С момента появления работ Дарвина можно считать установившемся законченное представление о сущности геологической летописи. В дальнейшем развитии геологии и палеонтологии в конце XIX века и в текущем столетии с накоплением огромного количества фактов и наблюдений происходит постепенное разделение геологии на ряд отдельных дисциплин.
Одной из первых выделилась петрография — наука, изучающая изверженные породы, которая в настоящее время все более уклоняется в сторону физико-химии. Осадочные породы составляют поле деятельности литологии.
Чрезвычайно большое развитие, охватывающее наибольшее число работ, получила за последнее время тектоника — наука, изучающая движение масс в земной коре и структуру земной поверхности (геотектоника).
Непосредственно геологической летописью занимается историческая геология с точки зрения истории Земли и палеонтология — с точки зрения истории жизни. Однако сама палеонтология, восприняв дарвиновское учение, превратилась в биологическую дисциплину и тем самым отошла от поля деятельности исторической геологии.
В первой главе мы видели, что слои горных пород возникают в результате взаимодействия самых различных процессов, происходивших и происходящих на земной поверхности. Без геотектонических исследований мы не можем расшифровать те колебательные движения земной коры, которые обусловили поднятия и опускания, а следовательно, и накопление толщ осадочных пород или размывов более древних отложений. Без литологии мы не поймем особенностей образования осадочных пластов, отражающих геологические процессы и климат прошлого. Без палеонтологии для нас чуждым останется значение окаменелостей, вкрапленных в слоях-листах геологической летописи. Без исторической геологии мы утеряем величественную перспективу времени — едва ли не самое главное в упорно и терпеливо собираемых данных.
Процессы накопления осадков на поверхности Земли
Рассмотрим вкратце механизм основных геологических процессов на поверхности Земли и те силы, которые вызывают бесконечные изменения ее лика.
Мы уже говорили о колебательных движениях земной коры, о перемещениях огромных масс, поднимающих материки, сжимающих в складки толщи осадочных пород, выдвигающих горные хребты.
Исследователь, поднимающийся на Эверест — высочайшую гору мира высотой почти 9 км и видящий, что на ее вершине залегают желтые известняки с морскими животными, невольно поражается титаническим силам, поднявшим прежнее морское дно в заоблачные выси.
Инженер, разведывающий уголь в Кузнецком бассейне, испытывает то же ощущение при виде угольных пластов, погребенных под толщей осадочных пород — песчаников, глин и сланцев толщиной или, как говорят геологи, мощностью в несколько километров.
Любой человек, поднявшийся на горные перевалы среднеазиатских хребтов — в Южном Казахстане, Киргизии, на Памире, если вооружится хорошим биноклем, увидит громадные пласты горных пород, смятые в складки, подобные волнам, в десятки километров длины и несколько километров высоты. В других местах такие же огромные складки, опрокинутые набок, разорваны вторично, перемяты. Пласты пород, когда-то залегавшие горизонтально, ныне стоят отвесно или иногда перевернуты «вверх дном».
В горных районах Восточной Сибири человек поразится величиной совсем недавних вертикальных перемещений или сбросов, когда увидит речные галечники, залегающие на дне глубоких впадин и такие же галечники на вершинах горных хребтов, почти отвесными уступами возвышающихся над болотистым дном этих впадин.
Наблюдения над тектоническими перемещениями с их гигантским размахом всегда поражали человеческое воображение, порождая представление о наличии каких-то совершенно исключительных «сверхъестественных» сил, способных выполнить такую чудовищную работу.
Эти явления объяснялись и сжатием земного шара в связи с постепенным остыванием планеты. Предполагалось, что расплавленное ядро Земли уменьшается в размерах, а твердая земная кора, оседая, растрескивается на отдельные куски, поднимающиеся друг на друга и сжимающие верхний покров осадочных пород. Позднее, когда были изучены явления радиоактивного распада химических элементов, вычисления показали, что остывание земного шара в течение запечатленных в геологической летописи эпох слишком незначительно для того, чтобы вызвать всю сумму тектонических явлений.
Более того, появились теории, не менее убедительно доказывающие расширение, увеличение объема нашей планеты.
Несколько раньше были выдвинуты теории перемещения материковых масс как твердых глыб по вязкому слою в глубинных частях земной коры. Материки, скользя по этому слою, наталкиваются друг на друга, сжимают и выдавливают наверх толщи осадков, накопившихся в морях или краевых частях материков.
Для объяснения перемещения, скольжения материков высказывались разнообразные, подчас фантастические предположения, как, например, дрейф материков в западном направлении вследствие вращения Земли, приливные волны, вызываемые во внутренних частях Земли действием лунного тяготения, и т. д. Еще более смелые теории привлекали на помощь космические катастрофы, вроде отрыва Луны от Земли, прохождения поблизости от Земли больших комет, резкого усиления и ослабления излучения Солнца.
Мощь тектонических изменений подавляла человеческое воображение, заставляя обращаться к внешним силам космоса. Основная ошибка, свойственная каждому человеку при наблюдениях над геологическими явлениями, — это применение человеческих масштабов. Едва только мы отрешимся от такого подхода, как сущность каждого явления предстанет перед нами в совершенно ином виде. В самом деле, представим себе все эти сбросы, валы, складки и горы в масштабе Земли, сообразуясь не с размерами человека, а с размерами нашей планеты.
Как известно, радиус Земли равен округленно 6000 км, а окружность по экватору 40 000 км. Все горы для такого масштаба — это ничтожные незаметные бугорки. Самые большие сбросы и складки меньше морщинок на человеческой коже. Тихий океан с его огромными глубинами представляет едва заметную плоскую впадинку, а любой материк приподнимается над уровнем моря на толщину игральной карты.
Попробуйте вычертить поверхность земного шара, сообразуясь с его размерами, и вы сразу же убедитесь, насколько ничтожны все поражающие нас геологические процессы. При громадных массах вещества, составляющего земной шар и лежащего под тонкой пленкой известной нам земной коры, достаточно слабых физико-химических процессов внутри земли, чтобы это немедленно отразилось на ее поверхности.
В химических процессах мы знаем множество таких, при которых разные вещества переходят в другие молекулярные формы, в другое физическое состояние. Такие переходы всегда сопровождаются увеличением или уменьшением объема. А достаточно небольшого, ничтожного, прямо сказать, увеличения объема массы в каком-либо участке нашей планеты, чтобы тонкая пленка, называемая нами земной корой, испытала сильнейшие перемещения и поднятия. Ничтожное уменьшение объема вызовет опускание.
Движение материков на поверхности планеты может вызываться подкорковыми течениями при местных размягчениях глубинных слоев. При чудовищной продолжительности подобных процессов за миллион веков смещения континентов могли быть колоссальными.
Масса вещества Земли так велика, а земная кора с ее движениями, горами и впадинами так тонка, что размеры тектонических нарушений прямо свидетельствуют о чрезвычайно спокойном, уравновешенном состоянии вещества внутри Земли и о крайней медлительности, малой энергии процессов, происходящих в глубинах нашей планеты.
Для сравнения вспомним, что на Солнце в его огненно жидком расплавленном состоянии постоянно наблюдаются так называемые протуберанцы или выступы. Эти протуберанцы представляют собой выбросы раскаленного вещества, взлетающие над поверхностью Солнца на высоту более 500 тыс. км. Даже в сравнении с колоссальными размерами Солнца такие изменения имеют совершенно иной масштаб, чем едва заметные колебания поверхности для нашей планеты.
Итак, для объяснения кажущихся нам гигантскими движений земной коры нам не нужно привлекать какие-либо силы космического порядка. Все колебания и смещения масс на поверхности Земли вызываются процессами изменения агрегатных состояний вещества в глубинах нашей планеты. Вращение Земли и лунное притяжение, конечно, оказывают свое влияние на формирование рельефа земной поверхности, но главным образом воздействуют на перемещения водных масс. Лунному притяжению обязаны приливы и отливы в море, одностороннее подмывание берегов рек — результат вращения Земли.
Таким образом, движения земной коры, создающие неровности нашей планеты, ее рельеф, являются основной первопричиной геологических процессов. Дальнейшее развитие этих процессов получается в результате солнечной теплоты и земного тяготения или силы тяжести.
