, таких, как сила притяжения Солнцем и Луной асимметричной выпуклости Земли. Асимметричное относительно земной оси распределение частичного плавления в мантии, давшего огромный объем юрских базальтов и долеритов, должно было вызвать образование крупного вздутия в Пангее, которое, вероятно, нарушило момент инерции Земли, несмотря на изостатическое равновесие. Это должно было вызвать как колебания оси, так и медленную миграцию полюса до тех пор, пока Земля не стала вращаться вокруг новой оси, соответствующей максимальному моменту инерции. К такому же результату должен был бы привести большой рост нового океанического дна в Южном полушарии, сосредоточенный вблизи Фолклендских островов (как будет описано далее в этой главе).
Столкновение с астероидом могло создать внешний момент сил, необходимый для того, чтобы изменить направление оси вращения Земли, но ненамного. Если бы Церера, самый крупный астероид с диаметром 1025 км и массой 1019 т, столкнулась с Землей по касательной, то этот удар мог отклонить земную ось примерно на 10°, а два следующих по величине астероида — Веста (555 км) и Паллада (538 км) — могли бы изменить положение оси всего градуса на два. Реальное смещение должно быть гораздо меньше этого, так как большая часть кинетической энергии, вероятно, тотчас же рассеивается в виде тепла, а вещество астероида и сравнимая с ним масса земного вещества в месте удара испаряются и ионизируются, превращаясь в плазму. Поэтому столкновения с астероидами не являются причиной установленного смещения полюсов, достигающего больших угловых величин.
Прежде чем продолжить рассуждения, давайте четко определим значение некоторых терминов. Показанный на рис. 79 ромб ABCD мог образоваться в результате сжатия квадрата 1, или сдвига по часовой стрелке квадрата 2, или сдвига против часовой стрелки квадрата 3. Если бетонный блок подвергать сжатию, как блок 1, пока он не разрушится, в нем могут возникнуть вместе трещины скола как по часовой стрелке (квадрат 2), так и против часовой стрелки (квадрат 3). Поэтому сколы такого типа называют «сопряженными»; это значит, что они «соединены вместе» и образуются одновременно в ответ на одно и то же напряжение. Вместо слов «по часовой стрелке» и «против часовой стрелки» для них обычно используют слова «правосторонний» (декстральный) и «левосторонний» (синистральный) (от лат. dexter — правый и sinister — левый). Сопряженные напряжения перпендикулярны друг к другу, а возникающие под их действием трещины пересекаются под углом около 60°, что связано с необходимостью преодолевать внутреннее трение до того, как трещина может образоваться.
Рис. 79. Ромб ABCD мог образоваться в результате деформации из квадрата под действием любого из этих типов напряжения.
Полвека назад я осознал, что Земля в глобальном масштабе испытала левостороннее сдвиговое перемещение, но скажи я об этом тогда, меня объявили бы сумасшедшим, так как в то время сдвиговые перемещения даже в десятки километров, а тем более сдвиговые смещения на сотни или тысячи километров находились вне рамок ортодоксального научного мышления. Это было до того, как в 1946г. проф. У.К.Кеннеди показал, что вдоль разлома Грейт-Глен (Великой долины Шотландии) произошел левый сдвиг на 100 км, и до того, как в 1953г. Мейсон Хилл и Томас Диббли сообщили о том, что по сдвигу Сан-Андреас произошло правостороннее перемещение на 300 км и что разломы Гэрлок и Биг-Пайн являются сопряженными с ним левыми сдвигами. И только в 1960-х годах существование таких движений указанного мной масштаба было широко признано.
В этой главе я покажу, что Земля подверглась воздействию двух процессов кручения панглобального масштаба, происходивших вдоль двух огромных кольцевых зон, которые располагались по большим кругам перпендикулярно относительно друг друга: по левосторонней Тетической зоне кручения и сопряженной с ней правосторонней Циркумтихоокеанской зоне кручения. Кручение в Тетической зоне происходило вдоль экватора, а Циркумтихоокеанская зона кручения проходила через полюсы Земли и отделяла ее «материковое полушарие» от «океанского полушария». Там, где они пересекаются под прямыми углами, возникают области раздробления — в Вест-Индии и Ост-Индии (рис. 80, 81).
Рис. 80. Левостороннее кручение в зоне Тетис и сопряженное с ним правостороннее кручение. Центральные большие круги этих зон на картах в меркаторской проекции расположены под прямым углом друг к другу.
Рис. 81. Карты «материкового» и «океанского» полушарий в равноплощадной проекции, на которых видно, что Тетическая зона левостороннего кручения и сопряженная с ней зона правостороннего кручения взаимно пересекаютсяпод прямыми углами.
В 1938г. после четырех лет полевых работ на Новой Гвинее я написал в своей докторской диссертации: «Новая Гвинея была смещена в западном направлении по колоссальной системе сдвигов более крупного масштаба, чем все сдвиги, проявившиеся в любом другом месте на земном шаре... Эти огромные смещения к западу по величине соизмеримы с поперечником материков. Вероятно, они связаны с главными тектоническими структурами Земли».
На симпозиуме в Хобарте в 1956г. я проследил эту зону левостороннего кручения вокруг всей Земли. Если обе Америки соединялись с Африкой, как это было показано в построенной с помощью ЭВМ реконструкции Булларда (рис. 29), то Северная Америка переместилась на 1800 км дальше, чем Южная, о чем свидетельствует левостороннее относительное смещение на 1800 км в районе Центральной Америки. Если Северную Америку сдвинуть назад и поместить против Африки, опять же в соответствии с компьютерной реконструкцией, то Европу придется сдвинуть на 1800 км к западу относительно Африки. Примерно 700 км этого сдвигового перемещения проявляется в разворачивании ороклинов Средиземноморья (рис. 14), к чему следует добавить смещение по Марокканской зоне сдвига к югу от Рифа. Если реконструировать Пангею, закрыв искусственное зияние, то окажется, что Австралия смещена по левому сдвигу на 3000 км относительно Азии. Это видно в деталях при сравнении относительных положений Австралии и Китая на рис. 94 и 96 в гл.22. «Андезитовая линия», показанная пунктиром в западной части Тихого океана на рис. 80, испытала левостороннее сдвиговое смещение на 5500 км от Новой Гвинеи до островов Самоа. Недавно С.Дж.Пигрем из Австралийского бюро минеральных ресурсов и Дж.Б.Супанджоно из Индонезийского центра геологических исследований и развития сделали вывод, о перемещении «террейна» Сула от восточной части Новой Гвинеи до острова Сулавеси:
«Эти исследования показывают, что стратиграфия отложений платформы: Сула не коррелирует ни с одним из предполагаемых мест ее зарождения на территории Ириан-Джая. Однако мы обнаруживаем превосходную корреляцию между стратиграфией домеловых отложений платформы Сула и той части. Австралийского кратона, которая расположена на Папуа — Новой Гвинее между 141 и 145° в.д. Это заставляет предположить, что платформа Сула была сорвана из области, находящейся на 1200 км восточнее любой ранее предполагавшейся области ее первоначального расположения, что означает общее перемещение более чем на 2500 км».
Непосредственно вокруг Тетического кольца блоки, отколовшиеся от материков, и частные орогенические пояса повернуты влево в результате сопротивления кручению (см. табл.2 в гл.9). К ним относятся Испания (повернутая на 35°), Корсика— Сардиния (на 90°), Италия (на 110°), Индия (на 70°) г остров Серам (на 100°), Новая Гвинея (на 35°), мезозойский Мексиканский ороген (на 130°), Колумбийский ороген (на 40—60°), Большие Антильские острова (на 35—45°) и Ньюфаундленд (на 25°). Данные о каждом из этих поворотов я опубликовал, и позднее они подтвердились палеомагнитными измерениями. (В Малайзийско-Индонезийском архипелаге имеются также вращения в противоположном направлении, обусловленные сопряженным циркумтихоокеанским кручением, которое будет рассмотрено в дальнейшем).
Когда орогенический пояс подвергается такому кручению, он приобретает S-образную форму, если смещение левостороннее, и Z-образную форму, если оно правостороннее. Вокруг Тетической зоны кручения располагается несколько ороклинов, испытавших левостороннее смещение: Атлас в Северной Африке, Сицилия — Италия и Альпы (рис. 14); Загрос в Иране — Белуджистан — Кашмир — Гималаи (рис. 12); Суматра — Ява — петля Банда — юго- и северо-восток Сулавеси — Зондский выступ до Новой Гвинеи; петля, идущая от северной Венесуэлы, через Тринидад, Малые и Большие Антилы — это южная половина такой S-образной структуры, северная половина которой представлена крупным левосторонним мегасдвигом, проходящим через желоб Кайман и зоны сдвигов Мотагуа и Клиппертон. (В противоположность этому парная по отношению к ней структура в зоне Гималаи — Ассам — Таиланд — Малайзия — Суматра имеет Z-образную форму и относится к сопряженному циркумтихоокеанскому кручению.)
Рис. 82. Перекос простираний структур в Венесуэле и Колумбии. На нижней схеме показана реконструкция положения структур в раннемеловое время, до того как произошел сдвиг, вызванный кручением в зоне Тетис.
Тетичеекое кручение проявляется в каждой крупной структуре. На рис. 82 показано, как сложная картина заполненных осадками глубоких трогов и изгибов в структуре домезозойского фундамента, протягивающихся через северо-западную Венесуэлу и Колумбию, может быть преобразована в обстановку, существовавшую 150 млн. лет назад. Для этого надо вернуть в прежнее положение структуры, испытавшие левостороннее смещение, которое расширило этот регион, напоминающий ныне растопыренные пальцы руки. Левостороннее кручение преобладает в структурном рисунке Пуэрто-Рико, где присутствуют складки и надвиги северо-западного простирания, меридионально ориентированные разломы растяжения и широтные левосторонние сдвиги. На рис. 83 Мануэлем Итурральде-Винентом из Кубинской Академии наук показано, что перед тем, как структуру Кубы нарушило тетичеекое кручение, она представляла собой типичный ороген (ср. с рис. 62), содержащий миогеосинклинальные осадки вдоль северного края с надвинутыми на них офиолитами, на которые в свою очередь надвинуты мощные эвгеосинклинальные отложения; в осевой зоне этот ороген прорван гранитами и перекрыт чехлом вулканитов, завершающих процесс развития орогена. Затем Куба была вовлечена в движение между разветвляющимися левосторонними мегасдвигами, вызванными кручением в зоне Тетис, в то время как сопряженные правые сдвиги нарушили ее структуру под косым углом к простиранию этой зоны.
Рис. 83. Основные особенности геологии Кубы со снятием большей части кайнозойских осадков (по данным М.А.Итурральде-Винента). 1 — образования северной континентальной окраины; 2 — центральный эвгеосинклинальный комплекс на океанической коре; 3 — позднемеловые гранитоиды; 4 — палеогеновый вулканический центр; 5 — позднеэоценовые гранитоиды; 6 — южный метаморфический комплекс; 7 — линии надвигов; 8 — палеогеновые сдвиги; 9 — отдельные глубокие скважины, в которых обнаружен комплекс 1, подстилающий комплекс 2; 10 — выходы пород офиолитовой ассоциации.
Аналогично этому, как видно из рис. 14 в гл. 9, Европу можно переместить назад в западном направлении относительно Африки до того положения, где она должна была находиться, чтобы Америка окаймляла Африку так, как это показано на схеме, построенной с помощью компьютера. Тогда Пиренейский полуостров должен повернуться как один блок и закрыть Бискайский залив; ороклин Риф развернется и расположится против побережий провинций Уэльва и Алгарви (хотя он по-прежнему не отделяется от Марокканского побережья, так как Средиземное море с тех пор значительно расширилось); Лигурийский сфенохазм закроется, в результате чего Корсика и Сардиния снова вернутся к своему положению против Лазурного берега, в то время как южная оконечность Сардинии соединится с островом Менорка (так что Риф, Бетская Кордильера, Балеарские острова, Сардиния, Корсика и Лигурийские Альпы вытянутся в единый протяженный пояс, параллельный орогену Атласа в Северной Африке), а Сицилийский и Лигурийский ороклины развернутся таким образом, что Атлас, Сицилия, Калабрия, Апеннины и Альпы также образуют единый прямолинейный пояс, который вместе с Рифско-Лигурийским поясом составит единый крупный ороген, параллельный экватору. После того как я сделал сообщение об этих поворотах, все они подтвердились палеомагнитными данными. Таким образом, одное динственное действие, возвращающее в прежнее положение структуры, испытавшие впоследствии тетическое кручение, разрешает все сложности тектоники западного Средиземноморья. Подобные простые тектонические реконструкции применимы для Индонезии, Новой Гвинеи, Соломоновых островов и Карибского региона.
Рис. 14. Реконструкция раннемезозойской Западной Европы с учетом левосдвигового смещения на 700 км и расширения Средиземноморской впадины также на 700 км.
В теории тектоники плит утверждается, что Африка переместилась на север к Европе, вызвав смятие Альп, Индия переместилась на север к Азии, приведя к смятию в Гималаях, а Южная Америка продвинулась на север, вызвав смятие в Больших Антилах. Я уже показал, что Альпы и Гималаи сформировались в результате диапирового орогенеза в зоне поперечного растяжения, а не сжатия. Тектоническая реконструкция для Средиземноморского региона свидетельствует о том, что этот регион расширился в поперечном направлении примерно на 700 км за счет появления в нем новой океанической коры (рис. 14). Проф. Таннер из Университета Флориды оценил увеличение расстояния в меридиональном направлении между Северной и Южной Америкой более чем в 5000 км, если сравнить их современное положение с положением в Пангее.
Расширение в меридиональном направлении между Австралией и Китаем, как показано на рис. 84, составляет 34° (3700 км). Оно распределяется между серией небольших морей растяжения, а также впадиной Ордос в Китае, относящейся к общему с ними типу структур, но целиком заполненной осадками.
Рис. 84. Рассредоточенное растяжение в области между Антарктидой и Китаем. Австралия находится внутри этой области.
Расширение между Восточной Африкой и Центральной Азией составляет 22°. Оно распределяется между Красным морем — 5°, Персидским заливом — 5° и впадинами растяжения (Джазмуриан, Машкель и Гильменд), которые в настоящее время все заполнены молодыми осадками, —12° (рис. 85). Расширение на 12° между Аравией и Туркменией проявляется также в 12°-ном смещении фронтальной зоны орогена Тетис между горами Омана и подножиями Гималаев вблизи Джамму. В течение гималайского орогенеза расширение было лишь ограниченным, но в целом между Индией и Антарктидой произошло меридиональное расширение на 66°. Расширение между Азией и Антарктидой составляет 66° независимо от того, как его измерять,— через Австралию (34° между Китаем и Австралией и 32° между Австралией и Антарктидой, как на рис. 84), через Индию (66° в едином раскрытии) или через Африку (22° между Африкой и Азией, как было показано выше, и 49° между Африкой и Антарктидой) *.
Тетическое кручение, по-видимому, обусловлено взаимодействием инерционных сил и сил тяготения. Земля имеет форму геоида, которая определяется положением уровня моря (как если бы мы прорезали каналы на уровне моря через материки, чтобы показать эту фигуру). Вращение Земли создает на ней выпуклость в районе экватора, и множество процессов меньшего масштаба, статических и динамических, вносят в это свой вклад. Тяготение, самая мощная сила, действующая на Земле, повсюду поддерживает почти точное изостатическое равновесие. Точно так же как айсберг поднимается до уровня, при котором его вес равен весу вытесненной им воды, материк поднимается до той высоты, при которой его вес равен весу более плотной подстилающей симы, которая в случае его отсутствия должна была бы здесь находиться. Центр тяжести материкового блока располагается примерно на 2,5 км выше по отношению к поверхности геоида, чем центр тяжести океанского блока такого же размера. Следовательно, каждый материковый блок вносит значительно больший вклад в момент инерции Земли, чем равноценный ему по площади океанский блок.
Взаимодействие инерционных сил и сил тяготения, обусловленное более высоким расположением центра масс на материках, стремится сдвинуть материки на запад относительно океанической коры, что проявляется в разных масштабах. На западе Тихого океана имеются впадины растяжения, расположенные на всем протяжении от полюса до полюса (моря: Берингово, Охотское, Японское, Желтое, Восточно-Китайское, Южно-Китайское, Филиппинское, Сулу, Сулавеси, Банда, Бисмарка, Соломоново, Коралловое, Тасманово), чего нет у восточных берегов Тихого океана. У западных берегов Тихого океана Азиатский и Австралийский материки стремятся сместиться на запад относительно океанической коры, тогда как последняя имеет тенденцию смещаться на восток, что является причиной большего масштаба происходящего здесь общего растяжения; в то же время вдоль восточных берегов Тихого океана Американские материки от полюса до полюса стремятся переместиться к западу, а океаническая кора — к востоку, поэтому растяжение здесь меньше и впадины растяжения не образуются.
В меньшем масштабе Карибский регион, где развита главным образом океаническая кора, имеет тенденцию двигаться относительно обеих Америк к востоку, а они — относительно него — к западу; в результате дуга Малых Антильских островов вовлечена в относительное перемещение на восток. Подобным же образом происходит относительное перемещение к востоку океанской дуги Скоша между Антарктидой и Южной Америкой, и, возможно, так же образовался выпуклый к востоку изгиб дуги Банда между Австралией и Азией.
В ходе эволюции пояса Тетис (особенно в последние 200 млн. лет) к югу от него образовалось гораздо больше новой океанической коры, чем к северу от него, и все материки (кроме Антарктиды, которая мало влияет на момент инерции) испытали значительное перемещение на север. Вследствие этого доля океанической коры постепенно увеличивалась в полушарии, расположенном к югу от зоны Тетис, по сравнению с полушарием, расположенным к северу от него. Следовательно, момент инерции Северного полушария постепенно возрастал по сравнению с моментом инерции Южного полушария. Из-за этой разницы моментов инерции полушарий возникло левостороннее кручение, которое действовало вдоль зоны Тетис, причем северная сторона ее имела тенденцию отставать во вращении (т.е. смещалась на запад) относительно южной.
Рис. 85. Тектоника пояса Тетис между Арменией и Тибетом.
1 — Тетическая зона кручения, 2 — сдвиги Оманской зоны, 3 — Центральный надвиг, 4 — орогенический фронт, 5 — впадины растяжения, 6 — сфенохазмы, 7 — Читрал, 8 — Ноушера.
Правостороннее кручение вокруг периферии Тихого океана впервые было установлено в 1957г. Хьюго Беньоффом, который своими крупными предвидениями опередил современников во многих вопросах:
«На основании представленных здесь данных складывается впечатление, что главным тектоническим перемещением в Циркумтихоокеанском регионе является вращение по часовой стрелке материков относительно заключенного внутри них океана. Полученных данных недостаточно, чтобы определить, какая из этих двух структур испытывает абсолютное движение в системе координат, фиксированной относительно оси вращения Земли. Скорость перемещения была измерена геодезическими методами только в одном регионе — в Калифорнии, где она равна примерно 5 см/год. Если эта скорость представляет собой среднюю постоянную скорость, свойственную всей системе, то для полного относительного оборота потребуется около 109 лет».
Циркумтихоокеанская зона кручения — это другая сдвиговая зона большого круга, которая делит земной шар на два полушария (рис. 80, 81). Тетическое кручение является левосторонним, а циркумтихоокеанское — правосторонним, и можно предполагать, что эти процессы являются сопряженными. Они развивались одновременно, причем главные перемещения происходили в позднемеловое и палеогеновое время. Эти зоны во всех отношениях дополняют друг друга, располагаясь под прямыми углами и пересекаясь в Ост-Индии и Вест-Индии, где их взаимодействие привело к возникновению сходных интерференционных явлений вращения.
Географы часто упоминают, что на Земле есть полушарие, занятое преимущественно сушей, и океанское полушарие. Их разделяет зона кручения, поперечная к Тетической. В материковом полушарии располагаются Азия, Европа, Африка, Гренландия и обе Америки — Северная и Южная. В океанском полушарии находятся только Австралия и Антарктида, которые вплоть до раннего мела были единым материком. Правостороннее смещение в Циркумтихоокеанской зоне кручения прослеживается восточнее Австралии через Новую Зеландию до моря Росса (альпийский Новозеландский разлом), где находился край Тихого океана в меловое время (рис. 96). Австралия располагается ныне в океанском полушарии только из-за расширения зоны правостороннего кручения от Новой Зеландии до хребта Девяностого Градуса* в результате ее длительного взаимодействия с Тетической зоной кручения.
Тот факт, что Циркумтихоокеанская зона кручения отделяет полушарие, на котором преобладает суша, от полушария, где преобладают океаны, позволяет предположить причину кручения. В условиях приблизительного изостатического равновесия в обоих полушариях Земли момент инерции материкового полушария должен превышать момент инерции океанского полушария, так как центр масс материков располагается на 2 км выше. Перед ускорением процесса расширения Земли в меловое время выходы осей этих максимального и минимального моментов инерции располагались на экваторе (в зоне Тетис), примерно посередине между Ост-Индией и Вест-Индией (т.е. в центрах Пангеи и Тихого океана). Начавшееся затем асимметричное расширение стало смещать находившуюся на экваторе зону Тетис и в конце концов переместило ее до 40° с.ш. в Средиземноморье.
Движения отдельных областей на вращающемся гравитирующем квазижидком сфероиде, который еще и расширяется, в настоящее время невозможно смоделировать на ЭВМ, но ясно, что равновесная форма поверхности такого тела сохраняется, пока оно вращается с максимальным для него моментом инерции. Настоящий случай осложняется двумя протекающими асимметрично процессами, которые уже рассматривались: во-первых, более молодая океаническая кора формируется в Южном полушарии (увеличивая момент инерции Северного полушария по сравнению с Южным), и, во-вторых, когда преобладает состояние изостатического равновесия, материковое полушарие имеет больший момент инерции, чем океанское. Хотя динамика этих процессов слишком сложна, чтобы оценить ее количественно, кажется разумным предположить, что наблюдаемые сопряженные тетическое и циркумтихоокеанское кручения были обусловлены этими асимметричными процессами, ускорившимися в течение мелового периода и нарушившими имевшееся соотношение между процессами изостатического выравнивания и действием инерционных сил.
На рис. 80 показаны обе зоны кручения: Тетическая и Циркумтихоокеанская, каждая в косой меркаторской проекции, причем первичный большой круг каждой проекции располагается вдоль соответствующей зоны кручения. Эти карты, быть может, выглядят непривычно, но в них не больше и не меньше искажений, чем в обычных меркаторских картах мира, которые висят на стенах во многих школах и учреждениях. Они отличаются от обычных карт тем, что на них в качестве центрального большого круга вместо экватора в каждом случае я использовал большой круг, проходящий через соответствующую зону кручения. На этих картах, а также на построенных в другой проекции картах, изображенных на рис. 81, видно, что эти две зоны кручения действительно являются большими кругами и действительно располагаются под прямыми углами друг к другу, а кроме того, что одна проходит по поясу Тетис, а другая разделяет материковое и океанское полушария.
Поскольку Тетическая зона кручения в меловое время была экваториальной, сопряженная зона кручения проходила через существовавшие тогда полюсы, один из которых располагался в Восточной Сибири, а другой — диаметрально противоположно ему вблизи острова Буве на юге Атлантики. Положение этих полюсов уже давно определено по палеомагнитным данным. Благодаря сильному правостороннему смещению по мегасдвигу Алеутского желоба (о чем говорилось в гл. 13 в связи с аномалией подводного конуса Зодиак) и аналогичному сильному правостороннему смещению по мегасдвигу остров Буве — Южные Оркнейские острова — дуга Скоша оба меловых полюса мигрировали в процессе кручения. В результате Северный полюс стал располагаться в том углу залива Аляска, который был центром вращения для Аляскинского ороклина и осью раскрытия Северного Ледовитого и Атлантического океанов (см. рис. 15—18).
Выясняется еще один важный факт. Меловой Южный полюс представляет собой центр максимального расхождения материков (и, следовательно, ортоцентр новых океанов на земном шаре) , а меловой Северный полюс — центр минимального расхождения материков. В 1970г. в своей президентской речи на заседании Австралийской и Новозеландской ассоциации содействия развитию науки я отметил, что расстояние между каждой парой материковых блоков увеличилось. Например, если я стою на Мадагаскаре, то вижу, что Африка отдалилась, а если повернусь в другую сторону, то увижу, что и Индия, и Австралия, и Антарктида отодвинулись от меня в процессе распада Пангеи. Глядя из Венесуэлы, можно увидеть, что увеличились расстояния до Северной Америки, Гавайских островов,- Африки, Австралия и Антарктиды. То же самое справедливо для Аравии, Гренландии и любого другого блока, даже для Индии, если понять природу Гималайского орогенеза (см. гл. 18). Конечно, это общее расхождение материков может означать только расширение Земли.
Как уже говорилось в гл. 12, я подсчитал ширину новой океанической коры, образовавшейся между каждой парой материков в процессе распада Пангеи. Затем для каждого материка я добавил расстояние между ним и каждым из его соседей и нашел их средние значения (см. с. 317).
| Материк | Среднее расстояние от соседних материков | |
|---|---|---|
| Антарктида | 4840 | В среднем 4232 км |
| Южная Америка | 4820 | |
| Австралия | 4170 | |
| Африка | 3100 | |
| Северная Америка | 2900 | В среднем 2200 км |
| Индия | 2300 | |
| Европа | 2100 | |
| Восточная Азия | 1500 | |
Эти данные свидетельствуют о том, что максимальное расхождение материков имело место вблизи мелового Южного полюса, а минимальное — около мелового Северного полюса и что расстояние между южными материками оказалось почти вдвое большим, чем между северными.
Теперь давайте рассмотрим несколько конкретных эффектов циркумтихоокеанского кручения. В 1956г. на симпозиуме в Хобарте я показал, что на западном побережье Северной Америки доминировал крупный правосторонний сдвиг, к проявлениям которого относятся ров Скалистых гор, система сдвига Сан-Андреас и сопряженные деформации ороклинов Айдахо—Мендосино (что проф. Доналд Уайз из Массачусетского университета назвал в 1963г. «возмутительной гипотезой», хотя он, безусловно, понимал ее смысл). Я показал также, что правый сдвиг был развит в основном на континентальной окраине Восточной Азии, которая была смещена вправо, в результате чего сформировались серии островных дуг и бассейнов, разделенных мегасдвигами, и что эта система продолжалась до моря Скоша- южнее мыса Горн.
Рис. 86. Генетические соотношения между ороклинами Мендосино и Айдахо, Каскадными горами, базальтами Колумбийского плато, Провинцией Бассейнов и Хребтов, рвом Скалистых гор и системой разломов Сан-Андреас.
На рис. 86 (из моей книги 1976 г.) схематично показаны» ороклины Мендосино и Айдахо, которые совместно образуют Z-образную структуру (а не S-образную, как сочлененные ороклины пояса Тетис), возникшую в условиях правосдвиговой деформации. Простое сдвиговое напряжение, как на схеме А, может быть снято в результате смещения по правому сдвигу, как показано на схеме В, или по нескольким сдвигам, между которыми возникают зияния, показанные черным цветом на схеме С, а если бы часть блока была пластичной, она могла бы изогнуться в промежутке между сдвигами, как на схеме D. На схеме Е это показано в применении к Калифорнии, где правосторонний сдвиг рва Скалистых гор подставляется правосдвиговой системой Сан-Андреас. Более пластичный орогенический пояс здесь изгибается, образуя сочлененные по типу правостороннего смещения ороклины Мендосино и Айдахо. В зоне растяжения (показанной черным цветом) на вогнутой поверхности ороклинов формируется серия рифтов и хребтов, которые развиваются только внутри этого изгиба. Эти рифты протягиваются в целом с севера на юг, как и должны располагаться рифты растяжения Т—Т, показанные на схеме F.
Поскольку изогнутый в плане орогенический пояс располагался на побережье океана, то зона растяжения в северо-западной вогнутой части изгиба ороклина формировалась в веществе океанической коры, образовав цепь вулканов (Каскадные горы), простирающуюся параллельно рифтам и целиком лежащую внутри этого изгиба ороклина. Область расширения между Каскадными горами и ороклинальным поясом заполнена (как и следовало ожидать) базальтами. Пояс Каскадных гор и расположенная за ним базальтовая толща представляют собой океанский аналог Провинции Бассейнов и Хребтов. На базальтовом плато имеется несколько антиклинальных складок, и их простирания, как и можно было ожидать, совпадают с направлением сжатия С—С на схеме F.
Палеомагнитные исследования показали, что многие породы в ороклинальном поясе и в связанных с ним выпуклых участках обнаруживают признаки вращения — всегда правостороннего, но переменной величины из-за различной степени смещения- многочисленных нарушенных разрывами пластин. Согласно статистическим данным, более древние базальты испытали большее вращение, чем более молодые, так как процесс кручения продолжался длительное время.
Рис. 87. Юго-восточное окончание рва Скалистых гор.
Ров Скалистых гор характеризуется огромным правосторонним сдвигом на севере (д-р Дж.Гейбриелс из Геологической службы Канады оценивает правостороннее смещение по нему более чем в 900 км, дополняемое смещением более чем на 300 км к западу от него), но этот сдвиг полностью затухает у озера Флатхед в шт.Монтана. На рис. 87 показано, как смещение по сдвигу постепенно компенсируется растяжением в серии рифтов растяжения, к которым приурочены озера и крупные реки. Эти рифты протягиваются с севера на юг параллельно направлению растяжения Т—Т на схеме F рис. 86.
За последние десять лет у западных берегов Канады были обнаружены хребты, образованные сложным «коллажем» из блоков континентальной коры («террейнов»). Его можно описать как «континентальную брекчию», смежные блоки в которой отличаются друг от друга комплексами ископаемой фауны и палеомагнитными характеристиками. Помимо обычных факторов, ухудшающих стабильность намагниченности, здесь играют заметную роль и более позднее перемагничивание, наклоны пластов, тектонические вращения, явления обратной магнитной полярности (особенно важные здесь из-за того, что не определено, к какому полушарию принадлежали рассматриваемые блоки) и значительные горизонтальные перемещения. Д-р Э.Ирвинг из Тихоокеанского центра канадской обсерватории Доминион в журнале «Geophysical Surveys» за 1983г. обобщил все эти данные. Он сделал такие выводы:
«Следовательно, по-видимому, существуют веские доказательства того, что большая часть западной и центральной Британской Колумбии (Прибрежный плутонический комплекс, остров Ванкувер, блок Стикин, а также — если верен рассмотренный ранее аргумент о намагничивании батолита Гвихон и интрузии Коппер-Маунтин — и блок Кьюснел) в течение палеогена переместилась к северу, возможно, на 1000 км или более. Предположительно это движение происходило вдоль крупных продольных разломов (таких, как разломы вдоль Тинтинского желоба), характерных для этого региона. В настоящее время эти разломы неактивны, но, возможно, они представляют собой древние аналоги системы разломов Сан-Андреас. Это перемещение является одним из ключевых кинематических элементов ларамийской орогении, ко времени которой деформация в зоне складок и надвигов форланда (Скалистых гор) должна была закончиться.
За единственным исключением, блуждающие третичные палеополюсы свидетельствуют о вращениях по часовой стрелке, а в нескольких случаях — и о перемещении на север. Исключением являются результаты исследования пород Алеутских островов. Группа данных, самыми ранними из которых были результаты Коха (1957), полученные для северо-запада США, указывают на крупное и изменчивое вращение Береговых хребтов на территории шт.Орегон и Вашингтон (Блэк-Хилс, формация Оханапекош, вулканиты Силетц, формация Тайи-Флаурной, базальты Яачатс). Большой интерес представляют вращения по часовой стрелке и перемещения к северу примерно на 1000 км, на что указывают данные по вулканитам Поперечных хребтов Калифорнии; это отражено и в результатах палеомагнитных измерений пород соседнего позднемелового батолита. Очевидно, эти смещенные вправо и далеко в сторону палеополюсы свидетельствуют о длительном перемещении на север Юго-Западной Калифорнии по разлому Сан-Андреас».
Все эти вращения по часовой стрелке и крупные перемещения представляют собой выражения циркумтихоокеанского правостороннего кручения. Совсем недавно Гильденбранд, Симпсон, Годзен и Кейн из Геологической службы США вновь обнаружили правостороннее смещение вдоль Монтанско-Флоридского линеамента больших гравитационных аномалий, Аппалачского орогенического пояса и шельфа Флориды (рис. 88, соответствующий рис. 160 и 162 из моей книги 1976 г.) и изобразили это на обложке журнала «Transactions of the American Geophysical Union» за август 1984 г.
Рис. 88. Линеамент Монтана — Флорида.
По Алеутскому желобу (одному из сдвигов, связывающих систему Скалистых гор с системой сдвигов Восточной Азии) произошло правостороннее перемещение почти на 800 км, что проявляется в смещении конуса выноса Зодиак (рис. 40).
В целом структура Восточной Азии сильно изменяется по линии, протягивающейся от оси Ассамского ороклина до Анадырского залива Берингова моря. Эта линия разделяет прибрежную и внутреннюю части Китая. К северо-западу от нее структуры простираются широтно. К юго-востоку же располагается большая серия правых сдвигов северо-восточного простирания с обширными горстами и грабенами, низменностями и множеством озер. Главный линеамент, который является результатом тетического кручения и протягивается в восточно-юго-восточном направлении на 2000 км, начинаясь за озером Чин-Хай, через Сиань и Наньянь, срезается южнее Нанкина циркумтихоокеанским линеаментом, имеющим северо-северо-восточное простирание; этот линеамент протягивается почти на 5000 км от Тонкинского залива, западнее Нанкина я полуострова Шандун, через Шеньян (Мукден) до Охотского моря. Это не единый мегасдвиг, а целая система структур кручения.
Хотя в Восточной Азии преобладают разломы северо-северовосточного простирания, там существует также сеть второстепенных трещин западно-северо-западного простирания, ориентировка которых несколько колеблется относительно этих трех направлений. Эта сеть отражает существование системы кручения, так как линии пересечения любых трещин этой сети почти вертикальны. В системе сжатия, напротив, линии пересечения сопряженных сдвигов друг с другом и со связанными с ними разломами растяжения и складками должны располагаться горизонтально. Тихоокеанское побережье Азии напоминает Тихоокеанское побережье Северной Америки в том отношении, что в крупных тектонических структурах преобладает правостороннее кручение.
Рис. 89. Тектоническое строение Японии и Кореи (моя реконструкция 1956 г.).
1 — меловые и третичные складки, 2 — кембрий — юра, 3 — поздний докембрий (?)
Юго-восточнее линии Ассам — Анадырь разломы меняют направление на все более южное, так как правый сдвиг сочетается здесь с раскрытием океана, образуя моря ромбической формы позади дуг, обращенных выпуклостью в направлении от материковой рамы, — Охотское море, Японское, Желтое, Восточно- и Южно-Китайское, Филиппинское, а также моря Суду, Сулавеси, Молуккское и Банда. Картина перемещений иллюстрируется рис. 89 и 90, которые я демонстрировал на Хобартском симпозиуме 1956г. На ранней стадии, до того как Тихоокеанская окраина Азии сместилась в западном направлении по отношению к Тихоокеанской окраине Австралазии в результате тетического кручения, правосторонние косые смещения продолжались вдоль этой окраины через альпийский Новозеландский разлом до моря Росса.
Рис. 90. Тектоника Филиппин (моя реконструкция 1956 г.).
Связанные с правосторонним сдвигом Ассамский и Зондский ороклины играют такую же роль, как и сочлененные ороклины Мендосино и Айдахо, но не являются их зеркальным отображением. Последние отодвигают прибрежный ороген к северу от зоны Тетис, тогда как первые отклоняют зону Тетис к югу. Широтное простирание Гималайской дуги резко меняется в Ассаме на 90°, и она продолжается на юг через Бирму, Таиланд и Индокитай, а затем снова изгибается в районе Суматры и продолжается в восточном направлении через Яву до острова Флорес. До возникновения этих изгибов Суматра и Ява служили прямым восточным продолжением Гималаев. Правостороннее смещение достигает 34° и равно суммарному расширению в серии впадин растяжения, как показано на рис. 84, а также расстоянию, на которое Австралия переместилась на юг относительно Индии. Комбинация этого смещения с левосторонним смещением Австралии на восток относительно Азии, достигающим 30° (рис. 91), определила расстояние, отделяющее ныне Северо-Западный мыс Австралии от изгиба юго-восточного побережья Индии в районе Хайдарабада (Андхра), которые, как указывают геологические данные, некогда примыкали друг к другу (см. рис. 31). Ороклинальные изгибы развились в молодых орогенах, где в мантии господствуют повышенные температуры. В более древней коре, лежащей на более холодной мантии, вместо ороклинальных изгибов развиваются мегасдвиги.
Рис. 91. Сочетание тетического (левостороннего) и ассамского (правостороннего) смещений.
Энтони Хэллем из Бирмингемского университета, основываясь на присутствии некоторых теплолюбивых фаун, предположил, что отдельные Восточно-Азиатские блоки переместились на значительные расстояния к северу после пермского времени и что, следовательно, смещение происходило в направлении, противоположном циркумтихоокеанскому кручению. Однако это предположение основано на ложном допущении, что современная климатическая зональность в общих чертах применима к прошлому. В своей книге 1976г. я рассматривал вековые изменения наклона земной оси, которые существенно изменяли положение климатических зон (например, холоднокровные рептилии, которые не могли переносить морозов, в раннетриасовое время жили в Тасмании в пределах 10° от Южного полюса). Действительно, Джордж Уильямс, работавший в то время в Аделаидском университете, который также изучал этот вопрос, показал, что при наклоне оси вращения Земли больше 45° оледенения более вероятны в низких широтах, чем на полюсах. Уильямс пришел к выводу, что в позднекаменноугольное и раннепермское время наклон оси вращения был большим, а в юрское и раннемеловое время он был равен почти нулю, и тогда до высоких широт распространялся однородный климат без заметной смены времен года.
Тетическая и Циркумтихоокеанская зоны кручения пересекаются в Вест-Индии и Ост-Индия — двух уникальных зонах, похожих не только по названию, но и но морфологии и по происходившим в них тектоническим процессам. В Калифорнии, Неваде и Аризоне два этих кручения интерферируют между собой. Поперечные хребты Калифорнии, разломы Биг-Пайн и Гэрлок, являющиеся левосторонними, отклоняют систему правосторонних сдвигов Сан-Андреас. Недавно Гэри Калдерон и Роберт Батлер из Аризонского университета сообщили, что в миоценовых лавах пяти горных хребтов на юго-западе Аризоны проявляется левостороннее вращение, в среднем достигающее 14°, в противоположность признакам правостороннего вращения в подобных же лавах, распространенных немного севернее. Дальше к востоку, в Техасе, левый сдвиг, по-видимому, продолжается в виде зон разломов Чок-Дроу — Карта-Валли, не интерферируя с сопряженным правосторонним смещением (рис. 92).
Рис. 92. Зона левостороннего сдвига Чок-Дроу — Карта-Валли в шт.Техас (по Т.И.Юингу и У.Р.Мюльбергеру).
Рис. 93. Пересечение Тетической и сопряженной с ней зон кручения в Вест-Индии. Заштрихованы области с глубиной более 2000 м. Выполненная Буллардом компьютерная реконструкция «закрытия» Атлантики совмещает точки А—А и В—В, Три глубокие впадины (Карибская, Кайман и Мексиканский залив), обозначенные буквами Т, и северо-западное продолжение занимаемой ими полосы с приуроченной к ним серией рифтов растяжения закрываются при смыкании А с А и В с В.
На компьютерной модели «закрытия» Атлантики южная часть Мексики располагается против Колумбии (АА на рис. 93), а Флорида — против Тринидада (ВВ). Для этого требуется, чтобы произошло смещение более чем на 1500 км в широтном направлении (по Тетической зоне кручения) и более чем на 1000 км в меридиональном направлении. Это перемещение с правосторонним кручением по разломам, расположенным западнее Монтана-Флоридского линеамента, закрывает цепочку впадин растяжения, которые образуют Карибское море, море Кайман и Мексиканский залив. В Больших Антиллах по палеомагнитным данным устанавливается сильное левостороннее вращение, превышающее 40°, а во всем центральноамериканском регионе имеются многочисленные крупные сдвиги широтного простирания (тетические) и северо-западного простирания (циркумтихоокеанские), а также связанные с ними структуры сжатия — надвиги и складки, простирающиеся в западно-северо-западном направлении, и рифты растяжения северо-северо-восточной ориентировки. Структуры обоих последних типов протягиваются через США на территорию Канады.
Чтобы выяснить, как переплелись в Ост-Индии основа и уток ткани этих двух систем кручения, я предложил в 1976г. следующую реконструкцию первоначальной структуры этого региона (рис. 94):
Рис. 94. Реконструкция Юго-Восточной Азии для мелового времени.
А—Ару; Б—Буру, Б-Б—Бангка-Биллитон, Бк—Биак, С—Серам, X—Хайнань, Хал—Хальмахера, Я—Япен, М—Мисоол, Мин—Миндоро, Мн—Минданао, Негр—Негрос, Н—Ниас, О—Оби, П—Пеленг, Пал—Палаван, Пан—Панай, Р—Роти, См—Самар, Сб—Сиберут, Сл—Сула, Сум—Сумба, Т—Тимор, Тан—Танимбар, Ф—Фогелькоп, В—Вайгео. Цифрами со звездочками обозначены укоротившиеся оротаты: 1—Андаманско-Никобарский, 2—Никобар—Сумба, 3—Тимор—Танимбар, 4—дуга Банда, 5—выступ Сула, 6—Санги—Кавайо, 7—Талаир.
1. Удалим новую кору, которая образует в этом регионе небольшие впадины (такие, как Южно-Китайское море, моря Сулу, Сулавеси, Флорес и Банда). Этот шаг, в частности, сближает острова Калимантан и Палаван с Южным Китаем.
2. Укоротим соответствующим образом оротаты (вытянутые орогены). Например, Зондско-Бандский ороген становится постепенно все более вытянутым по мере того, как вы двигаетесь вдоль островной дуги от Суматры через Яву, Бали, Ломбок, Сумбаву, Флорес, Ломблен, Пантар, Алор, Ветар, Романг, острова Дамар, Банда, Тертл, Лусипара, оттуда через непрерывный подводный хребет до острова Салаяр и юго-западной части Сулавеси. Подобным же образом непрерывный хребет прослеживается через острова Сумба, Саву, Роти, Тимор, Моа, Бабар, Танимбар, Каи, Горанг, Серам, Буру, Тукангбеси, Бутунг до юго-восточной части Сулавеси. Такие орогены удлинились отчасти за счет возникновения рифтов (на что указал голландский геолог Г.Г.Броувер в 1916 и 1929 гг.), а отчасти за счет растяжения, вызванного течением. Если какой-либо ороген, расположенный на 1000 м выше уровня моря, удлинился вдвое, то изостатическое равновесие в нем должно привести к превращению его в подводный хребет, поднимающийся до глубины 1500 м ниже уровня моря. Такие подводные хребты и цепи островов свидетельствуют о том, что отдельные пункты на крупных островах первоначально должны были располагаться ближе друг к другу и что произошло их укорочение в продольном направлении.
3. Выпрямим ороклины, такие, как пара Ассам—Суматра, и петли вокруг моря Банда.
4. Сверим данные о палеомагнитных ориентировках, вращениях и палеоширотах. Оказалось, что предыдущими операциями мы автоматически их скорректировали. Например, Макелинни, Хейл и Кроуфорд в 1974г. сообщили о том, что в раннемеловое время полуостров Малакка простирался в широтном направлении в нескольких градусах севернее экватора, т.е. именно там, куда он попал в результате описанных выше операций (рис. 94). То же самое справедливо и для поворота на 180° острова Серам. Правда, в регионе, претерпевшем такую деформацию, как Ост-Индия, где пересеклись зоны правостороннего и левостороннего кручений, полученные в дальнейшем данные, возможно, потребуют внести уточнения в эту реконструкцию 1976 г., но они будут незначительными, так как общая картина определяется первыми тремя приведенными выше операциями.
5. Проверим крупные сдвиги, связанные с тетическим и циркумтихоокеанским кручениями, потому что вдоль них могли произойти довольно крупные перемещения. И снова было обнаружено, что предшествующие операции в значительной степени скорректировали их.
6. Проверим, что произошло с многими фаунистическими и палеогеографическими связующими элементами, такими, как линия Уоллеса, с многими фаунистическими соотношениями, о которых сообщалось ранее в связи с искусственным зиянием, с тесными фациальными и генетическими связями, убедительно описанными знаменитым голландским геологом Й.Ф.Г.Умбгрове в 1938г. и значительно позднее, в 1984 г., С.Дж.Пигремом с его индонезийскими соавторами и др. Здесь предыдущие основные операции также удовлетворили всем требованиям, хотя сейчас пришло время вновь рассмотреть все эти процедуры и построить современный вариант рис. 94.
Такие реконструкции не похожи на составные картинки-загадки, в которых кусочек картинки можно снова приложить туда, куда он, как может показаться, подходит; должны соблюдаться строгие ограничения, чтобы сохранялась топологическая однородность. Ни один блок не мог «перепрыгнуть» через другой блок. Все блоки должны располагаться в той же последовательности и сохранять те же взаимные соотношения, хотя они могут разделяться вставками из полос океанической коры или быть повернутыми в результате появления между ними клиньев океанической коры либо переместиться на большие расстояния по мегасдвигам, а орогены могут изогнуться в плане или очень сильно удлиниться. Однажды появившись, новая океаническая кора сохраняется на этом месте. Никакая часть коры не поглощается и не исчезает каким-либо таинственным образом. Континентальная кора не может быть ни разрушена или уничтожена, ни создана иначе, как при расширении активных орогенов. Реконструкция заключается в удалении океанической коры, выпрямлении ороклинов, укорочении вытянутых орогенов и возвращении разделенных блоков в прежнее положение по мегасдвигам. Рисунки 14 (реконструкция Средиземноморья), 82 (Венесуэла и Колумбия) и 94 (реконструкция Юго-Восточной Азии) — хорошие примеры применения этих принципов.
Рис. 95. Схема строения Тихого океана в конце раннего мела.
А — сфенохазм залива Аляска в значительной мере уже открылся. В — Алеутский нематат еще не открылся, поэтому полуостров Аляска примыкает к Камчатке. СС' — кручение в зоне Тетис уже началось, сместив западную окраину Тихого океана (андезитовая линия — см. рис. 80). D — юго-западная окраина Тихого океана реконструирована, как на рис. 96. Е — Антарктический полуостров. F — Центральная Америка, как на рис. 93. G — Индонезийский регион согласно реконструкции Кэри 1976г. Н — Мексиканский залив и Атлантический океан уже начали раскрываться. I — ороклин Мендосино в распрямленном виде (см. рис. 86).
Рис. 96. Третичный дрейф Австралии от ее раннемеловой границы с Эопацификой. При движении Австралии к западу позади нее остается ряд хребтов, разделенных новой океанической корой и похожих на морены, оставленные при отступании ледника. С1— юго-западная часть о.Сулавеси, С2—юго-восточная часть о.Сулавеси, Б—Буру, С—Серам, Ф—Фогелькоп, Бк—Биак, Нн—о-ва Ниниго, Мн—Манус, НИ—Новая Ирландия, Бв— Бугенвилль, Ш—Шуазель, И—Санта-Исабель, НД—Нью-Джорджия, М—Малаита, Г—Гвадалканал, СК—Сан-Кристобаль, Со—Самоа, Т—Тонга, Л—Лау, К—Кермадек, НБ—Новая Британия, НГ—Новые Гебриды, Фд—Фиджи, Ла—архипелаг Луизиада, НК—Новая Каледония, Ло—о-ва Луайоте, Н—хребет Норфолк, З1, З2, З3, 34—Новая Зеландия, Тас—Тасмания, Кв—плато Квинсленд, ПК—плато Кемпбелл, Чт—возвышенность Чатем, АБ—о-ва Антиподов —Баунти, НЗ—Новозеландское плато, О— о-ва Окленд.
И тетическое, и циркумтихоокеанское кручения мало отклоняются от своих средних больших кругов и должны проходить через первичные зоны разрастания. Тетическое кручение происходит влево и между Карибской областью и Гибралтаром пересекает разрастающийся хребет Северной Атлантики. Кручение в Циркумтихоокеанской зоне происходит вправо. Эта круговая зона, подходя к Панамскому перешейку, пересекает разрастающийся хребет юго-восточной части Тихого океана, где вызывает отклонения в зонах разломов Удинцева, Мэри Тарп, Хейзена и Менарда, суммарное правостороннее смещение по которым составляет 1700 км. Глобальные разрастающиеся океанические хребты и две глобальные зоны кручения представляют собой одну общую систему. Там, где сдвиги, обусловленные кручением, пересекают разрастающиеся океанические хребты, они действуют как трансформные разломы, которые приспосабливаются к различиям в смещении вдоль зон кручения.
Кроме того, эти кручения взаимодействуют друг с другом и с одновозрастными с ними зонами расширения Земли. Поэтому величина смещения сильно варьирует. Например, смещение западной части ложа Тихого океана у андезитовой линии достигает 5000 км, но большая часть этого смещения происходит за счет расширения Тасманова моря, а смещение Австралии по отношению к Китаю равно лишь примерно 3000 км, причем большая его часть приходится на смещение в S-образной дуге Банда и растяжение Зондской дуги; в итоге смещение Индии относительно Китая минимально, хотя Индийский блок был сильно повернут в результате кручения. Подобным же образом смещение между Западной Европой и Африкой равно примерно 1500 км, но в основном оно приходится на Восточно-Сибирский сфенохазм, и поэтому смещение Индии относительно Китая также минимально.
Как говорилось выше, Циркумтихоокеанская зона кручения довольно узка на Аляске, где она дальше всего отстоит от Тетической зоны кручения, но если прослеживать ее на юг вдоль Восточной Азии, то можно увидеть, что по мере того, как возрастает влияние тетического кручения, от края Азиатского материка постепенно отрываются все более крупные блоки, отделяясь от него все более крупными морями растяжения.
На севере имеются только один оторвавшийся блок (Камчатка) и только одно море (Охотское) шириной 600 км. Южнее, где эта зона пересекает Тетическую зону кручения, оторванный блок намного крупнее (Калимантан вместе с Филиппинами и Сулавеси) и сам разбит на несколько кусков, а ширина морей растяжения в сумме достигает 1600 км.
Расширение Циркумтихоокеанской зоны кручения за счет воздействия на нее Тетической зоны кручения в действительности намного больше, чем расширение последней, потому что, как упоминалось выше, перед смещением под действием тетического кручения западное побережье Тихого океана продолжалось непосредственно к югу через Новую Гвинею, Фиджи и Новую Зеландию (рис. 95, 96) и между Новой Зеландией и Австралией произошел значительный правосторонний сдвиг. Эта зона мегасдвига представляет собой ответвление главного пояса правостороннего кручения и рассматривается как непосредственное продолжение мегасдвига, проходящего западнее Сахалина через остров Хонсю, по тектоническому рву Фосса- Магна и далее по линии Бонинского желоба до Марианского желоба. Эта линия правостороннего смещения в настоящее время выражена альпийским Новозеландским мегасдвигом и группой зон разломов Баллени, Тасмана, Кэри и Георга V, которые вместе сместили расширяющийся подводный хребет на 1400 км вправо. Проф. Брюс Уотерхаус, прежде работавший в Торонто, а теперь в Квинслендском университете, давно утверждал, что пермская фауна Новой Зеландии свидетельствует о более теплых водах, чем пермские отложения восточной Австралии, которые содержат тиллиты и эрратические валуны ледникового происхождения.
Тетическая зона кручения также смещалась правосторонним сопряженным кручением, что выражается распространением крупных зон широтных разломов, проходящих через восточную часть Тихого океана, возможно, до зоны разлома Мендосино на севере и до Панамы на юге. Впервые об этом упоминалось в 1962г. в моей президентской речи, обращенной к геологической секции Австралийской и Новозеландской ассоциации содействия развитию науки.
Таким образом, относительные перемещения блоков коры представляют собой сложные взаимодействия нескольких движений: 1) взаимное разделение блоков по мере того, как каждый континент двигался в радиальном направлении от центра расширяющейся Земли и между ними формировалась новая океаническая кора; 2) левостороннее кручение в зоне Тетис между полушариями; 3) правостороннее циркумтихоокеанское кручение; 4) асимметрия между западом и востоком, выраженная в большем расширении вдоль западной окраины Тихого океана, чем вдоль восточной; 5) асимметрия между севером и югом, выраженная в большем расширении Южного полушария по сравнению с Северным.
