На диаграмме напряженности магнитного поля (фиг. 1) стрелками указала центральная магнитная аномалия, по обе стороны которой лежат более узкие симметричные боковые полосы. Центральная аномалия обычно совпадает с гребнем срединноокеанического хребта, в данном случае с относительно небольшими по протяженности хребтами, названными Вильсоном [34] хребтами Горда и Хуан-де-Фука. Теория Вайна и Мэтьюза, касающаяся распределения магнитных аномалий, иллюстрируется нижним профилем на фиг. 2. Горячий материал мантии поднимается в гребне хребта, приобретает намагниченность, когда температура падает ниже точки Кюри, и растекается по обе стороны от гребня. Затем направление геомагнитного поля изменяется на обратное, в осевой части хребта происходит внедрение материала с противоположным направлением намагниченности. Таким образом создается различие в намагниченности, необходимое для возникновения магнитной аномалии. Этот механизм объясняет, почему центральная магнитная аномалия шире, чем боковые полосы, так как идеальное распределение магнитных аномалий должно быть симметричным. На фиг. 2 ясно видна симметрия хребта Хуан-де-Фука. Вильсон [34] считает, что, поскольку хребет имеет конечную длину, вблизи концов отрезков хребта должно происходить движение вдоль горизонтального разлома, приблизительно перпендикулярно оси хребта (фиг. 3). Если при движении вдоль этого разлома будет встречен другой хребет, параллельный первому, то новый хребет даст в свою очередь такую же картину распределения магнитных аномалий. Таким образом, смещенные сегменты хребта будут давать одинаковую картину распределения магнитных аномалий, даже если эта картина была прерывистой до образования горизонтальных разломов. Такое сочетание расширения сегментов хребта и скольжения вдоль связанных с ними разломов было названо Вильсоном трансформным разламыванием [34]. Вакье и Фон Герцен [28] нашли, что для Южноатлантического хребта зона высоких значений теплового потока совпадает с осями сегментов хребта. Следовательно, сегменты растут одновременно в соответствии с концепцией трансформных разломов1. Однако данные этих авторов, за исключением данных для центральной аномалии, не позволяют сделать вывод о корреляции магнитных аномалий от одного профиля к другому.
Предположение о том. что распределение магнитных аномалий связано с изменением направления геомагнитного поля во время расширения дна океана с постоянной скоростью, находится в соответствии с палеомагнитными данными, полученными на основании датирования изменений направления геомагнитного поля по лавам [2, 3] и океаническим осадкам [14]. Вайн [31] и Хейрцлер [б] указали на наличие в глобальном масштабе магнитных аномалий противоположного знака по обеим сторонам активных океанических хребтов (фиг. 4). Корреляция картины магнитного поля (фиг. 5) с палеомагнитными изменениями полярности, как показало определение намагниченности в потоках лавы и в океанических осадках, распространяется на период около 4 млн. лет. Для более раннего периода при определении возраста аномалий предполагается, что скорость расширения была все время одинаковой.
Меридиональные линейные аномалии в северо-восточной части Тихого океана пересечены крупными широтными зонами разломов, описанными Менардом [13]. Вакье [25], Вакье и др. [27] и Рафф [17, 18] показали, что магнитные аномалии смещены вдоль разломов Мендосино, Пайонир и Марри на максимальное расстояние 1400 км (фиг. 6). До того как Вильсон выдвинул концепцию трансформных разломов, Менард [13]. объясняя смещение картины аномалий при переходе через разломы, предположил, что до образования разломов магнитные структуры были линейными и что впоследствии, благодаря интрузиям вдоль гребня Восточнотихоокеанского подпятия, дно океана смещалось к западу с различными скоростями. Широтные зоны разломов должны были возникнуть между областями с различными скоростями расширения. Постоянные смещения батиметрических кривых вдоль разломов Мендосино, Пайонир и Марри, отмеченные Менардом [13], позволяют с полным основанием говорить о том, что магпитные аномалии, как и батиметрические контуры, были когда-то непрерывными. Однако можно также предположить, что океан становится глубже по мере удаления от оси расширения.
Вайн [31] высказал предположение, что магнитные полосы к северу от разлома Мендосино (фиг. 6) возникли в результате расширения хребта Горда, который в настоящее время является активным. Это означает, что к югу от разлома Пайонир расширение теперь происходит от сегмента хребта, находящегося на долготе, соответствующей западной границе штата Колорадо (110е з. д.). Разрастание дна Тихого океана за счет расширения такого участка на континенте без разрушений в западной части Северной Америки представляется механически невозможным. Более вероятным кажется предположение [31], согласно которому в конце юрского периода Северная Америка начала удаляться от Срединноатлантического хребта и основная картина распределения магнитных аномалий в северо-восточной части Тихого океана возникла за счет механизма, предложенного Вайном и Мэтьюзом [32], в сочетании с левым сдвигом на 1400 км вдоль трансформных разломов Мендосино и Пайонир [34]. Таким образом, последовательность магнитных полос в северо-восточной части Тихого океана указывает на смещение Северной Америки в западном направлении. К северу от разлома Мендосино, к западу от 160° з. д., магнитные полосы исчезают. Это можно объяснить отсутствием в пермском периоде изменений направления геомагнитного поля. Очевидно, источник расширения, вызвавший появление магнитных полос к югу от разлома Мендосино, находился на месте, лежащем теперь по крайней мере на 1200 км в глубь материка. Следовательно, не только расширяющаяся океаническая кора и верхняя мантия сместились под континент2, но и сам расширяющийся хребет исчез. Геотермические следствия смещения океанической коры под континенты количественно не изучены. Геофизические аномалии в западной части США [22, 15] указывают на наличие температур, превышающих нормальную, что подтверждается новейшей вулканической активностью в Провинции бассейнов и хребтов.
Илверс и др. нашли [4], что в заливе Аляска некоторые линейные магнитные структуры, относящиеся к древним аномалиям, не всегда оканчиваются на трансформном разломе; структура, состоящая из нескольких аномалий, может резко изгибаться и затем продолжаться в другом направлении, почти под прямым углом к первоначальному (фиг. 7). Было установлено, что некоторые аномалии оканчиваются одна за другой в Алеутской котловине. Чтобы объяснить эту картину, Рафф [19] предположил, что распределение магнитных аномалий связано с расширением дна океана на гребнях трех хребтов, расходящихся из одной общей точки. На фиг. 7 видны только остаточные западные участки двух из этих хребтов; остальная область распределения аномалий, включая центр расширения, была поглощена Алеутской котловиной и впадиной, которая в прошлом проходила вдоль побережья Канады. Это объяснение заставляет вспомнить об исчезнувшем континенте Аппалачия, рассматривавшемся в качестве источника осадков, выполнявших Аппалачскую геосинклиналь. Рафф [19] рисует обобщенную систему расширяющихся хребтов, как современных, так и существовавших в прошлом, которыми могут быть обусловлены линейные магнитные аномалии северной части Тихого океана. Подобный механизм позволяет «объяснить» любое геометрическое распределение магнитных аномалий. Обширный список статей о расширении дна океана содержится в работе Ле Пишона [10].
Магнитные съемки подводных гор также свидетельствуют о мобильности дна океана в широтном направлении. Комбинируя магнитные и батиметрические съемки изолированных подводных поднятий и предполагая при этом, что намагниченность однородна, а нижняя граница этих тел представляет собой горизонтальную плоскую поверхность, можно вычислить направление и величину их намагниченности, которую можно в основном считать остаточной [26, 21, 29]. Зная направление намагниченности, можно вычислить виртуальное положение геомагнитного полюса [9]. Предполагается, что во время образования подводной горы виртуальный геомагнитный полюс совпадал с географическим полюсом; следовательно, его смещение произошло в результате дрейфа подводных гор. Подводные горы, для которых проводились измерения, располагаются группами, и их возраст определяется или палеонтологически, или калий-аргоновым методом по образцам, извлеченным на поверхность с помощью драг (фиг. 8) [29]. Вычисленные координаты виртуальных магнитных полюсов показывают, что группы подводных гор в западной части Тихого океана сместились на 37° к северу со времени позднего мела, а подводные горы вблизи Гавайских островов сместились к северу в среднем на 30°. К сожалению, возраст подводных гор в восточной части Тихого океана не был определен; некоторые из них, по-видимому, также сместились к северу в результате дрейфа, но на менее значительные расстояния. Этот предполагаемый дрейф дна Тихого океана в северном направлении находится в соответствии с общим смещением континентов к северу со времени пермской эпохи, которое было определено с помощью палеомагнитных измерений на суше [9]. Однако имеющиеся палеомагнитные данные допускают и иную интерпретацию. Можно считать, что они скорее свидетельствуют о блуждании полюса, чем о дрейфе в северном направлении.
Возможность дрейфа дна северо-западной части Тихого океана в северном направлении подтверждается недавно проведенными измерениями мощности осадочного слоя с помощью отраженных сейсмических волн (Менард, личное сообщение). Экваториальный пояс осадков, имеющий ширину около 10° и хорошо выраженный в восточной части Тихого океана, утопяется и постепенно выклинивается на западе. Такое сокращение мощности могло быть вызвано дрейфом дна океана в северном направлении. Резкое уменьшение мощности осадочного слоя на гребнях срединноокеанических хребтов также свидетельствует о том, что расширение дна океана, на которое указывают линейные магнитные аномалии, началось лишь 10 млн. лет назад и что это глобальное расширение может быть также и эпизодическим [5]3.
Данные о поглощении океанической коры и верхней мантии (т. е. о поглощении литосферы.— Ред.) значительно менее убедительны, чем те, которые свидетельствуют об их образовании в районах хребтов. Действительно, повышенные значения теплового потока, низкие скорости сейсмических волн в подкоровом слое и тонкий осадочный слой — все это подтверждает наличие процесса образования новой коры. Поглощение коры в Тихом океане преимущественно происходит в глубоководных впадинах. Однако осадки, как правило, во впадинах не накапливались; это противоречит представлению о том, что верхняя поверхность базальтового слоя поддвигается под континентальную плиту. С другой стороны, там, где линейные магнитные аномалии приближаются к континенту, как, например, у западного побережья Северной Америки к северу от зоны разломов Мендосино, аномалии резко обрываются у подножия континентального склона. Это указывает, что породы, с которыми связаны магнитные аномалии, погружаются под континент [20].
Интересным возможным геотермическим следствием поддвигания слоя океанических базальтов под континентальную кору, а также следствием того, что этот слой должен быть расположен выше слоя пониженных скоростей, является возрастание величины теплового потока на некотором расстоянии от побережья океана. Это связано с тем, что менее дифференцированная океаническая мантия содержит больше радиоактивного материала, чем континентальная мантия на той глубине, на которой поддвигается океаническая мантия. По прошествии достаточного количества времени наличие небольшого избытка материала, генерирующего тепло, вероятно, приводит к частичному плавлению, которое проявляется в виде хорошо известного «огненного кольца» вокруг Тихого океана, и к наблюдаемому возрастанию величины теплового потока в Беринговом, Охотском, Японском и Филиппинском морях, на севере моря Фиджи и, возможно, в Андах, где данные о вариациях геомагнитного поля позволяют говорить о возможном подъеме геотерм [23]4.
Примечания
1. Термин transform fault в отечественной литературе иногда переводится как «поперечный разлом». Однако это не вполне точно, так как угол расположения разломов то отношению к хребту не всегда равен 90°.
2. Имеется в виду слой верхней мантии, который включают в литосферу.
3. Т. e. периоды расширения дна могут чередоваться с периодами покоя.
4. В настоящее время сторонники гипотезы расширения дна океана рисуют иную картину процесса поддвигания океанической литосферы под континенты. Предполагается, что происходит ее опускание в мантию вдоль фокальных зон землетрясений.