Ископаемый магнетизм и прародительница материков Гондвана

Неведомая земля по имени Гондвана волнует воображение не одного поколения ученых. Существует гипотеза, что в древние времена на Земле был единый громадный материк,— его-то и назвали сторонники этой гипотезы Гондваной. Но потом какой-то страшный толчок расколол материк на куски, которые стали нынешней Африкой, Евразией, Америкой, Австралией. Много фактов приводилось в доказательство гипотезы и, конечно, в первую очередь почти одинаковые очертания береговой линии «осколков» Гондваны (Австралия как раз входит в выступ Африки, Америка — в Азию и т. д.). О едином в прошлом материке, казалось бы, говорит и сходный животный и растительный мир на землях, разделенных громадными просторами океана.

Новые данные в пользу этой гипотезы дали исследования в Антарктиде. Обнаруженные здесь крупные залежи каменного угля, относящиеся к последнему периоду палеозойской эры, указывают на то, что в далекие времена здесь был совсем иной климат: разные факты дают основание предположить, что шестой континент был когда-то экваториальной страной. Поразительно и другое: под слоем тропических отложений обнаружены неоспоримые ледниковые отложения. Много сходного нашли ученые в геологии Антарктиды и Южной Америки — там даже и горообразование шло одинаково.

Сторонники Гондваны собирают все факты, говорящие в пользу существования единого материка. Например, не так давно их привлекло сообщение исследователей морских глубин: точные приборы показали, что на предполагаемом месте гибели фантастической Атлантиды проходят горные хребты, причем в этом месте отмечаются крупные магнитные аномалии. Как будто заманчиво сделать вывод: и Атлантида затонула во время мировой катастрофы, расколовшей древний материк Гондвану. Но если такой вывод легко могут сделать фантасты, то ученые не торопятся дать свое заключение: слишком много еще в этой загадке противоречивых фактов.

Сравнительно недавно, лет пятнадцать назад, появилась новая интересная наука — наука о палеомагнетизме, данные которой оказались очень любопытными для объяснения дрейфа материков и, в частности, для доказательства существования Гондваны. Наука о палеомагнетизме стремится установить, каково было магнитное поле Земли в прошедшие геологические эпохи, начиная от докембрия и до наших дней.

Мы попросили рассказать о палеомагнетизме одного из ведущих специалистов в этой области науки, заведующего кафедрой физики земной коры Ленинградского университета профессора Бориса Михайловича ЯНОВСКОГО.

Как появился палеомагнетизм? Все началось с кирпичей. Вернее, с изучения магнитных свойств кирпичей и черепков глиняной посуды античной эпохи.— Борис Михайлович достает с полки большую книгу на французском языке и листает ее.— Вот, видите, статья. В ней рассказывается, как мой коллега, французский профессор Э. Теллье, обнаружил, что античные кирпичи сохранили до наших дней те магнитные свойства, которые они приобрели тысячи лет назад во время обжига. И здесь нет ничего удивительного. Всякая глина содержит мелкие частицы магнетита. И вот эти частицы являются в ней как бы крохотными магнитиками. Но в обычной глине они расположены беспорядочно. Поэтому необожженный кирпич магнитных свойств не имеет. Когда же он подвергается обжигу при температуре выше 500—700 градусов, частицы приобретают большую подвижность, и каждая из них, подобно стрелке компаса, поворачивается по направлению магнитного поля Земли. Следовательно, кирпич становится намагниченным. Когда же кирпич остывает, частицы уже не могут снова перейти в неупорядоченное состояние, этому препятствует возникающее внутреннее трение, и частицы как бы замирают в направлении магнитного поля Земли, иначе говоря, кирпич остается в намагниченном состоянии. Правда, магнитное  состояние это очень слабое, и простыми методами его не обнаружить. Ученым помогают точные приборы и специально выработанная методика исследований.

Но у вас, видимо, возникает вопрос: какая может быть связь между кирпичами и горными породами?

Дело в том, что исследования магнитных свойств горных пород, проведенные за последние 20—30 лет, показали, что многие горные породы, образовавшиеся из раскаленной магмы (жерло вулкана — чем вам не печь для обжига?), тоже несут на себе отпечаток того магнитного поля Земли, которое существовало в эпоху их образования. (Ведь и горные породы и осадочные несут в себе вкрапление частиц, представляющих собой те или иные соединения железа, главным образом магнетита.) Дело в том, что исследования магнитных свойств горных пород, проведенные за последние 20—30 лет, показали, что многие горные породы, образовавшиеся из раскаленной магмы (жерло вулкана — чем вам не печь для обжига?), тоже несут на себе отпечаток того магнитного поля Земли, которое существовало в эпоху их образования. (Ведь и горные породы и осадочные несут в себе вкрапление частиц, представляющих собой те или иные соединения железа, главным образом магнетита.)

— Но ведь пласты горных пород все время находятся в движении, горообразование происходит постоянно!

— Да, изображения на этих «фотографиях» действительно бывают очень искаженными. Но оказалось, что и осадочные породы на дне морей (существующих и бывших) сохраняют картину магнитного поля Земли. Это легко проверить на таком простом опыте. Размешайте в стакане обыкновенную глину с песком, дайте раствору отстояться, и вы получите своеобразный узор — частицы будут стремиться лечь по направлению силовых линий магнитного поля Земли.

Палеомагнитные исследования, проведенные за последние 10—12 лет в различных странах, привели к самым неожиданным выводам, открывающим большие перспективы в изучении явления земного магнетизма.

Ленинградский геофизик Л. Д. Берсудский открыл в Ангаро-Илимской впадине «отрицательную» магнитную аномалию. Впервые в мировой науке было высказано предположение о возможной инверсии магнитного поля Земли. В дальнейшем такие данные стели получать и зарубежные ученые.

Сравнительно недавно мой ученик геофизик А. Храмов изучил намагниченность осадочных пород Западной Туркмении. Он отобрал более трех тысяч ориентированных образцов осадочных пород в трех районах, отстоящих друг от друга на сотни километров. Когда Храмов первый раз показал мне свои выводы, я ему не поверил и заставил снова все проверить: странным показалось с первого взгляда его заявление о том, что магнитное поле на протяжении сравнительно небольшого отрезка времени меняло свое направление на обратное. Однако повторение опытов подтвердило первые выводы.

Но менялось ли магнитное поле Земли или породы перемагничивались сами? Этот вопрос стал предметом бурных споров многих ученых разных стран.

На 13-й ассамблее в Беркли (США) в конце 1963 года в своем докладе я говорил о том, что скорее всего меняется само магнитное поле Земли. В породах под воздействием различных химических процессов, конечно, тоже может происходить перемагничивание. Но как объяснить одинаковое перемагничивание на больших пространствах? Или как объяснить одинаковую картину магнитного поля в породах одинакового возраста в Туркмении и Исландии? К тому же полевые исследования показали, что очень часто два слоя осадочных пород, лежащих один над другим, намагничены по разным направлениям магнитного поля, а между тем физические и химические свойства пород в этих слоях совершенно одинаковые.

Предположение о том, что магнитная ось Земли периодически меняет свое направление, основывается на материалах многих экспедиций, ежегодно отправляющихся во все концы Советского Союза. Проводятся также многочисленные лабораторные исследования магнитных, минералогических и химических свойств пород.

Факты говорят о том, что в течение верхнечетвертичного периода (последний миллион лет) магнитное поле практически не изменяло своего направления. За все это время магнитная ось лишь незначительно отклонялась от оси вращения Земли. Этот вывод подтверждается и результатами исследований лавовых потоков четвертичного возраста, которые проводились в Японии и на Камчатке.

За последние три года различные экспедиции в СССР отобрали десятки тысяч ориентированных образцов изверженных и осадочных пород от четвертичного до докембрийского возраста, и результаты изучения этих образцов позволили представить картину изменения положения магнитных полюсов от докембрия до наших дней. Где же был магнитный полюс в давние времена? На рисунке (см. стр. 81) показаны изменения положения полюса, вычисленные учеными по американским (пунктирная линия) и по европейским образцам горных пород (жирная линия). Как видите, эти две линии не совпадают. Но именно это расхождение путей движения магнитного полюса привело ученых к мысли о том, что на протяжении истории Земли материки смещались относительно друг друга. Особенно четко такое смещение можно видеть на карте дрейфа австралийского материка (стр. 82). Она составлена на основе определения местоположения магнитных полюсов по данным, полученным при исследовании образцов горных пород Австралии.

Такая же картина прослеживается и на материках Южной Америки и Африки. Так, Северный магнитный полюс, по данным европейских образцов, 700 миллионов лет назад находился у берегов Калифорнии. Затем он двигался на юг, затем на запад и в течение примерно 200—300 миллионов лет прошел поперек всего Тихого океана, южнее Гавайских островов, потом оказался у берегов Японии, а затем повернул на север.

И вот если, руководствуясь этими данными, заставить нынешние материки пройти предполагаемый путь их дрейфа в обратном направлении, то дуги движения магнитного полюса сольются в одну, а материки сойдутся в один материк — Гондвану...

Но все это, конечно, пока гипотеза. Нужно еще очень много фактов, чтобы быть более уверенным.

— А чем еще занимается наука о палеомагнетизме?

Эта наука много сделала для определения абсолютного возраста пород по сопоставлению пород осадочных,— говорит профессор Б. М. Яновский.— Ведь метод определения возраста пород по остаткам фауны дает геологам возможность говорить более или менее точно о возрасте пород лишь в одной толще. Кроме того, он не всегда применим, так как встречаются слои осадочных пород, вообще не имеющие каких-либо признаков флоры и фауны,— как говорят, немые породы. Для палеомагнетологов немых пород не существует. Наши исследователи, изучая магнитные свойства недр, прослеживают слои «одногодки», даже если они разорваны и лежат теперь на разных уровнях. А это, в свою очередь, помогает геологам делать предположения о расположении полезных ископаемых. Поэтому-то геологи так охотно и применяют палеомагнитный метод. В этом одно из прикладных значений палеомагнетизма.

Наука о палеомагнетизме занимается также вопросами строения Земли, се историческим развитием, ролью ядра в жизни нашей планеты.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>