Плавление

На глубине 60—100 км существует интервал, оптимальный для плавления. Возможно, что в этом месте между двумя кристаллическими слоями залегает расплавленный слой. Уместно спросить: не могут ли на этот вопрос дать ответ сейсмические исследования? К сожалению, это невозможно; они могли бы дать ответ лишь в том случае, если бы расплавленное состояние означало соответственно высокую текучесть, ибо в жидкотекучей среде не могут распространиться поперечные волны, каковыми являются волны S. Однако ныне обычно предполагают, что тот материал, который нагрет выше точки плавления и, следовательно, расплавлен, находится в аморфном стеклообразном, т. е. твердом, состоянии. И все же сейсмические исследования дают некоторые сведения по этому вопросу. Замечено, что при самых разнообразных предположениях о плотности материала его упругое сопротивление деформации, обычно возрастающее с глубиной, на глубине 70 км перестает расти и, возможно, даже испытывает временное ослабление. Отмечая этот факт, Гутенберг полагает, что на этой глубине кристаллическое состояние, вероятно, сменяется аморфным, стекловидным. Если такое состояние следует рассматривать как твердое при анализе распространения сейсмических волн с коротким периодом, то не исключено, что по отношению к силам, которые действуют на протяжении геологических периодов, вещество в таком состоянии обнаружит значительную степень текучести.

В этой связи привлекают внимание также некоторые геологические факты. Некоторые крупные интрузии «гранитной магмы», описанные, например, Клоосом в Южной Африке, показывают, что изотермы плавления гранита в известные периоды истории Земли местами подходили вплотную к ее поверхности. Тем более должны были тогда расплавляться породы на глубинах в 60—100 км. Изотермические поверхности не имеют внутри Земли совершенно определенного положения, а изменяются как во времени, так и пространственно. Джоли  видит объяснение этому в том обстоятельстве, что под континентальными глыбами температура постоянно повышается вследствие более значительного образования тепла за счет радиоактивного распада. Это происходит до тех пор, пока такие глыбы вследствие расплавления вещества под ними не станут плавучими. В этом случае они перемещаются по более холодным частям земного шара, т. е. по бывшему дну океана. Действительно, это объяснение подтверждается таким фактом: геотермическая ступень составляет в Европе в среднем 31.7 м (на градус), а в Северной Америке —в среднем 41.8 м. Это примечательное различие, которое в последнее время много обсуждалось, показывает, что более глубокие слои Земли под Северной Америкой холоднее, чем под Европой. Дэли справедливо считает: «Достаточное объяснение этому можно найти в сравнительно недавнем соскальзывании Северной Америки на погрузившуюся кору Тихоокеанского бассейна, который имел прежде более значительные размеры». Следует, естественно, упомянуть и тех авторов, которые относят явления в самых верхних частях земной коры на счет «подкоровых течений». Это Ампферер, Швиннер и др. По Ампфереру, подкоровые течения переместили Америку на запад.

Швиннер предполагает, что в жидком слое вследствие неодинаковой теплоотдачи существуют конвективные течения, которые уносят с собой кору и сжимают ее там, где их движение направлено вниз. Кирш, опираясь на данные о повышенном радиоактивном теплообразовании в континентальных глыбах, также широко использует идею подобных конвективных течений в жидком слое, вызванных термической неоднородностью. Он предполагает, что под когда-то единой континентальной глыбой происходило избыточное теплообразование (расплавление гранита в Южной Африке), которое привело к циркуляционному движению жидкого субстрата. Последний перемещался по направлению к глубоководному бассейну и здесь погружался вследствие более сильного выделения тепла, в то время как поднятие субстрата происходило посередине континентальной области. При этом благодаря трению материковый покров наконец был разорван, а его части перемещены подкоровыми течениями в разные стороны. Кирш здесь приходит к поразительно большим скоростям течения и соответственно малым показателям вязкости в расплавленном слое. Все эти работы во всяком случае показывают, что мы не должны теперь догматически подходить к оценкам коэффициента вязкости внутри Земли, а особенно в отдельных ее слоях; фактически мы еще совсем ничего не знаем о них.

По этой причине результаты Швейдара не являются решающими, так как они не исключают возможность существования прерывного, относительно жидкотекучего слоя и, конечно, ничего не говорят о том, существовал ли в некоторые древние геологические периоды такой сравнительно пластичный (текучий) непрерывный слой. Однако они ценны тем, что даже при отрицании жидко-текучего слоя все же приводят к таким значениям вязкости, которые допускают перемещение континентов. Следовательно, возможность существования последнего не зависит от того, насколько правы те авторы, которые недавно выступали за существование жидкотекучего основания континентальных глыб по меньшей мере в отдельных районах и в отдельные периоды. Из сказанного выше видно, что теория перемещения наилучшим образом согласуется с результатами геофизических исследований. Она представляет собой отправную точку для большого числа новых перспективных исследований, которые уже теперь привели к важным результатам. Однако многие детали предстоит выяснить полностью только в будущем. Можно привести еще некоторые другие факты наблюдений в области геофизики, которые прямо или косвенно подкрепляют теорию перемещения материков. В рамках этой книги не представляется возможным полностью осветить рассматриваемые здесь разнообразные проблемы. Некоторые вопросы будут рассмотрены в последующих главах.