Теорема Ейлера. 
Тектонічні рухи та екологічні катастрофи

У процесі докладного вивчення тектонічної будови океанського дна з’ясувалося одне чудове правило. Виявилося, що практично всі рифтові розломи завжди орієнтовані на відповідні полюса розсування плит, а пов’язані з ними Трансформаційний розломи завжди перпендикулярні цим напрямкам. Отже, мережа рифтових і Трансформаційний розломів, що виникають між двома розсувними плитами, завжди орієнтована по меридіанах і широтним колам, проведеним з полюса взаємного обертання плит. З теорії Ейлера випливає, що швидкість взаємного зміщення двох літосферних плит буде змінюватися з віддаленням від полюса обертання за законом синуса полярного кута даної точки, відлічуваної від цього ж полюса обертання плит. В результаті врахування особливостей рухів плит теорема Ейлера дозволила по палеомагнітним аномалій на океанському дні кількісно розраховувати переміщення всього ансамблю літосферних плит по поверхні Землі і будувати палеогеодінаміческіе реконструкції положень древніх океанів і континентів в минулі геологічні епохи.

2. Швидкості та напрямки руху плиттектонический разлом литосферный геомагнитный Починаючи з раннього протерозою швидкість руху літосферних плит послідовно знижувалася з 50 см / рік до її сучасного значення близько 5 см / рік.

Зниження середньої швидкості руху плит буде відбуватися і далі, аж до того моменту, коли завдяки збільшенню потужності океанічних плит і їх тертю один про одного воно взагалі не припиниться. Але станеться це, мабуть, тільки через 1−1,5 млрд років.

Для визначення швидкостей руху літосферних плит зазвичай використовують дані по розташуванню смужчатих магнітних аномалій на океанському дні. Ці аномалії, як тепер встановлено, з’являються в рифтових зонах океанів завдяки намагничиванию ізлівшіхся на них базальтів тим магнітним полем, яке існувало на Землі в момент виливу базальтів.

Але, як відомо, геомагнітне поле час від часу змінювало напрям на прямо протилежне. Це призводило до того, що базальти, утворені в різні періоди інверсій геомагнітного поля, виявлялися намагніченими в протилежні сторони.

Але завдяки розсовуванню океанського дна в рифтових зонах серединно-океанічних хребтів давніші базальти завжди виявляються відсунутими на бульші відстані від цих зон, а разом з океанським дном відсувається від них і «вморожує» в базальти стародавнє магнітне поле Землі.

Рис. 6. Швидкість зміщення плит в міліметрах на рік

Розсування океанічної кори разом з різно намагніченнимі базальтами зазвичай розвивається симетрично по обидві сторони від рифтового розлому. Тому і пов’язані з ними магнітні аномалії також розташовуються симетрично по обох схилах серединно-океанічних хребтів і оточуючих їх абісальних улоговин. Такі аномалії тепер можна використовувати для визначення віку океанського дна і швидкості його розсування в рифтових зонах. Однак для цього необхідно знати вік окремих інверсій магнітного поля Землі і зіставити ці інверсії з спостерігаються на океанському дні магнітними аномаліями.

Вік магнітних інверсій був визначений за детальним палеомагнітним дослідженням добре датованих товщ базальтових покривів і осадових порід континентів і базальтів океанського дна. В результаті зіставлення отриманої таким шляхом геомагнітної тимчасової шкали з магнітними аномаліями на океанському дні вдалося визначити вік океанічної кори на більшій частині акваторій Світового океану. Всі океанічні плити, що сформувалися раніше пізньої юри, вже встигли зануритися в мантію під сучасними або стародавніми зонами зсуву плит, і, отже, не збереглося на океанському дні і магнітних аномалій, вік яких перевищував би 150 млн років.

Сучасними геодезичними методами, включаючи космічну геодезію, високоточні лазерні вимірювання та іншими способами встановлені швидкості руху літосферних плит і доведено, що океанічні плити рухаються швидше тих, в структуру яких входить континент, причому, чим товще континентальна літосфера, тим швидкість руху плити нижче.

3. Сучасні коливальні рухи плит На березі Середземного моря в Неаполітанському затоці в районі м Поццуолі є три 12-метрові мармурові колони стародавнього храму Серапіса, затоплені водою більш ніж на 2 м.

Храм був побудований за два століття до нашої ери. У XIV-XV ст. в результаті повільного опускання його колони занурилися більш ніж на 6 м нижче рівня моря, причому нижня частина колон до висоти 3,6 м була занесена морськими відкладеннями, шарами вулканічного попелу і вапняними опадами розташованого поблизу гарячого джерела. Ділянки колон, що підносяться над цими опадами, омивалися морською водою і руйнувалися морськими тваринами, одні з яких прилипали до поверхні колон, а інші висвердлювали собі норки всередині каменя. Сліди діяльності свердлячих молюсків — літодомусов помітні і зараз на колонах на рівні від 3 до 6,3 м.

У XVI в. у зв’язку з підняттям суші колони вийшли з-під води, а в 1749 р, коли їх вперше виявили, вони знаходилися на березі затоки, напівзасипані піском і зарослі чагарником. Їх розкопали і очистили від морських відкладень мармурова підлога, на якому стоять колони. На початку XIX в ділянку берега з храмом почав знову занурюватися під воду. У 1836 р п'єдестал колон знаходився нижче рівня моря на 31 см, в 1878 — Вже на 65 см, в 1911 г.-на 188 см, а в даний час він знаходиться на глибині понад 2 м. Таким чином, в XIX і XX ст. прогинання берега у Неаполітанської затоки відбувалося з середньою швидкістю 2 см / рік.

Подібні факти не поодинокі. У 1620 р на березі Ботнічної затоки була вибудувана гавань з портовими спорудами для прийому великих кораблів. У 1724 р виявилося, що в результаті підйому місцевості причали для кораблів перебувають на суші далеко від берега.

У східній частині Аральського моря з літака можна бачити під водою залишки трьох караванних стежок, які були показані на карті 1873 проходять вздовж берега моря. Ділянка суші на південно-східному березі цього моря з 1847 прогинається настільки інтенсивно, що море в цьому місці залило територію шириною 30−35 км, і колодязі Ак-Сага, що знаходилися в 1849 р в 35−40 км від моря, через 88 років виявилися вже в 3 км від нього.

Про затопленні водою суші свідчать також дерева і цілі ліси, які виявляються на дні озер і морів. Так, наприклад, на південно-західному березі оз. Байкал можна спостерігати у воді пні модрин. Поблизу берега Ланкашира в Атлантичному океані (Ірландське море) є підводний ліс, опускання якого почалося 3000 років тому (за Радому). Поблизу південного берега Сегозеро виявлені затоплення пні. Один з таких пнів належав 115-річній сосні, причому річні кільця цього пня на периферії були дуже зближені, що свідчило про ненормальних умовах зростання (у зв’язку із затопленням).

Всі ці дані вельми переконливо свідчать про зміни берегової лінії моря і про розширення або скорочення площі водних басейнів. Однак може виникнути питання, чи не пов’язані ці зміни зі збільшенням або зменшенням кількості води в океані або в море, тим більше, що такі явища в геологічній історії того чи іншого моря дійсно спостерігаються.

Вчені припускають, що рівень північних морів в період максимального четвертинного заледеніння був на 90 м нижче сучасного. Після ж танення льоду відбулося різке збільшення маси води у всіх морях і океанах; в цей час, мабуть, Індійський океан, розширивши свої межі, залив широку долину низин рр. Тигру і Євфрату і утворив Перську затоку. Жило в родючій долині Тигру і Євфрату численне плем’я Сумер було відтиснуті вгору по долині на нові місця.

Ще більш виразно танення льоду відбилося на зміні обрисів внутрішніх морів. У післяльодовиковий час Каспійське море розширило свої межі як на північ, так і на схід. Евстатіческіе коливання рівня океану можливі і в майбутньому. Підраховано, що якби розтанув весь лід Антарктиди і Гренландії, рівень Світового океану підвищився б на 30 м, т. Е. Все приморські низовини були б повністю затоплені водою. Чи може здійснитися подібне явище будь-коли — сказати важко, але відмічено, що за останнє сторіччя лід в Антарктиді на Землі Росса відступив на 35 м.

Незважаючи на те, що евстатіческе коливання рівня моря виявляються цілком чітко, пояснити ними раніше наведені факти неможливо. Евстатіческе підвищення або зниження рівня моря рівномірно поширюються на весь океан, а тим більше на все море. Якщо море висихає, то з-під води виступає дно уздовж всіх берегів і, навпаки, при збільшенні маси води трансгресія поширюється у всіх напрямках. У наведених же випадках (Неаполітанська затока, Аральське море й ін.) Уявне підвищення рівня води охоплювало тільки окремі ділянки берегів, причому часто виявлялося, що поруч з піднімається берегом розташовувався берег опускається.

В останні роки в Каспії поряд з евстатіческими коливаннями, що викликали зникнення заток Комсомолець и М. Култук, спостерігається значне «відступання» моря в південно-західній частині Апшеронського півострова — на очах людини розширюється пляж, міліють протоки, збільшуються в розмірах острови. У той же час в 50−100 км на південь, там, де долина р. Кури підходить до моря, спостерігається зворотна картина — море тут як би повільно наступає на сушу, відвойовуючи рік за роком все нові ділянки Курінськой низовини.

Всі ці суперечливі явища можна пояснити тільки тим, що в межах порівняно вузької смуги на півдні Апшеронского півострова, що минає далі в систему Кавказьких хребтів, відбувається підняття або, як прийнято говорити, коливання земної кори позитивного знака, тоді як південніше, в області Курінськой низовини, відбувається опускання, або негативні руху.

За даними повторних нівеліровок західна частина Апшеронского півострова за 26 років підвелася на 19 см, а в Курінськой низовини за той же час відбулися опускання на 16,6 см.

Коливальні рухи земної кори були вперше встановлені М. В. Ломоносовим. Значно пізніше (в 1890 г.) ці рухи описав Джільберт на підставі вивчення опускань і підняттів в районі оз. Бонневиль в США. Джільберт назвав їх епейрогеніческімі рухами (рухами, що утворюють континенти). Значно раніше Цельсій і К. Лінней на підставі вивчення берегів Скандинавії встановили розмах і швидкість цих рухів.

Коливальні, або епейрогенічеські, рухи притаманні не тільки сучасному етапу розвитку Землі, але відбувалися і в усі минулі геологічні епохи, хоча точно виявити ці рухи в минулому ще важче, ніж сучасні.