Вокруг света 1984-03, страница 26

Вокруг света 1984-03, страница 26

минерал (плагиоклаз) превращается на ее подошве в другой (шпинель), а этот в третий (гранат).

Программу для ЭВМ написала Елена Приставакина. Машине надлежало определить временные зоны превращения вещества. И вот ее ответ: возраст первой ступени — от нуля до 20 миллионов лет, второй — до 60 и третьей — больше 60 миллионов лет. Причем ступени-ровесники расположены симметрично по обе стороны от оси срединного хребта и на всем протяжении вдоль него у них одинаковые плотность и толщина. Одинаковые!

Оставалось найти причину североатлантических аномалий.

В Институте физики Земли АН СССР по этому поводу имелась собственная точка зрения: под Северной Атлантикой на глубине 400—900 километров возникло уплотнение — под действием высоких давления и температуры произошла частичная перестройка электронных оболочек атомов мантийного вещества.

Но ведь в мантии соседних районов на той же глубине царили, надо думать, не меньшие давление и температура, однако ни уплотнений, ни положительной гравитационной аномалии там почему-то не появлялось!

А вот еще одно суждение о тех океанских загадках, которое высказал Со-рохтин. Вкратце суть его концепции, включающей в себя и объяснение ситуации в Северной Атлантике, такова.

Одновременно с образованием Земли в ее недрах началось расслоение вещества по плотности. Ядро Земли медленно росло — на его поверхности первичная смесь вещества (в основном силикатного) освобождалась частично от тяжелой фракции (окиси железа). Даже такой малой потери достаточно, чтобы возникла разность плотности веществ. более легкое начало подниматься. А восходящий поток в верхней мантии медленно растекался в стороны, растягивая и разрывая местами литосферу, одновременно растаскивая расколотые плиты.

Массы, относительно более богатые окисью железа, опускались вниз, увлекая за собой расколотые и отяжелевшие со временем части океанской литосферы. Так непрекращающаяся плот-ностная циркуляция вещества — конвекция — стала движущей силой дрейфа литосферных плит и одновременно источником, питающим рост ядра Земли. Процесс продолжается и сегодня.

Северная Атлантика, по мнению Со-рохтина, как раз и стала районом восходящего мантийного течения. Этим он объясняет тамошнюю приподнятость в рельефе дна.

Однако часть геофизиков указывала на серьезное противоречие: если согласиться, что под Северной Атлантикой восходящий поток действительно существует, то он будет нести Сюлее легкое по сравнению с окружающей мантией вещество. И тем самым создавать здесь поле отрицательного гравитационного отклонения. А поскольку сомне

ваться в реальности североатлантической положительной аномалии не приходится — факт абсдлютно достоверный,— то остается усомниться в справедливости гипотезы.

Тем более что противоречие в ней не единственное.

СОМНЕНИЯ ОСТАЮТСЯ?

Сорохтин считает подобное противоречие кажущимся. Известно, что в показаниях гравиметра отзываются не только изменения в плотности горных пород, но и глубина их залегания. А если в Северной Атлантике дно приподнято, значит, оно существенно ближе к корабельным измерительным приборам, чем, скажем, в Центральной. Отсюда и положительная аномалия.

Но это было лишь предположением, Лукашевич взялась подсчитать, как приподнятость дна в «чистом виде» может влиять на показания гравиметра. Информация о глубинах Атлантики, которую получили непосредственно с судов, позволяла построить усредненный рельеф дна всего региона — более удобный для расчетов.

Толщину и плотность ступеней литосферы Лукашевич вычислила по тем формулам Сорохтина, которые сама же уточнила.

И вот закончена главная часть работы — выяснена «доля» литосферы в тех аномальных 40 миллигалах, что показывал гравиметр в Северной Атлантике. Теперь оставалось решить — как потом говорила Лукашевич — простейшую задачу на вычитание — отнять «долю» литосферы от общего показателя положительной гравитационной аномалии.

И тогда последняя получилась... отрицательной! Каковой ей и полагалось быть над восходящим течением мантийного вещества. («Доля» литосферы оказалась больше 40 миллигал.)

Однако с сорохтинской гипотезой «спорила» еще одна аномалия.

В самом деле, отчего различен состав изверженных базальтов в Северной и Центральной Атлантике?

Сорохтин и здесь не видел ничего загадочного. Причина заключалась опять-таки в мантийных течениях.

Под Северной Атлантикой восходящий поток не может свободно растекаться во все стороны. Под обрамляющими ее континентами пластичный слой выклинивается, и вязкость верхней мантии увеличивается раз в десять. Фундаменты Евразии, Африки, Северной Америки и Гренландии становятся непреодолимым препятствием. Материки, по словам Сорохтина, подобны сидящим на мели гигантским айсбергам.

Мантийный поток вынужден отклоняться на юго-запад. Он направляется вдоль оси срединного хребта — по пути наименьшего сопротивления.

Центр восходящего течения находится примерно в районе Исландии. А так

как там хребет наиболее приподнят, то в астеносфере между Северной и Центральной Атлантикой создается перепад уровней в два с половиной километра. На суше подобное порождает бурные горные реки и даже грозные сели. В мантии катастроф не случается — вещество для стремительных потоков слишком вязко.

Но, сползая с такой высоты, астено-сферный поток несколько нагревается от трения. Тепло идет на дополнительную «плавку» части мантийного вещества. Ведь оно состоит из множества химических соединений и элементов с разной температурой плавления, однако у некоторых довольно близкой. Поэтому достаточно сравнительно небольшого «лишнего» нагрева, чтобы в астеносферном потоке расплава существенно прибавилось. Под Центральной Атлантикой его становится почти вдвое больше, чем под Северной. И здесь как раз тот случай, когда количество заметно переходит в качество. Раз больше расплава, значит, в нем появились более тугоплавкие соединения, они разбавили базальтовую магму, и в ней уменьшилась концентрация элементов легкоплавких.

Однако позвольте! Вещество астеносферы дополнительно разогревается и при этом преспокойно отправляется в район нисходящего мантийного течения? Как же так! От нагрева всякий материал становится менее плотным. С какой же стати оно станет погружаться в твердую мантию? Уж не вопреки ли законам физики?

Нет, с физикой здесь все в порядке. Просто налицо еще один случай кажущегося противоречия. Сорохтин постоянно подчеркивает, говоря о циркуляции вещества в твердой мантии,— имеется в виду не тепловая конвекция, а химико-плотностная. Иными словами, речь идет о перемещении вещества, которое по сравнению с окружающей его средой содержит другое количество тяжелых или легких элементов.

Небольшая разница в температуре вещества и среды не играет в таком случае особой роли. Право же, кусок чугуна не станет легче такого же куска алюминия лишь от того, что окажется чуть горячее последнего. Так и в мантии. Участки, обогащенные тяжелой окисью железа, продолжат свой медленный путь к центру Земли даже тогда, когда находящиеся рядом более легкие массы будут несколько холоднее.

В общем, перемещение вещества в недрах нашей планеты, кажется, и в самом деле наиболее правдоподобное объяснение аномалий Северной Атлантики. Но...

— Доля сомнений все же остается,— задумывается Лукашевич.— Проблема очень сложная. Атлантика не изолирована. А мантийные течения, коль они есть, глобальны. Нужно продолжать работу — изучить все районы крупных гравитационных аномалий Мирового океана.

Окончательный ответ там.

24

Обсуждение
Понравилось?
Войдите чтобы оставить комментарий
Понравилось?