Гипотеза Вайна–Мэтьюза–Морли , также известная как гипотеза Морли–Вайна–Мэтьюза , была первым ключевым научным испытанием теории континентального дрейфа и тектоники плит, распространяющейся на морское дно . Ее ключевым результатом было то, что она позволила рассчитать скорости движения плит в срединно-океанических хребтах . Она утверждает, что океаническая кора Земли действует как регистратор инверсий в направлении геомагнитного поля, когда происходит распространение морского дна.
Гарри Гесс предложил гипотезу о расширении морского дна в 1960 году (опубликовано в 1962 году [1] ); термин «расширение морского дна» был введен геофизиком Робертом С. Дитцем в 1961 году. [2] По мнению Гесса, морское дно было создано в срединно-океанических хребтах конвекцией мантии Земли, которая отталкивала и раздвигала более старую кору от хребта. [3] Геофизик Фредерик Джон Вайн и канадский геолог Лоуренс В. Морли независимо друг от друга поняли, что если теория расширения морского дна Гесса верна, то породы, окружающие срединно-океанические хребты, должны демонстрировать симметричные модели инверсий намагниченности, используя недавно собранные магнитные данные. [4] Оба письма Морли в Nature (февраль 1963 г.) и Journal of Geophysical Research (апрель 1963 г.) были отклонены, поэтому Вайн и его научный руководитель в Кембриджском университете Драммонд Хойл Мэтьюз первыми опубликовали теорию в сентябре 1963 г. [5] [6] Некоторые коллеги скептически отнеслись к этой гипотезе из-за многочисленных сделанных предположений — спрединга морского дна, геомагнитных инверсий и остаточного магнетизма — все эти гипотезы все еще не были широко приняты. [7] Гипотеза Вайна–Мэтьюза–Морли описывает магнитные инверсии океанической коры. Дополнительные доказательства этой гипотезы были получены Алланом В. Коксом и его коллегами (1964 г.), когда они измерили остаточную намагниченность лав с участков суши. [8] [9] Уолтер К. Питман и Дж. Р. Хайрцлер представили дополнительные доказательства с помощью удивительно симметричного профиля магнитной аномалии из Тихоокеанско-Антарктического хребта. [10]
Гипотеза Вайна-Мэтьюза-Морли связывает симметричные магнитные узоры, наблюдаемые на морском дне, с инверсиями геомагнитного поля . В срединно-океанических хребтах новая кора создается путем инъекции, выдавливания и затвердевания магмы. После того, как магма остынет до точки Кюри , ферромагнетизм становится возможным, и направление намагниченности магнитных минералов в новообразованной коре ориентируется параллельно текущему фоновому вектору геомагнитного поля . После полного охлаждения эти направления фиксируются в коре, и она становится постоянно намагниченной. [9] Создание литосферы на хребте считается непрерывным и симметричным, поскольку новая кора вторгается в расходящуюся границу плит . Старая кора движется латерально и одинаково по обе стороны от хребта. Поэтому, когда происходят геомагнитные инверсии, кора по обе стороны от хребта будет содержать запись остаточной нормальной (параллельной) или обратной (антипараллельной) намагниченности по сравнению с текущим геомагнитным полем. Магнитометр , буксируемый над (близ дна, поверхности моря или в воздухе) морским дном, будет регистрировать положительные (высокие) или отрицательные (низкие) магнитные аномалии , когда над корой намагничивается в нормальном или обратном направлении. Гребень хребта аналогичен «двухголовому магнитофону», записывающему магнитную историю Земли. [11]
Обычно существуют положительные магнитные аномалии над нормально намагниченной корой и отрицательные аномалии над обращенной корой. [9] Локальные аномалии с короткой длиной волны также существуют, но считаются коррелированными с батиметрией . [6] Магнитные аномалии над срединно-океаническими хребтами наиболее заметны на высоких магнитных широтах, над хребтами, простирающимися с севера на юг, на всех широтах от магнитного экватора и над спрединговыми хребтами, простирающимися с востока на запад, на магнитном экваторе. [6]
Интенсивность остаточной намагниченности в коре больше, чем индуцированная намагниченность . Следовательно, форма и амплитуда магнитной аномалии контролируются преимущественно первичным остаточным вектором в коре. Кроме того, место измерения аномалии на Земле влияет на ее форму при измерении магнитометром. Это происходит потому, что вектор поля, создаваемый намагниченной корой, и направление вектора магнитного поля Земли измеряются магнитометрами, используемыми в морских исследованиях. Поскольку вектор поля Земли намного сильнее поля аномалии, современный магнитометр измеряет сумму поля Земли и компонент поля аномалии в направлении поля Земли.
Участки коры, намагниченные в высоких широтах, имеют магнитные векторы, которые круто падают вниз в нормальном геомагнитном поле. Однако вблизи магнитного южного полюса магнитные векторы круто наклонены вверх в нормальном геомагнитном поле. Поэтому в обоих этих случаях аномалии положительны. На экваторе вектор поля Земли горизонтален, так что намагниченная там кора также будет выровнена горизонтально. Здесь ориентация спредингового хребта влияет на форму и амплитуду аномалии. Компонент вектора, который влияет на аномалию, максимален, когда хребет выровнен с востока на запад, а пересечение магнитного профиля происходит с севера на юг. [9]
Гипотеза связывает распространение морского дна и геомагнитные инверсии мощным образом, причем каждое из них расширяет знания друг о друге. На раннем этапе истории исследования гипотезы была доступна только короткая запись инверсий геомагнитного поля для изучения горных пород на суше. [8] Этого было достаточно, чтобы позволить вычислить скорости спрединга за последние 700 000 лет на многих срединно-океанических хребтах, определив ближайшую границу обращенной коры к гребню срединно-океанического хребта. [11] Позже было обнаружено, что морские магнитные аномалии охватывают обширные фланги хребтов. [9] Буровые керны в коре на этих флангах хребтов позволили датировать ранние и более старые аномалии. Это, в свою очередь, позволило разработать прогнозируемую геомагнитную шкалу времени. [9] Со временем исследования объединили наземные и морские данные, чтобы получить точную шкалу времени геомагнитных инверсий почти на 200 миллионов лет. [12]
Медиа, связанные с гипотезой Вайна–Мэтьюза–Морли на Wikimedia Commons