/
Text
ИЗДАТЕЛЬСТВО «М И Р»
ПРОБЛЕМЫ Le probleme de la derive des continents par P. Fourmarier Bruxelles Palais des academies Rue Ducale, 1 1967
НАУКИ О ЗЕМЛЕ Фундаментальные труды зарубежных ученых по геологии, геофизике и геохимии //. Фурмаръе ДРЕЙФА КОНТИНЕНТОВ Издательство «МИР» Москва 1971
УДК 550.30; 550.36; 551.241 ПЕРЕВОД С ФРАНЦУЗСКОГО Н. А. Титовой ПОД РЕДАКЦИЕЙ И С ПРЕДИСЛОВИЕМ чл.-корр. АН СССР В, JE, Хайна Книга написана известным бельгийским геологом П. Фурмаръе при участии сотрудников специальной комиссии Бельгийской акаде- мии наук. Автор с максимальной объективностью рассматривает опубликованные в литературе аргументы «за» и «против» горизон- тальных перемещений материков, т. е. главную проблему совре- менной геологии. Именно благодаря своей объективности эта книга чрезвычайно интересна и важна. Она насыщена новейшими геологи- ческими и геофизическими данными. Фурмаръе не скрывает своего скептического отношения к гипотезе мобилизма, но он сделал все, чтобы его нельзя было упрекнуть в предвзятости. Комплексный анализ проблемы привел автора к очень остроумным и, несомненно, представляющим большой интерес заключениям. Поэтому книга оди- наково полезна всем исследователям, независимо от их отношения к данной гипотезе. Живое, доходчивое изложение материала позволяет рекомен- довать книгу не только широким кругам геологов, интересующихся вопросами общей тектоники, но и студентам геологической и гео- физической специальностей, океанологам и физико-географам. Редакция литературы по вопросам геологических наук Инд. 2-9-3 1970
ПРЕДИСЛОВИЕ Предлагаемая вниманию советских специалистов в области наук о Земле книга одного из старейших и крупнейших геологов современности бельгий- ского академика Поля Фурмарье посвящена важнейшей проблеме современ- ной геологии — проблеме происхождения океанов, интерес к которой необычайно возрос за последние 10—15 лет. Издательство «Мир» уже выпу- стило в русском переводе ряд книг по этому вопросу 1, в основном сборников, содержащих главным образом работы сторонников мобилизма, к которым относится едва ли не большинство исследователей в странах Запада. Значе- ние книги П. Фурмарье состоит в том, что в ней предпринята попытка дать возможно более объективный и комплексный анализ сложнейшей проблемы современности, причем ее высокоавторитетный автор говорит от лица целой комиссии, специально созданной Бельгийской академией наук и включавшей представителей различных отраслей наук о Земле. Разумеется, в острых научных спорах не может быть полного нейтрали- тета, и П. Фурмарье явно выступает по отношению к мобилизму в роли скептика,— роли, продиктованной его собственным большим опытом, накоп- ленным при изучении структур континентов. Сквозь многие работы П. Фур- марье красной нитью проходит идея постоянства, унаследованного развития структурного плана земной коры, симметрии расположения ее основных структурных элементов относительно современной фигуры вращения Земли; эта идея служит лейтмотивом и данной книги. Именно принцип постоянства, унаследоранности, симметрии строения литосферы и определяет критическое отношение автора к концепциям мобилизма, особенно в вегенеровском вариан- те. Следует подчеркнуть, что критика П. Фурмарье направлена в первую очередь против гипотезы Вегенера, а не мобилизма вообще. Он специально подчеркивает, что не является сторонником «интегрального фиксизма» и при- знает возможность горизонтального перемещения континентальных глыб вдоль крупных сдвигов, относя такие перемещения к разряду «нормальных геологических процессов» в отличие от действия вегенеровских сил, вызвав- ших якобы распад гипотетической Пангеи. Книга Фурмарье вышла в свет всего три года назад, причем автор стре- мился учесть всю новейшую литературу, в том числе, что приятно отметить, советскую. Однако накопление новых данных по океанам происходит столь стремительно, что мы считаем необходимым отметить некоторые важнейшие новые факты и идеи, которые не могли быть учтены автором. К их числу относится прежде всего открытие на ряде участков срединно- океанических хребтов (в Арктике — советскими исследователями) весьма интенсивных полосовых магнитных аномалий, простирающихся параллельно осям хребтов, их рифтовым зонам и обнаруживающих удивительно сим- метричное расположение по отношению к последним в смысле ширины полос, знака и величины аномалий. Для объяснения этих аномалий Ф. Вэйн и Д. Мэтьюз 1 2 3 выдвинули интересную гипотезу, связывающую их возникнове- 1 См. «Проблемы перемещения материков», ИЛ, 1963; «Дрейф континентов», «Мир», 1966; «Геология и геофизика морского дна», «Мир», 1969. 2 F. J. V i п е, D. Н. М a t t h е w s. Magnetic anomalies over ocean ridges, Nature, 199, 1963.
6 ПРЕДИСЛОВИЕ ние с последовательным раздвиганием океанического дна в области рифтовых зон срединных хребтов и с внедрением в образовавшееся пространство базаль- товой магмы, приобретающей намагниченность то в направлении, согласую- щемся с современным магнитным полем, то в противоположном направлении. Вэйн и Мэтьюз коррелируют симметрично расположенные по отношению к оси срединных хребтов последовательности магнитных аномалий с уста- новленной для кайнозоя (достаточно достоверно для последних 4 млн. лет и ориентировочно для всего остального времени) сменой эпох прямой (совпа- дающей с современной) и обратной ориентировки магнитного поля Земли. Такая корреляция позволяет авторам и сторонникам гипотезы оценить абсо- лютный возраст каждой аномалии в отдельности. Гипотеза Вэйна — Мэтьюза приобрела в последние годы большую популярность у английских и американских исследователей. На ее основе были сделаны попытки определить скорость предполагаемого расширения океанического дна (несколько сантиметров в год) для тех участков мировой системы срединноокеанических хребтов, где были установлены полосовые аномалии, а также восстановить картину «раскрывания» Атлантического океана, начиная с конца палеозоя. Некоторые ученые, в особенности Дж. Т. Вильсон х, усматривают в соответствии новых данных, появившихся уже после публикации гипотезы Вэйна — Мэтьюза, основанным на ней предсказаниям решающее подтверждение концепции мобилизма в целом. Эти высказывания мы прокомментируем ниже. Очень крупным событием в истории изучения океанов явилось начатое в августе 1968 г. американским экспедиционным судном «Г л омар Челленджер» бурение на трансокеанских профилях через Атлантический и Тихий океаны. Согласно имеющимся данным, основными результатами этого бурения на конец 1969 г. следует считать: 1) пересечение во многих пунктах всей толщи первого, осадочного слоя океанов мощностью до 1 км и достижение кровли второго слоя 1 2, представленной базальтами от мелового до плиоценового возраста; 2) обнаружение на Бермудской возвышенности в Северо-Американской котловине Атлантического океана и на возвышенно- сти Шатского в северо-западной части Тихого океана в забое пробуренных скважин верхнеюрских (титонских) осадков — наиболее древних из изве- стных до сих пор в океанах; 3) установление систематического омоложения возраста подошвы осадочного слоя и кровли подстилающих его базальтов в направлении от краевых частей ложа океана к осям срединноокеанических хребтов; 4) совпадение возраста базальтов кровли второго слоя с предсказан- ным в соответствии с гипотезой Вэйна — Мэтьюза. Два последних обстоятельства, по мнению американских исследователей, служат новым подтверждением концепции расширения океанического дна, выдвинутой Р. Дитцем и Г. Хессом в 1961 —1962 гг. Следует, однако, заме- тить, что базальты в кровле второго слоя нигде не были пройдены на сколь- ко-нибудь большую мощность. Поэтому вопрос о том, не переслаиваются ли они ниже с более древними осадками, остается нерешенным. Модель строения срединноокеанических хребтов Вэйна — Мэтьюза, согласно кото- рой эти хребты образованы системой параллельных даек базальта, встречает возражения двоякого рода: 1) базальты, присутствующие в кровле второго слоя, залегают скорее всего в виде покровов; поэтому не совсем понятно, почему их возраст совпадает с возрастом, предсказываемым гипотезой; 2) наблюдения советских экспедиций в пределах Срединно-Индийского и Срединно-Атлантического хребтов показали, что осевые зоны состоят из чередования блоков пород типа габбро и серпентинизированных гипербази- 1 J. Т. Wilson. Static or mobile Earth: the current scientific revolution, in «Gond- wanaland revisited», 1968. 2 Этот слой лежит над основным, третьим, или собственно «базальтовым», слоем океанической коры.
ПРЕДИСЛОВИЕ 7 тов; источником аномалий, по мнению советских исследователей, служат именно эти блоки. Таким образом, в настоящее время отсутствует однознач- ная трактовка природы полосовых магнитных аномалий океанов. Кроме того, следует отметить, что бурение еще не дало ответа на вопрос о времени образования океанов, поскольку в краевых частях последних не была достиг- нута даже подошва осадочного слоя и нигде не был пройден на полную мощ- ность второй слой, который может состоять не только из базальтов, но и из уплотненных осадков. Много новых данных получено в результате палеомагнитных исследова- ний, но и они пока не позволяют решить основные вопросы. Ряд теоретиче- ских работ, а также данные, основанные на совпадении определений поло- жения полюса по одновозрастным породам из разных районов одного и того же континента (например, верхнемеловым породам Северной Америки) подтверждают гипотезу осевого дипольного характера магнитного поля прошлых геологических эпох. Вместе с тем некоторые авторы оспаривают это положение, имеющее решающее значение для палеогеографических реконструкций по палеомагнитным данным. Однако повторный критический анализ палеомагнитных данных по верхнему палеозою для Северной Америки и Европы подтверждает вывод о систематическом расхождении положений полюсов, определенных для каждого континента в отдельности 1, а новые данные по верхнему палеозою Индостана по-прежнему указывают на поло- жение полюса в это время в средних широтах южного полушария. Ревизия палеомагнитных материалов, привлеченных в свое время некоторыми иссле- дователями в обоснование гипотезы быстрого расширения Земли, привела С. И. ван Андела и Дж. Хосперса 1 2 к выводу, что если такое расширение и имело место, то оно не могло превышать с конца палеозоя 2,5 мм!год и скорее всего было значительно меньшим. Из новых палеонтологических данных, пожалуй, наибольшее значение имеют материалы по Антарктиде. Сенсацию произвело недавнее открытие в нижнетриасовых отложениях этого континента остатков лабиронтодонтных амфибий — листрозавров, сходных с найденными ранее в Южной Америке и Южной Африке. Это, несомненно, новое подтверждение существования Гондваны, хотя и не свидетельствующее обязательно в пользу мобилизма. Более определенным аргументом (но, разумеется, также не решающим) является установление чрезвычайного сходства позднепалеозойских флор Антарктиды и Индостана, ныне отстоящих друг от друга на 120° по широте. В целом новые данные, полученные в последние годы, и новые теоретиче- ские схемы в определенной мере укрепили позиции сторонников мобилизма 3. Вместе с тем значение отдельных фактов, привлекаемых как мобилистами, так и фиксистами в поддержку своих взглядов, по-прежнему оценивается и толкуется весьма различно; в особенности это касается данных по палеомаг- нетизму и по полосовым магнитным аномалиям срединноокеанических хреб- тов. Недавно произведенный американским геологом А. А. Мейергофом (A. A. Meyerhoff, Journal of Geology, № 1, 1970) критический анализ палеоклиматических данных наряду с палеомагнитными данными привел его к отрицанию мобилизма. Очевидно, что в указанных направлениях настоя- тельно требуется дальнейшее накопление новых материалов и разработка 1 J. Hospers, S. L van Andel. Palaeomagnetic data from Europe and nort- nern America and their bearing to the origin of the North Atlantic Ocean, «Tectono- physics», v. 6, № 6, 1968. 2 S. I. van Andel, J. Hospers. A statistical analysis of ancient earth radii calculated from palaeomagnetic data. «Tectonophysics», v. 6, № 6, 1968. 3 Подробнее данный вопрос рассматривается автором этих строк в статье, опубли- кованной в № 1 журнала «Природа» за 1970 г.
8 ПРЕДИСЛОВИЕ новых представлений. Разрез океанической коры все еще остается неизучен- ным в большей своей части и здесь многого следует ожидать от результатов продолжающегося бурения. Таким образом, проблема происхождения океа- нов все еще весьма далека от разрешения. Это наглядно подтвердило и состоявшееся в начале декабря 1969 г. в Москве совещание по проблеме «История мирового океана», выявившее большое различие во взглядах отдель- ных групп исследователей. Такое состояние проблемы и необходимость даль- нейших поисков путей ее решения заставило опубликовать книгу П. Фур- марье на русском языке. Можно с уверенностью ожидать, что ознакомле- ние с ее содержанием окажет положительное влияние на разработку в нашей стране важнейшей проблемы современной геологической науки. В9 Хайн
ПРЕДИСЛОВИЕ К ФРАНЦУЗСКОМУ ИЗДАНИЮ Уже в течение более полувека геологи, геофизики и географы стремят с и узнать, оставались ли на протяжении веков современные континенты в неиз- менном положении относительно друг друга или же они отодвинулись либо- сблизились, скользя на своем субстрате, подобно, например, плотам на поверхности океана, по принципу так называемого «дрейфа континентов». Эта концепция, поддерживаемая некоторыми учеными, в частности Тейлором, Вегенером и Дю Тойтом, имела вначале большой успех. Впоследствии были высказаны сомнения в ее правомерности. Кюнен в своей работе «Marine Geology», опубликованной в 1950 г., писал [184, стр. 129]: «При сопоставлении выводов сторонников гипотезы дрейфа в той или иной ее форме, например Дю Тойта, Вегмана, Гутенберга и Кирша, с мнения- ми их оппонентов, например Бухера, Умбгрове, Штилле, Клооса, становится очевидным, что ни те, ни другие не одержали окончательной победы. Но при более внимательном рассмотрении доказательства в пользу дрейфа часто оказываются иллюзорными или по меньшей мере внушают серьезные сомне- ния. В настоящее время большинство геологов, по-видимому, потеряли: веру в дрейф континентов как в обоснованную рабочую гипотезу». Однако в последние годы в результате исследований палеомагнетизма и перемещения магнитных полюсов на поверхности Земли были получены данные, вновь пробудившие интерес к этой гипотезе. Бельгийская королевская академия наук, литературы и искусств и Коро- левская академия наук Заморских территорий признали, что этот вопрос заслуживает самого тщательного изучения в свете аргументов, высказанных астрономами, геофизиками, геологами, географами, климатологами и биоло- гами. С этой целью обе академии создали рабочую группу, к которой впо- следствии присоединился член Бельгийской королевской фламандской акаде- мии наук, литературы и искусств. В состав группы вошли следующие лица: Члены Бельгийской королевской академии: М. Кокс, почетный профессор Брюссельского независимого университета; П. Фурмарье, заслуженный профессор Льежского университета; Е. Лахэй, профессор Брюссельского независимого университета; Ж. Лебрюн, профессор Лувенского католического университета; М. Леконт, профессор Лувенского католического университета; П. Леду, профессор Льежского университета; П. Мишо, профессор Льежского университета; Ф. Стокмане, профессор Брюссельского независимого университета. Члены Королевской академии наук Заморских территорий: Л. Казн, профессор Брюссельского независимого университета и дирек- тор Королевского музея Центральной Африки; Л. де Манье, профессор Брюссельского независимого университета; М. Валрэт, начальник Центра африканской документации Бельгийской королевской библиотеки. Член Бельгийской королевской фламандской академии М. Л. Ван Миегем, профессор Брюссельского независимого университета.
10 ПРЕДИСЛОВИЕ К ФРАНЦУЗСКОМУ ИЗДАНИЮ Председателем группы был избран профессор П. Фурмарье, а секретарем назначен М. Валрэт. Рабочая группа была поставлена перед трудной проблемой, но она не претендует на ее окончательное решение. Мы попытались сопоставить суще- ствующие мнения, изложить достигнутые в настоящий момент результаты исследований и отметить вопросы, которые остаются еще неясными. Изложение выводов, сделанных на основе обмена мнений между членами Межакадемической комиссии, и редактирование обзора состояния вопроса могли практически быть выполнены лишь одним из членов рабочей группы, состоящей из специалистов, работающих в весьма различных областях. Это взял на себя председатель, руководствуясь мнением своих коллег и их прак- тическими замечаниями и затратив значительное время на изучение большого числа опубликованных работ. Он приложил все усилия быть предельно объективным, но тем не менее возможно, что местами его личные взгляды выражены резче, чем следовало бы. Надеюсь, читатель извинит его за это. Кроме того, мнения, изложенные в данной работе, нельзя рассматривать как единодушно признанные членами Комиссии. Как бы то ни было, это предварительная работа, которую нужно будет пересматривать и совершенствовать по мере развития исследований. Жела- тельно, чтобы она привлекла внимание к отдельным руководящим идеям, которые не следует упускать из вида при проведении дальнейших исследо- ваний. П. Фурмарье
Введение Выражение «дрейф континентов» («derive des continents») вошло в широ- кое употребление среди естествоиспытателей, интересующихся эволюцией поверхности Земли, происходившей на протяжении геологических периодов. Однако мы считаем целесообразным несколько уточнить значение, которое ему следует придавать. Понятие «дрейф» в том смысле, в каком его обычно понимают в результа- те работ Тейлора, Вегенера и других ученых, означает перемещение конти- нентальных массивов относительно друг друга, подобно плотам, дрейфующим на поверхности океана. Это понятие подразумевает большую подвижность массивов и является отображением всеобщего мобилизма, т. е. оно противо- положно концепции фиксизма, согласно которой континенты оставались в неизменном положении в течение всего геологического времени. В действительности геологи не могут согласиться с существованием всеобщего фиксизма. Им известно, что земная кора на протяжении веков беспрерывно деформировалась либо в результате образования складчатых зон (тектогенов или орогенов), либо вследствие возникновения крупных радиальных разрывов, по которым соприкасающиеся блоки могли переме- щаться как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. В связи с этими изменениями структур происходили перемещения, или скольжения, одних массивов относительно других — как целых континентов, так и фрагментов континентальных массивов. Горизонтальная составляющая таких перемещений может привести к явлениям, подобным настоящему дрейфу в соответствии с представлением о всеобщем мобилизме. Таким обра- зом, эти относительные перемещения блоков земной коры могут создать видимость дрейфа; в целом же расположение структурных единиц земной коры должно было бы измениться сравнительно мало; это следовало бы наз- вать ослабленным фиксизмом. Термин «дрейф» в его классическом смысле, по-видимому, нельзя применять к подобным перемещениям. Поэтому мы постараемся избегать его в тех случаях, когда есть уверенность в том, что речь идет только о геологических процессах, и будем употреблять выражение «относительное перемещение масс земной коры». Всеобщий мобилизм подразумевает перемещение континентов или частей континентов, раздвигающихся или сближающихся и занимающих вследствие этого различные положения по отношению к полюсам. Другими словами, глыбы, представляющие собой континентальные массивы, меняли взаимное расположение на протяжении геологического времени, скользя на своем субстрате. Однако мобилизм можно рассматривать и с другой точки зрения: вся земная кора в целом перемещается на ее субстрате. Подобное движение неиз- бежно выражается относительным смещением полюсов по отношению к комплексу континентов. Это значит, что географические долгота и широта каждого пункта на поверхности земного шара с течением времени меняются. Разумеется, такое перемещение нельзя себе представить без возникновения нарушений, в частности крупных разрывов, которые могут вызвать относи- тельное смещение двух соседних континентов и даже двух частей того же континента; это приводит к признанию возможности как бы ослабленного дрейфа.
12 ВВЕДЕНИЕ Несомненно, теория дрейфа континентов в ее первоначальной форме является весьма привлекательной. На первый взгляд она, по-видимому, позволяет объяснить многие особенности строения и эволюции Земли. Однако она имела много противников, особенно в среде геологов. Новые фактические данные, полученные, в частности, в областях геофизики и палеомагнетизма, привели к тому, что воззрения ряда ученых на этот вопрос изменились. В качестве доказательства приведем лишь следующий отрывок из статьи проф. де Ситтера [264] из Лейденского университета «Несомненно, резуль- таты палеомагнитных исследований свидетельствуют о смещении полюсов от экватора в их современное положение и о некотором закономерном разли- чии в развитии Евразиатско-Африканского и Американского континентов, позволяющем предполагать, что они раздвинулись с мелового периода. Одна- ко старый аргумент против континентального дрейфа, а именно, что после- меловое разделение этих континентов, очевидно, не связано с более древни- ми последовательными орогеническими периодами на обоих континентах, остается в силе. Определение возраста часто неправильно и простирания орогенов нередко не совпадают с постулируемым перемещением. Необходимо получение еще многих дополнительных данных в этой области, предпочти- тельно непосредственно связанных с существующими орогенами». Шейдеггер [257] в краткой статье напоминает, что было предложено несколько объяснений континентального дрейфа; он пишет: «В связи с этим известные ученые пришли к заключению, что если нет достаточно обоснован- ного объяснения дрейфа, то факты, указывающие на его реальность, должны быть ошибочны. Однако подобного типа довод нельзя признать полностью приемлемым». Мы вполне согласны с этим мнением. Поэтому мы стремимся учитывать аргументы, свидетельствующие как в пользу теории дрейфа континентов, так и против нее. Отметим также, что А. Холмс в новом издании своей работы «Principles of Physical Geology» (1965 г.) склоняется в пользу концепции дрейфа. Хотя мы и стремились к наивозможно большей объективности и тщатель- ному рассмотрению многочисленных аргументов, выдвинутых как в поддерж- ку, так и в опровержение этой теории, мы просим читателя извинить нас, если редактор тех или иных из этих страниц позволил себе слишком увлечься своими личными убеждениями. В данной работе мы преимущественно руководствовались соображения- ми, основанными на материалах геологии, геофизики, климатологии, палео- магнетизма и т. д. Однако при этом не упущены из вида работы Пуанкаре, Джеффриса, Висенте и Молодентского относительно существования жидко- го ядра под мантией. 1 Если судить по его работе «Structural Geology», опубликованной в 1956 г., в то вре- мя проф. де Ситтер не был сторонником теории дрейфа континентов.
Часть первая ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ ГЛАВА 1 Физическое строение Земли Прежде чем приступить к рассмотрению основ проблемы дрейфа конти- нентов, полезно кратко напомнить существующие воззрения на происхожде- ние континентальных массивов х. Континентальные массивы составляют менее половины поверхности Земли, большую часть которой занимают океаны. С физической и литологи- ческой точки зрения континенты сложены сравнительно легкими материала- ми, близкими к гранитам, тогда как ложе океанов состоит в основном из более плотного материала, близкого к базальту, покрытого очень тонким осадочным чехлом. Это фундаментальное различие между континентальными массивами и океаническими депрессиями, несомненно, тесно связано с происхождением земной коры, которое в свою очередь зависит от эволюции земного шара в целом. Поэтому в начале данной работы, по-видимому, следует напомнить современные представления о физическом состоянии Земли 1 2. Конечно, здесь неуместно рассматривать вопрос о происхождении пла- нет. Достаточно будет принять за отправную точку состояние Земли на пер- вом этапе ее истории, до начала геологической эволюции. Обычно принимает- ся, что вначале Земля обладала высокой температурой и состояла преиму- щественно из силикатных компонентов. Возможно, полезно напомнить здесь фразу, написанную Джеффрисом [171]: «Многие космогонисты в настоящее время считают, что Земля была перво- начально холодной и постепенно нагревалась вследствие радиоактивности. Но я полагаю, как уже говорил ранее, что некоторые важные явления можно объяснить, лишь приняв существование жидкой стадии. Эта стадия не обяза- тельно должна была быть начальной; возможно, что радиоактивность внача- ле была распределена равномерно и привела к плавлению, а перераспределе- ние материала произошло позднее». ВНУТРЕННЯЯ ЧАСТЬ ЗЕМЛИ 3 В настоящее время имеются довольно четкие представления о вероятном физическом и химическом состоянии Земли, основанные на результатах, полученных новейшими геофизическими методами, в частности путем опре- деления скорости распространения сейсмических волн. Не вдаваясь в детали, напомним, что от центра Земли к ее поверхности выделяют: 1. Ядро радиусом 3500 км. Граница ядра расположена на глубине около 2900 км и определяется тем, что в нем не распространяются поперечные 1 Континентальные массивы соответствуют географическим континентам вместе с континентальным шельфом и частью континентального склона до изобаты 2000— 3000 м. 2 Из последних работ, частично касающихся этой проблемы, следует упомянуть, труды Венинг-Мейнеса [285] и Вильсона [293]. 3 Читателю будет интересно ознакомиться с работой «Crust of the Earth», опублико- ванной в 1955 г. Американским геологическим обществом. [Есть русский перевод: «Зем- ная кора», сб. статей, ИЛ, М., 1957.]
14 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ сейсмические волны. Следовательно, можно предположить, что ядро нахо- дится в жидком состоянии, хотя его внутренняя часть может быть твердой в том смысле, в каком понимают эти термины («твердое состояние» и «жидкое состояние») при непосредственном наблюдении. В течение долгого времени считали, что центральная часть нашей плане- ты состоит из сплава железа и никеля (нифё). Эта концепция согласуется с большой плотностью ядра и химическим составом некоторых типов мете- оритов. Однако в 1948 г. Рамсей высказал предположение, что ядро, возможно, состоит из того же ультраосновного материала, что и мантия, но находящего- ся под очень высоким давлением и обладающего более высокой плотностью. Эта гипотеза, к которой вначале отнеслись с недоверием, возможно, находит подтверждение в концепциях Дирака [88]. Повышенная плотность ядра связана с тем, что вещество здесь находится в состоянии так называемой «дегенерации» («degenerescence»); его химический состав не обязательно отличается от состава более внешних частей земного шара. Следует напомнить, что, по мнению Кюна и Ритмана [185], ядро состоит из недифференцированного вещества солнечного происхождения, находя- щегося под очень высоким давлением, чем объясняется его большая плот- ность. По этому вопросу интересно также обратиться к работе Рамсея [240]. 2. Мантия распространена с глубины 2900 км в среднем до 35 км от поверхности Земли. Характер распространения сейсмических волн свиде- тельствует о том, что эта часть земного шара находится в твердом состоянии (по крайней мере такова ее реакция на воздействие мгновенных усилий). На действие очень длительных напряжений мантия реагирует как сравни- тельно пластичный материал, что указывает на возможность распространения в ней конвекционных течений. Во всяком случае, при сейсмических толчках поперечные волны распространяются в мантии так же, как и продольныет тогда как при достижении ядра они затухают. Геофизики, основываясь на небольшом изменении свойств вещества мантии на глубине около 1000 км, выделяют верхнюю мантию и нижнюю мантию. По этому поводу необходимо напомнить, что очаги глубоких земле- трясений располагаются на глубине в среднем около 700 км. Возможно, эти два явления связаны между собой. Отметим также другой интересный момент: в мантии на глубине 100— 200 км, по-видимому, существует относительно тонкая зона, характеризую- щаяся меньшей скоростью прохождения сейсмических волн. Возможно, этот слой обладает более значительной мобильностью, допускающей, напри- мер, перемещение перекрывающей массы относительно ее субстрата [293]. Это явление заслуживает внимания тектонистов. С химической точки зрения считается, что мантия состоит в основном из силикатов и по мере увеличения глубины все более обогащается плотными минералами (оливин и т. д.). Плотность ее варьирует от 3,32 до 5,66. Этому материалу присвоено название «сима». Данная гипотеза, по-видимому, подтверждается некоторыми минерало- гическими наблюдениями. По единодушному мнению ученых различных стран, алмаз мог образоваться на глубине не менее 150 км, т. е. там, где господствуют температура и давление, необходимые для его кристаллизации (см., например, работу Бардэ [13]). На основе этого сделан вывод, что мате- ринские породы алмаза — кимберлиты — происходят из мантии и поднялись к земной поверхности \ 1 Кимберлиты имеют брекчиевидную структуру, причем брекчия состоит из облом- ков пород с оливином, пироксеном и биотитом, содержащих алмаз в качестве акцессор- ного минерала [173].
Кора (жесткая) Астеносфера (пластичная) Верхняя мантия (жесткая) Нижняя мантия (пластичная) Внешнее ядро (жидкое) Внутреннее ядро (твердое) Расстояние от центра Земли, нм Излияния базальтов Фиг. 1. Внутреннее строение Земли (по Ван Беммелену [27]). Ф и г. 2. Внутреннее строение Земли (по Бриан-Мэсону, из работы Беллэра и Помероля [19]).
16 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ Таким образом, кимберлиты дают нам представление о возможном составе верхней мантии, эманации которой могли подняться по разломам, пересекающим земную кору. Бардэ отмечает также, что месторождения алмазов и кимберлиты связа- ны, как правило, с древними платформами, докембрийский фундамент кото- рых смят в складки и дислоцирован приблизительно 1000 млн. лет назад х. ЗЕМНАЯ КОРА Мантия окружена корой, значительно различающейся по мощности и составу в океанической среде и в области континентальных массивов. В областях континентов обычно выделяют: верхний горизонт с плотно- стью 2,7, имеющий примерно состав гранита, называемый сиаль (саль) и покрытый на обширных пространствах осадочными отложениями различ- ного возраста; нижний горизонт базальтового характера с плотностью 3—3,2, ого называют сальсима (или сиальсима) вследствие его литологического соста- ва, промежуточного между составом сиаля, характерным для верхнего гори- зонта, и симой, более плотным материалом, слагающим мантию. Мощность коры на континентах составляет в среднем 30—40 км. Однако, как отмечает Венинг-Мейнес [285], в геосинклинальных областях положение материалов, слагающих земную кору, может быть нарушено, в частности, внедрением интрузий основного состава; такова же обстановка в районах развития гор- стов и грабенов, где большие массы лавы могли легко проникнуть в толщу коры. В области океанов земная кора состоит в основном из базальтового материала, перекрывающего непосредственно симу мантии. Толщина коры здесь порядка 5—10 км; она покрыта слоем осадков, мощность которых места- ми довольно велика вблизи побережий, в частности в устьях рек, но быстро уменьшается в направлении открытого моря, где она весьма незначительна по сравнению с осадочным чехлом континентальных массивов. Морские ложа покрыты тонким слоем известкового глобигеринового ила, органогенными кремнистыми отложениями или глубоководными красными глинами. В обла- стях мощных проявлений вулканической деятельности значительная масса^ изверженного материала может сильно увеличить толщину коры. Нижняя поверхность земной коры, в основном сиалической на конти- нентах и базальтового состава в океанах, известна под названием поверхно- сти (или раздела) Мохоровичича; она отмечает контакт коры с мангией ультраосновного состава. Здесь уместно отметить одну особенность, на которую указывал Венинг- Мейнес в вышеупомянутом труде [285]. Различие в литологическом составе и плотности между континентами и океаническим ложем находится в соответствии с принципом изостазии: воды океанов скопились в сложенных более плотным материалом областях, которые, разумеется, должны были представлять собой депрессии по отноше- нию к зонам с меньшей плотностью — континентам. Венинг-Мейнес [285] указывал на относительную жесткость земной коры по отношению к ее субстрату. Он считает, что в области континентов жесткая кора почти соответствует коре согласно данному ей выше определе- нию. В противоположность этому под океанами жесткая кора, по-видимому, имеет ту же мощность, что и на континентах. Таким образом, она включает здесь не только относительно тонкий базальтовый слой, но и часть богатого оливином материала ультраосновного состава, характерного для мантии. Эта часть, хотя и обладает тем же литологическим характером, что и мантия, 1 Большой интерес представляет также более поздняя работа Бардэ об алмазных месторождениях Сибири [основанная на публикациях советских геологов.— Прим, ред.}, изданная в 1965 г. [14].
Гл. 1. ФИЗИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ 17 иначе реагирует на действующие силы. Она не участвует в собственно движе- ниях течений, воздействующих на мантию, однако может быть захвачена и увлечена ими, так же как и остальная часть коры. Это различие между физическими и механическими свойствами жесткой коры и ее субстрата в действительности весьма тонкое. Геологи по своему опыту полевых исследований знают, что массивные горные породы, такие, как известняки, кварциты и a fortiori сланцевые породы, были смяты в складки как относительно пластичное вещество даже под умеренным грузом осадков и, следовательно, при невысокой температуре. Геологам известно также, что эти деформации пластического характера усиливаются по мере увеличения глубины; именно так были деформированы горные породы, которые образо- вали очень сжатые складки или были растянуты без возникновения разрывов. Следует напомнить, что под влиянием чрезвычайно медленно действующих сил такие деформации возможны даже на поверхности Земли или, во всяком случае, на весьма небольшой глубине. Из вышеизложенного ясно, что плотность вещества возрастает с глуби- ной. Однако в отношении химического состава внутренней части земного шара существуют две гипотезы: согласно одной из них, этот состав постепен- но изменяется от поверхности Земли к ее центру, переходя от легкой силикат- ной массы к все более плотному веществу и затем к металлическому ядру; согласно второй гипотезе, химический состав вещества остается почти неиз- менным на протяжении всего земного радиуса, а меняется постепенно его физическое состояние в соответствии с увеличением давления и температуры, пока не достигается состояние так называемой «дегенерации». ВНУТРЕННЕЕ ТЕПЛО ЗЕМЛИ Наблюдениями, произведенными в рудниках и глубоких буровых сква- жинах, установлено закономерное повышение температуры от поверхности Земли в глубину. Геотермический градиент варьирует от района к району, составляя в среднем около 30° С на 1 км. Но в Онтарио (США) и в Трансваале он равен всего лишь 9—10° С на 1 км. Такое закономерное повышение температуры приводит к выводу, что в среднем температура плавления базальтов достигается приблизительно на глубине 35 км. Однако это определение следует рассматривать лишь как чисто теоретическое, поскольку в нем не учитывается теплопроводность материалов и давление, которое увеличивается с глубиной. Измерения теплового потока, поступающего из недр Земли, были про- изведены в различных районах земного шара. Некоторые результаты заслу- живают особого внимания. Например, следует упомянуть о Тасмании где сравнительно высокие значения теплового потока, вероятно, обусловлены остаточным теплом, связанным с наличием базальтовых интрузий; подоб- ная же тепловая аномалия была отмечена в Карру, Южная Африка. По сообщению Холмса [167], весьма интересны результаты исследований, проведенных в Японии. Было определено, что значения теплового потока в районах, близких к вулканическим центрам, существенно отличаются от теплового потока в области глубоководного желоба, протягивающегося вдоль восточного побережья главного острова Японского архипелага. Такие вариации, по-видимому, объясняются существованием подкорового течения, погружающегося вдоль берега и увлекающего дно Тихого океана под остров- ную дугу. Следовательно, определения теплового потока, произведенные в этих условиях, вносят важный вклад в познание связи, существующей между океаническими глубоководными желобами, сохраняющимися благодаря этим [нисходящим] течениям, и вулканическими зонами, расположенными на 2 — 259
18 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ расстоянии 150—200 км, в которых значительно более высокие значения: теплового потока являются следствием наличия восходящего течения. Значительные аномалии теплового потока наблюдались также вдоль срединноокеанических поднятий. Установлено, что в осевой полосе поднятия значения теплового потока более чем вдвое превышают его показатели на склонах гребня. Это, несомненно, связано с подкоровыми течениями, подоб- ными упомянутым выше для Японии. При рассмотрении вопроса о поднимающемся из недр тепловом потоке и его влиянии на эволюцию земной коры следует учитывать также радио- активность. В частности, необходимо выяснить, происходит ли при ее воздей- ствии по меньшей мере замедление охлаждения или, возможно, даже нагре- вание всей планеты, приводящее к ее расширению, как это предполагал Эдьед [102]. По этому вопросу следует напомнить мнение профессора Гюбена из Льежского университета [147, стр. 226]: «Согласно закону охлаждения, время, прошедшее с начала охлаждения [Земли], должно составлять приблизительно 20 млн. лет. Однако геологиче- ские открытия, подтвержденные результатами определения возраста руд. радиоактивными методами, свидетельствуют о значительно большем интер- вале времени. Следовательно, существует причина, нарушающая закон охлаждения, и эта причина — генерация тепла радиоактивными веще- ствами». На основе исследований, произведенных различными учеными, можно сделать вывод (по крайней мере предварительный), что «радиоактивность не уравновешивает нормальную эволюцию Земли; она может лишь замедлить ее охлаждение» [123]. Аллен [2, стр. 89] показал, что тепловой поток к поверхности Земли примерно одинаков как в ее континентальных областях, так и в океаниче- ских. Однако установлено, что материалы сиалического характера более богаты радиоактивными веществами, чем материалы базальтового типа, слагающие ложа морей и океанов. Это положение интересно с той точки зрения, что оно показывает, в какой степени следует учитывать радиоактив- ность в вопросе о термической эволюции земного шара. Необходимо также принять во внимание данные, приведенные в одном из трудов Ван Беммелена [26, стр. 3], об удельной проводимости пород при рассмотрении гипотезы теплового потока как следствия исключительно радиоактивности пород: от 2,00 в гранитах удельная проводимость снижается до 0,35 в базальтах и до 0,06 в перидотитах. Ван Беммелен пишет: «Показатели теплового потока, выведенные Шуи- лингом, очень хорошо согласуются с наблюдениями, произведенными для континентов, но не для океанов, где они в два с половиной раза ниже. Кроме^ того, значения теплового потока на океанических площадях характеризуются довольно значительными и резкими вариациями, исходя из чего можно предположить, что этот поток возник на небольшой глубине. Если принять гипотезу о массах, поднимающихся с больших глубин под, океаническими поднятиями и затем распространяющихся в стороны, ТО' интенсивность теплового потока в океанических областях можно было бы объяснить этим подъемом горячего материала основного и ультраосновного состава и экзотермическими реакциями гидратации перидотитов с их пре- образованием в серпентиниты, как это предполагают Хесс (1955) и Диц (1963). В пользу этого предположения свидетельствуют расчеты, произведенные Шуилингом (1964)». Мы не будем долго останавливаться на этом вопросе, обратим лишь- внимание читателя на недавно опубликованную статью Бёрча [40] о тепловой: истории Земли. В ней говорится, что вначале планета была холодной; повы- шение температуры явилось следствием радиоактивности и приливных сил;
Гл. 1. ФИЗИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ 19 при достижении температуры плавления могла произойти дифференциация металлического ядра и мантии; затем, когда большая часть радиоактивных веществ исчезла, произошло отделение твердой земной коры; высокая темпе- ратура мантии на сравнительно небольшой глубине под океанами обуслов- лена тем, что здесь в мантии сохранилось более высокое содержание радио- активных элементов, чем под континентами. Однако каково бы ни было происхождение внутреннего тепла земного шара, различие между континентальной и океанической областями свиде- тельствует о том, что конвекционные течения возникли на месте срединно- океанических поднятий, т. е. там, где элементы мантии находятся наиболее близко к поверхности Земли. Именно конвекционными течениями Буллард [53] объясняет эту особен- ность. Тепловой поток, поднимающийся к поверхности Земли, несомненно, играл большую роль в эволюции земного шара в течение всей его геологиче- ской истории. В соответствии с этим необходимо придавать важное значение различиям, наблюдаемым в распределении теплового потока, а также могу- щим проистекать из этого следствиям. По этому поводу целесообразно про- цитировать фразу из одной из статей Макдональда [209, стр. 215]: «В общем определения теплового потока в сочетании с данными о гене- рации радиоактивного тепла обычными горными породами показывают, что в химическом составе субконтинентальных и субокеанических частей мантии существуют большие различия. Эти соображения в дополнение к гравиметри- ческим данным свидетельствуют о том, что континентальные структуры распространяются на значительные глубины в пределы мантии и что конти- нентальную кору нельзя представлять себе в виде тонкой пластины, перекры- вающей однородную в горизонтальном направлении мантию». Этот вывод соответствует представлению об изостазии, согласно которо- му корни горных сооружений континентов проникают глубоко в подстилаю- щую базальтовую среду. Следует напомнить, что эта классическая концепция недавно взята под сомнение профессором Довилье [79], который пишет сле- дующее: «Современные исследования не подтвердили изостазию. Горы сложены легкими осадочными отложениями, смятыми в складки под воздействием давления, и не обладают корнями. В Гималаях корни должны были бы быть погружены на глубину около 130 км ниже уровня моря, в область конвек- ционных течений. Но что думать о так называемых корнях материковых лед- ников или же вулканов Гавайи, которые, напротив, являются экссудатами высотой порядка 10 кмЪ> ПОВЕДЕНИЕ СЛАГАЮЩИХ ЗЕМНОЙ ШАР МАТЕРИАЛОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НАПРЯЖЕНИЙ Геофизикам и геологам известно, что компоненты, слагающие земную кору, различно реагируют на кратковременные усилия и на воздействие весьма длительных напряжений 1. Довилье в недавно опубликованной статье еще раз подчеркнул важное значение этого вопроса [79]. Он пишет: «В настоящее время известно, что Земля, хотя и находится почти полностью в расплавленном состоянии, обладает чрезвычайно большой проч- ностью к мгновенным усилиям, таким, как землетрясения и короткопериоди- ческие [твердые] приливы, но ведет себя как пластичное тело в отношении слабых, но длительных напряжений, таких, как центробежная сила. Эта прочность, как показали опыты Бриджмена, обусловлена литостатическим 1 Напомним классический опыт с каменной плитой, положенной горизонтально на две опоры, которая по истечении некоторого времени приобретает постоянный прогиб. 2*
20 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ: ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ давлением на поверхности и гидростатическим — на глубине. Прочность придается флюидам скоростью, давлением и силами тяготения. Она не зави- сит от физического состояния: твердого, жидкого, газообразного или плаз- менного». Эта концепция представляет большой интерес. Однако в некоторых случаях у геологов, безусловно, будут возникать сомнения. Основываясь на результатах многочисленных наблюдений, они допускают, что начиная с определенной глубины под влиянием очень медленно действующих напря- жений горные породы, независимо от их литологического состава, вели себя как пластические вещества. Но геологам было бы трудно безоговорочно принять, что то же правило применимо к горным породам, которые после их отложения оставались на поверхности или были перекрыты лишь очень маломощным чехлом других пород. Полевыми наблюдениями бесспорно уста- новлено, что в такой обстановке рыхлые осадочные отложения могут быть смяты в складки под воздействием чрезвычайно длительных усилий без проявления растяжения или деформации пластического характера. Мало того, там, где уже затвердевшие породы подверглись напряжениям под незначительной нагрузкой, как правило, происходит трещинообразование, а не пластическая деформация. Вышеуказанное представляет определенный интерес в свете изучаемого нами вопроса, так как известно, что земная кора с начала своей геологиче- ской эволюции была жесткой как в океанических областях, так и на конти- нентах. Это следует учитывать при рассмотрении возможности медленного скольжения континентальных масс поверх океанического дна, как это пред- полагает гипотеза дрейфа континентов.
ГЛАВА 2 Прерывистость сиаля Происхождение континентальных масс Каково бы ни было физическое состояние Земли при ее возникновении как самостоятельной планеты, должен был наступить момент, когда она, очевидно, представляла собой высокотемпературное жидкое или вязкое шаро- образное тело. Таково мнение Гарольда Джеффриса, которое уже было упо- мянуто выше. Для достижения современного состояния Земли на ее поверхности обяза- тельно должна была образоваться твердая кора в том понимании, какое мы придаем этому термину. Что же можно сказать о первоначальном происхождении материалов земной коры? Согласно весьма вероятной гипотезе разделения по плотности, можно допустить, что Земля в вязком состоянии была окружена газообразной атмосферой, сильно отличающейся от существующей в настоящее время. В ней присутствовали не только современные компоненты или по крайней мере часть из них, но и многие другие вещества в газообразном состоянии, в частности соединения натрия и калия. Можно предположить, что эти соединения калия и натрия вступали в реакцию с поверхностным, имеющим менее основной состав слоем вязкой массы, образуя силикаты, которые являются главными компонентами менее плотных горных пород. Это привело Ритмана [245] к выводу, что первона- чальная кора, очевидно, была пегматитового характера и, следовательно, родственна гранитным породам — наиболее типичным составным частям сиаля. Другие авторы считают, что сиаль образовался в результате дифферен- циации за счет подстилающей мантии. Растворы силикатов, щелочей и газо- образных веществ, выделяющиеся из мантии, достигли поверхности Земли и образовали кору, средний состав которой близок к составу гранитов. Какую бы гипотезу ни принять, главное — узнать, была ли сиаличе- ская кора первоначально прерывистой, как в настоящее время, или же она действительно покрывала всю поверхность планеты. Схемы, разработанные Умбгрове [279], согласуются с вторым предположением, так же как и схемы Ритмана. Однако Ритман считает, что первичная кора имела неравномерную толщину, тогда как Умбгрове представляет ее одинаковой мощности на всей поверхности земного шара. Согласно общепринятой гипотезе о первоначальном жидком и высоко- температурном состоянии планеты с разделением материала по плотности, возрастающей от поверхности Земли к ее центру, совершенно естественно прийти к убеждению о существовании непрерывной оболочки сиаль-сальси- мы. Если это действительно так, то необходимо определить причину концен- трации этого менее плотного материала на отдельных участках Земли, кото- рые и были первичными континентальными массивами. В порядке чисто исторической справки следует напомнить, что когда-то некоторые ученые считали, что впадина Тихого океана представляет собой лишь рубец, оставленный отрывом Луны от Земли вследствие явления резо- нанса \ 1 См. работу Фурмаръе [123, стр. 1382].
22 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ В настоящее время результаты работ Джеффриса и других ученых, по-видимому, заставляют отказаться от такой интерпретации, хотя она еще принимается отдельными авторами, которые относят разделение этих двух небесных светил даже к сравнительно недавнему времени (меловому периоду). Геологи легко найдут обоснованные аргументы для опровержения подобного мнения. Конечно, можно предположить, что первичная кора, состоящая из сиаля и материала базальтового состава, была первоначально распространена непрерывно на всей поверхности Земли или, что вероятнее, имела в начале отвердевания тенденцию к тому, чтобы покрывать ее полностью. Если это было так, то необходимо прибегнуть к какому-то дополнительному фактору для объяснения концентрации сиаля континентов на пространстве, немного превышающем треть всей поверхности земного шара. Теория конвекционных течений Конвекционные течения в мантии могли в данном случае играть очень важную роль [164]. Согласно теореме фон Зейпеля [305] \ жидкая масса, внутри которой есть источники энергии, создающие температурный градиент от центральных областей к периферии и, следовательно, осуществляющие перенос тепла в этом направлении, не может находиться в гидростатическом равновесии, если она подвергается жесткому вращению. Это означает, что при наличии теплового потока жидкая масса, испытывающая собственную гравитацию и вращение, стремится к устойчивому состоянию, которое характеризуется меридиональными течениями и дифференциальным вращением. В связи с этим проф. Леду говорит: «В настоящее время считают, что с учетом вязкости жидкая масса, о которой идет речь, будет меняться в сто- рону устойчивого состояния, характеризующегося в общем очень медленной внутренней циркуляцией как в меридиональном, так и в широтном направле- нии. Последняя соответствует дифференциальному вращению, которое будет проявляться также на поверхности массы (различные периоды вращения на различных широтах и на разных глубинах)». Подобные течения могут увлечь легкие материалы из экваториальных регионов и привести к их накоплению в областях высоких широт. Венинг-Мейнес в своей уже упомянутой выше работе объясняет кон- центрацию сиаля как результат воздействия конвекционных течений. Он счи- тает [285], что ядро является перманентным источником тепла, которое бес- спорно оказывает влияние на поведение мантии. Если бы не было выделения тепла из ядра в мантию, нельзя было бы объяснить существование конвек- ционных течений в ядре; источник нестабильности, обусловленной охлажде- нием ядра, не существовал бы и нельзя было бы течения, возникающие в ядре, относить за счет температуры. Это соображение, несомненно, свиде- тельствует в пользу существования конвекционных течений в мантии; именно наличием этих течений можно объяснить распространение охлаждения земно- го шара на такую большую глубину, так как только кондуктивная тепло- проводность и радиация были бы для этого недостаточны. Действительно, по вычислениям Бёрча [38], скорость теплопроводности значительно ниже скорости конвекционных течений в мантии, хотя последняя обычно менее 10 см/год. В данном случае вопрос скорости не имеет важного значения; главное — это возможность существования течений в мантии, течений, которые могут оказывать воздействие даже на элементы земной коры. Следует рассмотреть две альтернативы. Первая заключается в предпо- ложении, что деятельность течений проявлялась эффективно тогда, когда 1 По этому вопросу см. также работу Эддингтона [101].
Гл. 2. ПРЕРЫВИСТОСТЬ СИАЛЯ 23 сиаль уже находился в твердом состоянии и окружал Землю в виде непрерыв- ной оболочки. Несомненно, именно так следует интерпретировать схемы, разработанные Умбгрове для объяснения прерывистости сиаля на современ- ном этапе развития Земли. Это объяснение необходимо принимать во внимание, если учесть опыты, проведенные Григгсом с целью выявления действия конвекционных течений [145]. В самом деле, согласно законам подобия, под воздействием таких течений твердая кора, покрывающая вязкую или жидкую среду, может стать тоньше и даже разорваться, а затем аккумулироваться с образованием вала там, где течение уходит вниз. Согласно второй альтернативе, такие течения существовали в мантии до образования твердой непрерывной коры на всем пространстве поверхности Земли. Это приводит к выводу, что сиалическая кора никогда не была непре- рывной, по крайней мере в твердом состоянии. Вследствие постепенного охлаждения земного шара могли первоначально образоваться блоки относи- тельно легкого «шлака», или «пены», сносимые от экватора к полюсам и обра- зующие огромные скопления сиаля — ядра будущих континентальных мас- сивов, стабилизировавшихся при консолидации вязкого субстрата, на кото- ром они первоначально свободно плавали. Не удивительно, что в связи с этим возникла мысль об образовании двух первичных крупных континентальных массивов: один из них располагался в северном полушарии и протягивался от Канады до Сибири — это Лавразия', второй соединял Южную Америку с Австралией, включая Африку и полу- остров Индостан, и был назван Гондваной. Между этими двумя континенталь- ными массивами находилось обширное пространство, которое впоследствии стало морем — Мезогея, или Тетис,— и протягивалось от Антильских островов до средиземноморских областей и горных цепей Центральной Азии. Геологические данные, полученные по этому промежуточному региону, не противоречат такой гипотезе; они свидетельствуют об его большой мобиль- ности на протяжении всего геологического времени х. Можно, вероятно, сделать и компромиссное предположение, а именно: Лавразия была не единым массивом, а представляла собой ряд материков, разделенных морскими пространствами: Канадский континент, Центральная и Северная Европа, сибирская Азия, отделенная от Европы морем, запол- ненным впоследствии осадками Урала, Центрального Казахстана, Тянь-Ша- ня и крупной депрессии Западной Сибири. Гондвана также в действитель- ности состояла, как и в настоящее время, из трех континентальных массивов, соответствующих Южной Америке, Африке и Австралии, которые были раз- делены океаническими пространствами с ложем, представленным сиальси- мой. И наконец, изолированный континент мог остаться в области Антарк- тики. В качестве возражения против такого взгляда указывается на наличие Тихого океана, который, покрывая приблизительно треть поверхности Земли, прерывает на значительной части своего протяжения предполагаемый пер- вичный Гондванский материк. Если, как можно считать, конвекционные течения уже проявлялись в относительно однородной Земле, когда она находилась в первоначальном жидком состоянии, то они, по-видимому, должны были размещаться в ней равномерно и симметрично в соответствии с астрономическими условиями, как это показал Пекерис [230а]. Если же это не так, то, следовательно, 1 Такое же распределение первичных континентальных масс в виде двух глыб по обе стороны Тетиса еще недавно принималось проф. Рюклингом из Гейдельбергского уни- верситета [250]. Согласно взглядам этого ученого, под воздействием конвекционных течений, направленных к [от? — Ред.} субэкваториальной оси Тетиса, произошло рас- членение двух первичных континентов с последующим постепенным перемещением фраг- ментов к их современному местонахождению.
24 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ в момент образования континентов существовала какая-то неизвестная нам возмущающая сила или же первоначальный слой сиаля уже был неоднород- ным и даже не непрерывным. В этой связи следует напомнить, что, согласно представлениям Венинг- Мейнеса [284], эволюция поверхности земного шара происходила по окта- эдрической сетке с участием конвекционных течений, приводящих к скопле- нию сиаля на отдельных участках. Однако Тихий океан занимает настолько большое место в распределении материков и морей, что подобная интерпрета- ция не может быть принята безоговорочно. В самом деле, трудно представить себе, что «пленка» сиаля покрывала такое пространство и могла быть увле- чена течением в сторону соседних континентов, обусловив их разрастание. Не правильнее ли допустить, что сиаль никогда не существовал на месте Тихого океана, по крайней мере там, где его ложе состоит из материала основного состава? Антиподальное размещение континентов и океанов, которое издавна привлекало внимание географов, остается тем не менее загадкой. Однако, если верить Дэли [76], оно обусловлено влиянием Луны в очень отдален- ную эпоху, когда она была значительно ближе к Земле, чем в настоящее время, и когда сиалическая кора была в стадии формирования в результате дифференциации за счет подстилающей симы. Следует, однако, напомнить два противоположных мнения о причине этой географической особенности. Венинг-Мейнес в 1952 г. писал: «Приблизительно лишь одна шестая часть континентальных областей является антиподальной по отношению к конти- ненту же». Он делает на основании этого вывод, что такое размещение не может быть случайным. Однако Эвисон и Уиттл [106] после статического рассмотрения про- блемы приходят к заключению, что невозможно точно сказать, обусловлена современное размещение континентов относительно океанической области случайностью или нет. Геолог обычно предпочитает воздерживаться от высказываний при нали- чии этих противоречивых мнений. Но, вероятно, полезно напомнить, что начиная с докембрия геологическая эволюция происходила преимущественно около центральной части континентальных массивов — ядра, включающего наиболее первичные горные породы из тех, которые может наблюдать геолог на поверхности Земли. Возможно, это является интересным аргументом в пользу предположения о первоначальной прерывистости сиалической коры. Континенты могли представлять собой вначале огромные массы продуктов дифференциации, имеющих более кислый состав и образовавшихся за счет поверхностной части Земли. По всей вероятности, под воздействием какой-то внешней относительно Земли причины эти скопления легкого материала сосредоточивались преимущественно на одной части поверхности земного шара, несмотря на то, что они могли легко скользить по поверхности еще не консолидированного субстрата, подобно тому как это происходит с первич- ными порциями коры лавового потока. Таким образом, различие, устанавливаемое географами между конти- нентальным полушарием и океаническим полушарием с огромным простран- ством, занятым в нем Тихим океаном, должно было бы существовать уже в эпоху формирования первичной земной коры. Напрашивается сопоставление между изложенной выше концепцией о перваначальной прерывистости сиалической коры и мнением, высказанным Грэндором (Коллеж де Франс) на заседании Лондонского Королевского Общества, посвященном проблеме дрейфа континентов [143]. Грэндор пишет: «По моему мнению, если принять, что кора образовалась из первичного магматического вещества, то, вероятнее всего, она появилась в разных местах в виде кристаллов в остывающей эвтектике. Если, как указывали геофизики,
Гл. 2. ПРЕРЫВИСТОСТЬ СИАЛЯ 25 конвекционные движения существуют с начала остывания [Земли], то различ- ные части коры были в постоянном движении, временами соединяясь, вре- менами разобщаясь; непрерывная кора на поверхности Земли никогда не существовала». Из этого совершенно естественно следует, что движение независимых друг от друга сиалических масс должно было прекратиться с момента обра- зования твердой коры на месте симатических зон, располагавшихся между сиалическими массами. Теория Груссова В одной из своих работ Груссов [146] излагает по вопросу происхождения земной коры несколько иную концепцию, хотя и приводящую к аналогичным результатам. Он исходит из следующего. Наиболее древние известные породы докемб- рия, по крайней мере в большей своей части, вулканического происхождения; некоторые из них имеют структуру «подушечных лав». Поэтому Груссов считает, что вначале вся поверхность земного шара была покрыта слоем воды глубиной в среднем 2000 футов и, следовательно, никакая эрозия была невозможна. Затем в результате вулканических извержений появились острова и начались эрозионные процессы, приведшие к образованию первых осадков. Изучение последовательных толщ докембрия позволяет установить, что по мере продолжения эрозионной деятельности к материалу чисто вулка- нического происхождения скоро стали примешиваться во все более возра- стающих количествах нормальные осадки. Вследствие сортировки высвобожденного эрозией материала разделение его становилось все более полным, причем легкие вещества кислого состава оставались вблизи побережья, а вещества основного состава, легче перехо- дящие в раствор, переносились в направлении открытого моря. В результате этих различных процессов произошла как бы сегрегация первичной коры океанического типа. Пространство литоральной равнины, образованной скоплением легких материалов, постепенно увеличивалось за счет океана. Эти же процессы привели к постепенному углублению океанов. Материалы, накапливающиеся в краевой зоне первичного континента, могли достигать очень большой мощности, так что наиболее ранние отложения претерпели метаморфизм и преобразовались в кристаллические сланцы. Таков в общих чертах, согласно Груссову, процесс, приведший к разде- лению между океанической и континентальной областями. Груссов приводит также некоторые факты в доказательство реальности углубления океанов 1. Этот подход к решению проблемы несколько сходен с гипотезой первич- ных блоков сиаля с корнями в симе. Процесс, несомненно, иной, но он дает объяснение первоначальной прерывистости сиалической коры и, следователь- но, очень древней разобщенности континентальных массивов. Однако неясно, почему при этих условиях существовало бы разделение на континентальное полушарие и огромное пространство поверхности Земли, в пределах которого преобладают океаны. Гипотеза блоков сиаля, выделившихся из симы в результате дифферен- циации и плавающих на ее поверхности, позволяет лучше представить себе, что под воздействием внешних усилий континенты имели тенденцию собирать- ся на одной части поверхности Земли (соответственно гипотезе Дэли), не обя- зательно представляя собой единый материк Пангею. Теория ударного воздействия Недавно Донн и его коллеги [90] вновь рассмотрели сложную проблему происхождения легких масс, представляющих собой континенты. Авторы 1 См. также работу Хесса [163].
26 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ прежде всего указывают, что необходимо принимать во внимание следующие различные гипотезы: а) дифференциация гранитного материала за счет базальтовой магмы; б) концентрация легких материалов под воздействием конвекционных течений, происходящих из мантии, собравшая в изолированные блоки лег- кую «пену», первоначально покрывавшую поверхность земного шара; в) образование континентов в результате падения [из космоса] одной или нескольких масс малой плотности. Произведенные расчеты показали, что если бы произошло такое явление, оно соответствовало бы падению несколь- ких масс, имеющих размеры, близкие к размерам континентов. Для возник- новения Австралии и Антарктиды потребовалось бы падение тела, имеющего размеры, сопоставимые с размерами самого крупного из астероидов. Одному из таких тел, которое путем удара создало бы континент, могла бы соответ- ствовать Луна. Несмотря на то что против последней гипотезы были выдвинуты возра- жения, Донн и его коллеги полагают, что она наиболее легко объясняет обра- зование континентов, состоящих из менее плотного вещества, чем основание, в которое погружены их корни. Само собой разумеется, что такая гипотеза согласуется с представлением о первоначальной прерывистости сиаля, кото- рое, по-видимому, должно быть теперь принято. Однако Поллард [238] считает, что выдвинутые этими авторами аргу- менты недостаточны для обоснования их гипотезы. Не следует упускать из вида, что в гипотезе о первоначальной пре- рывистости сиаля возможны еще две интерпретации: либо первичные блоки сиаля при их образовании были уже расположены приблизительно на месте современных континентов с их центральной докембрийской частью, либо они были собраны в единую массу, подобную Пангее Вегенера, которая затем расчленилась с дрейфом ее фрагментов. Аргументы в пользу той и дру- гой концепции будут изложены во второй части данной работы. Положения, кратко изложенные выше, основаны на представлении, что во время затвердевания первичной коры легкая ее часть, соответствующая сиалю, не была непрерывна на всей поверхности Земли. Ниже приведены две другие концепции, исходящие из противоположного представления, а именно из полной или почти полной непрерывности сиалического слоя, образовавшегося в результате первых дифференциаций. Гипотеза Шевалье и Кайё В 1958 г. Шевалье и Кайё опубликовали статью [67], целью которой было показать, что если бы складчатые породы архейского возраста, слагающие центральные массивы континентов, приняли первоначальную форму, они покрыли бы полностью всю поверхность земного шара. Следовательно, смя- тие в складки сиалической коры привело к обнажению симы на месте океанов и обособлению отдельных континентов. К сожалению, трудно представить себе механизм такого преобразования, охватывающего всю поверхность земного шара, ибо докембрийские централь- ные массивы занимают в действительности лишь весьма незначительную часть поверхности Земли. Гипотеза Белоусова В. В. Белоусов (из Академии наук СССР) в одной из своих опубликован- ных работ [21] предложил для объяснения прерывистости сиаля гипотезу, отличающуюся от предыдущих. Прежде всего, Белоусов принимает «планетезимальную» гипотезу пер- вичного происхождения Земли. Вначале планета была холодной и имела
Гл. 2. ПРЕРЫВИСТОСТЬ СИАЛЯ 27 однородный состав. Постепенное повышение температуры обусловлено радио- активностью. В настоящее время в поверхностной зоне до глубины 500 км происходит потеря тепла; ближе к центру Земли, напротив, температура повышается, обусловливая возможность расширения. Это иной аспект проблемы. Белоусов считает, что геологическая история Земли сводится к двум главным фазам: а) формирование гранитной оболочки в результате диффе- ренциации; растворы силикатов, щелочи и летучие компоненты, выделяясь из мантии, достигли поверхности и образовали первичную гранитную кору, непрерывную на всей поверхности планеты; б) во вторую фазу произошел подъем базальтов, частично поглотивших гранитную кору, в результате чего была нарушена ее первоначальная непрерывность; одновременно углуб- лялись океанические впадины вследствие опускания, вызванного повышением плотности коры из-за ее возрастающей базификации. В качестве аргумента, подтверждающего это положение, Белоусов приводит пример горной страны Тянь-Шань, существующей со среднего палеозоя с омоложением в кайнозое, корни которой являются базальтовыми, а не гранитными. В пользу его гипо- тезы свидетельствуют, кроме того, базальтовые излияния в области афри- канских грабенов и, в частности, дна Красного моря в полосе шириной 60 км, а также весьма значительные излияния «плато-базальтов» [15]. Следует отметить, что, по данным исследований, проведенных советски- ми геологами, в области внутренних морей (Каспийского и Черного) гранит- ное основание над разделом Мохоровичича отсутствует. Советские ученые полагают, что гранитный материал здесь исчез вследствие «базальтификации» (в соответствии со взглядами Белоусова) х. Впрочем, известно, что образова- ние эвгеосинклиналей сопровождается значительным привносом материала основного состава, как, например, в Альпах. Явления базальтификации следует учитывать в широких пределах не только в зонах складчатых систем, но и в платформенных областях. Итак, согласно положению о базификации, выдвинутому Белоусовым, обособление континентов является следствием подъема базальтовой магмы, которая поглотила сиаль и привела к его исчезновению на месте океанов. Здесь, по-видимому, существенную роль должны были играть течения, которые поднимались из мантии и локализовались в местах меньшей мощно- сти первичной сиалической коры. Это в общем равносильно признанию того, что центральные области континентальных массивов связаны с зонами боль- шей мощности непрерывной сиалической коры. Таким образом, мы прибли- жаемся к представлению о первоначальной прерывистости сиаля. Эта мысль согласуется с концепцией конвекционных течений. Действи- тельно, на основании опытов Григгса можно заключить, что такие течения должны были локализоваться там, где сиалическая кора отсутствовала или по крайней мере (если принять гипотезу непрерывной сиалической коры) имела минимальную мощность. Эти соображения приводят к выводу, что если даже сиалическая кора и была вначале непрерывна на всей поверхности земного шара, то толщина ее колебалась в значительных пределах. Гипотезу возрастающей базификации некоторых частей земной коры, предложенную также Ю. М. Шейнманном для объяснения природы дна Северного Атлантического океана [259], можно принимать во внимание лишь с определенными оговорками. В самом деле, следовало бы показать, в какой мере она согласуется с явлениями гранитизации и особенно с внедрением крупных массивов гранитных пород, подобных тем, которые играют преобла- дающую роль в строении значительной части Анд в Южной Америке. 1 Взято из Geotimes, avril 1965, р. 12.
28 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ РАСШИРЕНИЕ ЗЕМЛИ 1 Вряд ли стоит напоминать, что геологи в течение очень долгого времени принимали взгляды Эли де Бомона (в частности, в результате работ Келвина) и придерживались гипотезы контракции Земли, бывшей первоначально в огненно-жидком состоянии. Эта гипотеза, по-видимому, давала наиболее простое объяснение смятия в складки земной коры под воздействием танген- циальных сил. Однако южноафриканский астроном Хэлм начиная с 1935 г. выдвигал аргументы против этого взгляда. Он основывался на имевшихся в то время данных об эволюции звезд. По его расчетам, первоначальная плотность Земли составляла 9,13 против современной величины 5,5, а радиус ее был равен 5430 км против 6371 км в настоящее время. Эта новая концепция вначале прошла почти незамеченной, но затем нашла ярых сторонников. Ниже рассмотрены две из наиболее интересных работ по данному вопро- су — работы Эдьеда и Кэри. Теория Эдьеда Эта теория поднимает вопросы, представляющие большой интерес для нашего исследования, поэтому она будет изложена несколько подробнее. По последним работам Эдьеда [104], венгерского ученого-геофизика, центральная часть (ядро) Земли не является металлической (железо — никель), как было принято считать прежде; она состоит из силикатных веществ, как и остальная часть планеты, но находящихся в состоянии «деге- нерации» вследствие высокого давления на границе ядра. По мнению Дира- ка 1 2, в результате непрерывного снижения давления плотность постепенно уменьшается, что равносильно расширению земного шара. В этих условиях кора, вначале непрерывная, должна разорваться; раздвигание разобщенных фрагментов создает пространства с симатическим дном — депрессии, в кото- рых концентрируются воды океанов. Относительное перемещение континентальных глыб, вызываемое расши- рением земного шара, приводит в силу этого к явлениям, сравнимым с дрей- фом, поскольку оно обусловливает разобщение первоначально прилегающих фрагментов коры. Для подтверждения своей концепции Эдьед провел опыт на небольшой модели, показывающий возможность образования значительной депрессии в результате расширения сферы. Однако распространение на всю Землю в целом выводов, сделанных на основе эксперимента такого типа, весьма затруднительно. Следует напомнить, что некоторые известные ученые прежде пытались объяснить все особенности складчатых зон при помощи опытов на моделях длиной в несколько дециметров. В настоящее время мало кто стал бы принимать во внимание подобные сопоставления, разве только для интерпретации второстепенных деталей тектогенеза. Для общего сведения следует сослаться на статью проф. Крира (из; университета в Ньюкасл-апон-Тайн) в журнале Nature [70]. Крир утверждает, что проверил теорию расширения Земли путем нанесения на сегменты из пластмассы континентальных массивов земного шара. Разрезав контуры континентов и перемоделировав их в горячем состоянии, он расположил их на сфере вдвое меньшего радиуса, которую они полностью покрыли, 1 Этому вопросу посвящена специальная глава в работе Холмса [167]. 2 Как показал Леду, концепция Дирака основывается на весьма спекулятивных космологических взглядах, не получивших до сих пор какого-либо подтверждения в области астрономии (эволюция Вселенной, звезд), где это должно было проявиться наи- более отчетливо.
Гл. 2. ПРЕРЫВИСТОСТЬ СИАЛЯ 29 исключая мелкие детали. На основании этого Крир считает возможным сде- лать вывод, что разобщение континентов обусловлено постепенным расши- рением Земли. Оно происходит очень медленно (приблизительно 5 см в сто- летие) и разрывы образуются в несколько этапов. На первом этапе современ- ная Азия отделилась от западных берегов Америки, когда размеры земного шара достигли тех, которые он имеет в настоящее время. Таким образом, принцип здесь тот же, что и в теории Эдьеда, но ход процесса, по-видимому, должен был быть несколько иным. Теория Кэри [63] После тщательного изучения тектоники всего земного шара Кэри при- шел к заключению, что правильная реконструкция лика Земли на конец палеозойской эры невозможна без допущения, что радиус планеты был в то время меньше современного; другими словами, Земля с тех пор расширяет- ся. Кроме того, Кэри утверждает, что поверхность Земли, включая про- странство Тихого океана, увеличилась на 28,5%, а без учета океана расши- рение составляет около 44% первоначальной поверхности. Ниже сделана попытка кратко изложить его концепцию или по край- ней мере напомнить ее основные положения. Метод работы Кэри следующий: он пытается восстановить палеогеогра- фию земной поверхности на конец палеозоя, вернув в первоначальное состояние и положение более молодые формации, деформированные склад- чатостью или смещенные крупными разломами. G другой стороны, он при- нимает, что на месте океанов земная кора проявляет заметное сопротивление деформациям, даже более значительное, чем сопротивление геосинклиналь- ных областей континентов и, возможно, щитов, составляющих их центральную часть. Тем самым он отбрасывает идею о том, что континенты способны сво- бодно перемещаться на поверхности земного шара и, следовательно, не при- знает концепцию Вегенера. И напротив, он отстаивает мнение, что в результа- те расширения могут образовываться депрессии как на дне моря, так и в пре- делах континентальных массивов; по его представлениям, Атлантический океан, Красное море и грабены Африканского материка являются след- ствием идентичных процессов. Кэри старается доказать, что «рифтовые доли- ны» образуются в результате растяжения, даже если в них встречаются смятые в складки слои. Кроме того, он считает, что заполнение созданных таким образом депрессий происходит путем подъема кристаллической симы. Для доказательства расширения Земли Кэри стремится показать, что после фазы складчатости, приведшей к образованию почти прямолинейного орогена, могло произойти резкое изменение простирания этого орогена в сочетании с разрывом коры на выпуклой стороне образованной таким путем дуги; постепенное открывание разрыва в результате какого-то вращательного движения, центрированного на изгибе орогена, привело к обнажению симы либо на площади треугольной формы (сфенохазм), либо на площади ромбои- дальной формы (ромбохазм). Неизбежным следствием этого является увели- чение поверхности земного шара с соответствующим увеличением его радиу- са, т. е. расширение Земли. В подкрепление своей концепции расширения Земли Кэри описывает ряд частных случаев из разных мест земного шара с целью объяснить разоб- щение некогда прилегающих континентальных глыб, разделенных в настоя- щее время океаном. Таким образом, он приходит к результатам, сравнимым с теми, которые другие авторы стараются объяснить при помощи гипотезы дрейфа сиалических блоков. Мы полагаем более целесообразным перенести обсуждение гипотезы расширения Земли во вторую часть этой книги, после критического рас-
30 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ смотрения дрейфа континентов с использованием сведений из различных областей знания. Некоторые аргументы пригодны для критики как концеп- ции расширения Земли, так и концепции Вегенера. Теория Лагрула В связи с обзором вопроса происхождения континентальных массивов мы считаем полезным кратко напомнить новую теорию, высказанную проф. Лагрула из Алжирского университета. По его мнению, в наиболее раннем докембрии Земля находилась в пер- вичном состоянии; на всей ее поверхности простиралась Панталасса, однород- ный мировой океан. В течение холодного периода в полярных регионах воз- никли материковые ледники. По мере разрастания этих ледяных массивов в результате подкоровой эрозии и седиментации образовался компенсирую- щий корень. При таянии материкового ледника изостатическое уравнове- шивание вызвало восходящее движение корня, что привело к появлению над уровнем моря первичного континента. Геологи, несомненно, воздержатся от согласия с этой новой концепцией. Выводы В заключение этой главы, по-видимому, следует остановить внимание на двух основных вопросах: а) непрерывна или прерывиста первичная сиалическая кора? б) в гипотезе прерывистости коры: были блоки сиаля изолированы или объединены в единую первичную Пангею? Здесь неизбежно возникает мысль: если существовала непрерывная сиалическая кора, то почему эволюция краевых частей всех фрагментов, образовавшихся в результате ее расчленения, не была одинаковой? Как объяснить, что берега Тихого океана так сильно отличаются от берегов дру- гих океанов? Почему Мезогея (Тетис), море по существу эпиконтинентальное, могло существовать постоянно на поверхности Земли на протяжении всех геологических времен с тенденцией к постепенному его сокращению, по край- ней мере видимому? Из вышеприведенного краткого обзора современных идей ясно, насколь- ко сложна проблема, изучение которой нам было поручено. Даже основа для этого отсутствует, так как в настоящее время геологи и геофизики не имеют сколько-нибудь определенного мнения относительно облика поверхности Земли в момент начала ее геологической истории. Наиболее вероятной гипо- тезой, по-видимому, является гипотеза первоначальной прерывистости сиали- ческой части коры; если это действительно было так, то задача заключается в том, чтобы установить, были ли фрагменты этой коры объединены в единую Пангею или же они были разобщены, как это имеет место теперь. Возможно, следует подумать и о другой гипотезе: концентрации сиаля в единую массу в различные эпохи, разделенные фазами ее распада. Однако идти по этому пути следует с большой осмотрительностью. Вторая часть данной работы посвящена последовательному рассмотре- нию аргументов, выдвинутых в пользу фиксизма и мобилизма. Если мы при- дем к отрицательному выводу в отношении концепции дрейфа для объясне- ния современного распределения материков и морей, то это неизбежно приве- дет и к отказу от представления о расширении Земли, во всяком случае в его общепринятой форме. Однако мы не преминем отметить его значение в концо второй части книги.
ГЛАВА 3 Структура континентальных массивов Выше уже была отмечена существенная разница между петрографиче- ским составом континентальных массивов и глубоководных частей океани- ческого ложа. Можно предположить, что так было начиная с затвердевания первичной коры независимо от характера размещения континентов в первые фазы геологической эволюции Земли. С другой стороны, геология учит, что с той отдаленной эпохи континенты претерпели глубокую эволюцию. С самого начала своего существования сиалические массы должны были представлять собой возвышенности на поверхности земного шара, превышающие средний уровень первичных океа- нов. В этих областях под воздействием атмосферных агентов происходила денудация согласно законам, аналогичным существующим в современной природе. Продукты разрушения возвышенностей сносились в депрессии, где они накапливались, образуя толщи значительной мощности, чему способ- ствовало опускание под действием веса накапливающихся материалов соглас- но принципу изостазии. Затем эти осадки были деформированы, смяты в складки, метаморфизованы. В силу этого некоторые пониженные части поверхности континентов, соответствующие областям максимальной седи- ментации (геосинклинали), преобразовались в новые возвышенности, эволю- ция которых происходила в свою очередь согласно тем же законам. Таким образом, на материке или на части материка геологическая эволюция выра- жается вертикальными колебательными движениями. Деформации земной коры имеют различный характер; они представле- ны складчатыми зонами со всеми их усложнениями, такими, как складки различной формы и тектонические покровы, или же выражены смещением более или менее обширных массивов вдоль субвертикальных разрывов, отве- чающих радиальным разломам (в настоящее время называемым также глу- бинными разломами). Доказательством этих колебательных смещений участков земной коры является присутствие осадков с морской фауной на иногда значительных абсолютных высотах во внутренних областях материков, а также на отдель- ных вершинах наиболее высоких гор земного шара. Наличие таких осадков- даже в центральной части крупных континентов может привести к предполо- жению, что с течением времени произошли сильные изменения в размещении суши и океанов. Однако, если это бесспорно с географической точки зрения, не следует придавать данному явлению того же значения в отношении геоло- гической эволюции поверхности земного шара. Отнюдь не установлено, что- крупные океаны, дно которых сложено плотным материалом основного состава, располагаются там, где ранее существовала суша. Легко определить, что морские отложения, залегающие в настоящее время далеко от берегов- океана, были образованы в эпиконтинентальных морях, а не в глубоковод- ных океанических котловинах. Это очень важное положение, на которое необходимо обратить особое внимание. В самом деле, если современные континентальные массивы были некогда покрыты лишь континентальными морями, то нельзя ли видеть- в этом доказательство стабильности огромных сиалических зон, которые являются континентами и противостоят глубоководному океаническому ложу совершенно иного характера?
32 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ По этому поводу полезно привести высказывание Мишо [217]: «Это, однако, не такие вертикальные смещения, которые преобразуют океанические области в континентальные: в самом деле, нигде на поверхности континентов не обнаружен район, напоминающий по своему строению кору океанического типа, а именно с горизонтальным осадочным чехлом, перекры- вающим базальтовое основание все известные на континентах базальтовые толщи, даже большой мощности, лежат на осадочных отложениях или на сиалическом кристаллическом основании (провинция Туле, Карру, Деккан и т. д.); следовательно, они являются промежуточным звеном в истории континентов». Как уже было указано выше, это аргумент в пользу неподвижности континентальной области на поверхности Земли. Этот вывод подтверждается также следующим: под комплексом согласно залегающих складчатых слоев, как и под огромными пространствами горизонтальных осадочных формаций, повсюду, где это доступно для наблюдения, находится основание, сложенное древними осадками, затронутыми орогеническими процессами и метаморфиз- мом, и иногда осложненное интрузиями изверженных пород. Существующее положение можно резюмировать, процитировав еще одну фразу из вышеупомянутой работы Мишо: «Таким образом, структура континентов в их видимой части является в основном следствием орогенических процессов». И автор добавляет: «Фак- тически гранитный слой весь представлен орогенами.,.» В этом можно видеть подтверждение сказанного нами выше, а именно, что современное распределение земной коры между континентальной и океани- ческой областями является весьма древним, возможно, существовало еще при ее возникновении. Если это действительно так, то трудно безоговорочно согласиться с кон- цепцией расширения Земли, которую проповедуют некоторые ученые, разве только принять, что оно практически прекратилось начиная с эпохи отложе- ния первых осадков на поверхности земного шара. Мы еще вернемся к рассмотрению этого вопроса. Теперь же будет полез- ным напомнить некоторые основные представления, касающиеся крупных дислокаций земной коры: складчатых зон (орогены и тектогены) и систем радиальных разрывов. СКЛАДЧАТЫЕ ЗОНЫ (орогены) Как известно, каждая складчатая зона ограничена как во времени, так и в пространстве. Ее исходной областью является геосинклиналь, т. е. область максимального погружения, обусловленного, согласно новейшим теориям, конвекционными течениями в мантии [285]. В депрессии, образован- ной при их участии, накапливаются осадки (иногда огромной мощности) в той мере, в какой смежные выступающие над уровнем моря массивы могут поставлять необходимый для этого материал. Затем следует тектоническая эволюция, соответствующая преобразованию геосинклинали в горное сооружение; осадочные отложения, первоначально залегающие горизонталь- но, образуют складки и надвиги, достигающие иногда огромного размера; одновременно эти отложения претерпевают метаморфизм, кульминационной стадией которого является их преобразование в кристаллические сланцы и гранитные породы. Любая зона, возвышающаяся над уровнем моря, претерпевает денудацию вплоть до достижения стадии пенепленизации. Начиная с этого момента ороген достигает своей конечной стадии. 1 Это утверждение не может теперь считаться вполне справедливым: например, в Прикаспийской впадине установлено выклинивание «гранитного» слоя коры и залега- ние осадочного слоя на «базальтовом», характерное для океанической коры.— Прим. ред.
Гл. 3. СТРУКТУРА КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ МАССИВОВ 33 Более или менее детальное изучение структуры орогенов показывает, насколько сложно строение такого сооружения. Хотя вторая фаза, выражен- ная воздыманием орогена и смятием его в складки, является относительно короткой по сравнению с временем, требующимся для заполнения сколько- нибудь значительной геосинклинальной области, тем не менее она состоит из ряда вторичных фаз: воздымание происходит не везде одновременно; оно начинается в одной части геосинклинального прогиба, тогда как в остальной его части продолжается отложение осадков; затем поднятие постепенно раз- растается, причем может пройти значительное время между смятием в склад- ки двух смежных площадей. Результатом этого часто являются перестройки предшествующих тектонических форм, по мере того как завершается образо- вание орогенного сооружения. Соответственно и денудация складчатой системы не начинается везде одновременно. Вряд ли вызывает сомнение, что такая эволюция сегмента земной коры может происходить симметрично относительно оси первого образовавшегося поднятия; в силу этого складчатая зона в целом приобретает характер веера; Кобер [180] особо подчеркивал такое симметричное расположение, придавая ему, возможно, слишком большое значение. По представлениям Кобера, осевая часть подобной складчатой зоны име- ет тенденцию к опусканию, что может привести к образованию огромной депрессии, подобной Тиррениде, Паннонской равнине и др., называемых Кобером междугорьями («Zwischengebirge»). Эта точка зрения на построение складчатой зоны, или орогена, пред- ставляет определенный интерес в свете рассматриваемых в данной работе вопросов. Она позволяет, в частности, представить себе, что некоторые гор- ные системы приурочены лишь к одному склону воображаемого Кобером веера; в этом случае все складки, за редким исключением, опрокинуты в направлении к форланду; в противоположность этому тыльная область погрузилась по зоне разлома, которая соответствует раздробленной зоне, ограничивающей с одной стороны междугорье в понимании Кобера. Нам известны очень хорошие примеры этого, в частности, на западной окраине каледонской системы Скандинавии, на восточной границе Аппалачей на тер- ритории США, в Апеннинах и многие другие. Это позволяет считать, что континентальный массив мог некогда распро- страняться далеко за современную границу окаймляющего его в настоящее время океана. Для Аппалачей, например, удалось показать, что осадконакопление в девоне происходило за счет материала, поступавшего с востока, т. е. с возвы- шенностей, которые в то время выступали над уровнем Атлантического океана. Кроме того, из изложенного выше относительно постепенного образова- ния складчатой зоны можно сделать и другой вывод. Различные прилегаю- щие одно к другому поднятия, составляющие основные элементы такой зоны, неизбежно параллельны между собой. Таким образом, становится ясным, что две складчатые зоны, более разобщенные во времени, должны были подчиняться сходному закону. Так объясняется хорошо известный закон приблизительной параллельности последовательных складчатых зон. Однако необходимо подчеркнуть, что этот закон имеет многочисленные исключения; тем не менее он подтверждается, если учитывать только главные черты эво- люции земной коры и ее континентальных массивов. С другой стороны, возникновение орогена приводит к образованию силь- но пересеченного рельефа, подвергающегося воздействию агентов выветри- вания; образованные при этом осадки отлагаются в основном у подножия новой горной системы, там, где согласно законам изостации существует совершенно естественная тенденция к погружению. Это еще один довод в пользу наличия тенденции к параллельности последовательных складчатых систем. 3-259
34 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ По-видимому, здесь нет необходимости в детальном изложении различ- ных гипотез, выдвинутых для объяснения всех особенностей складчатых зон земной коры. По этому вопросу следует обратиться к обобщающим трудам. Однако для геологов, которые стремятся изучить по первоисточникам такой спорный вопрос, как «дрейф континентов», следует указать на статью Чэдви- ка [66], опубликованную в том же сборнике, что и статья Ранкорна [253], на которую мы будем неоднократно ссылаться во второй части этой книги \ В своей статье Чэдвик стремится показать сложность проблемы; в заключе- ние он пишет: «Авторы последних обзоров по проблеме горообразования единодушны в том, что ни одна из предложенных до сих пор гипотез не лишена серьезных недостатков. Таков же основной вывод и настоящей работы. По-видимому, положение останется в его современном неудовлетворительном состоянии до тех пор, пока не будет достигнуто гораздо более полное понимание приро- ды и характера действия основных тектонических сил» 1 2. Денудационные процессы, воздействуя на возвышающиеся над уровнем моря области, неизбежно нарушают изостатическое равновесие; вследствие этого тектоническое сооружение испытывает медленное воздымание, пока поверхность Мохоровичича не достигнет своего нормального уровня; с этого момента начинается конечная стадия орогенеза, выраженная пенепленизаци- ей складчатой области с появлением на ее поверхности материалов, претер- певших эволюцию на более или менее значительной глубине и поэтому иногда сильно метаморфизованных. В итоге ороген представляет собой скопление легких материалов различ- ной мощности в зависимости от их количества. Гравиметрические измерения, в частности измерения отклонения вертикали [отвеса] вблизи горного масси- ва, т. е. орогена, уже давно показали, что видимая возвышенность компенси- рована или почти компенсирована на глубине. Из этого неизбежно следует, что сиалический массив, соответствующий орогену, представляет собой удлиненный вал, корень которого погружен в подстилающую симу, причем тем глубже, чем больше высота горного сооружения. Геофизическими наблю- дениями установлено, что поверхность Мохоровичича в области орогенов прогнута на величину, в 4—5 раз превышающую высоту видимого рельефа. Такое скопление сиаля на месте орогена, могло, по-видимому, произойти лишь в результате сжатия первичной геосинклинальной области 3. Были сделаны попытки в ряде конкретных случаев измерить сокращение земной коры, отвечающее воздыманию орогена, причем определение произво- дилось по разрезу, перпендикулярному к простиранию складчатости. Для этого, казалось бы, достаточно распрямить складки и вернуть на прежнее место тектонические покровы, надвинутые в направлении к форланду. Кадиш подсчитал для Альп, что величина сокращения составляет около 480 км, т. е. первоначальное расстояние 630 км сократилось до 150 км [56]. В настоящее время эти цифры представляются весьма завышенными. Согласно новейшим тектоническим концепциям, собственно складки и текто- нические покровы могут являться следствием скольжения по слабонаклон- ным поверхностям в сочетании не с тангенциальными усилиями, а с напря- жениями, направленными по вертикали, в частности под воздействием только силы тяжести. Подсчеты Амштютца в этом отношении гораздо более соответствуют дей- ствительности. По его данным, величина сокращения пространства на месте 1 Сокращенный перевод этого сборника (без статьи Ранкорна и некоторых других) опубликован в СССР: «Дрейф континентов, горизонтальные движения земной коры», «Мир», М., 1966.— Прим, перев. 2 Там же, стр. 39.— Прим, перев. 3 Новейшими геофизическими исследованиями установлено, что далеко не все складчатые горные сооружения обладают «корнями» в пределах коры.— Прим. ред.
Гл. 3. СТРУКТУРА КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ МАССИВОВ 35 Альп составляет всего 50 км [6]. Мы полагаем, что с этой величиной можно согласиться. Здесь уместно процитировать фразу из работы Холмса, на которую мы уже ссылались выше: «Но теперь уже ясно понимают, что складчатость и надвиги не обяза- тельно связаны с сокращением коры...» [166а]. Если ороген ограничен во времени, то он ограничен и в пространстве. В качестве примера можно назвать Альпы и горы Юра, где мезозойские и кайнозойские отложения смяты в складки, тогда как эти же отложения залегают почти горизонтально за пределами альпийской дуги, в центральной и восточной части Европы. Однако в длину ороген не продолжается беспредельно; его протяжен- ность ограничена, как и в поперечном разрезе. Длина одних орогенов срав- нительно невелика, других, напротив, может быть весьма значительна, как, например, для молодого орогенного комплекса Альп и Гималаев. Расположение орогенов. Приведенные выше данные позволяют нам признать тенденцию к параллельности орогенов, образующихся последова- тельно в пределах одного континентального массива. Эта проблема будет рассмотрена исходя из имеющихся сведений о геологическом строении мате- риков. В данной работе не представляется возможным подробно осветить этот вопрос. Однако он имеет отношение к решению поставленной перед нами задачи. В самом деле, перед нами две крайние альтернативы: поверхность Земли либо сокращается, что является следствием постепенного охлаждения! планеты, либо расширяется, как об этом упоминалось в предыдущей главе.. Если принять вторую гипотезу, то, по-видимому, трудно объяснить, скопление сиалического вещества в пределах удлиненной полосы на земной поверхности, отвечающей орогену, с корнями этого вещества в его субстрате. С другой стороны, необходимо учитывать конвекционные течения, которые считали причиной концентрации первичного сиаля на месте континентов. Известно, как использовал эту гипотезу Ритман [244] для объяснения обра- зования орогенов и как интересно применил ее Амштютц 1 для объяснения альпийской тектоники. Несомненно, против этой гипотезы можно выдвинуть и серьезные возра- жения. Приведем лишь одно из них: если эта гипотеза без труда приложима к горноскладчатым системам, окаймляющим Тихий океан по всей его пери- ферии, то почему такое расположение отсутствует в обрамлении других океа- нов, в частности Атлантического и Индийского? Однако, как будет показано ниже, ложе океанов на их окраине примерно одинакового строения по обеим сторонам. Как бы то ни было, но после пенепленизации орогена на поверхности срезанных эрозией слоев может с несогласием отложиться новая серия осад- ков. Эти осадки в свою очередь могут претерпеть эволюцию, сходную с эво- люцией предшествующего орогена, и таким образом отметить новый созида- тельный период континентальной области. Вследствие этого в большинстве случаев участок земной коры представляет собой наложение серии орогенов, которые в свою очередь могут быть перекрыты чехлом горизонтально зале- гающих осадочных отложений. В центральной части континентов располагается массив, сложенный наиболее древними породами; они смяты в складки и метаморфизованы. На окраинах и на относительно обширной площади поверхности этого масси- ва залегают несколько более молодые породы, не деформированные ороге- незом или деформированные лишь в очень умеренной степени, с образованием 1 Основные положения гипотезы Амштютца кратко изложены в опубликованной в 1963 г. работе [5]. 3*
36 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ ундуляций в форме широких куполов и опущенных зон. Эти очень древние массивы представляют собой щиты; перекрывающий их чехол более молодых почти горизонтально залегающих отложений называется платформой Ч Каждый из этих щитов вместе со своей платформой является устойчивым массивом, по краям которого сформировались более молодые геологические единицы. Североамериканский материк — один из наиболее типичных примеров такого строения [179]. Вокруг Гудзонова залива простирается огромный массив, охватывающий также большую часть Гренландии. Он сложен породами докембрийского возраста, в большей или меньшей степени метаморфизованными. Местами массив перекрыт палеозойскими отложениями, залегающими горизонтально и неметаморфизованными; те же формации, с лабонаклоненные, выходят на поверхность по краям массива. Этот очень древний докембрийский фундамент представляет собой, таким образом, жесткий массив. Это Канадский щит, или кряж (mole). К юго-западу от него располагается огромная область, сложенная палеозойскими горизонтальными или слабоволнистыми отложе- ниями и отвечающая области Великих равнин; это Североамериканская платформа, являющаяся продолжением чехла Канадского щита; она свиде- тельствует о масштабах, которые приобретает этот массив на глубине, за пределами зоны его выхода на дневную поверхность. По периферии щита и его платформы выходят породы, претерпевшие складчатость более молодого возраста. На востоке это Аппалачи, конечная фаза складчатости которых датируется концом карбона (вернее, пермью.— Ред.}. К северу структура усложняется и здесь можно выделить несколько фаз диастрофизма, в частности таконскую и каледонскую; последняя широко развита на восточной окраине Гренландии. На юге, через горы Уошито, аппалачские складки окаймляют щит и его платформу и затем соединяются со складками пермских отложений западной части США (Невада), следуя, таким образом, очертаниям западного края платформы. Параллельно Тихо- океанскому побережью развиты более молодые горноскладчатые системы, которые на юге изгибаются и соединяются с Антильской островной дугой. С другой стороны складчатая зона Гренландии продолжается к Аляске; к северу от нее располагаются более молодые складчатые зоны. Такое расположение складчатых зон создает впечатление, что Канадский щит действительно был устойчивым массивом, который ориентировал позд- нейшие деформации этих областей с образованием последовательных склад- чатых систем. В результате Американский материк приобрел свое современ- ное строение, весьма интересное с геологической точки зрения. Строение Европы сходно со строением Северной Америки. Сложенный докембрием Скандинавский щит окаймляет северную часть Балтийского моря и протягивается до Северного Ледовитого океана; его продолжением к юго- востоку является Русская платформа, где породы щита перекрыты палеозой- скими и мезозойскими формациями, залегающими горизонтально или изогну- тыми в форме слабо выраженных впадин (синеклизы) и поднятий (антеклизы). По краю этого очень древнего устойчивого массива возникли последовательно все более молодые орогены, каледонский и герцинский, предшествующие альпийским движениям в Средиземноморской области, которая связывает Европу с Северной Африкой и складчатыми системами Центральной Азии. Послетриасовые складки Северного Ледовитого океана являются до некото- рой степени уменьшенным аналогом послегерцинских складчатых систем 1 Читатель легко заметит, что подобное понимание щита и платформы существенно расходится с общепринятым в нашей стране, а именно под щитом автор подразумевает фундамент платформы, а под платформой — ее чехол. Однако в дальнейшем изложении щит понимается примерно так же, как это принято в советской литературе, а термин «платформа» используется как эквивалент нашей плиты.— Прим. ред.
Гл. 3. СТРУКТУРА КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ МАССИВОВ 37 Средиземноморья. Строение Европы, несомненно, определялось древним Скандинавским щитом и его платформой. На тектонической карте Азии видно, что восточнее крупных, заполнен- ных третичными и четвертичными отложениями депрессий, протягивающихся у подножия Урала, положение сходно с вышеописанным. Вокруг древнего щита и его платформы х, охватывающих огромное пространство в Сибири и в северной части Китая, были образованы, как и в Европе, все более моло- дые орогены; это является подтверждением закона тектонического формиро- вания континентов путем причленения к жесткому щиту складчатых зон, образующихся по его периферии. Южная Америка в общих чертах симметрична Северной Америке по отно- шению к молодым складчатым системам Антильских островов. Здесь выделя- ют прежде всего огромный докембрийский массив, охватывающий большую часть территории Бразилии и Гвианы; это Бразильский щит, эквивалентный Канадскому щиту. Значительная часть его поверхности покрыта палеозой- скими и послепалеозойскими породами, залегающими горизонтально или с пологим падением и образующими бассейны рек Амазонки и Парнаиба — Сан-Франсиску. На окраине щит погружается под более молодые пологоза- легающие отложения. Западнее Бразильско-Гвинейского щита протягиваются сложные склад- чатые системы Анд; они параллельны берегу Тихого океана, как и на запад- ном крае щита. Несомненно, складчатые зоны Анд в отношении проявления конечной фазы их складчатости не сменяют друг друга столь последовательно в направ- лении от щита, как это имеет место в Европе; тем не менее устойчивый Бра- зильско-Гвинейский массив играл ведущую роль в размещении комплекса андских горноскладчатых систем, которые точно наследуют его форму [152]. Австралия занимает симметричное Южной Америке положение по отно- шению к Тихому океану. Фундаментом всей западной части Австралийского материка является огромный докембрийский массив; на участках различной величины он покрыт более молодыми отложениями от палеозойского до тре- тичного возраста; на востоке этот древний массив окаймлен во внутренней части материка палеозойскими породами, смятыми в складки таконскОго воз- раста, а затем складками герцинского возраста, переходящими в складки пермо-триаса в горной цепи, протягивающейся вдоль восточного берега Австралии. Еще восточнее цепь островов, проходящая через Новую Каледо- нию, соответствует более молодой складчатой системе андского возраста, которая формируется, как и предыдущие, на краю Австралийского щита. Далее к востоку острова с очень молодыми (послемиоценовыми) складчатыми зонами в значительной мере наращивают под водами Тихого океана конти- нентальную массу сиалического характера, соответствующую всей Океании, т. е. Австралийскому материку и многочисленным расположенным восточнее островам 1 2. Если принять во внимание, что вдоль западного побережья Австралии возникли ослабленные герцинские деформации 3, наследуя, таким образом, очертания западного края древнего щита, то можно прийти к выводу, что на протяжении веков этот докембрийский массив, сложенный смятыми в складки метаморфизованными осадочными породами, по-видимому, посте- пенно разрастался в результате причленения все более молодых складчатых 1 Сибирская платформа простирается вокруг центрального массива докембрийских пород — Анабарского массива. 2 Однако кора окраинных морей — Тасманова, Кораллового, Фиджи, — отделяю- щих Австралию от этих островов, является океанической, а не континентальной.— Прим. ред. 3 Эти деформации носят чисто платформенный характер.— Прим. ред.
38 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ зон. Для Австралии остается в силе тот же закон, что и для других конти- нентальных массивов, рассматриваемых выше. Африка не является исключением из этого правила. К северу от огром- ного складчатого и метаморфического докембрийского массива, местами пере^ крытого более молодыми отложениями, располагаются все более молодые складчатые зоны; последние, образованные по периферии Средиземноморья, связаны с системой альпийской складчатости юга Европы. Узкая складчатая зона, захватывающая палеозой, протягивается вдоль западного берега Афри- ки вплоть до Гвинеи, отмечая форму древнего массива в этой части материка. В южной части Африки еще значительно преобладает докембрий, за которым к югу следуют складчатые формации сначала палеозойского возраста, а затем возраста карру (верхний карбон — юра).. Таким образом, Африкан- ский щит окаймлен как с севера, так и с юга зонами диастрофизма, размещен- ными согласно тому же правилу, что и на других континентах; создается впечатление, что современная Африка образовалась в результате причлене- ния складчатых поднятий вокруг докембрийского щита. Антарктический материк, хотя и скрытый на большей своей части под покровом льда, заслуживает внимания, так как является связующим звеном между континентами Южной Америки, Африки и Океании. Вследствие своей большой поверхности он играет важную роль для интерпретации явлений, могущих привести к решению проблемы происхождения конти- нентов [131]. Выделяют Восточную и Западную Антарктиду согласно их расположе- нию относительно Гринвичского меридиана. Восточная Антарктида представлена кристаллическим массивом докемб- рийского возраста, сложенным смятыми в складки и метаморфизованными осадочными породами, так же как и эквивалентные формации Североамери- канского, Африканского, Бразильского и Австралийского щитов. На этом массиве лежат субгоризонтальные отложения от раннепалеозойского до нермо-триасового возраста; следовательно, массив оставался в жестком состоянии в течение последних приблизительно 600 млн. лет х. Западная Антарктида, напротив, представляет собой зону геосинкли- нального характера, в которой, по имеющимся в настоящее время сведениям, накапливались осадки начиная с силура до миоцена в течение ряда орогени- ческих циклов; иными словами, это система, напоминающая Анды, а также островные дуги, окаймляющие Австралию со стороны Тихого океана. Следовательно, Антарктида соответствует двум смежным тектоническим единицам, геологическая эволюция которых была весьма различна: стабиль- ность на востоке и нестабильность на западе. Такое расположение сходно в общих чертах с Южной Америкой. На карте окружающих южный полюс земель видна поразительная непрерывность между тектоническими элемен- тами Южной Америки, Австралии и Океании. Молодые складчатые системы восточной окраины Тихого океана прослеживаются почти без перерыва от Южной Америки вплоть до Новой Зеландии, проходя через Западную Антарктиду. Относительно этой крупной, имеющей первостепенное значение тектонической линии Бразильский, Антарктический и Австралийский щиты расположены идентично (фиг. 3). Необходимо добавить еще одну важную деталь: на востоке Австралии существуют складки, захватывающие пермо-триас; на крайнем юге Африки слои того же возраста (карру) были приведены в вертикальное положение и смяты в складки до возвращения моря в меловое время; на Фолклендских островах, в Сьерра-дель-Тандиль и в Сьерра-де-ла-Вентана (провинция Буэнос-Айрес) в складки смяты девон и также пермо-триас. Эти различные 1 По недавно произведенным определениям, возраст пород центральной части этого докембрийского массива составляет примерно 1800 млн. лет [231].
Фиг. 3. Положение Антарктиды относительно соседних континентов. 1 — андские складки; 2 — Антарктический щит; з — доандские складки; 4 — послекарруские складки; 5 — Срелинно-Атлантический хребет. Фиг. 4. Размещение щитов на поверхности Земли.
40 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ регионы одного и того же геологического характера располагаются, следуя дуге, повторяющей общую форму Антарктиды. Сочетание этих данных с данными по андским складчатым зонам, окаймляющим материк с другой стороны, приводит к мысли, что центром области Антарктиды является древ- ний жесткий массив (Восточная Антарктида), к которому со всех сторон причленились более молодые орогены (фиг. 3). Несмотря на краткость этого обзора геологического строения материков, он неопровержимо показывает, что все они образовались следуя одному закону. Вокруг массива, ставшего жестким более 600 млн. лет назад, возника- ли складчатые зоны, формирующиеся по его периферии. Именно наличие этих древних щитов определяет с геологической точки зрения понятие континента. На фиг. 4 показано размещение этих массивов на поверхности земного шара. Можно сказать, что полуостров Индостан является аналогом жестких массивов, или щитов, отмеченных на различных материках. И действительно, он включает докембрийское складчатое и метаморфизованное основание, на котором залегают в виде горизонтальных слоев значительно более молодые формации, датируемые концом карбона и пермо-триасом (формация Гондва- на). Следовательно, это жесткая глыба, сравнимая по своему возрасту и геологическому строению с Африканским и Австралийским щитами, между которыми она расположена. Однако, по-видимому, есть основания полагать, что полуостров Индостан тесно связан с древним Африкано-Арабским масси- вом, к которому принадлежат также остров Мадагаскар и Сейшельский архи- пелаг. В самом деле, дуга Гималаев на своем западном конце, изгибаясь, продолжается к юго-западу складками Афганистана и Белуджистана, а затем, начиная с Персидского залива, вновь меняет свое направление, оги- бая Аравийский массив. Такое расположение позволяет считать, что протя- женная система молодых складок следует по краю единого массива, вклю- чающего Индостан, Аравию и Африку с Мадагаскаром и Сейшельскими островами. Здесь целесообразно отметить, что, по данным Пичамуту [232], наиболее древние породы докембрийского массива Индии находятся на территории штата Майсур. На первый взгляд представляется, что они образуют восточ- ное окончание массива восток-юго-восточного простирания, продолжающегося под водами океана и, вероятно, связанного с докембрийскими областями Сейшельских островов и плато Маскарен, т. е. с Африканским массивом. В действительности же такое сочленение не может быть полностью принято. При рассмотрении физиографической схемы Индийского океана, составлен- ной Брюсом, Хизеном и Тарп (Geol. Soc. of America, 1966), отмечается, что северная ветвь осевого хребта Индийского океана проходит точно между полуостровом Индостан и плато Маскарен, образуя хребет Карлсберг, окан- чивающийся в Аденском заливе, причем это поднятие окаймлено с обеих сторон узкой абиссальной равниной. Но даже с такой оговоркой позволительно сгруппировать в единый комплекс Африку, Мадагаскар, Сейшельские острова, Аравию и полуостров Индостан. Если принять эту точку зрения, то Африкано-Арабо-Индийский щит приобретает решающее значение в геологическом строении и эволюции земной коры, как видно на фиг. 4. Предполагая такое распространение щита, сле- дует признать и его весьма примечательную общую форму: он характеризует- ся симметричным расположением относительно оси, проходящей через восточ- ную часть Африки. Как будет показано ниже, существует ось симметрии, с которой связана вся земная кора и которая проходит именно в этом месте. Необходимо также отметить, что Срединно-Атлантический хребет, продол- жением которого является Западно-Индийский хребет, точно повторяет фор- му этого крупного массива \ При таком понимании Африкано-Арабо-Индий- 1 Роте указывает на высокую сейсмичность этой подводной зоны [248].
Гл. 3. СТРУКТУРА КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ МАССИВОВ 41 ский континентальный массив занимает Центральное положение относитель- но других окружающих его щитов. Брок [48] обратил внимание геологов на это весьма интересное расположение. Приложенный к его статье рисунок очень выразителен в этом отношении. Результаты структурного изучения современных материков позволяют утверждать, что представление о двух первичных крупных континентах, Лавразии и Гондване, слишком упрощенно и не отвечает фактическим геоло- гическим данным. По всей вероятности, первичный сиаль сконцентрировался в семи особых пунктах поверхности Земли, создавая таким образом исходные области семи крупных континентов; каждый из этих континентов имел свою центральную зону, ставшую в конце концов (около 600 млн. лет назад) жесткой или почти жесткой настолько, что она больше не поддавалась воз- действию усилий складкообразования, тогда как вокруг этих щитов, или кряжей, образовались более поздние орогены со своими платформами. Теперь становится понятно, почему Венинг-Мейнес предполагал, что геометрическое размещение [континентов] связано с системой конвекционных течений. Эта остроумная точка зрения, несомненно, очень интересна, но она немедленно вызывает возражение. Фрагменты сиалической коры не распреде- лены равномерно на поверхности Земли, как это предполагается согласно данной гипотезе. Например, Тихий океан, который должен был бы быть одним из опущенных фрагментов, покрывает треть поверхности земного шара. Тем не менее, как будет показано ниже, распределение центров современных материков не является случайным: их местоположение, очевидно, определя- лось фундаментальным законом, связанным с напряжениями, проявлявшими- ся начиная с образования земной коры. Представленный краткий обзор основных черт геологического строения материков позволяет сделать вывод о двух общих правилах: 1. Первое правило гласит, что последовательные складчатые зоны, т. е. орогены, образовались не в случайном порядке; напротив, наиболее древние из них обычно располагаются непосредственно у края крупных щитов, а наиболее молодые максимально удалены от него. Во всяком случае, каждый из этих орогенов сформировался до некоторой степени на предшествующем ему орогене, как бы определяя тенденцию к систематическому разрастанию континента путем причленения последовательных складчатых зон. Таково было мнение Зюсса, который считал, что постепенное разрастание континен- тов происходит в результате причленения все более молодых складчатых зон к первичному устойчивому массиву. Войси в статье, представленной на симпозиум в Тасмании в 1958 г., также высказывает мнение, что континенты постепенно разрастались в результате формирования последовательных геосинклиналей по периферии ядра континентальных массивов. Такое утверждение, согласующееся с мнением Зюсса, может привести к путанице. Оно вызывает представление о постепенном разрастании сиали- ческого блока путем захвата океанической области с ложем из симы или сиальсимы. С другой стороны, если исходным для образования континенталь- ного массива является сиалический блок, то маловероятно, что его первона- чальное положение не было сравнимо с положением современного континен- тального массива, лишь часть которого выступает над уровнем океана, тогда как остальная значительная по площади часть скрыта под водой и образует континентальный шельф и часть континентального склона. Геосинклинали, выполненные сиалическим материалом, унесенным в океан, которые дают начало будущим орогенам, образуются в пределах континентального шельфа, а не океанических глубин. Как было указано выше, основанием любого орогена служит более древний пенепленизированный ороген, на котором базальные слои последую- щего орогена лежат со стратиграфическим несогласием. Следовательно, его
42 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ нельзя рассматривать как разрастание первичного сиалического блока в результате захвата океанической области; он является, по-видимому, след- ствием единственно только возобновления движения ранее существовавших материалов того же минерального состава. Следует однако иметь в виду, что такое несогласие не может быть повсе- местным для определенной эпохи. Так, например, в Западной Европе нижний девон, претерпевший герцинскую складчатость, местами залегает с отчетли- вым несогласием на силуре, тогда как в других районах на контакте наблю- дается лишь стратиграфический пробел, а в некоторых местах — непрерыв- ность седиментации этих двух формаций, а несогласие отмечается на более низком уровне. Может возникнуть мысль о том, что самые молодые складчатые зоны, расположенные по краям океанов, свидетельствуют, несмотря ни на что, о разрастании континента за счет океана. Однако фактические наблюдения не согласуются с этой точкой зрения. В самом деле, в Северной Америке основание молодых складчатых систем обрамления Тихого океана, расположенных с этой точки зрения наиболее благоприятно, сложено смятыми в складки метаморфическими породами докембрийского возраста, по крайней мере частично \ Таково же положение в Новой Зеландии и Японии. Точно так же по краю Северного Атлантическо- го океана палеозойские формации Аппалачского орогена лежат с несогласием на докембрийском субстрате, который продолжается под водами океана. В результате исследований структуры океанического ложа Северной Атлан- тики, проведенных при помощи сейсмического зондирования, Хизен, Тарп и Юинг 1 2 установили существование под континентальным подножием, восточнее берегов США, линзы осадочных пород мощностью в несколько километров, лежащей на базальтовой коре океанического типа, с промежуточ- ным тонким гранитным слоем. История геологического развития Аппалачской горноскладчатой систе- мы очень сложная. Например, известно, что к концу девона к юго-востоку от современной системы должно было существовать поднятие, поставлявшее материал, необходимый для седиментации в позднем девоне. Эти отложения представлены на северо-западе в морских фациях, а в юго-восточном направ- лении становятся континентальными. Позднее эта древняя доаппалачская система опустилась и в настоящее время перекрыта (под водами Атланти- ческого океана) послепалеозойскими породами, выходящими на поверхность по его окраине. Несомненно, именно эта древняя складчатая система была обнаружена исследованиями, проведенными американскими учеными; она частично принадлежит к аппалачскому основанию, сложенному докембрием. Следовательно, может создаться впечатление, что в краевой зоне Атлантиче- ческого океана часть складчатой системы могла образоваться на дне океана. Наблюдения, проведенные на островах Шпицберген и Медвежий, воз- можно, представляют еще больший интерес. На архейском основании, сло- женном главным образом гнейсами несомненно осадочного происхождения, лежат со стратиграфическим несогласием обломочные отложения, значитель- ную часть которых составляют известняки; эта формация известна под названием Гекла-Хук, ее возраст — от позднего докембрия до ордовика; она перекрыта, также с несогласием, отложениями от позднесилурийского до позднедевонского возраста, на которых, опять-таки несогласно, лежит не смятый в складки чехол осадков (начиная с триаса). Острова Шпицберген и Медвежий очень близки [по своему строению] к океаническому ложу Север- ной Атлантики, где преобладают базальты; наблюдающееся здесь наложе- ние все более молодых орогенов представляет большой интерес. 1 По-видимому, можно считать установленным, что основание включает весьма древ- ний докембрий, сопоставимый по возрасту с докембрием, известным в Канадском щите. 2 Взято из работы Мишо [217].
Гл. 3. СТРУКТУРА КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ МАССИВОВ 43 В ряде случаев, однако, допустимо локальное разрастание материка за счет океана, так как известно, что некоторые океанические острова сложе- ны породами не моложе середины мела. Следовательно, можно полагать, что на этих участках проявлялись поздние тектонические процессы, происходив- шие в краевой зоне наиболее молодых складчатых систем и связанные с подго- товкой новых геосинклинальных впадин, зачатков будущих орогенов в фрон- тальной части континентальных массивов или на небольшом расстоянии от них. Следует также отметить, что при детальном изучении Канадского щита установлено очень важное явление [300, 256]. Здесь развита мощная толща кристаллических сланцев и других кристаллических пород. Палеонтология бессильна определить их стратиграфию. Однако надежные результаты дали радиоактивные методы, и теперь известно, что докембрийские образования этого огромного пространства соответствуют серии наложенных орогенов, отделенных один от другого стратиграфическими несогласиями. Таким обра- зом, история докембрийских времен сходна в этом отношении с историей более молодых периодов, соответствующие осадочные формации которых датированы по найденным в них ископаемым органическим остаткам. Эти докембрийские орогены, по-видимому, размещены вокруг центральной обла- сти, где на земную поверхность выходят наиболее древние отложения. Тем не менее было бы преждевременным делать вывод, что все щиты докембрийского возраста имеют аналогичную историю развития; единствен- но, что можно сказать, это что они состоят из нескольких наложенных орогенов. Необходимо указать и на вероятное распределение докаледонских ороге- нов в Балтийском щите согласно представлениям де Ситтера [264]. Его схема, так же как и схема, составленная для Канадского щита, по-видимому, ука- зывает на закономерное распределение докембрийских орогенов относительно центральной области, в свою очередь подразделенной на несколько частей. С помощью того же метода Пичамуту установил, что наиболее древние докембрийские формации полуострова Индостан расположены на терри- тории штата Майсур и окаймлены с востока все более молодыми отложения- ми, составляющими как и они, часть докембрийского фундамента этой страны. По этим трем примерам (Канада, Балтика, Индостан) можно составить представление о возможности закономерного расположения более молодых складчатых систем вокруг центральной, наиболее древней области. Таким образом, это правило остается одним и тем же как для докембрийских пород, так и для более молодых отложений, располагающихся концентрически правильно вокруг древнего щита и его платформы. Очевидно, можно также приближенно принять за правило, что обра- зование крупных докембрийских щитов могло происходить согласно закону, сходному с законом образования более молодых обрамляющих его отложений. Все это наводит на следующие размышления. Если континент сформи- ровался в результате присоединения последовательных складчатых соору- жений, плотно причленяющихся одно к другому, постепенно захватывая океан, то аналогичное положение должно было бы существовать и для щита, исходная область которого была бы чрезвычайно ограниченной; но эта концепция, несомненно, маловероятна. Примером является гипотеза Зюсса, не согласующаяся с действительностью. В данном случае надо быть очень осторожным. Закономерное размещение докембрийских орогенов вокруг центральной области Североамериканского щита взято в настоящее время, по сообщению Казна, под сомнение. Однако почти концентрическое распределение докембрийских орогенов могло бы привести к мысли, что в начале докембрия Североамериканский континен- тальный массив выступал над уровнем моря лишь на весьма небольшом
44 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ пространстве; разрушение слагающих его пород не могло обеспечить количе- ство осадков, необходимое для заполнения геосинклинали — предвестника образования наиболее древнего орогена из известных в этой части зем- ного шара. Не следует упускать из вида, что формирование геосинклинальной области является сложным процессом и что выполняющий ее материал привнесен с горных сооружений, расположенных по обе стороны области опускания. Но более или менее отчетливая связь между расположением докембрийских орогенов и более молодых складчатых систем отвечает при- ближенному правилу, различные примеры которого наблюдаются в струк- туре материков; простирание предшествующих складок оказывает в боль- шей или меньшей степени влияние на направление более поздних деформа- ций. В связи с этим вопросом мы рассмотрели предварительную карту текто- нических направлений докембрия Центральной и Южной Африки, состав- ленную Холмсом [167а]. На этой карте видны значительные изменения в простирании докембрийских образований; при ее внимательном изучении становится очевидным влияние этих деформаций на генезис бассейна Карру и впадины Конго в сочетании с предшествующими изгибами в направлении докембрийских складчатых зон. Итак, мы полагаем, что можно сделать следующие выводы: 1) орогены континентальных массивов более или менее тесно связаны между собой и, по-видимому, размещались в определенном порядке, хотя можно найти и исключения из этого правила; 2) в осевой зоне орогенов, наиболее удален- ных от крупных щитов и их платформ, выходит на поверхность докембрий, часто сопоставимый по возрасту с докембрием щитов; 3) в таком случае из анализа первого вопроса, который мы поставили себе после краткого описания структуры континентов, вытекает важное следствие: континен- тальный массив, начиная от центральной его части и до периферии, пред- ставлен наложением последовательных орогенов; эти орогены образовались в результате повторных переработок того же материала, который постоянно вновь приводился в движение и исходным веществом которого являлся первичный сиаль. Современное пространство континентальных массивов, очевидно, весьма мало отличается от пространства первоначальных блоков сиаля. Такое поразительное постоянство необходимо очень серьезно учи- тывать при рассмотрении проблемы возможного дрейфа континентов. Мы не будем более детально останавливаться на данном вопросе, не имеющем в общем прямого отношения к нашей задаче. Читателю реко- мендуется обратиться к интересной работе Кэя [17.4]. Остается выяснить, почему пространство континентов невелико по срав- нению с пространством океанов. К этому вопросу мы вернемся ниже. Вначале же следует рассмотреть второе правило, вытекающее из изучения структуры континентов. 2. Это второе правило основывается на весьма интересном наблюдении. При рассмотрении геологической карты мира видно, что наиболее молодые складчатые зоны кайнозойского возраста располагаются только по перифе- рии Тихого океана и в области Тетиса, или Мезогеи (Антильские острова, регион Средиземноморья, горные цепи центральной Азии); их нет между устойчивыми массивами за пределами этих двух крупных тектонических единиц. Другими словами, эти молодые складчатые системы охватывают на земном шаре более ограниченное пространство, чем предшествующие орогенные зоны, создавая впечатление, что способная к деформации часть земной поверхности с течением времени постепенно уменьшалась [123]. Брок по этому поводу указывает, что, хотя древние орогены охватывают более значительную площадь, чем молодые складчатые зоны, длина каждого из них сравнительно невелика; число же их, напротив, тем больше, чем далее мы углубляемся в геологическое прошлое Земли [49].
Гл. 3. СТРУКТУРА КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ МАССИВОВ 45 С другой стороны, распространение молодых складчатых систем весьма показательно: оно приблизительно соответствует краевой зоне континен- тального полушария, дополненной поясом Мезогеи, разделяющим это полу- шарие на две части — северный блок, напоминающий Лавразию, и южный блок, отвечающий материкам Гондваны. По-видимому, можно не сомневаться, что весь этот комплекс молодых складок составляет единое целое, связанное с общим полем напряжений. Было бы некстати обсуждать здесь проблемы, связанные с геодинамикой; по этому вопросу читателю следует обратиться к статье Дюбордье, профессо- ра Коллеж де Франс [96]. При рассмотрении карты мира, на которой показаны крупные щиты с расположенными вокруг них более молодыми складчатыми зонами, видно, какое преобладающее место занимает древний массив Африки с ее «довеска- ми»: Мадагаскаром, Аравией и, возможно, также полуостровом Индостан. Как показал Брок [48], щиты Южной и Северной Америки, Антарктиды, Азии и Европы размещены закономерно вокруг африканской глыбы. В кон- тинентальном полушарии эта глыба, по-видимому, играла очень важную роль в течение всех геологических периодов. Это распространяется и на сре- динные хребты Атлантического и Индийского океанов, которые примеча- тельным образом обрамляют африканскую глыбу, как будет показано ниже. Можно ли допустить, что такое размещение является случайным? Не разумнее ли видеть в этом следствие какого-то направляющего закона, который определял всю эволюцию поверхности земного шара со времени существования первых континентов? Здесь напрашивается одно замечание. Обратимся к карте распределения землетрясений на поверхности Земли, приложенной к статье Эдьеда [103]. На ней видно, что, как указывали уже и другие авторы, землетрясения осо- бенно многочисленны по периферии Тихого океана; они происходят еще сравнительно часто в области складчатых систем Тетиса; кроме того, они отмечаются на месте грабенов на древних континентах (Африка), а также в областях срединноокеанических хребтов. В общем все зоны молодых дисло- каций благоприятны для возникновения землетрясений. Однако имеет место интересное явление: глубокофокусные землетрясения локализованы только по периферии Тихого океана и, более того, они не наблюдаются на территории Северной Америки. Это своеобразная особенность, имеющая важное значение для понимания тектонической эволюции зем- ного шара. По-видимому, нет необходимости возвращаться к тому, что было указано ранее по поводу возможных остатков первичного сиаля на некоторых отдельных участках континентов. Напомним только, что, по мнению Мишо, при образовании очень мощных орогенов в основании этих сооружений происходит интенсивная ассимиляция слагающего их осадочного материала подстилающими базальтами с образованием плагиоклазовой магмы, кри- сталлизация которой, сопровождаемая синорогенной дифференциацией, приводит к созданию анортозитового подножья с корнями в основании соору- жения [216]. Мишо к тому же считает, что крупные гомогенные массивы катазональных анортозитов представляют собой само основание орогена в его фазе максимальной активности; именно здесь геосинклинальные осадки залегали на базальтовой коре. Однако наиболее древние породы в геологическом центре щитов несколь- ко отличаются от более молодых отложений, в частности большим количе- ством лав, редкой встречаемостью известняков и даже своеобразным харак- тером рудных месторождений. Это явление было установлено в Канаде, на полуострове Индостан, в Южной Америке и в Австралии. О нем уже гово- рилось выше (стр. 25), при рассмотрении концепции Груссова о происхож- дении первичной коры.
46 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ Мы упомянули об этих данных об остатках первичной коры лишь в связи с тем, что еще не вполне ясны причины такой отчетливо выраженной лока- лизации сиалического материала континентов. Здесь можно предложить две гипотезы: либо первичный сиаль покрывал площадь, не превышающую площадь современных континентальных массивов, либо часть первичной сиалической оболочки была поглощена подстилающим базальтовым веще- ством. Белоусов, как было указано выше, отстаивает второе положение [21] и, в частности, основывается на том факте, что в Тянь-Шане осадочная серия покоится на базальтах, а не на гранитах аналогичное явление могло бы быть под участками земной коры, оставшимися с давних пор стабильными, такими, как крупные щиты, составляющие центральную область материков. Согласно концепции Белоусова, распределение континентов на поверх- ности Земли является следствием подъема базальтовой магмы, что привело к разрушению сиаля на месте океанов. Не следует ли сделать из этого вывод, что сиалическая кора была здесь менее мощной, поскольку она была ассими- лирована быстрее, чем в области континентов? Было бы трудно полностью принять объяснение, предложенное нашим уважаемым коллегой, не допустив при этом, что мощность первичного сиаля была различной в разных областях поверхности Земли. Это соображение правомерно и в отношении теории конвекционных течений. Учитывая данные экспериментов Григгса, можно предположить, что конвекционные течения были способны создавать нагромождения мате- риала с меньшей относительной плотностью, что приводило к увеличению толщины земной коры на месте континентальных массивов. Неравномер- ность мощности первичной коры, несомненно, облегчила бы этот процесс, тем более, если бы поверхностная кора образовалась постепенно, в резуль- тате отвердевания блоков, свободно плавающих на еще вязкой подстилаю- щей массе. Но целесообразно ли распространять гипотезу Белоусова на все океа- нические глубины, где толщина сиалической коры, как правило, меньше, чем на месте континентов? На этот вопрос, по-видимому, следует ответить отрицательно. В самом деле, ясно, что в результате наложения орогенов сиалическое основание континентов опустилось в глубину и подверглось воздействию более высоких температуры и давления, которые облегчили реакции с подстилающей базальтовой магмой. И напротив, там, где этого не происходило, очевидно, нет никаких причин, чтобы сиаль, продукт диф- ференциации подстилающего материала, вновь преобразовался в вещество более основного состава и более плотное. В связи с этим следует упомянуть о небольшой статье Шейнманна, касающейся преимущественно Северной Атлантики. Автор исходит из пред- ставления, что до эоцена поперек Атлантического океана простирался материк, соединявший Северную Америку с Европой на широте Исландии [259]. Преобразование континентального материала в материал океаниче- ского типа обусловлено воздействием течений, восходящих из верхней ман- тии и постепенно достигающих поверхности; в результате этого поверхност- ный сиаль превращался в массу более основного состава, сравнимую с материалом глубокого океанического ложа. По мнению Шейнманна, такое преобразование произошло вначале в Южном Атлантическом океане, а затем, в более позднюю эпоху, например начиная с олигоцена, распространилось на Северную Атлантику. Сложность этой проблемы не позволяет прийти к какому-либо оконча- тельному выводу. Делая заключение, несомненно, следует проявлять боль- шую осторожность, даже если и представляется вероятным, что размеры 1 Эта ссылка автора не точно передает соответствующее место работы В. В. Бело- усова; в ней упоминалось не об отсутствии «гранитного» слоя коры в Тянь-Шане, а лишь о повышенной мощности «базальтового» слоя.— Прим. ред.
Гл. 3. СТРУКТУРА КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ МАССИВОВ 47 континентальных массивов изменились лишь незначительно со времени их возникновения, как на это, по-видимому, указывают фактические данные о структуре орогенов и их распределении на поверхности Земли. РАДИАЛЬНЫЕ РАЗЛОМЫ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ СМЕЩЕНИЯ (сдвиги) В этом разделе, посвященном геологическому строению континенталь- ных массивов, следует рассмотреть систему крупных радиальных разломов, называемых также глубинными разломами, которые по характеру относи- тельного перемещения контактирующих вдоль них блоков часто представ- ляют собой сдвиги \ Здесь рассмотрены разломы, образующие на поверх- ности Земли сетку геометрического типа и не имеющие никакого отношения к возникновению складчатых зон. Конечно, структура складчатых зон часто характеризуется наличием крупных субвертикальных разломов, по которым тыльная область опусти- лась относительно основной массы орогена, как это, например, имеет место в центральной зоне средиземноморских овалов погружения. Но мы не счи- таем необходимым останавливаться на этих разломах, так как они являются лишь характерной чертой складчатых зон. Одним из наиболее типичных материков в отношении крупных разломов, не связанных со складчатостью, несомненно, является Африка; наличие здесь таких геологических явлений было отмечено уже очень давно, в част- ности, на месте крупных грабенов; хорошо известные примеры — Красное море, восточный берег Мадагаскара, серия озерных депрессий. Их размеще- ние в форме сети геометрического типа совершенно поразительно; оно как бы определяет всю геологическую эволюцию большей части этого огромного материка. Здесь приведена небольшая карта из работы Фюрона [128]. На ней ясно видны основные черты огромной системы радиальных разломов к югу от крупного южноатласского нарушения (фиг. 5). Большой интерес представляет карта, составленная Холмсом [167]. Она отчетливо показывает закономерное размещение больших депрессий полигональной формы, разделяющих их хребтов, а также крупных разло- мов, ограничивающих грабены (фиг. 6). Разломы, ограничивающие впадину Мертвого моря в Палестине, свя- заны с системой разломов Красного моря. По данным Кэри, разломы в обла- сти Мертвого моря — это сдвиги (strike-slip faults) с амплитудой смеще- ния порядка 200 км. Аллен [4] установил наличие большого числа разрывов этого типа по всей периферии Тихого океана. Он указывает, что на большей части своего протяжения они обычно прямолинейны. Смещение в горизонтальном направлении может быть значительным. Нобл писал в 1925 г. [224] по поводу разлома Сан-Андреас в Калифорнии, возобновление движения по которому вызвало сильное землетрясение в Сан-Франциско в 1905 г.: «Распределение некоторых масс третичных пород вдоль главного разло- ма позволяет предполагать, что по рифту произошло горизонтальное сме- щение на расстояние многих миль». Кроуэллу в ряде своих работ [72, 73, 74] удалось уверенно установить, что горизонтальное смещение вдоль этого крупного тектонического наруше- ния составило начиная с конца юры, т. е. приблизительно за 140 млн. лет, величину порядка 350 миль 1 2. Кроуэлл считает, что этот разлом является 1 Это «strike-slip faults» или «wrench faults» геологов, говорящих на английском языке. 2 Скорость перемещения в течение этого времени была порядка 2,5 мили за 1 млн. лет, тогда как в среднем плейстоцене она достигала 10 миль, а в настоящее вре- мя — 30 миль. Эти цифры взяты из работы Холмса [167].
Фиг. 5. Система радиальных разломов Африканского материка (по Фюрону). 1 — разломы; 2 — излияния базальтов; 3 — грабены. Фиг. 6. Структура Африканского материка (по Холмсу).
Гл. 3 СТРУКТУРА КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ МАССИВОВ 49 значительно более древним и что, возможно, в породах, слагающих допа- леозойское основание, амплитуда горизонтального смещения более 1000 миль. Статью, представленную им в 1960 г. на Международный геологический конгресс в Копенгагене, он заканчивает следующим заявлением: «В общем в южной Калифорнии, вероятно, имел место сдвиг величиной во много десятков, возможно даже сотен миль. Подобного рода смещение, по-видимому, характерно для тектонической деформации вообще и поэтому должно приниматься во внимание в любой удовлетворительной гипотезе орогенеза». Рид и Брайент [241] в одной из своих сравнительно недавно опублико- ванных работ сделали попытку установить, что зону милонитизированных пород, известную под названием зоны Бревард (Brevard Zone), в Северной Каролине следует интерпретировать как сдвиг большой амплитуды. Вели- чина правостороннего смещения составляет не менее 135 миль; оно, очевидно, произошло в конце палеозоя или в начале триаса. Таким образом, система известных сдвигов на Американском материке пополняется, причем ее важное значение в относительном движении крупных блоков земной коры становится все более четким. Внимание геологов привлек также еще один разлом, а именно Альпий- ский разлом [64] острова Южного в Новой Зеландии. Очевидно, можно счи- тать установленным, что по этому разлому произошло значительное гори- зонтальное смещение; оно определено в 300 миль, но некоторые геологи полагают, что эта цифра завышена. По данным Кэри, разломы аналогичного характера наблюдаются на востоке Австралии и в Тасмании. Род [246] подтверждает, что Австралийская платформа расчленена на большое число (более 20) соприкасающихся блоков радиальными раз- ломами, вдоль которых перемещение блоков происходило преимущественно в горизонтальном направлении; следовательно, это разломы типа сдвигов (strike-slip faults). Можно предположить, что крупные радиальные разломы в Андах, в Южной Америке, того же характера, но мы не имеем фактических данных, чтобы подтвердить это. Беньоф [30] выдвигает две гипотезы в отношении происхождения глу- бинных разломов в краевой зоне Тихого океана. Первая из них заключается в том, что глубинные разломы являются следствием перемещения конти- нента к океану (сравнимого с явлением дрейфа). Согласно второй гипотезе, глубинные разломы возникли в результате разрастания континентальной области за счет океана вследствие изменения характера материала, которое вызвано физическими причинами или химической дифференциацией; это приводит к увеличению объема континентального массива и соответственно к его надвиганию на смежное ложе океана. Радиальные разломы отмечены также на атлантическом склоне Южно- американского материка, а именно в Бразилии [233] и Аргентине [152]. Пимиента [233] указывает, в частности, на наличие разломов северо-восточ- ного простирания, параллельных берегу, но упоминает также и о вторичных разрывах, направленных к ним под прямым углом. Это, несомненно, эле- менты системы разломов двух сопряженных направлений, известных во мно- гих других регионах земного шара. Что касается Европы, то прежде всего следует напомнить о существова- нии на территории Шотландии разлома Грейт-Глен, очень хорошо изучен- ного Кеннеди [175]. Этот разлом имеет северо-восточное простирание и факти- чески представляет собой целую зону разломов. Горизонтальное смещение разделенных им блоков установлено с достаточной уверенностью и состав- ляет приблизительно 65 миль (около 100 км). Максимальное смещение про- изошло в течение позднего девона и начала карбона; в настоящее время раз- 4-259
50 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ лом еще представляет ослабленную зону; за последние два столетия на его месте зарегистрировано около 60 слабых сейсмических толчков [167]. Вильсон установил на Североамериканском материке наличие анало- гичного разлома, который, по его мнению, возможно, является продолже- нием разлома Грейт-Глен по другую сторону Атлантического океана. Это разлом Кабот («Cabot Fault»), протягивающийся от Бостона до северо- восточного берега Ньюфаундленда [292]. Все упомянутые разломы древние и значительно более древние, по мне- нию Вильсона, чем Срединно-Атлантический хребет. В отношении Европейского материка необходимо упомянуть также о характерной сложной системе разломов в долине нижнего течения Рейна, в Лимбурге (Нидерланды), на востоке Бельгии и между Вогезами и Шварц- вальдом. По обе стороны разломов здесь наблюдались признаки горизон- тального смещения; движения по этим разломам, вероятно, проявлялись как в период палеозойского осадконакопления, так и в более поздние эпохи, вплоть до четвертичного времени, и даже затронули аллювиальные отложе- ния ложа некоторых долин. В нижнем течении Рейна разломы имеют приблизительно северо-запад- ное простирание, а их продолжение к северу проходит между Британскими островами и Скандинавией и достигает берега Гренландии на широте залива Скорсби, т. е. там, где, судя по геологическим картам, резко обрывается полоса палеозоя, протягивающаяся вдоль Гренландского побережья [132], тогда как послепалеозойские отложения широко распространяются во вну- треннюю область южнее параллели 71° с. ш. Неизбежно возникает мысль, что в данном случае речь идет об исключи- тельно важной тектонической структуре на земном шаре. Принимая ее кули- сообразное расположение, становится возможным установить ее связь с крупной системой радиальных разломов Африканского материка, в част- ности с разломами по периферии Красного моря. Весьма ценные данные по этому вопросу изложены в двух работах Бон- чева [45, 44], профессора из Болгарской Академии наук А На картах, при- ложенных к этим работам, показана к западу от Софии, между Балканами и Карпатами, с одной стороны, и Динаридами — с другой, крупная зона разломов приблизительно северо-западного простирания. Протягиваясь к северо-западу, она смыкается с упомянутой выше крупной зоной разломов долины Рейна и восточной Бельгии; поэтому легко можно представить, что ее продолжением является зона разлома, которая, как было указано выше, прослеживается до побережья Гренландии. Фактически в этой части Европы существует крупная зона нарушений преимущественно северо-западного простирания. По этому поводу следует напомнить, что Чешский массив ограничен с северо-востока обширной зоной опускания, которая в свою очередь тесно связана с крупной линией разло- мов, проходящей по краю Русской платформы и имеющей также северо- западное простирание; таково же простирание Свентокшиских гор с их склад- чатостью и разрывами, захватывающими юрские слои. Судя по колебаниям мощности осадочных образований, в частности юрских, эти деформации происходили в процессе осадконакопления [281]. Кроме того, есть данные, что в юго-восточном направлении эта зона разломов продолжается под водами Эгейского моря; следовательно, вполне вероятно ее смыкание с нарушениями того же характера, связанными с гра- беном Красного моря, где в некоторых обрывистых береговых скалах отчет- ливо видны радиальные разломы. В работе Богданова, Муратова и Хайна [43] весьма интересен в этом отношении рисунок 2; на нем очень ясно виден 1 Большой интерес представляет также превосходный обзор геологии Болгарии, составленный проф. Йовчевым из Болгарской Академии наук [302].
Гл. 3. СТРУКТУРА КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ МАССИВОВ 51 Родопский «срединный массив», ограниченный на западе прямой линией, по которой он примыкает к эвгеосинклинальной зоне Югославии. На основе приведенных выше данных можно сделать вывод, что на тер- ритории Европы существует огромная зона разломов, протягивающаяся от Гренландии до Красного моря. Ее можно было бы назвать Трансевропей- ской зоной дислокации. В Европе движения по разломам в течение весьма длительного времени подтверждаются также данными геологической съемки, выполненной Сегюрэ и Прустом в Южных Севеннах. Активность по разломам северо-восточного простирания возобновлялась многократно; их расположение под косым углом по отношению к сжатию пиренейской фазы позволяет считать, что они родственны по своему происхождению разломам, распространенным на всем пространстве территории Европы [262]. Пейве, указывая в одной из своих статей [230] на существование круп- ных сдвигов в Новой Зеландии, Шотландии и Калифорнии, упоминает также Фергану, где отмечены тектонические нарушения того же типа. Он выдви- гает гипотезу, что эти крупные разломы затухают на глубине, в зоне разви- тия магматических явлений, выше или ниже поверхности Мохоровичича, что создает возможность относительно легкого скольжения ограниченных разломами блоков и, следовательно, их горизонтального перемещения на значительных площадях. Бубнов в своей работе [51, стр. 593] показывает, что крупные попереч- ные разломы не обязательно связаны со складчатыми областями. Он пишет: «По геометрическим соображениям следует предположить, что такие движения затухают на глубине, на плоскости горизонтального движения; это означает, что верхний жесткий сегмент земной коры перемещается по пластичному или жидкому субстрату. Этот аргумент приводит к гипотезе Вегенера о дрейфе континентов, или эпейрофорезе. Между тем совершенно ясно, что в нашем случае это не «свободный дрейф», а направленные («geschiente») движения (по Клоосу) вдоль вертикальных плоскостей, или «парафор» (по Зейдлицу)». Как будет показано в следующей главе, недавние исследования дна океанов выявили существование здесь крупных разломов такого же харак- тера. Следовательно, можно прийти к выводу, что вся поверхность земного шара покрыта сетью радиальных разломов или скорее сдвигов. Происхож- дение такой системы разломов, несомненно, может быть связано только с общей эволюцией земного шара в течение геологического времени. Инте- ресно, что на поверхности Луны, по-видимому, имеются разрывы аналогич- ного типа, которые расположены подобно системе разломов на Земле. Однако, чтобы показать насколько сложен вопрос о крупных радиаль- ных разломах и сдвигах, полезно процитировать небольшой отрывок из статьи Белоусова [20]: «Роль подобных глубинных разломов в строении земного шара и их исто- рия — привлекательная проблема для дальнейшего изучения. Она сопри- касается с проблемой крупных горизонтальных движений вдоль глубинных вертикальных разломов. Американские геологи весьма заинтересованы дан- ной темой, как это показывают исследования разлома Сан-Андреас; совет- ские геологи не разделяют этот энтузиазм и сильно сомневаются в реально- сти крупных горизонтальных перемещений». Следует упомянуть также краткую статью Дрейка о радиальных разло- мах в Восточной Африке [93]. Этот вопрос был рассмотрен группой геологов на симпозиуме в Найроби (Кения) в апреле 1965 г. Из опубликованного сообщения можно вывести следующие заключения: 1. Перемещения по радиальным разломам в этой части Африки прояв- лялись в различные эпохи; их связь с докембрийскими дислокациями, возможно, скорее кажущаяся, чем действительная. 4*
52 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ 2. Многие грабены асимметричны, одна из их сторон соответствует разлому, тогда как вторая характеризуется простым изгибом слоев; в некото- рых случаях имел место только изгиб слоев. 3. Система грабенов (рифтовая система), очевидно, связана с крупным поднятием, охватившим весь этот регион. 4. С этим движением земной коры, по-видимому, связаны вулканиче- ские излияния щелочного типа. Детальное изложение всего, что было написано о происхождении этих крупных разрывов, здесь неуместно. Однако следует напомнить отдельные факты, которые могут быть полезны для решения стоящих перед нами задач. Установлено, что при приложении вертикального давления к сфере или к поставленному на горизонтальную плоскость цилиндру (причем ось цилиндра перпендикулярна к этой плоскости) возникают более или менее глубокие трещины, образующие сетку двух сопряженных направлений, с наклоном около 45—50° к вертикали. Внимательное изучение результатов эксперимента показывает, что имеет место по меньшей мере тенденция к отно- сительному скольжению двух смежных фрагментов, которое сравнимо с пере- мещением по сдвигу на поверхности земного шара [200]. В природе подобное образование разрывов в земной коре может быть вызвано различными факторами при условии отсутствия вмешательства внешней силы, сходной с примененной в вышеуказанных экспериментах. Допустимо предположить в качестве такого фактора изменение скорости вращения Земли. Венинг-Мейнес [285] считает, что большую роль играли конвекционные течения, зарождающиеся в мантии; их проявления много- образны в зависимости от условий, существующих в природе; с этими тече- ниями может быть связано образование геосинклиналей, а также горстов и грабенов, обусловленное возникающими горизонтальными напряжениями. Итак, земная кора была, по-видимому, в основном подвижна в течение всего геологического времени. Эта мобильность проявлялась двояко: с одной стороны, в некоторых сегментах породы были деформированы складчатостью и связанными с ней надвигами; с другой стороны, вся поверхность земного шара покрыта системой радиальных разломов, приводящих к образованию блоков, которые могут перемещаться горизонтально по отношению друг к другу, и эти перемещения с течением времени могли создавать впечатление дрейфа. Крупные радиальные разломы являются, кроме того, благоприятными местами локализации землетрясений и вулканов, а также подъема пород основного состава из глубинных зон. В связи с этим следует напомнить, что вдоль оси Красного моря существует нарушение такого типа, выраженное излияниями основных пород в полосе шириной 60 км. Данное явление можно рассматривать как аргумент в пользу гипотезы расширения Земли. Однако следует избегать делать обобщения на основе локального или исключитель- ного явления. По периферии Красного моря в береговых утесах Суэцкого залива наблюдаются разломы того же типа, но без какого-либо видимого раздвигания смежных блоков. В Африке крупные разломы вблизи Танганьики не проявляют никаких признаков сколько-нибудь существенного приоткрывания и не отмечены подъемом изверженных пород, хотя их существование и позволяет понять локализацию вулканических центров в определенных участках. Однако выше уже было указано, что по крайней мере в восточной части Африки разломы, ограничивающие грабены, нельзя считать сдвигами. Разлом Сан-Андреас характеризуется теми же особенностями; наличие очень отчетливых субгоризонтальных штрихов и борозд на его плоскости не говорит в пользу тенденции к приоткрыванию разлома, которое допу- стило бы вследствие расширения земной коры подъем материала основного состава из глубинных зон.
Гл. 3. СТРУКТУРА КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ МАССИВОВ 53 Эти данные будут дополнены в следующей главе при рассмотрении строения океанического ложа. В предыдущей главе были кратко изложены представления Кэри [62] об особом типе деформаций земной коры, которые он называет «ороклинами» («oroclines»). Само направление смещения вдоль ороклинов позволяет пола- гать, что они, возможно, тесно связаны со сдвигами. В отношении этих деформаций земной коры полезно ознакомиться с выводами одной из статей Уайза [301]. Автор делает попытку объяснить аномальное по своему облику Z-образное расположение зоны гранитных интрузий мезозойского возраста, а также ультраосновных внедрений того же возраста в области между параллелями 35 и 45° с. ш. в кордильерах западной части Америки. В настоящее время можно составить карту, показывающую системати- чески упорядоченное изменение простираний между этими параллелями, проявляющееся в расположении края геосинклинали, в очертаниях рудо- носных зон, в распределении сейсмических очагов. Деформация первоначально прямолинейных зон является результатом скручивания, обусловившего перемещение масс в том же направлении, что и обнаруженное наблюдениями по разлому Сан-Андреас, который находится недалеко от рассматриваемой зоны. Возможно, в этом можно видеть сходство с ороклинами Кэри. Однако этим аргументом следует пользоваться с чрезвычайной осторожностью. Напомним, что хорошо известная дугообразная форма некоторых складча- тых систем, таких, как Альпы, Карпаты и пр., не имеет никакого отношения к ороклинам в понимании Кэри. Конечно, по примеру Гогеля [140] можно предположить, что возникновение Западных Альп произошло при участии глобального перемещения в направлении с юга на север. И все же такое реше- ние вопроса нельзя считать окончательным. Итак, результаты изучения строения континентальных массивов свиде- тельствуют в пользу первоначальной прерывистости сиалической коры; континенты являются постоянной чертой поверхности Земли как по своей форме, так и по размерам. Всегда ли они оставались в одном и том же поло- жении относительно друг друга? Этот вопрос будет детально рассмотрен во второй части данной работы. Но уже теперь можно сказать, что система крупных радиальных разломов указывает на возможность относительных перемещений разграничиваемых ими блоков. Аналогичную роль можно приписать ороклинам в той мере, в какой можно отнести резкие изменения в простирании орогенов за счет сил более поздних, чем силы, вызвавшие образование этих орогенов. Подтверждение реальности таких сил необходимо в каждом отдельном случае.
Г Л А В A 4 Океаны ВОДЫ ОКЕАНОВ В течение всей геологической эволюции земного шара океаны и моря играли первостепенную роль, если судить по развитию осадков с морской ископаемой фауной. Поэтому, по-видимому, правомерно поставить следую- щий вопрос: оставался ли объем океанских вод постоянным на протяжении всего геологического времени и существенно ли менялся состав этих вод? Состав вод океанов рассмотрен в статье Руби, опубликованной в 1951 г. [249]. Руби сообщает, что геологические данные указывают лишь на слабые изменения состава вод. Он отмечает, что количество углерода, содержащегося в горных породах в форме карбонатов и органического вещества, приблизи- тельно в 600 раз превышает его суммарное содержание в настоящее время в гидросфере, атмосфере и биосфере. Если бы всего одну сотую часть этого количества углерода внезапно добавить в атмосферу и океан, многие виды организмов исчезли бы. Кроме того, фиксация СО2 в современных условиях без ее дополнительного привноса за счет какого-либо иного источника, помимо нормальной эрозии, привела бы к образованию морского осадка в форме брусита, а не кальцита. Однако геологическая история не дает осно- ваний предполагать, происходило ли такое исчезновение живых организмов или же был какой-либо избыток брусита относительно кальцита. Следова- тельно, столь постоянный состав вод должен объясняться иным видом привноса, чем эрозия и метаморфизм. В данном случае основным фактором, вероятно, была вулканическая деятельность. Поэтому Руби допускает, что объем океанов постоянно воз- растал, причем это могло сочетаться с увеличением объема континентальных массивов, сопровождающимся опусканием дна океана. Руби считает, что следует учитывать четыре фактора: а) плавление горных пород под неустойчивыми окраинами материков и геосинклиналей; б) подъем этих расплавленных фракций, таких, как граниты или гидра- тизированные магмы, и их кристаллизация вблизи поверхности Земли; в) непрерывное восстановление изостатического равновесия между материками и океаническими впадинами; г) эрозия и осадконакопление при неустойчивости континентальной окраины и горных областей, приводящей вновь к селективному плавлению на глубине. Этот вывод представляется по меньшей мере неожиданным. Постоянство состава вод океанов (учитывая большой непрерывно возобновляющийся цикл эрозии, осадконакопления, метаморфизма и диастрофизма), по-види- мому, является наиболее явным признаком постоянства общего объема земных вод и может лишь в слабой степени меняться в результате привносов из недр Земли при участии вулканизма. Правило, предложенное Руби, возможно не такое уж безоговорочное, как думает этот ученый. Вероятно, состав вод океанов периодически изме- нялся, на что указывает чередование осадочных серий, богатых известня- ками, и серий с низким содержанием карбоната кальция. Следует также учитывать, что некоторые эпохи геологической истории характеризуются отложением сравнительно большого количества осадков особого типа, например сульфатов и т. д.
Гл. 4. ОКЕАНЫ 55 Напомним, что, согласно мнению Кюнена [184], объем вод океанов оставался по существу постоянным в течение всего геологического времени. Он пишет: «Можно с достаточным основанием предположить, что объем океанов, а также площадь и глубина океанических впадин были того же порядка величины, что и в настоящее время». СТРОЕНИЕ ОКЕАНИЧЕСКОГО ЛОЖА Как известно, дно океанов сильно отличается от континентов более высокой плотностью слагающих его материалов, имеющих базальтовый состав. Этот вопрос был рассмотрен выше и возвращаться к нему, по-види- мому, нецелесообразно. Однако следует еще раз остановиться на различии между океаническим ложем и океанами в географическом смысле. В отношении Тихого океана Дэли указывает, что западнее выделяемой геологами «андезитовой линии», протягивающейся вдоль островных дуг окраины Азии, толщина сиаля и сиальсимы, вероятно, меньше, чем в обла- сти материка. Несомненно, в этом следует видеть выклинивание азиатского континентального массива. Следовательно, было бы ошибкой рассматривать под одним и тем же углом зрения все пространство океана, каким оно показано на географиче- ских картах. Геологические наблюдения в области дуги островов Бисмарка, Соломоновых, Фиджи и Тонга обнаруживают присутствие осадочных пород, смятых в складки, возможно, в миоцене; это поднятие, параллельное под- нятию, которое соединяет Новую Гвинею с Новой Каледонией и Новой Зеландией, однако, несколько моложе последнего. Таким образом, парал- лельно австралийскому берегу располагается серия поднятий, покрытых в настоящее время водами океана [8] и имеющих все более молодой возраст в направлении от материка к океану. Основываясь на этих наблюдениях, можно считать, что континентальные массивы Азии и Австралии не ограничены их современными берегами; к ним следует отнести часть океанического ложа, в пределах которой рассея- ны многочисленные архипелаги и острова Океании, а также островные дуги, окаймляющие восточную окраину Азии. По этому поводу геологи не преминут вновь указать на весьма важный факт, хорошо согласующийся с известными данными о континентальных структурах, а именно: все более молодой возраст этих частично скрытых под водой складчатых систем, т. е. орогенов, по мере увеличения расстояния от докембрийских жестких массивов Австралии и Азии. Много ценных в этом отношении сведений содержат данные, полученные для части Тихого океана, расположенной к северу и северо-востоку от выше- упомянутой дуги. Острова архипелагов Тубуаи, Общества, Туамоту, Гамбье и Маркизского в основном вулканического происхождения; лавы имеют базальтовый состав, но сопровождаются также трахитами, андезитами и фонолитами; основность этих лав, по-видимому, становится более резко выраженной по мере увеличения расстояния до складчатых островных дуг. Это позволяет предположить, что в основании данных архипелагов толщина сиаля незначительна и здесь имеет место выклинивание сиаля, широко раз- витого в окаймляющих Австралию цепях более крупных островов; аналогич- ное соображение напрашивается в отношении Азиатского материка. Если бы правильность этого взгляда на глубинное строение данной части Тихого океана была доказана, это позволило бы утверждать, что перво- начальные блоки сиаля утонялись от своей центральной области к перифе- рии. Несомненно, именно за счет этой центральной более мощной зоны, сильнее возвышающейся над уровнем первичного океана, образовались
56 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ первые осадки и первые складчатые зоны; это явление затем повторялось, постепенно отодвигаясь к окраине сиалического блока. С большой долей вероятности можно принять, что по окраине обеих Америк дно Тихого океана имеет сиалический характер, однако на простран- стве меньшей ширины, чем вблизи Австралии и Азии с окаймляющими их гирляндами островов. Имеются некоторые основания полагать, что это характерно для плато Альбатрос против берегов Южной Америки. Острова Галапагос преимущественно вулканического происхождения; они сложены базальтами, но здесь были обнаружены также и андезиты. Архипелаг, возможно, расположен на окраине подводного сиалического продолжения Южноамериканского материка. Однако напротив Мексики, на участке с координатами 10°18'41" с. ш. и 109°12'34" з. д., в Тихом океане находится атолл Клиппертон, основание которого сложено главным образом породами трахитового ряда [225]. Воз- можно, из этого следует сделать вывод, что атолл соответствует сиалической восточной окраине Тихого океана. Эта граница выражена узкой зоной, вдоль которой молодые вулканические излияния имеют в среднем андези- товый состав. Это так называемая андезитовая линия, показанная на поме- щенной ниже фиг. 9. Можно принять, что за пределами краевых полос сиалического характе- ра, протягивающихся вдоль западного и восточного берегов Тихого океана, на всем остальном его пространстве преобладают сима или сальсима. Во вся- ком случае, сиаль, по-видимому, здесь отсутствует. Несмотря на столь выразительные данные, собранные сейсмологами, геологи очень осторожны в своих выводах. Так, Гиллули допускает суще- ствование и океанических гранитов и континентальных океанитов. Однако примеры, рассматриваемые этим ученым для юго-восточной части Тихого океана, не совсем доказательны, поскольку эти материалы происходят из островного пояса Австралийского континента. Кроме того, напомним, что, по данным буровых скважин, пройденных на атолле Эниветок, осадки эоценового возраста залегают на субстрате, сложенном оливиновыми базальтами [186]. Атлантический океан также характеризуется неоднородностями лито- логического строения дна под маломощным слоем современных осадков. Осевая линия этого океана выражена срединным хребтом, точно следующим очертаниям обоих его берегов. Характер дна океана с двух сторон поднятия, по-видимому, различен [247]. На западе господствует сима или сальсима; на востоке состав дна ближе к сиалю, как если бы оно было в большей части сложено осадочными отложениями. В частности, по сообщению Фюро- на, в 1883 г. экспедицией на «Талисмане» были подняты драгой с глубины 4225 м трилобиты [127]. В 1947 г. экспедицией «Атлантис» установлено существование в области срединного хребта кайнозойских консолидирован- ных известняков. В Южной Атлантике срединный хребет отмечается вулка- ническими островами, для которых получены интересные данные: остров Вознесения характеризуется лавами типа трахита, риолита, фонолита с более поздними базальтовыми излияниями; в выбросах вулканов местами содержатся глыбы амфиболового гранита, а также диабазов и габбро. Острова Святой Елены и Тристан-да-Кунья сложены преимущественно базальтовыми и фонолитовыми лавами. На острове Тристан-да-Кунья в процессе одного из извержений была выброшена глыба гнейса, что позво- ляет предполагать наличие сиаля в этой части дна Атлантического океана 1. Вулканы островов Гоф и Найтингел извергали лавы трахитового и базальтового состава. 1 Сведения о породах типа гранитов и гнейсов на островах Центральной Атлантики не нашли подтверждения в новейших данных.— Прим. ред.
Гл. 4. ОКЕАНЫ 57 Интересно напомнить, что пишет по этому поводу Мишо [217]. «Было бы, однако, ошибочным приписывать океанической коре исклю- чительно базальтовый состав. Наблюдениями на этих островах [приурочен- ных к Срединно-Атлантическому хребту — П. Ф.] установлено, что незна- чительная доля их видимой части сложена андезитами, трахитами, фоноли- тами и даже риолитами; эти породы являются продуктами дифференциации магмы нормального базальтового состава. С ними иногда ассоциируют гра- нитоидные (в широком смысле) породы, представляющие собой аналогичные дифференциаты, кристаллизовавшиеся в условиях более медленного охлаж- дения. Было бы неправильным относить эти материалы к собственно сиали- ческому слою на основе их петрографического характера или же химиче- ского состава, в котором преобладают кремнезем и глинозем». Ниже мы еще вернемся к вопросу о строении срединного хребта Атлан- тического океана, так как это своеобразная структура подводного рельефа, которая наблюдается во всех океанах и имеет большое значение. Вышеизложенные данные позволяют считать, что дно Атлантического океана несколько отличается от дна Тихого океана, в частности, более зна- чительным распространением осадков различного возраста восточнее сре- динного хребта, тогда как на западе от него дно имеет базальтовый характер почти вплоть до берегов Америки. Однако, по данным Юинга и Пресса [НО], измерения скорости распро- странения поверхностных волн во время недавних землетрясений, по-види- мому, указывают на то, что как дно Атлантического, так и дно Тихого океана непосредственно под поверхностным слоем — водой и рыхлыми осадками — сложены тяжелыми породами основного состава. Отмечавшееся различие между Атлантическим и Тихим океанами обусловлено тем, что до этого времени еще не придавали какого-либо значения этой поверхностной массе; в действительности же ее необходимо учитывать. Более детальные сведения о составе дна Атлантического океана можно найти в резюме работ, изложенных в № 1626 Трудов сессии 1964 г. Лондон- ского геологического общества, опубликованном 20 октября 1965 г. по ини- циативе «Группы вулканологических исследований» после коллоквиума 19 мая 1965 г. о вулканах Атлантики. По этому вопросу нужно еще добавить следующее. Исследованиями, проведенными в последние годы Дж. Юингом и М. Юингом [107], установлено, что в Атлантике кора имеет в основном базальтовый состав в пределах слоя мощностью 5 км. В области срединного хребта шириной 700 миль толщина коры достигает 25—30 км, причем верх- ние 3—4 км имеют вулканическое происхождение и главным образом базаль- товый состав, тогда как глубинная часть состоит из материала промежуточ- ного состава между базальтами и веществом мантии. Эти ученые считают, что поднятие возникло в результате связанного с конвекционными тече- ниями в мантии подъема огромных масс базальтов по разлому. Результаты, полученные вблизи Исландии Тригвасоном [277а], несколь- ко отличаются от сообщаемых предыдущими авторами. Эриксон, М. Юинг, Хизен и Уоллин в своей статье об отложении осад- ков в глубоководных частях Атлантики пишут [105] «В коллекции Ламонт- ской геологической обсерватории имеется 63 колонки, которые содержат осадки от плиоценового до раннемелового возраста. В среднем эти древние отложения явно более известковистые, чем ассоциирующие с ними плейсто- ценовые осадки. По-видимому, доплейстоценовая Атлантика содержала меньшее количество взвешенных терригенных осадков, чем плейстоценовая или даже современная Атлантика». Здесь следует отметить весьма большой интерес, который представляет краткая статья Ное-Нигаарда [224а] о Фарерских островах. Они сложены в основном базальтовыми лавами мощностью приблизительно 3000 м; на глу-
58 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ бине около 2000 м от кровли лав залегает маломощный (порядка 10 м) оса- дочный горизонт, к которому приурочен пласт угля; в нем встречаются также растительные остатки. Установлено, что базальтовые излияния имеют третичный возраст. Таким образом, весь архипелаг сложен накоплением последовательных излияний лавы с кратковременным перерывом, в течение которого образовались отложения с наземной флорой. Во второй части данной работы мы еще вернемся к рассмотрению этого вопроса; в частности, будет изложено мнение Шейнманна [259] о возможно- сти существования на месте части Северной Атлантики материка, в настоя- щее время исчезнувшего. Характер дна Индийского океана, по-видимому, не вполне идентичен дну Тихого океана, хотя поверхность Мохоровичича находится в обоих океанах на одной и той же глубине. Под Индийским океаном, как и под Атлантическим, земная кора обладает упругими свойствами, сходными с таковыми для континентов; совершенно иная картина характерна для Тихого океана. По мнению Шейдеггера [256], это различие обусловлено тем, что в Тихом океане симатический субстрат выходит на поверхность его ложа, тогда как в Атлантическом и Индийском океанах материал тот же, что и в области континентов, но имеет меньшую толщину, как на это указывает положение поверхности Мохоровичича. Райт и Джордж [239] установили, что дно Индийского океана характе- ризуется значительными вариациями строения, а также скоростей распро- странения сейсмических волн. Вариации полученных при исследованиях результатов больше, чем в глубоких частях Тихого океана; в среднем глу- бина до мантии в Индийском океане, по-видимому, на 1—2 км больше, чем в Тихом океане; однако наблюдалась и очень тонкая кора; севернее острова Амстердам мантия находится на глубине 7,5 км при глубине моря 3,5 км. Дэли [76] со своей стороны указывает, что в Индийском океане хребты Мёррей (Аравийское море), Карлсберг и Сейшельских островов, очевидно, сложены сиалем и сальсимой; в других местах, если сиаль и отсутствует, то сальсима может быть все же представлена. Сейшельские острова, сложенные гранитами и метаморфическими поро- дами, можно рассматривать как продолжение под водами океана древнего массива Мадагаскара. Подводное Маскаренское плато, несомненно, являет- ся северо-восточным продолжением этого древнего массива \ На первый взгляд в этом можно распознать зачатки тесной связи между Мадагаскаром и полуостровом Индостан. Однако положение становится несколько иным, если учесть данные физиографической схемы, составленной Хизеном и Тарп [159]. В самом деле, по данным, представленным этими учеными, срединное поднятие Индий- ского океана совпадает с хребтом Карлсберг. Но, как известно, срединно- океанические поднятия сложены в основном материалами основного состава и их нельзя относить к сиалю. Принимая это во внимание, нельзя признать прямой связи поднятия Мадагаскар — Сейшельский архипелаг — Маска- ренское плато с древними областями полуострова Индостан. В вышеупомянутой работе Хизен и Тарп указывают, что дно Индий- ского океана характеризуется присутствием микроконтинентов субмери- дионального простирания. В северной части океана они выделяют с запада на восток Мозамбикское, Мадагаскарское, Сейшельское и Маскаренское 1 По данным новейших исследований, Маскаренское поднятие, в отличие от Сей- шельских островов, характеризуется океанической корой.— Прим. ред.
Гл. 4. ОКЕАНЫ 59 поднятия, Лакедевское плато, хребет 90-го градуса восточной долготы [Восточно-Индийский]. Рельеф дна южной части Индийского океана характеризуется наличием плато Кергелен, которое показано на схеме как огромное подводное продол- жение Антарктиды. Присутствие этих неглубоководных областей, местами возвышающихся над уровнем моря, или микроконтинентов, по Хизену и Тарп, сильно отли- чает Индийский океан от Южной Атлантики. Кроме того, существует боль- шое различие в ориентировке тектонических сдвигов в Атлантическом и Индийском океанах. Следует особо указать, что остров Мадагаскар имеет подводное продол- жение к северу, отмечающееся Сейшельскими островами, и очень узкое продолжение к югу, обозначенное на карте Хизена и Тарп как Мадагаскар- ский хребет. По данным Беллара, на островах Кергелен под базальтами существует крупный гранодиоритовый массив; это, несомненно, материал сиалического характера. Таким образом, в Индийском океане ряд островов сложен не мате- риалом океанического типа, а сиалем, например гранитами и кристалличе- скими сланцами. И напротив, остров Амстердам, расположенный на востоке и имеющий вулканическое происхождение, сложен исключительно ба- зальтами. Эти данные, как бы неполны они ни были, достаточны, чтобы показать, что распространение сиаля не ограничено пространством географических материков. Некоторые океанические ложа также частично сложены сиалем, и различие между этими двумя областями, возможно, менее резкое, чем это кажется на первый взгляд. Если придерживаться слишком общих пред- ставлений, то можно было бы предположить, что сима охватывает около двух третей поверхности земного шара, хотя ее распространение, безуслов- но, меньше. Возможно, это является аргументом в пользу прерывистости первоначальной коры сиаля, участки большой мощности которого могли бы соответствовать континентальным массивам и некоторым хребтам и отме- лям, скрытым в настоящее время под морскими водами. Каковы бы ни были наблюдаемые различия между ложем различных океанов, несомненно, что в среднем по своему характеру они в корне отли- чаются от континентов. Здесь уместно процитировать фразу из статьи Менарда [213]: «Недавно проведенные геофизические исследования показывают, что океанические впадины коренным образом отличаются от континентов. Соответственно гипотеза, согласно которой в некоторых местах, где в настоя- щее время расположены океанические впадины, ранее существовали кон- тиненты, стала менее проблематична». Менард пишет также: «Постоянство континентов и океанических впадин является спорным, но почти несомненно, что те и другие обладают некоторыми весьма устой- чивыми особенностями, а именно: 1) характерным топографическим уровнем, настолько широко распро- страненным, что он определяет собой гипсографическую кривую Земли (Kosinna, 1921, стр. 36); 2) характерным набором пород, статистически, если не полностью, раз- личным (Gilluly, 1955, стр. 8—10); 3) типичным явно слоистым строением коры, как это установлено сей- смическими методами (Ewing, Press, 1956, стр. 2—4). Континент не может превратиться в океаническую впадину без превра- щения 35-километровой толщи пород одного типа в 5-километровую толщу пород другого типа и без снижения поверхности более чем на 5 км».
60 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ Все это противоречит прежней концепции о существовании на месте Тихого океана огромного устойчивого массива, аналогичного по своей природе Канадскому, Скандинавскому, Сибирскому и Африканскому щитам х. РЕЛЬЕФ ДНА ОКЕАНОВ Рельеф дна океанов в пределах континентального шельфа и континен- тального склона является, по имеющимся в настоящее время данным, гораз- до менее ровным, чем это представляли себе прежде. Наблюдения при помощи зондирования и акустических методов выявили значительные неровности дна океанов в этих областях. Острова, вулканические возвышенности, гийоты В итоге исследований, проведенных в течение ряда лет, Менард соста- вил серию схем распространения изолированных возвышенностей различ- ного происхождения в области Тихого океана. Одни из этих возвышенностей являются вулканическими хребтами или конусами, выступающими над уровнем моря; другие, называемые «под- водными горами», по-видимому, имеют то же происхождение, но полностью скрыты под водой. Все эти возвышенности, расположенные на глубоковод- ных участках океанического ложа, сложены в основном породами базаль- тового ряда; некоторые из них перекрыты коралловыми известняками. «Гийоты» 1 2 представляют собой изолированные возвышенности с срав- нительно крутыми склонами, вершина которых выровнена эрозией в эпоху, когда эти пики выступали над поверхностью воды. Такие изолированные возвышенности известны в заливе Аляска, в северо-западной части Тихого океана, к северу от Маршалловых островов. Этому типу рельефа в централь- ной части Тихого океана, между Маршалловыми островами и Гавайским архипелагом, посвящена работа Гамильтона [149]. В издании 1964 г. этой книги имеются весьма интересные сведения по рассматриваемой нами теме. Гийоты сложены оливиновыми базальтами, очень сходными с базаль- тами Гавайских островов. На вершине пиков эта порода представлена облом- ками, образовавшимися в результате волновой эрозии. Некоторые гийоты увенчаны также коралловыми постройками. Возвышенности такого типа можно считать древними вулканами или вулканическими поднятиями, сходными с сооружениями аналогичного характера на Гавайском архипелаге. Особенно большое количество гийотов отмечается в западной половине Тихого океана. По карте, составленной Менардом [214], можно проследить определен- ные направления, по которым ориентированы вулканические возвышен- ности, обрисовывающие до некоторой степени гребни, отвечающие текто- ническим разрывам. Интересно сопоставить их с расположением крупных радиальных разломов, известных на дне Тихого океана. Этот комплекс, очевидно, отвечает закономерно упорядоченной системе, по крайней мере как это показывает карта Менарда (фиг. 7). Изучение образцов осадочных пород, взятых на некоторых из этих возвышенностей, позволило установить, что содержащаяся в них ископае- мая фауна, представленная кораллами, рудистами, строматопорами и мол- люсками, имеет меловой возраст, от анта до сеномана. Эта фауна обнаружи- вает большое сходство с фауной того же возраста Тетиса; в эту эпоху климат был тропическим или полутропическим. В образцах пород с других гийотов 1 Этот гипотетический Тихоокеанский щит изображен на вкладном листе I, прило- женном к работе Делонэ [194]. 2 Это название было дано Хессом в память географа Арнольда Гюйо (Arnold Guyot), жившего в XIX веке [163].
Гл. 4. ОКЕАНЫ 61 Фиг. 7. Дно Тихого океана (по Менарду). Жирная черта — зоны разломов; небольшие, расположенные цепочкой кружки — линейные архи- пелаги и гийоты. были обнаружены органические остатки, датируемые верхним мелом или палеоценом. И наконец, выделенные планктонные фораминиферы весьма близки к фораминиферам Мексики. Гийоты дают бесспорное доказательство опускания дна Тихого океана по крайней мере начиная с мелового периода; это было огромное эпейрогени- ческое движение, которое предполагал еще Дарвин [77] для объяснения образования коралловых рифов слишком большой мощности для нормаль- ных условий жизни этих организмов. Легко провести сопоставление между этими наблюдениями и явлением, о котором мы сообщали, по данным Термье, относительно Срединно-Атлан- тического хребта: присутствием стекловатой лавы, по-видимому, указываю- щей на ее излияние вблизи поверхности. Другие рифы, напротив, расположены иногда на значительной высоте над уровнем моря, как это наблюдается, например, у Гавайских островов. Если дно океана в некоторых местах опускалось, то на других участках оно могло подниматься. Фактически в этих движениях следует видеть доказа- тельство волнообразного коробления земной коры, проявления которого отчетливо выражены и на материках.
62 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ Срединные хребты Срединные хребты являются одной из наиболее выдающихся черт всех океанов как но своим характерным особенностям, так и ио протяженности. Их размещение, по-видимому, образует закономерно упорядоченную систему, как это можно видеть при рассмотрении карт, составленных различными авторами; среди этих карт наиболее выразительными являются карты Хизена и Юинга, Менарда, а также Венинг-Мейнеса [285]. Самым характерным поднятием является, бесспорно, Срединно-Атлан- тический хребет, точно следующий изогнутым очертаниям берегов Атланти- ческого океана и весьма близко соответствующий его осевой линии. Пример- но таково же расположение срединного хребта и в Тихом океане, хотя на пер- вый взгляд правильность его расположения проявляется менее отчетливо, в частности из-за наличия вторичных поднятий. Срединноокеанические хребты тесно связаны между собой. Атлантиче- ское поднятие огибает южный край Африканского материка и продолжается в Индийский океан, где оно проходит между Мадагаскаром и островом Сен- Поль. Отсюда одна из его ветвей направляется к Аденскому заливу и обра- зует срединный хребет Индийского океана; другая ветвь огибает Австралию с юга и продолжается в виде срединного поднятия Тихого океана, проходя вблизи острова Пасхи, а затем к берегам Калифорнии. По этому поводу Вильсон [296] указывает, что комплекс срединно- океанических поднятий представляет собой величайшую горную цепь зем- ного шара, если учесть его огромную протяженность (или длину), а также ширину, составляющую несколько сот километров, и высоту, достигающую нескольких километров. Следует обратить внимание на следующую особенность: Срединно- Атлантический хребет на широте южного окончания Африканского материка довольно резко поворачивает к востоку, проходит на середине расстояния между Африкой и Антарктидой и направляется к Индийскому океану. Однако симметрично расположенного западного ответвления, которое про- ходило бы между Огненной Землей и Антарктидой, нет. Возможно, это объясняется тем, что горные складчатые системы западной части Америки резко изгибаются к востоку, образуя дугу Южных Антильских островов и смыкаясь таким образом с молодыми складчатыми системами Западной Антарктиды. Это является препятствием для продолжения срединноокеа- нического хребта, что отчетливо видно на карте рельефа морского дна этой части земного шара. Уместно отметить также, что от Исландии Срединно-Атлантический хребет протягивается к северу, проходит несколько западнее Шпицбергена и, следуя параллельно хребту Ломоносова, достигает побережья Сибири вблизи полуострова Таймыр. Очевидно, следует указать здесь на одно наблюдение очень общего характера в отношении направления срединноокеанических хребтов. Эти хребты присущи только области океана; как только они достигают материка или даже сколько-нибудь отчетливо выраженного подводного порога, они заканчиваются. Выше, в частности, было подчеркнуто различие, существую- щее в этом отношении между южными окончаниями Африки и Южной Аме- рики. Эта интерпретация подтверждается и другим наблюдением. Как уже было отмечено, Срединно-Атлантический хребет на широте Огненной Земли поворачивает к востоку и продолжается в Индийский океан, повторяя в гру- бых чертах конфигурацию Африканского материка. Брок [48] уже упоминал об этой поразительной особенности; она приводит к мысли, что это единое тектоническое нарушение, возникшее одновременно на всем своем протяже- нии; оно очень близко следует общим очертаниям берегов Африки на западе, юге и востоке, а затем теряется в северном направлении в Аденском заливе,
Фиг, 8. Система срединных поднятий океанов (по Хизену и Юингу),
64 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ возможно, продолжаясь узкой зоной основных пород, совпадающей с осевой линией Красного моря, чтобы окончательно исчезнуть на подходе к Суэц- кому заливу. На широте острова Сен-Поль от него отходит ответвление, направленное к восток-юго-востоку и огибающее Австралию с юга, где оно приобретает большую ширину. Срединный хребет не продолжается между Зондскими островами и Австралией, как этого, казалось бы, следовало ожидать. Вероят- но, это обусловлено тем, что данный отрезок представлен отмелями сиаличе- ского характера, а не большими океаническими глубинами, дно которых сложено материалом основного состава (см. физиографическую схему в выше- упомянутой работе Хизена и Тарп [158]). Таким образом, положение здесь сходно с обстановкой между Южной Америкой и Антарктидой (см. выше): присутствие отмелей континентального характера остановило развитие срединного хребта в основном океанической природы. Хизен и Тарп в объяснительной записке к физиографической схеме Индийского океана указывают на любопытное расположение этого средин- ного хребта, которое они сравнивают с перевернутой буквой Y. Следует обратить внимание, что ориентация ветвей этого «У», по-видимому, обуслов- лена формой континентального шельфа Антарктиды и прилегающего к нему подводного плато Кергелен, которые являются продолжением на большое расстояние под водами океана древнего массива Антарктиды. По наблюде- ниям Беллэра, произведенным на островах Кергелен, можно найти признаки сиалической природы этой части дна океана. Такое расположение срединного поднятия Индийского океана подтвер- ждает сформулированное выше правило, а именно, что подобные хребты присущи исключительно глубоководным частям океанического ложа сима- тического состава и исчезают при приближении к массивам континенталь- ного характера, т. е. сложенным сиалическим материалом, независимо от того, выражены ли они в рельефе в виде географических материков или скрыты под водами океана. Каково же значение этой системы поднятий, так закономерно располо- женной на дне океанов? Напомним, что Груссов, об одной из важных работ которого уже упоминалось выше, считает, что подводные хребты, по край- ней мере в Атлантике, являются эквивалентом горной системы континен- тальной области, например Скалистых гор. Однако, принимая во внимание слагающий их материал, от подобной интерпретации, по-видимому, следует отказаться. Прежде всего, эти подводные хребты сложены преимущественно основными породами; кроме того, на них расположены вулканы, извергаю- щие лавы базальтового состава, но иногда также трахитового и андезитового. И наконец, хотя их строение иногда и сложно, обычно они представлены одним широким поднятием, усложненным депрессией в его осевой зоне х. Следует добавить, что, согласно воззрениям Менарда, существуют сре- динноокеанические поднятия различного типа: а) одни из них широкие, с пологими склонами; на них расположены многочисленные вулканы и под- водные горы, но гийоты отсутствуют; б) другие менее широкие и с более крутыми склонами; они характеризуются как вулканическими островами, так и гийотами; в) и наконец, третья категория отвечает узким поднятиям с обрывистыми склонами; они асейсмичны, не выражены вулканическими островами, но для них характерны гийоты и атоллы. По представлениям Менарда, возможно, имеет место постепенный переход от первого типа к третьему, причем вулканическая деятельность постепенно затухает по мере 1 Менард не считает, что наличие этой депрессии, следующей по гребню хребта, имеет столь повсеместный характер, как это предполагали ранее [213].
Гл. 4. ОКЕАНЫ 65 стабилизации поднятия; присутствие многочисленных атоллов и гийотов на поднятиях третьего типа также говорит в пользу их более раннего образо- вания и более продвинувшейся эволюции. Кроме того, установлено, что тепловой поток более значителен в осевой зоне срединноокеанических хребтов, чем во всех других местах океанов. По этим различным характерным чертам срединноокеанические подня- тия весьма существенно отличаются от орогенов, известных на материках; было бы трудно установить тождественность этих двух типов деформаций. П. Термье уже полвека тому назад указал на большой интерес, который представляет обнаружение образца стекловатой лавы в 900 км севернее Азорских островов, как раз на линии срединноокеанического хребта; этот факт позволяет предположить, что было время, когда эта часть дна океана выступала над уровнем вод [274]. Помимо того, срединноокеанические поднятия характеризуются нали- чием вдоль их оси очагов землетрясений. Следовательно, судя по этим типич- ным особенностям (сейсмичности, характеру слагающего их материала, аномально высокому тепловому потоку), можно предположить, что они пред- ставляют собой разрывы в процессе постепенного расширения. Возможно, в пользу этой точки зрения свидетельствуют и результаты наблюдений в Исландии [255]. Здесь своевременно напомнить высказывание Менарда, приведенное выше (стр. 59). Срединноокеанические хребты сложены иным материалом, чем орогены континентов; они представляют собой различные явления в эволюции земной коры. Если принять, что так было всегда, то это равно- сильно допущению постоянства океанов с базальтовым дном. Дж. Юинг и М. Юинг в одной из своих работ указывают [107]: «Система срединноокеанических хребтов имеет всемирное распростра- нение (Ewing and Heezen, 1956) и обычно располагается на середине рас- стояния между континентальными массивами, что позволяет предположить ее одновозрастность с континентами. Узкий срединный рифт является, по-видимому, характерной ее особенностью. Положение зоны эпицентров землетрясений и молодых вулканов следует весьма точно этому срединному рифту... Вся эта обстановка является следствием конвекции с восходящими конвекционными течениями под срединноокеаническими хребтами. Эти течения поставляют магму и вызывают растяжение хребтов. Очевидно, именно конвекционная система определила местоположение континентов». Во всяком случае, срединные поднятия дают аргумент в пользу гипотезы конвекционных течений. Однако Венинг-Мейнес по этому поводу пишет [285]. «Строение коры в области срединноокеанических поднятий неясно. На вопрос о том, оказали ли влияние на строение коры течения в мантии, которые, вероятно, имеют восходящее движение под этими хребтами, еще нельзя дать окончательного ответа. Скорости прохождения сейсмических волн часто соответствуют значениям, промежуточным между характерными для гранитов и базальтов, и они все еще не получили точного объяс- нения» . Вопрос о происхождении срединноокеанических хребтов весьма интере- сен. По некоторым их характерным особенностям (указанным выше) можно найти в них кое-какое сходство с крупными радиальными разломами, о кото- рых шла речь при рассмотрении континентов и которые (как ниже будет показано) следует принимать во внимание также и для океанов. Однако сама форма системы срединноокеанических хребтов четко отличается от системы собственно радиальных разломов. Их изучение приводит к мысли, что в них следует видеть результат еще не получившего объяснения процесса, вызы- вающего растрескивание земной коры и допускающего тем самым подъем материала мантии на поверхность дна океанов — явление, неизвестное 5-259
66 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ в континентальной области, дающее до некоторой степени доказательство существования конвекционных течений в мантии. Поэтому не вызывает удивления заявление Венинг-Мейнеса, изложенное им в одной из его последних работ: «Итак, можно допустить, что в океанах процесс пластичного прогибания приводит к значительно большему сокращению пространства коры, чем в континентах. Если пренебречь небольшим количеством базальтов и осад- ков, то можно даже предположить, что сокращение коры в этих океанических геосинклиналях беспредельно. В таком случае мы приходим к выводу, имеющему огромное значение в геофизической истории Земли, а именно о возможности перемещения конвекционными потоками континентов на поверхности Земли без их значи- тельной деформации. Мы видим также, что этот вывод справедлив, несмотря на жесткость земной коры под океанами, о чем свидетельствуют многочислен- ные прямолинейные плоскости нарушений в этой коре, доказательством наличия которых являются эскарпы, выявленные Менардом, и значительное число прямолинейных рядов вулканических островов и атоллов в западной и центральной частях Тихого океана. В связи с многочисленными аргумен- тами в пользу дрейфа континентов, приводимыми Тейлором (1910), Веге- нером (1929) и позднее Ранкорном (1963), этот вывод следует приветствовать». Мы сочли полезным уже сейчас ознакомить читателя с концепцией вид- ного голландского геофизика. Исследования, выполненные в области Атлантики [109], дали весьма интересные результаты в части познания структуры срединноокеанических хребтов. Осевая зона Атлантического хребта, имеющая высокий рельеф, сложена на поверхности материалом, в котором скорость распространения сейсмических волн около 5 км/сек. Ниже располагается зона с сейсмической скоростью 7,3—7,5 км/сек, ее мощность достигает максимальной величины под осевой, более высокой частью хребта, постепенно уменьшаясь к его краям, где она переходит в зону с сейсмической скоростью 6,7 км/сек, т. е. нормальной скоростью для приповерхностной части дна океанов; таким образом, зона с сейсмической скоростью 7,3—7,5 км/сек имеет как бы харак- тер вытянутой вдоль срединного хребта депрессии, углубленной в подсти- лающий ее более плотный материал, симу, где скорость распространения сейсмических волн достигает 8,1 км/сек. Эти данные имеют важное значение, так как, возможно, позволят опре- делить происхождение и древний возраст срединноокеанических хребтов. Каков же возраст этой огромной системы срединноокеанических хреб- тов? Конечно, на этот вопрос ответить трудно. Наиболее вероятной гипоте- зой, в частности принимая во внимание древность Тихого океана, является отнесение хребтов далеко в глубь геологической истории Земли. Этот вопрос будет рассмотрен в одной из последующих глав. АНДЕЗИТОВАЯ ЛИНИЯ ТИХОГО ОКЕАНА И ЕГО КРАЕВЫЕ ЖЕЛОБА Выше уже упоминалось об этой особенности, но мы считаем полезным привести некоторые дополнительные более детальные сведения. Геологи установили в периферийной области Тихого океана существо- вание очень узкой зоны, характеризующейся присутствием потухших и дей- ствующих вулканов с лавами андезитового, трахитового и риолитового типов, с небольшой долей базальтового материала; по своему составу эти лавы сильно отличаются от лав, извергаемых вулканами, расположенными на большей части площади океана, которые имеют преимущественно базаль- товый и перидотитовый характер. Указанная зона была названа андезитовой линией. Ниже приведен рисунок из работы Холмса [167], на котором показаны также некоторые
Гл. 4. ОКЕАНЫ 67 черты дна Тихого океана (фиг. 9). Андезитовая линия легко прослеживается на западе Тихого океана, где она проходит недалеко от островов Чатем, про- должаясь, очевидно, с юга; далее она протягивается к северу и проходит вблизи острова Северный Новой Зеландии, приблизительно совпадает с желобами Тонга восточнее островов Фиджи, затем резко поворачивает Фиг. 9. Дно Тихого океана и андезитовая линия (по Холмсу). на запад, огибая с северной стороны Соломоновы острова, идет вдоль Мариан- ских островов и непосредственно восточнее Японии, огибает с юга Алеут- скую островную дугу и достигает берега Северной Америки, вдоль которого она следует далее уже на материке, на небольшом расстоянии от океана, вплоть до вулканических центров Южной Америки. Следовательно, андезитовая линия опоясывает весь Тихий океан; она разделяет две области, весьма различные между собой в отношении вулка- нической деятельности; внутри контура этой линии продукты вулканических извержений близки по составу к симе, а к самой андезитовой линии приуро- чены вулканические аппараты, извергающие продукты сиалического харак- тера, но сопровождаемые материалом, более близким по составу к симе или сальсиме, в частности базальтовыми лавами. Можно предположить, что эти вулканические аппараты возникли в зоне, в какой-то степени переходной между континентальной и глубокой океанической областями, например там, где первичные сиалические массивы выклиниваются на подходе к океану. Это соображение уже высказывалось ранее по поводу распределения: островных дуг и вулканов в юго-западной части Тихого океана. 5*
68 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ Теперь следует подчеркнуть другое интересное явление: вдоль андези- товой линии, совпадая с ней или проходя очень близко от нее, протягиваются глубокие желоба, следующие очертаниям островных дуг на западе Тихого океана. Одним из наиболее характерных является огромный желоб, распо- ложенный непосредственно к востоку от островов Тонга и Фиджи. Подобные желоба известны в окаймлении Марианских островов, вдоль дуги Филиппинских островов, островов Хондо (Хонсю) и Идзусито (Хок- кайдо) в Японии с продолжением вдоль Курильских островов; еще один желоб точно следует очертаниям Алеутской островной дуги, протягиваясь вдоль ее южного края. Необходимо отметить, что эта весьма своеобразная структура присуща только западной и северной окраине Тихого океана. Ее аналоги неизвестны вдоль берегов Северной и Южной Америки, за исключением очень узкой впадины, которая лишь немного глубже окружающего ее дна океана и про- тягивается на некоторое расстояние параллельно побережьям Перу и Чили1. Такое различие между двумя берегами Тихого океана соответствует указанному выше различию в простирании андезитовой линии на западе и на востоке океана. Оно согласуется также с другим хорошо известным географам различием краевой зоны Тихого океана вдоль американского побережья с одной стороны и австрало-азиатских берегов с другой: остров- ные дуги существуют лишь на западе, где они отделены от соседнего мате- рика сравнительно мелководными морями эпиконтинентального типа. Весьма показательна в этом отношении карта берегов Тихого океана, составленная Дэли. С восточной стороны складчатые системы принадлежат исключительно только Американскому материку; в противоположность этому на западе они почти полностью расположены на островных дугах и по обе стороны полуострова Камчатка, который можно считать нормаль- ным продолжением этих дуг; только при приближении к Берингову проливу, в области Алеутской дуги, происходит переход от одного типа к другому. Такой комплекс явлений, подчиняющихся единому закону, несомнен- но, свидетельствует о том, что Тихий океан и его окраины вели себя как огромный блок, претерпевший в целом крупные движения. Можно было бы сказать, что эта область Тихого океана испытала движения качания, опу- стившие западную ее часть и, наоборот, поднявшие восточную часть, создав впечатление асимметричного расположения, тогда как размещение струк- турных элементов свидетельствует о вполне симметричной эволюции отно- сительно осевой линии этого океана 1 2. По поводу крупных желобов, расположенных вдоль андезитовой линии в западной части Тихого океана, необходимо сообщить следующие очень важные данные. По результатам гравиметрических исследований, проведен- ных Венинг-Мейнесом, крупные краевые желоба характеризуются дефици- том силы тяжести. Для объяснения постоянства этого явления можно допу- стить действие конвекционного течения, приводящего к прогибанию коры на контакте с континентальным массивом, или предположить, что силы сжатия, действующие симметрично относительно оси желоба, с разрывами земной коры или без них, поддерживают аномалию структуры вопреки закону изостазии. Во всяком случае, подобное расположение желобов противоречит рас- тяжению дна океана, как это, по-видимому, должно было бы быть по теории расширения Земли. Эти различные характерные особенности свидетельствуют об отличии общей эволюции огромной области Тихого океана от эволюции других крупных океанических впадин. 1 А также Центрально-Американского желоба.— Прим, ред. 2 Этот вопрос рассмотрен в работе Фурмаръе [120], в частности начиная со стр. 992.
Гл. 4. ОКЕАНЫ 69 РАДИАЛЬНЫЕ РАЗЛОМЫ В последние годы в результате исследований дна океана обнаружено существование крупных разломов, названных по-английски «wrench-faults» или «strike-slip faults», т. е. горизонтальных смещений (сдвигов), прояв- ляющихся более или менее резко выраженными уступами. В Атлантическом океане крупная зона разломов этого типа была обна- ружена между Антильскими островами и Гвинейским заливом. По наблю- дениям Хизена и Тарп [157], разломы последовательно смещают Срединно- Атлантический хребет, причем южный блок перемещен к востоку относи- тельно северного блока. Следовательно, можно сделать вывод, что срединный хребет уже существовал в момент образования указанных тектонических нарушений. Это очень важно для понимания геологической эволюции данной части поверхности Земли. Мы еще вернемся к этому вопросу во вто- рой части книги при рассмотрении значимости аргументов, выдвигаемых за и против гипотезы дрейфа континентов. Горизонтальное смещение по наиболее крупному разлому составляет около 1000 км, а для системы из нескольких сближенных разломов — порядка 3000 км. Краузе в недавно опубликованной статье дает некоторые дополнитель- ные сведения о крупных разломах Атлантики, обнаруженных им у Гвиней- ского залива в районе между 7 и 11° с. ш. [181]. Их расположение во всех отношениях сходно с разломом, выявленным работами Хизена и Тарп. Левостороннее горизонтальное смещение здесь составляет примерно 700 км. По мнению Краузе, зона разломов, возможно, продолжается на Африкан- ском материке либо непосредственно, либо кулисообразно (см. карту, при- ложенную к работе Бардэ [13]). Разломы такого же типа известны и в области Тихого океана, причем не только в его обрамлении, например разлом Сан-Андреас в Калифорнии или Альпийский разлом Новой Зеландии, но и на дне самого океана. На имеющихся картах показаны с севера на юг следующие разломы: Мендосино, Пайонир, Мёррей, Кларион, Клиппертон и другие, еще не полу- чившие названия 1 (см. работу Хизена [155], а также карту в работе Гланжо [139]). Их простирание близко к широтному; наиболее значительное гори- зонтальное смещение (левостороннее), порядка 1160 км, отмечается по раз- лому Мендосино 1 2. Разлом Клиппертон на картах показан как разлом, пере- секающий Центральную Африку; его продолжением служат указанные выше разломы Атлантики. Гланжо на приложенной к его работе карте показал ряд других разло- мов в области открытого океана, имеющих то северо-западное, то северо- восточное простирание. Можно предположить существование огромной системы разломов трех сопряженных направлений, довольно закономерно упорядоченной, охватывающей всю область Тихого океана, т. е. почти треть поверхности Земли. Через Центральную Америку эта система связана с системой разломов Атлантики, в частности «рвом Бартлет» («Bartlett Trench»), пересекающим Гватемалу и проходящим севернее Ямайки (см. кар- ту Центральной Америки по Борну (1932), приведенную в работе Венинг- Мейнеса [285]). По данным Хесса, эти разломы не строго прямолинейны, а описывают дугу очень большого радиуса, обращенную вогнутостью к югу. 1 Не упомянуты, в частности, зоны разломов Молокаи, Галапагос, Маркизских островов, острова Пасхи.— Прим, перев. 2 По данным, приведенным в последнем издании работы Холмса [167], горизонталь- ное смещение по разлому Мёррей составляет 154 км, а по разлому Пайонир — 265 км\ таким образом, суммарное смещение для комплекса этих трех крупных разломов — более 1500 км.
70 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ Ложе Индийского океана не является исключением из данного правила; Хизен и Тарп [158; см. карты, опубликованные в 1965 г.] отмечают здесь линейно вытянутые «микроконтиненты», главным образом в южной части океана. Кроме того, дно этого океана характеризуется присутствием «линей- ных направлений» («linear trends») меридионального простирания; крупные зоны разломов обнаружены между Оманским заливом и Южным полярным кругом, параллельно восточному берегу Мадагаскара, у западной стороны Сейшельского архипелага и у хребта Мёррей. К юго-западу от Австралии зоны разломов ориентированы в грубоши- ротном направлении, тогда как северо-западнее этого материка разломы того же типа имеют северо-восточное простирание. Срединное поднятие смещено радиальными разломами, или горизонтальными сдвигами. Такое расположение разломов весьма сходно с наблюдаемым на дне Атлантиче- ского океана. Следовательно, с этой точки зрения Индийский океан развивался подоб- но другим океанам; он затронут огромной системой радиальных разломов, охватывающей всю поверхность земного шара. Напомним, что, по представлениям Брувера, форма некоторых остров- ных дуг обусловлена давлением жестких масс, создающим разрыв земной коры по радиальным разломам, которые представляют собой горизонталь- ные сдвиги. Таким образом, форма складок Новой Гвинеи, обнаруживаю- щая в плане S-образный изгиб, возможно, является следствием подвижек по подобным нарушениям. Выше уже неоднократно указывалось, что радиальные разломы и гори- зонтальные сдвиги расположены довольно закономерно, образуя как бы огромную систему, охватывающую всю поверхность земного шара. Сдвиги являются то правосторонними, то левосторонними, причем первые обычно северо-восточного простирания, а вторые — северо-западного. Однако это, по-видимому, не абсолютное правило. Дюбурдье [94] утверждает, что в результате серии тектонических сдвигов Марокканский регион переместился к северо-востоку относительно Туниса. Кроме того, он указывает по поводу землетрясения в Агадире в 1962 г., что от Туниса до Марокко существуют многочисленные тектонические нарушения северо- восточного простирания, представляющие собой зоны сдвига, всегда с лево- сторонним движением [95]. Эти сдвиги в северной краевой зоне Африки в сочетании с другими текто- ническими нарушениями, хорошо известными как на этом материке так и в Европе, образуют довольно упорядоченную систему двух, а иногда трех сопряженных направлений. Это является доказательством относитель- ного движения блоков земной коры, величина которого может быть значи- тельна. Однако было бы неосмотрительно определять перемещение Африки относительно Европы, суммируя горизонтальное смещение всех этих сдви- гов; несомненно, ближе к действительности кулисообразное расположение этих тектонических нарушений. Холмс в новом издании своей книги «Principles of physical Geology» [167] пишет: «Установление непрерывных движений вдоль крупных сдвигов, таких, как описанные на стр. 226—230, не оставляет сомнений в том, что перемеще- ния земной коры, уже достигшие сотен миль, все еще активно продолжаются. Помимо разлома Сан-Андреас в Калифорнии и Альпийского разлома в Новой Зеландии, имеются другие, менее известные, но не менее активные и опасные. Ярким примером является расчленение северо-западной Африки серией разломов восток-северо-восточного простирания, суммарный эффект кото- рого в настоящее время выражен смещением Марокко и северной части Алжира более чем на 100 миль относительно Туниса».
Гл. 4. ОКЕАНЫ 71 С другой стороны, Хизен и Тарп [157] утверждали, что срединноокеан- ские хребты пересечены в ряде мест поперечными разломами как в Индий- ском, так и в Тихом и Атлантическом океанах. Исходя из этого, казалось бы, можно сделать вывод, что срединные под- нятия более древние, чем смещающие их разломы. Однако не следует упу- скать из вида, что крупные разрывы с амплитудой смещения, иногда пре- вышающей 1000 км, образовались не сразу, а расширялись в течение чрез- вычайно длительного времени скачками. Вероятно, так же происходило и развитие срединных поднятий, которые, несомненно, окончательно сфор- мировались в несколько этапов. Фактически это совместное действие двух тектонических элементов различного характера. Следует также указать, что, по данным Хизена и Тарп, эти линии попе- речных разломов асейсмичны, за исключением участков их пересечения с осевой зоной срединного поднятия. В противоположность этому средин- ные поднятия являются областью землетрясений и вулканических проявле- ний, но их склоны, по-видимому, асейсмичны. Добавим также, что крупные широтные разломы Тихого океана закан- чиваются у берегов Америки. Можно выдвинуть предположение, что они древнее очень молодых складчатых зон, расположенных вдоль литораль- ной зоны. Итак, дно океанов имеет значительно более резко выраженный и более разнообразный рельеф, чем представляли ранее, причем этот рельеф, как правило, совершенно иной, чем рельеф континентов. Хотя местами он харак- теризуется, как и на континентах, вулканическими пиками, служащими (или нет) основанием для коралловых построек, уступы, определяющиеся крупными радиальными разломами, гораздо лучше сохранились в океаниче- ских областях. Наиболее разительное отличие — это отсутствие здесь под- нятий, сопоставимых с орогенами континентальных массивов, существен- ным компонентом которых они являются. Вопреки представлениям Груссо- ва, сопоставление этих двух типов рельефа, т. е. срединноокеанических хребтов и орогенов материков, невозможно. Таким образом, можно заключить, что огромные океанические про- странства претерпели совершенно иную эволюцию, чем континенты; в дан- ном случае это различные области. Можно даже утверждать, что такая обстановка существовала со времени расчленения блоков сиаля, первых зачатков континентов. Установление существования крупных радиальных разломов на дне океанов важно и с другой точки зрения. Оно свидетельствовало бы о том, что земная кора в отношении своей устойчивости находится в весьма сход- ных условиях в океанической и континентальной областях. По этому поводу уместно напомнить высказывание Кэри [63]: «Можно считать, что эта кора обладает сопротивлением того же порядка, что и континентальная кора. Поэтому я исключил из своих постулатов всякое предположение о том, что континенты могут свободно перемещаться сквозь океаническую кору». Присутствие радиальных разломов, или горизонтальных сдвигов, на дне океанов можно считать в настоящее время доказанным, поскольку удалось измерить величину смещения океанических поднятий на участках их пере- сечения этими разломами. Следовательно, в континентальной и океаниче- ской областях земной коры обстановка, очевидно, одинакова, по крайней мере внешне. Однако следует сделать оговорку. Выше были изложены выводы, к которым пришла группа геологов на симпозиуме в Найроби о восточной части Африки. Остается признание того, что в отношении крупных радиаль- ных разломов с значительным горизонтальным смещением условия более благоприятны в областях дна океанов, в прилегающих к крупным океанам
72 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ регионах и в краевой зоне океанов. Этот вопрос требует весьма вниматель- ного изучения. Тем не менее вся земная кора охвачена сравнительно правильной систе- мой радиальных разломов, которые часто следует относить к горизонталь- ным сдвигам. Какова же причина этого? Возможно, ответ на этот вопрос мы найдем в статье Муди и Хилла [219]. По их представлениям, сдвиги (wrench-faults) субвертикальны; они проникают на глубину до границы «внешней коры»; они расчленяют кору на полигональные блоки и представляют собой соот- ветственно важный элемент ее строения. Они возникают под воздействием сил сжатия, ориентированных в меридиональном направлении, и, очевидно, были активны в том же направлении в течение большей части эволюции земной коры. В целом они образуют сетку, охватывающую всю поверхность Земли, причем в этой сетке можно выделить до восьми направлений. Краевые разломы Тихого океана В одном из предыдущих разделов были приведены некоторые данные о радиальных разломах, известных по окраинам материков, окружающих Тихий океан как на западе, так и на востоке. Эти разломы хорошо изучены благодаря исследованиям, произведенным на суше. Однако можно считать, что они не заканчиваются там, где они достигают берега, а продолжаются на морском дне на более или менее значительное расстояние от побережья. Аллен [4], рассматривая огромную систему радиальных разломов, извест- ных по периферии Тихого океана, приходит к выводу, что геодезические и геологические данные подтверждают непрерывное перемещение вдоль этих разломов, причем это согласуется с результатами, полученными Кроу- эллом по разлому Сан-Андреас в Калифорнии. Однако Аллен отмечает, что тектонические нарушения по периферии Тихого океана не дают какого-либо доказательства ни за, ни против дрейфа континентов, так как разломы примерно параллельны краю материка и уточ- нить по ним условия орогенеза не представляется возможным. Тем не менее они указывают на повсеместность этого явления и его большую длитель- ность, что весьма важно. Наличие такой системы, по-видимому закономерно упорядоченной относительно Тихого океана, привело к мысли о связи между этими дисло- кациями и каким-то общим движением этого огромного бассейна, очевидно, одной из наиболее древних черт поверхности Земли. Так, в 1959 г. Сент-Аманд [266] и Беньоф [29] высказали мнение, что область Тихого океана в целом испытала ротационное движение относительно окружающих ее континентов, и разломы, или сдвиги, отмечают контакт между перемещавшимися блоками. В более поздней работе Беньоф [30], однако, отказывается от подобного объяснения ввиду многочисленных труд- ностей, которые оно вызывает. К этой идее вновь вернулся Холмс [167]. Он предполагает, что дно Тихого океана испытывает медленно вращательное движение в направлении против часовой стрелки. Это, несомненно, одна из наиболее остроумных гипотез. Но возникает вопрос: нельзя ли рассматривать правостороннее движение вдоль краевых разломов Тихого океана с другой точки зрения? Обсуждение этой проблемы увлекло бы нас слишком далеко за рамки дан- ной работы, и поэтому нецелесообразно останавливаться на ней более деталь- но. Тем не менее эти соображения дают возможность считать, что перемеще- ния земной коры могут быть весьма сложными; соответственно необходима большая осторожность при попытках объяснения обнаруживаемых геоло- гами относительных движений, происходивших в различные моменты исто- рии Земли.
Гл. 4. ОКЕАНЫ 73 Так или иначе, следует констатировать, что крупные разломы в откры- той области Тихого океана являются приблизительно прямолинейными. Они, очевидно, очень древние, так же как и разломы, расположенные по периферии этого океана. Если ложе Тихого океана действительно испыты- вало вращательное движение, то трудно понять, каким образом разломы, расположенные в его центральной части, не были деформированы. Это сооб- ражение представляется тем более правомерным, что мы считаем возмож- ным допустить непрерывность, по крайней мере приблизительную, между широтными разломами на дне Тихого океана и разломами того же простира- ния на дне Атлантического океана, где они заметно смещают срединное поднятие. Судя по приведенным выше цифрам, речь идет о перемещениях огромной амплитуды вдоль этих крупных разрывов, что позволяет считать, что как в Атлантическом, так и в Тихом океане это весьма древние струк- турные единицы. Примечание. По недавно проведенным определениям скорости распро- странения сейсмических волн в области между Провансом и Корсикой стало известно, что структура дна Лигурийского моря сравнима с континенталь- ной структурой, за исключением того, что поверхность Мохоровичича нахо- дится здесь на гораздо меньшей глубине [220]. Исходя из этого можно прийти к заключению, что область Мезогеи, имеющая эпиконтинентальный характер, проявляет тенденцию к приспособ- лению к структурным условиям глубоководных частей океанического ложа. Если такой вывод был бы правомерным для всего пространства Тетиса, можно было бы считать, что история этой зоны с молодой складчатостью имеет определенные связи с историей крупных океанических бассейнов. ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ НА ДНЕ ОКЕАНОВ Дно океанов покрыто осадками разнообразного происхождения и весьма различной мощности. Обломочный материал сносится с побережий деятель- ностью волн или же поступает из внутренних областей материков, откуда он транспортируется к морю реками. Органогенные отложения являются результатом образования рифов, сооружаемых кораллами, водорослями и т. д., или накопления мелких раковин известкового состава (например, глобигериновые илы) или кремнистого (диатомовые илы); наконец, проис- ходит также накопление мельчайших глинистых частиц, приводящее к обра- зованию, например, глубоководных красных глин. По-видимому, нет необходимости останавливаться на рассмотрении данного вопроса, изложенного во многих геологических трудах. Нас в основ- ном интересует возраст этих образований, в частности там, где удалось определить характер субстрата, на котором они залегают. В общем эти отложения имеют максимальную мощность по периферии материка; они здесь не дислоцированы, за исключением, в ряде случаев, увеличения наклона слоев [108]. Следует указать на возможность существенного различия между двумя океаническими бассейнами и даже между двумя частями одного и того же бассейна в зависимости от того, впадают ли в него здесь крупные реки или лишь незначительные водные потоки. С точки зрения общей эволюции земной коры больший интерес пред- ставляет возраст отложений на дне океанов. В глубинах Тихого океана отложения, содержащие ископаемые орга- нические остатки, наблюдались во многих местах, особенно на участках, где его дно приподнято вследствие наличия вулканических возвышенностей или гийотов. Выше указывалось, что на большом протяжении параллельно экватору были отмечены содержащие ископаемые органические остатки коралловые отложения, возраст которых достигает мелового. В этом же океа-
74 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ не зондированием в пределах координат 45° с. ш.—45° ю. ш. и 151° в. д.— 73° в. д. получены пробы осадков от эоценового до миоценового и четвер- тичного возраста. Об этом будет идти речь в главе о палеоклиматологии, во второй части работы. Согласно данным Крумменахера и Нётцлина [183], проявления вулка- низма на территории французской Полинезии начались по меньшей мере в средней юре и завершились лишь недавно. Со среднеюрского времени остров Таити был центром активной вулка- нической деятельности. Если наиболее древние ископаемые остатки, подня- тые драгированием с гийотов, относятся к середине мелового периода, то вул- канизм значительно отодвигает дату существования глубоководной части Тихого океана. Интересные данные получены в результате исследования юго-западной части Индийского океана. В образцах из семи буровых скважин были обна- ружены ископаемые органические остатки от верхнемелового до среднемио- ценового возраста. По-видимому, они связаны с поднятиями на дне океа- на [278] \ Следует отметить, что здесь, как и в Тихом океане, возраст наиболее древних осадков, известных на больших океанических глубинах, по-видимо- му, не старше мелового 1 2. С другой стороны, как указывалось выше, из буровых скважин, прой- денных в Северной Атлантике, были извлечены образцы пород от плиоцено- вого до нижнемелового возраста. Мы упоминали, кроме того, что к северо- западу от Бермудских островов скважина пересекла толщу осадков мощ- ностью 1425 м (?), прежде чем достигла базальтового субстрата. Нижние слои этой осадочной серии следует также отнести к мелу 3. В настоящее время, очевидно, твердо установлено, что неметаморфизо- ванные осадки, частично покрывающие ложа Тихого, Атлантического и Индийского океанов, имеют возраст не старше нижнего мела 4. Но можно ли из этого сделать вывод, что огромные океаны в их совре- менном виде образовались не более 150—200 млн. лет назад? Геологические данные, несомненно, не согласуются с подобной гипотезой, особенно в отно- шении Тихого океана. Трудно представить себе, чтобы это было так даже с позиций концеп- ции расширения Земли, поскольку подобное увеличение объема должно было проявляться с начала геологической эволюции земного шара. Если же принять гипотезу постоянства океанов, по крайней мере относительного, то что стало с осадками, отложившимися на симатическом дне ранее мело- вого периода? Следует, однако, сказать, что число буровых скважин, достигших фундамента осадочных отложений в областях больших океанических глу- бин, весьма невелико. Когда же эти осадки перекрывают подводные воз- вышенности вулканического происхождения, как это часто имеет место в Тихом океане, то они лишь позволяют установить возраст конца вулка- нических извержений, совершенно не предрешая времени формирования дна, на котором возникли вулканы. 1 В отношении северо-западной части Индийского океана возникает предположение просто о продолжении под водами океана меловых формаций, известных в выходах на африканском побережье по обе стороны Лоренсу-Маркиш, залегающих несогласно на докембрии. 2 В северо-западной части Тихого океана, на подводной возвышенности Шатского, во время рейса американского экспедиционного судна «Гломар Челленджер» в 1969 г. были вскрыты бурением отложения верхов юры (титона).— Прим. ред. 3 В 1968 г. бурением с судна «Гломар Челленджер» и здесь были вскрыты отложения верхов юры (титонского яруса).— Прим. ред. 4 Точнее, верхней юры (см. два предыдущих примечания).— Прим. ред.
Гл. 4. ОКЕАНЫ 75 В отношении Тихого океана весьма ценные указания по этому вопросу имеются в уже неоднократно цитировавшейся нами работе Холмса [167]. Он выдвинул гипотезу, что дно этого океана смещается к его краям во всех направлениях, в результате чего базальтовый слой, увлекаемый под кон- тинентальные массивы, постоянно обновляется. Присутствие многочислен- ных хребтов вулканического происхождения, гийотов, а также проявления вулканической деятельности на Гавайских островах свидетельствуют в поль- зу непрерывного поступления базальтового материала, чем можно объяснить непрерывное обновление океанического ложа. Холмс пишет по этому вопросу: «Однако предположение о том, что дно Тихого океана обновилось в течение последних нескольких сот миллионов лет, по-видимому, под- тверждается явным дефицитом осадков в его глубоководных областях. Мощ- ность океанических осадков не превышает одной десятой доли той мощности, которую следовало бы ожидать, если первичное ложе Тихого океана было неизменным элементом земной коры, как это обычно предполагали. Более того, мощность этих океанических осадков не больше, чем осадков, нако- пившихся на ложах Атлантического и Индийского океанов. Тем не менее обычно считают, что последние образовались при разобщении континентов и их «дрейфе» в современное положение, т. е. в течение приблизительно 200 млн. лет, прошедших с раннего мезозоя. Если Тихий океан действи- тельно древнее других современных океанов, то его дно должно было более или менее непрерывно обновляться, как об этом сказано выше.» В наши намерения не входит определение своего отношения к гипотезе, защищаемой Холмсом. Но в отношении рассматриваемой нами темы напра- шивается следующее соображение: действительно, достоверно датированные осадки в Тихом океане, по-видимому, не старше мезозоя; таково же положе- ние в Индийском и Атлантическом океанах. Для последних Холмс объясняет это явлением дрейфа континентов, который начался в эту эпоху. Однако подобное объяснение не может быть принято для Тихого океана. Если же сравнительно молодой возраст осадочных отложений в этом океане следует объяснять обновлением его дна сообразно с указанным выше процессом, то почему бы не распространить это же объяснение на Атлантический и Индийский океаны? ОБЛАСТЬ ТЕТИСА Зюсс дал название «Тетис» огромной депрессии, простиравшейся начи- ная с кембрия до третичного времени между устойчивыми массивами Евразии на севере и Африки, Аравии и Индии на юге. В действительности это обшир- ная сложная зона с преобладанием морских условий; она в значительной части совпадает с геосинклинальными областями, за счет которых возникли крупные горные цепи окраин Средиземноморья, а также Гималаев, являю- щихся их продолжением. За пределами Атлантики ее приблизительным эквивалентом являются молодые складчатые зоны Антильских островов и Венесуэлы. Эта протяженная зона с тенденцией к морскому осадконакоплению разделяет, таким образом, территории континентальной природы, Лавразию по одну сторону и Гондвану — по другую. Следовательно, Тетис, по-видимому, представляет собой постоянную черту строения поверхности земного шара \ Однако, несмотря на морской характер большей части накопившихся в этой области осадков, ее нельзя сопоставлять с глубокими океаническими впадинами, обрамленными кон- тинентальным склоном. Область Мезогеи всегда была морем эпиконтинен- 1 Это утверждение является спорным — имеются основания считать, что Тетис возник лишь в конце позднего протерозоя.— Прим. ред.
76 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ тального типа, не имеющим никакого отношения к глубоководным частям океанов, таким, какие были рассмотрены выше. Существуют, конечно, отдельные исключения, например Черное море, но они не меняют общего правила 1. В данной работе не представляется возможным более или менее детально изложить геологическую эволюцию Тетиса; по этому вопросу рекомендуем читателю обратиться к ряду обобщающих трудов [120, в частности стр. 872— 960; 276]. Характерны в этом отношении палеогеографические карты, при- ложенные к работе А. Термье и Ж. Термье; как бы приближенны они ни были, они неизбежно показывают тенденцию к постоянству морских условий в области Тетиса. Антильский регион по своему положению между Североамериканским и Бразильско-Гвианским древними массивами и по характерным для него молодым тектоническим деформациям находится в сходных условиях с Тети- сом, заключенным между древними массивами Евразии с одной стороны и Африки — Аравии — Индии с другой. На первый взгляд представляется, что эти две области земного шара, расположенные приблизительно на про- должении одна другой, имеют одинаковую значимость, несмотря на огром- ное различие в их протяженности. Но палеогеографические схемы супругов Термье указывают на необходимость некоторой осторожности в решении данного вопроса. По-видимому, аналогия имеет место только с мезозоя. Однако в своих основных чертах зона Мезогеи является важным эле- ментом в эволюции земной коры, в частности в связи с тенденцией к постоян- ству условий морской седиментации, часто в противоположность условиям, установленным в регионах, расположенных севернее и южнее. По этому поводу следует сослаться на некоторые данные, изложенные Бордэ в его книге о Гималаях [46]. Он сообщает, что на докембрийском силь- нометаморфизованном основании покоится осадочная серия, начинающая- ся с кембрия. Эта серия чехла продолжается без значительного перерыва по крайней мере вплоть до отложений мелового возраста. «Это подтвержде- но, — пишет Бордэ,— как для серии Тибета севернее осевой зоны, так и для серий Кашмира и Кумаона к югу от нее». «Далее к востоку чехол становится метаморфическим, но вполне вероят- но, что еще сохраняется та же закономерность...» «Мощность осадочных формаций чехла всегда значительна и исчисляется тысячами и даже десятком тысяч метров. Эта характерная особенность, по-видимому, связана с условиями осадконакопления в северной краевой зоне материка Гондваны. Маловероятно, чтобы было иначе, разве что только местами и лишь для части стратиграфической шкалы; следовательно, воз- можность повсеместно встретить сильно конденсированные серии весьма невелика». Можно сказать, что Гималаи с их тибетской тыльной областью, характе- ризующейся в основном морской седиментацией в течение палеозоя, мезо- зоя и начала третичного периода, представляют собой поистине центр мак- симального осадконакопления Тетиса. В Средиземноморском регионе уже отмечаются значительные перерывы в осадконакоплении, поскольку здесь известна герцинская складчатость в полном ее развитии. Следует кратко остановиться и на районе Антильских островов, чтобы определить, в какой степени можно считать его естественным продолже- нием Средиземноморья за пределами Атлантики. В этом случае мы сошлемся главным образом на книгу Буттерлейна, посвященную рассмотрению этой части земного шара [55]. Кроме того, мы ознакомились и с превосходной работой А. Термье и Ж. Термье [276], содержащей серию палеогеографиче- ских карт для различных эпох истории Земли. 1 И этот тезис ныне оспаривается многими исследователями.— Прим. ред.
Гл. 4. ОКЕАНЫ 77 На основе имеющихся в настоящее время данных о геологическом строении этого региона, очевидно, можно сделать вывод, что на простран- стве, занятом Антильским, или Карибским, морем, располагался в течение большей части геологического времени, по крайней мере с конца палеозоя, континентальный массив (Карибская Земля), вокруг которого возникли более молодые деформации, известные в различных звеньях Антильской островной дуги. По-видимому, можно считать установленным, что тектонические дефор- мации распространялись с запада на восток с перемещением в том же направ- лении вулканической деятельности, весьма характерной для этой структур- ной единицы Карибского региона. Мы не можем здесь останавливаться на деталях геологического строения Антильской островной дуги. Скажем лишь, что на первый взгляд она напо- минает овальное расположение различных частей средиземноморских склад- чатых систем, причем в тылу серии островов, сложенных главным образом смятыми в складки осадочными породами, находится погруженный Кариб- ский массив. Бюттерлен указывает, что «антильская седиментация характеризовалась во все эпохи преобладанием магматических накоплений тихоокеанского андезитового типа и осадочных отложений типа органогенных известняков, причем это наблюдается во всех районах». Следует подчеркнуть близкое сходство между Антильскими островами и краевыми складчатыми системами Тихого океана, проявляющееся столь резко, что эта островная дуга может рассматриваться как некое внедрение Тихоокеанской области в Атлантическую. Ниже будет показано, что такое же явление произошло на месте Южных Антильских островов, между Юж- ной Америкой и Антарктидой. Если Антильская островная дуга тесно связана с краевыми складча- тыми системами Тихого океана, то несомненна и ее тесная палеогеографиче- ская связь с Средиземноморьем. Черты сходства морских фаун различных эпох, по крайней мере с мезозоя, отмечены многими авторами. Однако, как пишет Бюттерлен [55]: «Черты сходства их морских литоральных фаун не обязательно означают, что Антильская геосинклиналь и геосинклиналь Средиземноморья состав- ляли одно целое. Можно представить себе миграцию фауны вдоль берегов, окаймляющих щит Лаврентид и щит континента Гондваны и особенно вдоль этого континента, тогда как в современной области Атлантики располагалась глубокая океаническая котловина». Напомним также, что на Бермудских и Азорских островах вулканизм имеет симатическую природу в противоположность сиалическому вулканиз- му Малых Антильских островов. Впрочем, описания различных авторов приводят к мысли о наличии с тектонической точки зрения довольно заметных различий между Антиль- ской островной дугой и Средиземноморскими овалами. Это необходимо учи- тывать, когда думают о сближении Еврафрики с американскими континен- тами, следуя гипотезе дрейфа континентов. Интересное указание имеется в статье, опубликованной в 1966 г. Шейн- манном [258]. По данным [геомагнитных] наблюдений, проведенных в Атлан- тическом океане Ивановым в период с 1961 по 1963 г., дно этого океана в пре- делах широкой зоны, протягивающейся от юга Испании и северо-запада Африки к Центральной Америке, имеет иное строение, чем океаническое ложе севернее и южнее этой зоны. В этом, несомненно, следует видеть влия- ние продолжения прогиба Мезогеи. В заключение надо сказать, что Тетис, в его наиболее широком пони- мании, на каждом из своих концов соединяется со складчатыми системами Тихоокеанского кольца. Молодые складчатые зоны образуют, согласно
78 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ представлениям Холмса [167], как бы два гигантских почти непрерывных кольца, одно из которых окружает северные материки, т. е. Северную Аме- рику и Евразию, составлявшие в комплексе Лавразию, а второе окружает южные континентальные массивы, Южную Америку, Африку с Аравией и Индией, Австралию и Антарктиду, т. е. земли Гондваны. ПОБЕРЕЖЬЯ ОКЕАНОВ В заключение этой главы следует кратко остановиться на форме и про- исхождении побережий океанов. Зюсс, несомненно, первый привлек внимание к резкому различию, суще- ствующему между берегами атлантического и тихоокеанского типа. Тихо- океанские берега являются продольными, т. е. ориентированы согласно складчатости независимо от того, касается ли это краевых складок материка или же островных дуг. В противоположность этому атлантические берега, по мнению Зюсса, поперечные, т. е. секут складки под прямым или косым углом к их простиранию; они характеризуются линиями разломов, по кото- рым произошло опускание ложа океана. Конечно, различие между атлантическими и тихоокеанскими берегами несомненно, но возможно, оно несколько менее абсолютное, чем это пред- полагал Зюсс. Определение, данное выше для тихоокеанских берегов, может быть принято за очень редкими исключениями. Причина параллельности бере- говых линий и ориентировки складок, очевидно, заключается в том, что Тихий океан окаймлен молодыми складчатыми зонами, которые обусловили поднятие континентальных окраин и соответственное понижение в некоторой степени дна прилегающего океана. Так, например, в Вентуре (Калифорния) очень близко от берега Тихого океана наблюдаются поднятые почти до вер- тикального положения четвертичные формации, наклоненные к океану, тогда как в направлении к внутренней области материка на поверхность последовательно выходят складчатые отложения третичного и мелового возраста (см. разрез, приведенный в статье Фурмарье [114]). Это, очевидно, особый случай, когда можно наблюдать воочию связь между воздыманием орогена и расположением побережья на непосредствен- ном контакте с ним. Однако не следует упускать из вида влияние денуда- ционных процессов, выражающееся одновременно в размыве побережья морскими волнами и деятельности атмосферных агентов далее в глубь мате- рика. По истечении сравнительно короткого времени берег может оказаться отодвинувшимся и уже сложенным более древними породами, образую- щими центральную часть складок и даже обращенный к материку склон антиклинория. При этом берег может оказаться ориентированным под каким- то косым углом к простиранию складчатости и уже не соответствовать берегу, возникшему в результате воздымания орогена, хотя и может оставаться в основном параллельным общему направлению складчатости. Все зависит от времени, прошедшего с возникновения складчатой зоны по периферии океана. Что касается Тихого океана, то здесь влияние молодых складчатостей на ориентировку его берегов еще хорошо видно, за исключением отдельных участков, испытавших воздействие процессов денудации. Попробуем теперь применить те же принципы к Атлантическому океану и бегло рассмотрим строение его побережий. Вдоль окраины Аппалачей восточный берег Северной Америки находит- ся почти в непосредственном контакте с погруженной тыльной областью этой горной складчатой системы; такое положение существует с начала мезозоя, так как триасовые отложения, по логонаклоненные к океану,
Гл. 4. ОКЕАНЫ 79 покоятся на метаморфическом докембрии осевой зоны антиклинория Аппа- лачей. Опускание тыльной области этой системы, несомненно, вызвало или по крайней мере способствовало трансгрессии моря в направлении с востока на запад в триасовое время. Здесь, как и для берегов Тихого океана, сохра- нилась параллельность, несмотря на денудацию, происходившую до насту- пания триасового моря. Аналогичное соображение возникает и в отношении Скандинавии. Здесь также вдоль окраины материка тыльная область каледонской складчатой системы опустилась. Тем не менее обстановка сравнима с Аппалачским регио- ном. На Лофотенских островах эрозионные останцы юрских и меловых отло- жений свидетельствуют о морской трансгрессии в погруженную тыльную область скандинавской складчатой системы. Можно полагать, что эта транс- грессия происходила в направлении с запада на восток; в самом деле, если на докембрийском основании Лофотенских островов залегает юра, то на Шпицбергене и острове Медвежьем мезозойская трансгрессия начинается триасом. Таким образом, берега Скандинавии являются копией североамерикан- ских берегов и расположены симметрично с ними относительно осевой линии Атлантики. Эта констатация неизбежно приводит к признанию существо- вания по меньшей мере с начала мезозоя океанического бассейна между Европой и Америкой. Сходное со Скандинавией расположение хорошо известно вдоль запад- ного побережья Африки, на широте устья реки Конго. Здесь существует очень древняя складчатая система, тыльная область которой опустилась на место Атлантического океана. В конце юры или в самом начале мелового периода [57, см. стр. 389 и далее] произошла трансгрессия моря, и его осадки лежат со стратиграфическим несогласием на докембрийском основании, причем они сохранили свое первоначальное, почти горизонтальное залега- ние. Эти отложения образуют сравнительно узкую полосу, параллельную берегу, а также простиранию складок древнего субстрата. Аналогичные наблюдения можно сделать вдоль окраин побережий Сене- гала и Южной Америки. Вышеизложенные данные, очевидно, вполне определенно устанавливают, что различие между берегами Атлантического и Тихого океанов не настолько абсолютно, как это предполагал Зюсс. Кажущийся контраст обусловлен в значительной части тем, что склад- чатые системы в обрамлении Атлантики более древние, чем окаймляющие Тихий океан; до их трансгрессивного перекрытия недислоцированными отложениями они были денудированы на большую глубину, чем тихоокеан- ские берега. Иными словами, домезозойская денудация проникла более глу- боко в континентальное складчатое основание, чем в области вдоль всего Тихого океана, окаймленного молодыми складчатыми системами, на которых несогласно залегающие осадки еще не распространились в виде сплошного чехла. Можно поставить вопрос, не обусловлено ли в принципе именно этой причиной различие между Атлантической и Тихоокеанской областями? Это могло бы объяснить, почему не все берега Атлантического океана строго отвечают единому правилу. Достаточно вспомнить их очертания на Британ- ских островах и во Франции, а также местами на Антильской остров- ной дуге. Однако необходимо учитывать еще один дополнительный фактор: Атлантика пересечена перманентной депрессией Тетиса, которая несколько нарушает ее нормальные условия. Берега Индийского океана обнаруживают отчетливое сходство с бере- гами Атлантики; некоторые из них, как, например, восточный берег Мадага-
80 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ скара, характеризуются наличием крупных радиальных разломов; такова же, вероятно, обстановка и на полуострове Индостан. Известно также, что вдоль этих побережий относительно недавние трансгрессии вызвали образо- вание узких полос осадочных отложений. В других местах, например вдоль побережий Австралии с ее массивными формами, обстановка несколько иная, однако и здесь отмечается сходство с Атлантикой. Возникает вопрос, нельзя ли найти в вышеприведенных фактах аргу- менты для допущения, что эволюция всех трех океанов — Тихого, Атлантиче- ского и Индийского — была очень сходна и что приписывание им весьма различного возраста, возможно, является преувеличением. Следует указать здесь на некоторые данные о берегах Антарктиды, которая соприкасается одновременно с Тихим, Атлантическим и Индийским океанами. В ее восточной, наиболее обширной части берега по своим общим очертаниям близки берегам Африки и Австралии. В противоположность этому берега Западной Антарктиды являются продолжением берегов Южной Америки, с которой они соединяются дугой Южных Антильских островов. Мы не будем здесь рассматривать характер берегов внутри Средиземно- морского пояса, так как они не представляют особого интереса для решения стоящей перед нами проблемы. Отметим лишь, что среди них можно выде- лить берега бесспорно тихоокеанского типа, а также берега, которые мож- но отнести к атлантическому типу в понимании Зюсса.
ГЛАВА 5 Закономерное расположение континентов и океанов В начале данной работы было отмечено резкое различие, существующее между континентальным и океаническим полушариями. Хотя, как указы- вали некоторые авторы, в этом следует видеть лишь довольно грубое при- ближение, тем не менее различное расположение материков и океанов в двух полушариях поразительно; выше (стр. 24) было изложено одно из объясне- ний этого явления. В связи с указанной асимметрией может возникнуть предположение, что закономерного размещения наиболее выдающихся черт поверхности земного шара никогда не существовало и что эволюция отдельных конти- нентальных массивов происходила совершенно независимо друг от друга. Однако некоторые наблюдения свидетельствуют о том, что дело обстояло совсем не так; в действительности, по-видимому, имеет место симметричное расположение структурных единиц земной коры относительно определен- ных осей, или кругов симметрии; кроме того, внимание географов и геоло- гов неизбежно привлекает поразительная S-образная форма осевых линий континентальных массивов и ложа океанов. СИММЕТРИЯ В РАСПОЛОЖЕНИИ СТРУКТУР Уже давно проводились работы с целью установить, что наиболее круп- ные элементы геологического строения земного шара ориентированы соглас- но определенным осям или, вернее, кругам симметрии. Ниже очень кратко изложены результаты этих исследований [120, стр. 989 и далее; 117]. Возьмем за исходную точку осевую линию Тихого океана; начиная от Берингова пролива она проходит вблизи Гавайских островов и западнее острова Пасхи и достигает Южного полюса в центре Антарктиды. По дру- гую сторону Берингова пролива она протягивается через Канадскую котло- вину, проходит вблизи Северного полюса и упирается в Евразиатский мате- рик. Арктическая ось, по крайней мере вплоть до хребта Ломоносова, несомненно, является продолжением оси Тихого океана. Это не просто лишь географическая концепция. Геологам известно, что крупным структурным единицам северной части Евразии отвечают симметрично им расположенные структуры в Северной Америке. Также и структуры восточной части Азии и Океании имеют своих аналогов в струк- турах двух американских материков, причем эта аналогия наблюдается вплоть до деталей: по обе стороны осевой линии находятся в соответствии не только крупные основные структурные единицы, такие, как щиты, но и небольшие докембрийские массивы; платообразному массиву Аризоны [плато Колорадо.— Ред.] симметричен Синийский массив, простирающийся в северо-восточной части Китая и захватывающий часть Кореи. По обе сто- роны оси залегание пород, начиная с кембрийских, осталось горизонталь- ным, тогда как по краям этих массивов, по обе стороны Тихого океана^ протягиваются складчатые системы палеозойского возраста. Даже некоторые весьма своеобразные явления подтверждают это сим- метричное размещение; характерное расположение андских складчатых систем относительно молодых систем Центральной Америки в точности 6-259
82 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ повторяется по другую сторону океана, между системами Новая Зеландия — Новая Каледония и сложными системами Индонезии; эти два своеобразных структурных плана размещены симметрично относительно осевой линии Тихого океана [116]. Такова же картина в проявлении землетрясений по периферии Тихого океана, которые располагаются симметрично относительно его оси, как это следует из карты, составленной Ленсеном [196], хотя сам автор, по-видимому, придерживается противоположного мнения. Судя по общим очертаниям берегов Тихого океана, можно было бы пред- положить, что любой большой круг, проходящий через его центр, может служить осью симметрии. Однако вышеприведенные геологические данные свидетельствуют о том, что возможна лишь одна ось симметрии, отвечающая указанной линии. Сходство в эволюции Северного Ледовитого океана и Тихого океана выражено не только расположением Канадского и Сибирского щитов по обеим сторонам Канадской котловины, заключенной между Беринговым проливом и хребтом Ломоносова, но и тем, что области суши, наиболее близкие к центру этой котловины, окаймлены складками мелового и третич- ного возраста, которые можно связать со складчатыми системами обрамле- ния северной части Тихого океана [132, 124]. Симметричное расположение совершенно очевидно также и в южной части Тихого океана. Это можно видеть на любой карте антарктических полярных областей, в частности на карте, изображенной на фиг. 4 в работе Фурмарье [124], в которой сопоставляются структуры арктических регионов и Антарктики. Здесь полезно указать, что ось симметрии Тихого океана — Северного Ледовитого океана не совпадает с каким-либо меридианом, хотя и соеди- няет оба полюса. Она изогнута в форме буквы S (к этой особенности мы еще вернемся ниже). Следует отметить, что S-образная форма этой оси окажется более резко выраженной, если учитывать геологические особенности, а не только конфигурацию берегов в том виде, как они вырисовываются на гло- бусе или на планисфере. Кроме того, необходимо учитывать данные о харак- тере островов и некоторых участков дна в юго-западной части этого океана. Нужно также отметить, что осевая линия Тихого океана весьма близко следует его срединному хребту, по крайней мере в южной части. Ось симметрии Тихого океана располагается в основном в океаническом полушарии. Аналогичное расположение наблюдается и в континентальном полушарии, где также можно проследить ось симметрии, которая, впрочем, является лишь продолжением тихоокеанской. Протягиваясь от Антарктики, она проходит по осевой зоне древнего массива Африки, между цепью депрес- сий Карру — Калахари — Конго и Мозамбикским проливом, окаймленным послепалеозойскими отложениями, пересекает Альпийскую дугу, достигает Балтийского щита и направляется к Северному полюсу, соединяясь, таким образом, в хребте Ломоносова с аркто-тихоокеанской осью. Крупные геологические единицы размещены симметрично относительно этой еврафриканской оси, линия которой имеет S-образную форму, как и тихоокеанская. Не задерживаясь долго на этом вопросе, детально изложенном в ряде опубликованных работ, следует лишь указать, что Канадский и Сибирский щиты и обрамляющие их разновозрастные складчатые системы расположены по сторонам еврафриканской оси симметрично (что отчетливо видно на кар- те, приложенной к работе Фурмарье [124]), несмотря на то что по величине огромный Канадский щит с его платформой существенно отличается от Сибирской платформы с ее небольшим Анабарским массивом, а также несмот- ря на очень разную ширину герцинских складчатых систем с двух сторон оси .
Гл. 5. РАСПОЛОЖЕНИЕ КОНТИНЕНТОВ И ОКЕАНОВ 83 Бразильско-Гвианский докембрийский массив и Австралийский массив тоже расположены симметрично относительно этой оси, как и относительно оси Тихого океана. Кроме того, интересно указать, что огромные сибирские равнины, про- стирающиеся у подножия Урала и сложенные преимущественно послепалео- зойскими горизонтально залегающими осадками, обладающими мощностью около 4000 ж, по данным Белоусова (10 000 м по данным других авторов), в северной части этой огромной равнины и постепенно уменьшающимися в мощности к югу, расположены в депрессии между радиальными разло- мами и в точности симметричны Северной Атлантике. По этому поводу можно добавить, что, по данным Ротэ, в Атлантике средиземноморская сейсмическая зона прерывается западнее срединного хребта и не соединяется с зоной Антильских островов, хотя в геологическом отношении они аналогичны, во всяком случае на первый взгляд. При рас- смотрении карты размещения землетрясений видно, что в пределах огром- ных евразиатских молодых складчатых систем имеется зона меньшей сей- смичности, проходящая через Оманский залив и несколько восточнее Кас- пийского моря; она расположена симметрично зоне, проходящей восточнее Антильских островов. Эта аналогия поразительна. Другая ось симметрии, также представляющая большой интерес, соот- ветствует Антильским островам, Средиземному морю и горным складчатым системам Средней Азии; это зона Тетиса (Мезогеи), смыкающаяся на обоих своих концах с поясом молодых складчатых зон, обрамляющих Тихий океан. На севере простираются Канадский, Балтийский и Сибирский щиты с окайм- ляющими их более молодыми складчатыми зонами, а на юге симметрично расположены Бразильский, Африканский и Австралийский щиты. Следует еще раз напомнить тот важный факт, что в течение геологиче- ской истории Земли область Мезогеи всегда была отмечена большой мобиль- ностью, и поэтому она отличается от устойчивых массивов, обрамляющих ее на севере и на юге. По своим молодым складчатым зонам она, напротив, близка к Тихоокеанскому поясу, как уже было указано выше (стр. 77). Для нее характерны также отложения эпиконтинентального моря, накапливав- шиеся на протяжении всей ее истории, с начала палеозоя вплоть до кай- нозоя. Конечно, симметрия в архитектуре земной коры не совершенна. Однако это явление необходимо принимать во внимание, даже если его причины неизвестны. Во всяком случае оно, по-видимому, свидетельствует в пользу того, что распределение континентальных массивов на поверхности зем- ного шара не является случайным. Как известно, молодые складчатые системы приурочены к Тихоокеан- скому кольцу и к области Мезогеи; они совпадают, таким образом, с краем континентального полушария, дополненным Средиземноморским поясом. Это распределение молодых складчатых систем согласуется с представле- нием об осях симметрии, еще раз подтверждая, что взаимное расположение современных материков — не следствие случая, а результат одних и тех же процессов, действовавших на протяжении всей истории планеты. Можно еще добавить, что такая поразительная симметрия древних докембрийских массивов с их платформами относительно определенных осей, как и распределение молодых складчатых зон, прекрасно согласуется с кон- цепцией Брока, согласно которой Африканский щит окружен централь- ными массивами других материков, расположенными в виде шестиконечной звезды [48]. Здесь необходимо рассмотреть возражение против закона симметрии, выдвинутое Бубновым [51]. Этот ученый охотно допускал симметричное рас- положение по отношению к срединным осям, но еще охотнее, следуя идеям Коссмата, присоединялся к представлению об экваториальной асимметрии. б**’
84 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ В подтверждение этого он указывает, что Северный полюс расположен в центральной части океана, тогда как на месте Южного полюса простирает- ся огромный материк; кроме того, щиты северного полушария разобщены, а в южном полушарии они составляют часть огромного континентального пространства, древнего континента Гондваны. Несомненно, эти возражения имеют важное значение; поэтому надлежит рассмотреть вопрос о возможной симметрии в Мезогее. Антильские острова образуют между Северной и Южной Америкой изогнутую в форме овала кривую с длинной осью почти широтного прости- рания; эта складчатая система третичного возраста соединяется в северо- западном направлении через Юкатан и Мексику с орогеном Тихоокеанского побережья; с противоположной стороны она протягивается через Венесуэлу в молодые складчатые зоны Перу и Анд. На протяжении Антильской склад- чатой системы, как и во всей зоне молодых складок, обрамляющей Тихий океан, расположены вулканы и очаги землетрясений. Считали, что Антиль- ская система является восточным продолжением Тихоокеанской краевой складчатой системы, проходящим между Северной и Южной Америкой. Эта своеобразная структура Антильских островов находится именно там, где острое окончание юга Северной Америки примыкает к Южной Аме- рике, имеющей в северной своей части массивную форму. Обратимся теперь к южному окончанию Южноамериканского конти- нента. Андские складчатые системы отклоняются к востоку и продолжаются в виде Южных Антильских островов, очерчивая дугу 1, совершенно сходную с дугой, окружающей Карибское море, а затем протягиваются вдоль запад- ного края древнего массива Антарктиды, образуя здесь молодую складча- тую зону к западу от морей Уэдделла и Росса (Западная Антарктида). Оче- видно, это продолжение складчатых систем, окаймляющих с запада Южную Америку. Как пишет Гамильтон [150], Западная Антарктида составляет часть Тихоокеанского кольца мезозойского и кайнозойского орогенеза. Молодые складчатые системы Западной Антарктиды характеризуются наличием вулканов и очагов землетрясений аналогично молодым складча- тым системам Южной Америки и дуге Южных Антильских островов. За морем Росса вулканическая и сейсмическая дуга, возможно, продолжается под океаном в направлении к Австралии. Поэтому позволительно с опреде- ленной вероятностью допустить, что складчатая зона Западной Антарктиды находит свое продолжение в складчатых системах Новой Зеландии, складки которых явно того же возраста и аналогично расположены относительно Австралийского массива. Следует отметить, что складки Западной Антарктиды связаны со склад- ками Новой Зеландии островной дугой, сравнимой с дугой Южных Антиль- ских островов, хотя и менее четко выраженной. От Новой Зеландии складки вновь меняют свое направление и огибают Австралию, подобно тому как дуга Южных Антильских островов поворачивает от Огненной Земли и обрам- ляет Южноамериканский материк. Это поразительно симметричное распо- ложение по отношению к оси Тихого океана, продолжением которой служит антаркто-афро-европейская ось. Может возникнуть возражение, что соединять под водами океана молодые складки Новой Зеландии с одновозрастными складками Западной Антарк- тиды недопустимо: первая из этих складчатых систем отделена от Австралии широким морским пространством, тогда как вторая непосредственно примы- кает к более древним областям Восточной Антарктиды. Но это возражение легко опровергнуть, поскольку такая связь согла- суется с общей закономерностью тектоники Тихоокеанского кольца. Как 1 Весьма показательна физиографическая схема, составленная Хизеном и Тарп, так как по ней ясно виден рельеф дуги даже там, где она исчезает под океаном (Public. Geol. Soc. of America).
Гл. 5. РАСПОЛОЖЕНИЕ КОНТИНЕНТОВ И ОКЕАНОВ 85 известно, на всем протяжении вдоль Азиатского и Австралийского матери- ков, т. е. западного края Тихого океана, наиболее молодые складчатые систе- мы представлены гирляндами островов, которые отделены от континенталь- ного массива широким водным пространством. И напротив, на восточном крае этого океана молодые складчатые системы составляют часть самого континента, следуя его побережьям. Но с востока они окаймлены депрес- сиями, которые отделяют их от древних щитов (Ларамийская депрессия, депрессия между Андами и древним массивом Бразилии), и с точки зрения общей эволюции приблизительно соответствуют морским пространствам, рас- положенным между островными дугами и берегами Азии и Австралии по дру- гую сторону океана. На юге океан замыкается материком Антарктиды; молодые складки, обрамляющие его со стороны Тихого океана, должны неизбежно обнару- живать переход от американского типа к австрало-азиатскому. Можно также было бы показать, что молодые складчатые системы Тетиса соединяются со складчатыми зонами Тихоокеанского кольца аналогично тому, как это было отмечено выше для молодой складчатой системы Антарк- тиды. Эту протяженную орогенную зону Тетиса легко соединить в области Центральной Америки со складчатыми системами периферии Тихого океана. Что касается ее восточного окончания, то здесь обстановка более сложная. Гималайские складчатые зоны соприкасаются со складчатыми зонами Бирмы, которые вместе со складчатыми системами острова Калимантан и Филип- пинских островов окружают относительно устойчивый массив с центром в Индокитае [126], очерчивая, таким образом, широкий овал, несколько сходный с впадиной Карибского моря. Сопоставление двух сторон Тихого океана является, конечно, очень смелым. Однако нужно обратить внимание на следующее. Горные цепи Филиппин, Бирмы, Зондского архипелага характеризуются наличием вулканов, тогда как на острове Калимантан, который они окружают, и в Гималаях вулканические аппараты, по-види- мому, отсутствуют. Аналогично этому в Центральной Америке по дуге Антильских островов размещены вулканы, так же как и вдоль всего побе- режья Тихого океана между Южной Америкой и Калифорнией. В этом отношении симметрия поразительна, как бы приближенна она ни была. Из вышеизложенного видно, что понятие симметрии относительно осевой линии, следующей вдоль параллели, не так просто, как это выглядело в пер- вых опубликованных работах по этому вопросу. Однако это не означает, что от него следует отказаться. Нужно отметить, что положение Мезогеи, рассматриваемой в целом, не совпадает с экватором; в частности, в Евразии она находится на широте 30° с. ш.; в области Антильских островов она еще расположена приблизи- тельно на широте 15° с. ш. Поэтому нет ничего удивительного в наличии некоторого сходства двух частей земной коры, которые разделяет область Мезогеи. Можно выдвинуть и еще одну гипотезу. В связи с более значительным развитием поверхности земного шара южнее Мезогеи размещение конти- нентальных массивов могло произойти симметрично относительно зоны такой же значимости, как Мезогея, т. е. зоны, проходящей от Южных Антильских островов к Новой Зеландии и отделяющей древний массив Антарктиды от древних массивов Южной Америки, Африки и Австралии. Эта парность зон средиземноморского типа позволила бы объяснить поразительное различие двух полярных регионов: Арктики, обладающей океаническим характером, и Антарктики, в основном континентальной. Мы не имеем возможности углубляться далее в область гипотез. Тем не менее выше изложен комплекс фактов, который необходимо учитывать при стремлении понять эволюцию земной коры на протяжении веков.
86 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ S-ОБРАЗНАЯ ФОРМА ОСЕВЫХ ЛИНИЙ ОКЕАНОВ И КОНТИНЕНТОВ Существует характерная черта структуры земной коры, которая заслу- живает такого же внимания, как и симметричное расположение континенталь- ных массивов: это характерная S-образная форма осевых линий океанов и континентов. Выше уже обращалось внимание читателя на эту особенность при рассмотрении направления осевых линий Тихого океана и Еврафрикан- ского континента. Такое расположение проявляется еще более четко, если учесть геологические данные и, в частности, геологические данные по остро- вам, рассеянным восточнее и северо-восточнее Австралийского материка. В осевой линии сложенного основными породами ложа Тихого океана этот изгиб выражен еще резче, чем в географической оси океана. Такую же S-образную форму, аналогично ориентированную, имеет осе- вая линия Северной и Южной Америки, если соединить центральные зоны Канадского и Бразильского щитов с учетом расположения платформ и склад- чатых систем. Ось Атлантического океана, направление которой выражено подводным хребтом, имеет те же очертания и строго следует форме осевой линии обеих Америк (см. карты, составленные Менардом и, в частности, его статью 1958 г. [213]). Аналогичное соображение неизбежно возникает и в отношении оси Еврафрики, оси, которая соединяет древний массив Балтики с огромным Афро-Индийским массивом, а также приложимо к линии, соединяющей Сибирский щит и его платформу с Австралийским щитом. Такая форма осевой линии не может быть случайной; основы ее суще- ствования заложены в эволюции Земли, вероятно, с момента ее возникнове- ния; следует обратить внимание на то, что S-образные кривые приблизитель- но соединяют два полюса, а средняя часть кривых проходит примерно по Тетису, который всегда был ослабленной зоной земной коры; подобные совпа- дения, безусловно, не случайны. Тетис повсюду примерно перпендикулярен S-образным осям континен- тов и океанов. Это, несомненно, свидетельствует об одновременности возник- новения Мезогеи и деформации осевых зон океанических бассейнов. Геологу трудно определить глубокую причину этого явления — необхо- димо прибегнуть к помощи геофизика и астронома. Напомним в связи с этим концепцию Жардецкого [169а]. По мнению этого ученого, в начальном жидком состоянии планеты или, вероятно, в самом начале отвердевания земной коры твердые тела, плаваю- щие на магме, перемещались со скоростью, возраставшей от полюсов к эква- тору. Тела наибольшего объема постоянно поглощали остальные вследствие их более значительной скорости; таким образом, вся сиалическая масса собиралась, наконец, в единый континент. Эта гипотеза Жардецкого не про- тиворечит точке зрения Зейпеля, изложенной выше. Работа Жардецкого интересна для нас тем, что различными скоростями [вращения] можно объяснить S-образную форму огромных осей, по сторонам которых распределяются структурные элементы земной коры. Действительно, центральные области Бразильского, Африканского и и Австралийского щитов расположены ближе к экватору, чем их гомологи северного полушария. Не является ли это следствием различия скоростей в еще жидкой массе или на первой стадии отвердевания сиалических материа- лов коры? Не связано ли это с Мезогеей, которая полностью находится север- нее экватора? Такими различными скоростями [вращения] можно было бы объяснить и то, что первые скопления отвердевшего сиаля переместились одни относи- тельно других; наиболее близкие к экватору двигались быстрее, тогда как остальные, расположенные симметрично по отношению к ним [но более удален- ные от экватора], отставали в этом движении. Осевая линия, соединяющая
Гл. 5. РАСПОЛОЖЕНИЕ КОНТИНЕНТОВ И ОКЕАНОВ 87 две из этих глыб, не могла быть строго меридиональной, она неизбежно должна была приобрести изгиб, отвечающий тому, который наблюдается в современной структуре земной коры А Если эта концепция в какой-то степени правдоподобна 1 2, то деформации, обусловленные различиями скорости вращения в самом поверхностном слое земного шара, могли произойти лишь на очень ранних стадиях развития Земли, самое позднее в начале обособления блоков сиаля, еще очень подвиж- ных на их вязком субстрате. В этом можно видеть довод в поддержку гипо- тезы о том, что общее распределение концентраций сиаля относится к весьма далеким временам истории земного шара и что местонахождение континентов и их взаиморасположение остались примерно идентичными с периода, пред- шествующего началу геологической эры. Здесь, вероятно, полезно сослаться на недавно опубликованную работу Дернли по вопросу о дрейфе континентов [81]. Дернли считает, что в очень древнее время и вплоть до мезозоя континенты были значительно более сбли- жены, чем теперь. Его реконструкция структуры земной коры напоминает представления Вегенера в том отношении, что обе Америки фактически сопри- касаются с Еврафрикой. На своих реконструкциях он нанес простирание складчатостей начиная с докембрия. Дернли отмечает закономерно упорядоченное направление этих складчатостей, т. е. что они сходятся к полюсам и одновременно образу- ют поразительную S-образную кривую на уровне примерно 30° с. ш. Это расположение складок весьма сходно с S-образной формой осевых линий континентов и океанов, о которой говорилось выше. Достаточно, впрочем, перенести на современный глобус линии простирания, намеченные Дернли, чтобы заметить такое же полярное схождение и такой же изгиб. Можно предположить, что это очень древняя и постоянная черта структуры зем- ной коры. Вышеизложенные факты позволяют считать, что современное распреде- ление материков и океанов не является случайным, а обусловлено глубокой причиной, действовавшей на протяжении всего геологического времени. Аналогичная мысль неизбежно возникает, если обратиться к рассмотрен- ной выше гипотезе Брока (см. стр. 83) о положении Африки относительно окружающих ее материков. Его концепция также включает идею о законо- мерном размещении континентальных массивов относительно наиболее круп- ного из них, эволюция которого приняла устойчивую форму ранее других, за исключением краевой складчатости и сети радиальных разломов. Для получения полного представления о закономерном расположении структурных элементов земной коры необходимо еще раз напомнить о сре- динноокеанических поднятиях. Выше было указано, что срединные хребты расположены в виде системы, связанной только с глубоководными частями ложа океанов, независимой от собственно континентальной области. Эти поднятия следуют в значительной своей части направлению осевых линий океанов, в частности принимая их характерную S-образную форму. Выше были изложены доводы, приведшие нас к принятию очень древнего проис- хождения этой поразительной структурной черты, тесно связанной, впрочем, с формой прогиба Тетиса — другой очень древней черты строения поверхно- сти земного шара. Кроме того, мы приходим к выводу об очень большой древ- ности срединноокеанических хребтов, система которых, возможно, намети- 1 Гейм пытался объяснить деформацию земной коры вдоль меридиана силами сжа- тия и растяжения, возникающими в результате изменений скорости вращения Земли, обусловленных внешними причинами [160]. 2 Были предложены и другие объяснения S-образного изгиба структурных осей земной коры — см., например, книгу Г. Н. Каттерфельда «Лик Земли и его происхожде- ние», Изд-во геогр. лит-ры, 1962.— Прим. ред.
88 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДАННЫЕ ПО ПРОБЛЕМЕ лась еще во время первичного распределения континентов и океанов, основ- ной характерной особенности лика Земли. Несомненно, эта гипотеза требует подтверждения последующими иссле- дованиями. Итак, геологи, не имеющие предвзятого мнения, без труда признают, что деформации земной коры подчинены гармоничным законам. S-образная форма осевых линий крупных океанов и континентальных массивов, которой отвеча- ет также форма прогиба Мезогеи, позволяет думать, что так было с начала геологического времени. Несомненна также тесная связь между этой общей структурной особенностью и симметричным расположением крупных конти- нентальных массивов, причем, хотя эта симметрия и не совершенная, она все же поразительна.
Часть вторая МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КРИТИЧЕСКОЕ РАССМОТРЕНИЕ ДАННЫХ ПО ПРОБЛЕМЕ Задачей первой части книги было сообщить факты, которые должны служить основой для любого исследования в области проблемы дрейфа конти- нентов. Главное внимание было обращено на состав земной коры, прерыви- стость сиаля, т. е. основного материала континентальных массивов, на строе- ние последних, характерные особенности ложа океанов, распределение континентов и океанов на поверхности Земли. Вторая часть книги посвящена критическому рассмотрению аргументов, выдвигаемых как в пользу гипотезы дрейфа континентов, так и против нее. Последовательно проанализированы данные из области географии и страти- графической геологии, геофизики (палеомагнетизм), палеоклиматологии, структурной гелогии; учтены также, по возможности, данные биологических наук. Мы приложим все усилия, чтобы изложить более или менее объективно эти различные аргументы. Прежде всего мы постараемся ознакомить читате- ля с как можно большим количеством фактических данных и интерпретаций и показать, в каком направлении следует проводить исследования для лучше- го достижения истины.
ГЛАВА 1 Данные физической географии и стратиграфической геологии Как было сказано в начале этой работы, концепция дрейфа континентов исходит из предположения, что современные континентальные массивы составляли единое целое — огромный материк Пангею — в течение большой части геологического времени, по меньшей мере вплоть до начала мезозой- ской эры. Затем произошло раскалывание этого комплекса, каждый из фраг- ментов которого начал перемещаться, как бы дрейфуя, в горизонтальном направлении, пока не достиг своего современного местоположения. Одним из обоснований этой гипотезы является географический фактор. Вегенер и его последователи неизменно настаивали на поразительном сход- стве очертаний восточного берега Южной Америки и атлантического берега Африки от Гвинейского залива до мыса Доброй Надежды х. Аналогия настолько полная, что если сблизить эти континенты, наблюдается почти точное совпадение вплоть до мельчайших деталей. По мнению Вегенера, такое сходство не может быть случайным. Вероят- но, было время, когда эти два материка соединялись; в результате дрейфа они все более раздвигались с образованием между ними Южной Атлантики, постепенно достигшей своих современных размеров (фиг. 10). Присутствие отложений мелового возраста на двух противолежащих побережьях позволяет (по Вегенеру) определить время, когда произошло разделение. Первичная расщелина расширялась медленно, вначале в южной части Атлантики, а затем постепенно в северном направлении, так что окон- чательное разобщение Европы и Северной Америки произошло лишь в кайно- зойской эре. Эти представления о дрейфе между двумя Америками и Еврафрикой были недавно поддержаны Буллардом [52], который утверждает, что морфо- логическое сходство проявляется еще более отчетливо при совмещении не современных берегов, а краев континентальных шельфов. Несмотря на это уточнение первоначальной концепции, она не получила единодушного при- знания. Следует напомнить мнение Джеффриса по этому вопросу, высказанное им в одной из его последних работ [171]: «Прежде всего продолжают повторять старое утверждение, что угол Южной Америки хорошо совмещается с углом Африки. Однако при беглом взгляде на глобус видно, что имеется несовпадение по меньшей мере на 10°. В связи с утверждениями о метрическом соответствии мною произведены Измерения на 5-дюймовом глобусе с точностью примерно до 1°. При этом уда- лось установить, что ближайшие большие круги, не отклоняющиеся от бере- гов больше чем на 20°, составляют углы приблизительно 93° для Южной Америки и 104° для Африки. При изгибах береговой линии около 20° несоот- ветствие будет больше, если использовать более короткие или более длинные дуги. Кроме того, огромный залив в побережье Африки у Луанды не имеет соответствующего ему выступа в Америке. Я пришел к выводу, что при любом 1 Такое совпадение уже давно привлекало внимание. В работе Холмса [167, стр. 1197] приведены некоторые данные по истории вопроса: еще в 1620 г. Бэкон отметил это сходство, а в 1668 г. Пласэ высказал мысль, что эти материки были соединены вплоть до всемирного потопа.
Фиг. 10. Эволюция Пангеи (по Вегенеру).
92 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ перемещении останутся несоответствия порядка 400 км. Возможно, более точную проверку можно осуществить при помощи фотоснимков с постоянного расстояния от одного центра, по радиусам обоих углов, или же путем изго- товления моделей из перспекса. Один автор сказал, что оппоненты называют соответствие случайным совпадением; я же просто отрицаю наличие здесь соответствия. Другой автор указывает, что совмещение будет более точным, если принять за границу изобату 1000 морских саженей, а не береговую линию; но это лишь изменит углы на несколько градусов в том же направле- нии, но несоответствие сохранится почти неизменным. Продолжающиеся настойчивые утверждения о хорошем соответствии вызывают вопрос, имеют ли сторонники континентального дрейфа сомнения в отношении остальных своих доводов. Во всяком случае, остальные предлагаемые совмещения гораздо хуже». В ответ на это Кэри пишет [63]: «Следовательно, утверждение Джеффриса о наличии несоответствия величиной в 15° является неверным. Независимо от того, правильна или ошибочна гипотеза дрейфа континентов, этот аргумент никогда больше не следует использовать для возражений против нее. Фактически правильно обратное, поскольку степень вероятности того, что морфологическое совпа- дение, которое, судя по фигуре 21, является чисто случайным, очевидно мало и еще более уменьшается, если принять одновременно во внимание объектив- ные структурные и стратиграфические черты сходства». Конечно, замечательное совпадение очертаний берегов или края конти- нентального шельфа поражает воображение (фиг. 11). Но устоит ли этот аргумент перед критическим рассмотрением фактически наблюденных дан- ных? Войси в своей статье [287], представленной им на симпозиум в Тасмании, предостерегает читателя; в частности, он указывает на трудность совмещения североамериканских и европейских берегов, расположенных по двум сторо- нам Атлантического океана. Против гипотезы дрейфа континентов можно выдвинуть несколько возражений, которые кратко изложены ниже. 1. Наблюдающееся поразительное сходство очертаний современных берегов Южной Америки и Африки, по-видимому, не является решающим аргументом. В самом деле, сторонники дрейфа континентов стремятся пока- зать, что в начале мезозойской эры эти два материка не были разделены океа- ном. На геологической карте Африки (опубликованной Бюро колониальных геологических и горных исследований в Париже) вдоль западного ее берега показана узкая полоса морских отложений мелового возраста, протягиваю- щаяся от 15° ю. ш. до 5° с. ш. На значительном расстоянии вдоль этой полосы мел перекрыт третичными морскими осадками, которые распространяются далее на юг и прослеживаются с перерывами в Капскую провинцию. На широте реки Конго и в Анголе под меловыми отложениями, содержа- щими ископаемую морскую фауну, простирается своеобразная формация, называемая «сублиторальными песчаниками», которые можно сопоставить с нижней толщей «серии Уитенхаге» («Uitenhage series») южной части Африки [57, стр. 390 и далее]. Можно полагать, что эти сублиторальные песчаники следует отнести к самым низам мела и даже к верхам юры, в частности если учесть то, что они претерпели воздействия дислокаций, местами сильно поднявших пласты; более молодые отложения мелового возраста, наоборот, очень полого падают к океану. В северо-восточном направлении от Гвинейского залива меловые отло- жения покрывают большое пространство в Нигерии, где они переходят в континентальные фации, тогда как по океаническому побережью распро- странены осадки морского происхождения. Вероятно, если бы не воздействие процессов эрозии, то восточнее полосы морского мела, выходящего вдоль
94 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ атлантического побережья, отложения того же возраста, но континентального характера были бы развиты до самого юга материка, в некоторой степени подчеркивая современные очертания Африки. Тот же вывод приложим и к третичным отложениям, так как южнее реки Конго на геологической карте показано широкое развитие континентальных формаций от о лигоценового до плиоценового возраста. Современный берег Африки в том виде, в каком он изображен на картах, не является морфологической чертой, предшествующей мезозою. Следователь- но, весьма рискованно считать его результатом разрыва, который возник в начале мезозойской эры и по которому произошло разобщение Южной Амери- ки и Африки в период существования гипотетической Пангеи. На противоположном берегу Атлантического океана бразильские геоло- ги отметили присутствие морских отложений мелового возраста, переходя- щих в направлении к внутренней области Южноамериканского материка в континентальные фации; они перекрыты континентальными третичными отложениями. Таким образом, обстановка по обе стороны океана примерно одинакова. И с одной и с другой стороны отмечается трансгрессия мела, за которой последовала фаза регрессии, продолжавшаяся в течение всего мезозоя и тре- тичного периода. Из этого следует сделать вывод, что в эти эпохи между Африкой и Южной Америкой существовал океан, имеющий форму, близкую к современному Атлантическому океану, так как распространение меловых и третичных отложений отвечает современной форме обрамляющих его двух континентов. Берега и даже край континентальных шельфов (которые считают возмож- ным присоединять к материкам для доказательства дрейфа) являются след- ствием значительно более поздней эволюции, чем время, приписываемое сто- ронниками гипотезы Вегенера распаду Пангеи. Можно даже добавить, что совмещение современных берегов привело бы местами к контакту морских фаций мелового и третичного возраста африканского побережья с конти- нентальными фациями тех же отложений, выходящими на поверхность вдоль восточного берега Южной Америки. Современная обстановка является следствием трансгрессивного распро- странения этих формаций в направлении Африки, причем за трансгрессией последовало незначительное поднятие материка, в результате чего в прибреж- ной полосе морские осадки мелового и третичного возраста поднялись над уровнем вод, тогда как основная их масса в настоящее время скрыта водами океана. Аналогичное расположение имеет место и со стороны Южной Америки, но здесь оно значительно менее четко выражено, так как этот материк не был приподнят, подобно Африке, в конце третичного периода. Принимая во вни- мание распределение фаций, можно даже предположить, что Америка имела тенденцию к погружению, а не к поднятию. Так или иначе, факты свидетельствуют в пользу того, что со времени, предшествующего меловому и, возможно, даже юрскому периоду, южнее Гвинейского залива существовал Атлантический океан в условиях, сравни- мых с существующими в настоящее время. Ниже в главе о палеогеографии приведены дополнительные аргументы в пользу этого положения. 2. Если принять гипотезу Вегенера, то необходимо также допустить, что со времени разделения двух континентальных глыб берега остались неизменными. Подобное утверждение находится в противоречии с данными геологии. Можно ли до такой степени пренебрегать воздействием на берега волн и привносом осадков крупными реками, несущими в океан воды обоих материков? Здесь уместно напомнить сообщение Казна о том, что к югу от Гвиней- ского залива в результате проведения буровых работ обнаружено формиро-
Гл. 1. ДАННЫЕ ГЕОГРАФИИ И ГЕОЛОГИИ 95 ванне зоны геосинклинального типа вдоль окраины берега \ Следовательно, континентальный шельф следует рассматривать не только с точки зрения его географической формы, но и его геологической значимости. Столь поразительная морфологическая идентичность современных бере- гов и шельфов не может быть отнесена к временам, предшествующим мелово- му периоду; с тех пор прошло 100 млн. лет. 3. Лахэ неизменно обращал наше внимание на следующее явление: с сейсмической точки зрения Западная Африка и восточная часть Южной Америки являются весьма стабильными областями, тогда как именно в этих регионах Вегенер и его последователи видели наиболее яркое доказательство теории дрейфа континентов. 4. Изучение берегов Атлантического океана севернее Гвинейского зали- ва лишь подтверждает вышеизложенные выводы. К югу от Дакара мезозойская серия залегает на палеозойском фундаменте трансгрессивно в направлении с запада на восток. Она начинается с морской юры, перекрытой меловыми и третичными отложениями. На островах Зеле- ного мыса также известны нижнемеловые морские отложения. И напротив, в областях Сахары юра и мел представлены в континентальных фациях. Таким образом, следует считать, что, по меньшей мере с юры, форма Афри- канского материка была в общих чертах такой, как было показано выше исходя из распределения фаций отложений мелового и третичного возраста южнее Гвинейского залива. Соответственно можно с большой долей вероят- ности предположить, что Южная Атлантика существовала по крайней мере с юры. Это подтверждается наблюдениями, проведенными в Южной Америке. Присутствие юрских отложений было отмечено (под сомнением) в штате Сан- Паулу в Бразилии. Они развиты в литоральной, довольно грубозернистой фации вдоль побережья к югу от мыса Сан-Роки (см. палеогеографические реконструкции в работе А. и Ж. Термье [276]) 1 2. Следовательно, наше рас- суждение по поводу мела и кайнозоя, по-видимому, приложимо также и к юре на обоих берегах Атлантического океана. Можно предположить, что в начале мезозойской эры между Южной Америкой и Африкой существо- вал океан, откуда распространялись морские трансгрессии к обоим конти- нентам. Здесь неизбежно возникает следующее соображение. Юрские отложения хорошо известны также на острове Тринидаде, т. е. в регионе Антильских островов; они широко представлены в Северной Африке, в области Тетиса. Поэтому позволительно признать существование этого эпиконтинентального моря, постоянной черты строения поверхности земного шара в мезозойской эре, по обе стороны Атлантики, а также связь его осадков с отложениями на континентальном шельфе Атлантического океана, по обе стороны этой огром- ной океанической депрессии. 5. Кинг в опубликованной в 1957 г. статье [177] пытается сопоставить с геоморфологической точки зрения восточную Бразилию с центральной и южной частью Африки. Эти два огромных региона фактически не испытали какой-либо орогенической деформации с конца палеозоя. Интересно конста- тировать, что после палеозоя оба континента периодически испытывали поднятия, причем, очевидно, синхронные. В заключении к книге автор пишет: «Сходные эрозионные процессы, действовавшие на сходных террасах в обоих регионах, привели к образованию ряда денудационных и аккумуля- тивных форм рельефа, весьма сопоставимых как в масштабе континентов, так и в локальном масштабе». 1 Речь идет, очевидно, о глубоких прогибах в пределах побережья и шельфа, выполненнных мелом и кайнозоем и обнаруженных при бурении на нефть в Габоне, устье Конго и Анголе.— Прим. ред. 2 Эти сведения не подтвердились.— Прим. ред.
96 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Таблица, приложенная к статье Кинга, позволяет легко составить пред- ставление о поразительном сходстве эпейрогенической и морфологической эволюции этих двух территорий. Кинг напоминает, что Дю Тойт объяснял черты стратиграфического сходства в палеозое и мезозое тем, что эти два континента первоначально составляли одно целое и разделились лишь в результате дрейфа. Если даже допустить, что это объяснение в какой-то мере правомерно для палеозоя и раннего мезозоя, оно совершенно неприемлемо для интерпре- тации поразительного соответствия более поздних фаз денудации и седимента- ции, с середины мезозоя до четвертичного времени. В связи с этим можно ли использовать его для более древних эпох? Вправе ли мы рассматривать такие аналогии как благоприятный фактор для гипотезы дрейфа континентов? В дискуссии, которая последовала за опубликованием работы Кинга, следует отметить следующее высказывание Дикси: «Профессор Кинг показал, что Южная Африка и Южная Америка в тече- ние позднего палеозоя и раннего мезозоя, как бы они ни были расположены относительно друг друга, проявляли поразительное соответствие и синхрон- ность в чередовании фаз денудации и аккумуляции и что в течение этого периода они, несомненно, испытывали согласованные поднятия и опускания. Хотя стратиграфические черты сходства этих древних континентов, возможно, как это предполагает Дю Тойт, обусловлены дрейфом, подобное объяснение неприемлемо для денудационных, аккумулятивных и эпейрогени- ческих черт сходства, начиная от середины мезозоя до настоящего времени. В связи с этими соображениями возникает вопрос, необходимо ли было выдвижение гипотезы дрейфа континентов для объяснения черт сходства более раннего периода». Дю Тойт был одним из наиболее ярых защитников теории дрейфа конти- нентов Вегенера. Он стремился показать очевидность поразительного сход- ства строения Южной Америки и Африки по обе стороны Атлантического океана. Мартин, критикуя эту теорию, провел в 1961 г. весьма детальное сопо- ставление Бразилии и юго-западной части Африки. Он делает следующее заключение [212а]: «Нет ни малейшего сомнения, что любое уточнение стратиграфической и литологической колонок от силура до мела лишь увеличивало черты сход- ства. Стратиграфические и литологические колонки для этого периода дли- тельностью около 200 млн. лет стали почти идентичными. Я не думаю, что для подобного отрезка времени можно найти подобное сходство между частя- ми каких-либо двух разных материков». Довод Мартина является, по-видимому, решающим. Возможно, ему следует отдать предпочтение по сравнению с географическим аргументом, изложенным выше. 6. Хотя это уже выходит за рамки области географии, следует привести некоторые данные в отношении Северной Атлантики и океанов вообще; впрочем, мы еще вернемся к этому вопросу в других главах, в частности посвященных палеогеографии и структурной геологии. Ван Беммелен в работе о геодинамических процессах [26] пишет: «На конференции в Гааге (2 марта 1964 г.) Т. Уистолл показал, что можно соединить фрагменты Лавразии (Норвегию, Гренландию, Шотландию, Канаду) таким образом, что берега сойдутся, а огромный сдвиг Грейт-Глен будет прослеживаться в северо-восточном направлении в краевой разлом норвежского берега. Полученный при этом регион характеризуется очень однородными стратиграфией и структурной эволюцией вплоть до девона, и лишь в эпоху древних красных песчаников проявляются первые стратигра- фические признаки образования Атлантического океана между Гренландией и Норвегией».
Гл. 1. ДАННЫЕ ГЕОГРАФИИ И ГЕОЛОГИИ 97 На первый взгляд подобный вывод поражает воображение; во всяком случае, он находится в противоречии с тезисом Вегенера, согласно которому отделение Америки от Европы возникло в начале кайнозоя. Однако в работе Ван Беммелена чувствуется, что он стремится примирить дрейф в понимании Вегенера со взглядами Уистолла. В самом деле, он пишет: «Эта первая атлантическая трещина была в общих чертах сходна с совре- менным Красным морем. Она мало изменилась в процессе герцинского ороге- неза, но после мелового периода этот пролив расширился, причем соответ- ствующее растяжение сопровождалось образованием систем даек и глубин- ных интрузий кайнозойского возраста [26]. Ван Беммелен приходит к заключению, что «стратиграфические, текто- нические, вулканологические и палеомагнитные наблюдения подтверждают молодость всей Атлантики». Далее он добавляет: «Раздробление земной коры в целом (Лавразии и Гондваны), по-видимому, началось с палеозоя и про- должается спазматически вплоть до настоящего времени», причем свои выво- ды он основывает также на поразительном сходстве очертаний берегов (и осо- бенно по линии изобаты 2000 м) Африки и Южной Америки. Этот раздел своей работы Ван Беммелен заканчивает следующими словами: «Можно считать, что огромной проблемой геологии является противоре- чие между молодостью океанов и древностью континентов». Мы полагаем, что подобный вывод необоснован. Вряд ли возможно, что все океаны являются молодыми элементами поверхности Земли. Можно соглашаться с Вегенером, что это верно для Атлантики и для Индийского океана, однако трудно допустить это в отношении Тихого океана. Конечно, на протяжении веков происходили большие морские трансгрессии, но было бы весьма смелым считать, что вся масса океанических вод могла распростра- ниться в эпиконтинентальные моря, такие, как Тетис, если только один Тихий океан, имеющий огромные глубины, покрывает почти половину поверхности земного шара. С другой стороны, мы уже указывали, что, хотя идентичность африкан- ских и южноамериканских берегов несомненна, имеются серьезные возраже- ния против гипотезы их сочлененности вплоть до середины мезозойской эры. Что касается Северной Атлантики, то нам представляется довольно рискованным соглашаться с выводами Уистолла без учета имеющихся дан- ных по геологии Шпицбергена, а также типичной для долины Рейна огром- ной системы радиальных разломов, проходящей между Шотландией и Сканди- навией и достигающей берегов Гренландии. Этот вопрос еще будет рассмот- рен в главе о структурной геологии Ч Итак, географические и стратиграфические явления, вероятно, лучше согласуются с представлением о постоянстве положения континентов и океа- нов, чем о дрейфе. Достаточно здесь сослаться на статью Шейнманна, которую мы уже упоминали в первой части данной книги [259]; автор в ней признает, что в Северной Атлантике вплоть до недавнего времени существовал материк, а это находится в противоречии с гипотезой дрейфа. Именно в области Атлантического океана искали наиболее основатель- ные доводы для доказательства реальности дрейфа континентов. Прежде чем перейти к рассмотрению других частей поверхности Земли, очевидно, полез- но процитировать фразу из работы Бубнова [51, стр. 239]. Указав на ана- логии, по-видимому, существующие между противоположными берегами Атлантического океана, он пишет: «Но эти черты сходства, хотя по общему признанию и поразительные, не являются абсолютным доказательством того, что Америка переместилась, 1 В настоящее время многие американские и английские исследователи предлагают реконструкции палеозойского складчатого Атлантического пояса, в которых Аппалачи соединяются с британскими и скандинавскими каледонидами.— Прим. ред. 7-259
98 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ дрейфуя от Старого Света., так как структуры на противоположной стороне Атлантики неполностью согласуются как по возрасту, так и по простиранию. Кроме того, существуют многочисленные фациальные различия между этими двумя массивами суши» х. 7. Мы считаем интересным также привести одно место из работы Холм- са [167], где он излагает работу Ахмада 1951 г. Ахмад стремится показать Фиг. 12. Австралия и Индия (по Ахмаду). возможность взаимосвязи полуострова Индостан и Австралии в пермское время (фиг. 12). Несомненно, эта схема заслуживает внимания. Однако мож- но возразить, что постепенное увеличение мощности осадков в юго-восточном направлении в Индии и к северо-западу в Австралии не обязательно дока- зывает относительную близость этих двух материков, которую предполагает автор. Легко можно представить себе, что при современном взаимном струк- турном плане могло существовать аналогичное расположение двух простых или сложных прогибов, расположенных на продолжении друг друга и откры- вающихся с обеих сторон в открытый океан. Эти сведения будут дополнены ниже при рассмотрении данных палео- географии. 8. В первой части этой работы несколько страниц было посвящено изве- стным в настоящее время данным о распространении более или менее моло- дых осадков на базальтовом ложе океанов. Из изложенного вытекает любопытная и, надо сказать, весьма загадоч- ная констатация. Во всех океанах наиболее древние отложения имеют возраст 1 См. предыдущее примечание.— Прим, ред.
Гл. 1. ДАННЫЕ ГЕОГРАФИИ И ГЕОЛОГИИ 99 не старше мелового. По этому поводу следует привести отрывок из статьи Вильсона, заслуживающий большого внимания [298, стр. 84; см. также 293]: «Если континенты были всегда неподвижны, то такими же были и океа- ны; и те и другие должны быть одновозрастными, но если ложа океанов пред- ставляют собой обнаженную поверхность, охваченную конвекционными течениями мантии, поверхность, на которой перемещаются подобно плотам континенты, то современные ложа океанов должны быть значительно моложе континентов. Фактические данные свидетельствуют в пользу последнего взгляда. Породы древнее верхней юры (100 млн. лет) обнаружены только на острове Мадагаскар, Фолклендских и Сейшельских островах. Более древ- ние породы не были подняты с морского дна ни драгированием, ни при помо- щи бурения. Континенты в тридцать раз древнее, а эти необычные острова, очевидно, являются фрагментами континентов. Например, на Сейшельских островах горные породы и кора иные, чем на других островах, но они сходны с африканскими. Их флора и энтомофауна в экологическом отношении сходны с вырождающимися континентальными элементами, а не с типичными био- ценозами океанических островов». Эти замечания весьма разумны. Однако надо отметить следующее. Отсутствие осадков домелового возраста на островах Атлантического и Индийского океанов, возможно, является весьма важным доводом в пользу гипотезы дрейфа континентов. Но такова же обстановка и в Тихом океане. Тем не менее геологическая история его окраины позволяет считать, что этот океан существует с чрезвычайно отдаленного времени, если не предположить, что все его пространство вплоть до мелового периода было занято конти- нентальным массивом, как в Атлантическом и Индийском океанах, что равно- сильно признанию существования Пангеи, охватывающей всю Землю. Геоло- гам, в частности, трудно было бы согласиться с подобной гипотезой. Следовательно, аргумент, выдвинутый нашим ученым коллегой, далеко не доказателен. Конечно, понятие постоянства материков и океанов не дает возможности объяснить сравнительно молодой возраст осадочных отложе- ний, распространенных на сложенном основными породами ложе океанов. Но, несомненно, эта загадка будет решена. В первой части данной работы уже приводилось мнение Холмса о том, что дно Тихого океана расползается [«расплывается»] к его краям во всех направлениях; таким образом, базальтовый слой увлекается под континенты, беспрерывно обновляясь, причем дополнительный материал поступает из вулканов, расположенных вдоль подводных хребтов; вулканические прояв- ления на Гавайском архипелаге служат подтверждением этой гипотезы. Однако возраст сравнительно молодых отложений, не испытавших геодинамических воздействий, один и тот же в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах. Не правильнее ли сделать одинаковое умозаключение для всех этих глубоководных океанических областей, чем допускать дрейф для Атлантического и Индийского океанов и обновление базальтового ложа для Тихого? При этих условиях, по-видимому, более реальной должна быть гипотеза постоянства положения континентов и океанов, а не дрейфа конти- нентов. Представим себе на мгновение, что в соответствии с существующей гипо- тезой дно Тихого океана может быть приведено в движение центробежного радиально расходящегося типа, причем либо континенты надвигаются на океаническое ложе, согласно гипотезе Беньофа [28, 29], либо дно океана поддвигается под континенты под влиянием центростремительного скольже- ния, согласно гипотезе Холмса, указанной выше. Многие геологи, безуслов- но, проявят большую осторожность в суждении по этому вопросу. В самом деле, жесткость океанического ложа, по-видимому, подтверждается суще- ствованием огромных радиальных разломов, которые становились более резко выраженными на очень длительном протяжении геологического времени. 7*
100 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 9. Среди работ, представленных на «Симпозиуме о дрейфе континентов», организованном Лондонским королевским обществом, была работа Уистолла, в которой тщательно рассмотрены аргументы, вытекающие из геологических наблюдений. Уистолл показал, что многие из этих аргументов не являются решающими, однако если учесть весь комплекс данных, то решение склоняет- ся скорее в пользу дрейфа. В этой работе наше внимание привлекло следующее рассуждение. Автор отмечает, что результаты стратиграфического сопоставления нижнего палео- зоя по окраине Северной Атлантики трудно объяснить с точки зрения совре- менной формы этого океана; для нижнего палеозоя имеет место поразитель- ное сходство между осадками, например, Новой Англии — залива Св. Лав- рентия и осадками Великобритании — Скандинавии с их известняковыми формациями верхнего кембрия и ордовика, тогда как в юго-восточном направлении фации становятся обломочными; подобное сходство может быть объяснено лишь тем, что эти части материков составляли единое целое в эпоху образования данных отложений. На первый взгляд довод представляется бесспорным. Однако, как было показано в одной из недавно опубликованных работ [124], формации этого возраста представлены в идентичной фации не только в Гренландии, на Шпицбергене и в Скандинавии, но и в Западной Сибири. И если еще возможно «упразднить» Атлантический океан, чтобы соединить Гренландию или Новую Англию со Скандинавией, то установить их непосредственное примыкание к Западной Сибири, по-видимому, очень трудно. Следовательно, при попытках объяснения стратиграфических и палеон- тологических аналогий явлением дрейфа необходима большая осторожность. 10. Что касается проблемы постоянства основных элементов земной коры, то мы можем почерпнуть некоторые интересные данные из опублико- ванной в 1959 г. работы Менарда [214]. Напоминая о глубоком различии, существующем между строением океа- нических впадин и материков, он не допускает возможности погружения материка, превращения его в глубокий океан. При этих условиях разобще- ние двух континентов могло произойти только в результате их перемещения, подобного перемещениям кораблей на поверхности моря. Однако, по-види- мому, не установлено, что континенты, окружающие Тихий океан, были ког- да-либо более сближены между собой, чем в настоящее время. Наличие гийотов и атоллов на дне Тихого океана позволяет предполо- жить, что в связи с чередующимися движениями воздымания и опускания в некоторые моменты существовали условия для свободного сообщения через всю ширину пространства этого океана. Поднятия и опускания морского дна, возможно, обусловлены расширением мантии, в результате чего подвод- ные возвышенности превращаются в острова, а некоторые существующие острова скрываются под морскими водами. Это совершенно иное явление, чем дрейф континентальных массивов.
ГЛАВА 2 Палеомагнетизм и перемещение полюсов В наши задачи не входит изложение принципа и методов исследований, основанных на остаточной намагниченности горных пород. Эти исследования достигли за последние годы больших успехов и уже позволили получить важные результаты, которые широко использованы в данной работе. Глав- ные из этих результатов изложены в превосходной статье Ранкорна [252]. Прежде чем приступить к критическому рассмотрению этих данных, вероятно полезно сообщить некоторые оговорки в отношении применения указанного метода, в частности высказанные Телье [277]. Вначале отметим, что не все древние горные породы пригодны для измерений остаточного маг- нетизма. Компонентами земной коры, которые в наибольшей степени могут дать удовлетворительные результаты, являются красные песчаники и лавы. Однако не следует забывать, что вулканические породы сами по себе сильно магнитны и поэтому создают возмущение земного магнитного поля; в связи с этим возможны ошибки в пределах до 10°. Любое нагревание горных пород влечет за собой уничтожение, по край- ней мере частично, первичной намагниченности. Следовательно, в этом отно- шении метаморфизм оказывает, по всей вероятности, значительное влияние. Телье по этому поводу пишет: «Поистине непостижимо, что можно было принимать в расчет в качестве показателей первичного магнитного поля Земли намагниченность очень древ- них пород, которые были погребены, а затем постепенно вскрыты и претерпе- ли явные и глубокие преобразования. Естественная намагниченность мета- морфической горной породы не имеет уже ничего общего с магнитным полем, существовавшем в эпоху ее образования (и даже ее метаморфизации); это и не может быть иначе, так как обычно ориентировка остаточной намагничен- ности метаморфических пород близка к плоскости напластования породы. И можно лишь согласиться с Блакеттом, который отрицает какое-либо палеомагнитное значение докембрийских пород. Но не следует ли распростра- нить этот взгляд также и на все более молодые сильно измененные породы? Об этом упоминалось еще в годовом отчете за 1957—1958 гг. директора Отде- ления земного магнетизма (институт Карнеги)». Итак, Телье предостерегает против значимости основного принципа, на котором базируются все выводы, сделанные по наблюдениям остаточной намагниченности. Все это наводит на размышления. Потребуется еще некоторое время, прежде чем можно будет утверждать, что перемещения полюса, происходив- шие в течение геологического времени, определены вполне надежно и что геологи могут использовать эти данные для объяснения эволюции лика Земли. Наш коллега Лахэ также рекомендует быть осторожным в этом вопросе: «Следует отметить, что в существующем представлении о современном магнит- ном поле Земли значительная его часть, порядка 80%, может быть приравне- на к полю диполя с центром, находящимся в центре земного шара, причем ось этого диполя пересекает поверхность Земли в двух диаметрально проти- воположных пунктах, которые и являются геомагнитными полюсами. Гео- магнитные полюсы не совпадают с магнитными полюсами; в самом деле, в схе- ме, построенной на 1945 г. Вестином и Ланжем, северный геомагнитный
102 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ полюс отстоит приблизительно на 800 км от северного магнитного полюса, а расстояние между южным магнитным и геомагнитным полюсами составляет около 1600 км. Следовательно, при использовании в настоящее время для определения направления диполя направления магнитного поля, наблюден- ного на одной станции, получили бы для станций, размещенных на земном шаре, значительный разброс определенных таким способом положений гео- магнитных полюсов». Кроме того, как указывает Лахэ, существует тенденция связывать ось вращения Земли с диполем, но известно ли нам, как меняется их соотноше- ние, когда речь идет о десятках или даже сотнях миллионов лет? По этому поводу имеются интересные указания в одной из статей Бул- ларда [52]. Автор исходит из представления, что положение полюса вычисле- но при предположении, что геомагнитное поле сходно с полем диполя, ось которого совпадает с осью вращения Земли. В настоящее время эти две оси образуют угол 11,5°. Таким образом, вопрос заключается именно в том, чтобы определить, была ли все же ось диполя связана с осью вращения Зем- ли. В третичном периоде, например, магнитный полюс, по-видимому, распо- лагался случайным образом по отношению к географическому полюсу, в интервале приблизительно 15° географической широты, причем возможно, что перемещение достигало по меньшей мере 20°. Можно ли при этих условиях утверждать, что на протяжении всех геологических периодов ось диполя совпадала с осью вращения Земли? На данный вопрос ответить, по-видимому, очень трудно. В противоположность этому Груссов в уже неоднократно упоминавшейся выше статье настаивает на ценном значении данных, получаемых в результа- те измерений остаточного магнетизма в формациях различных геологических периодов. По его мнению, на это указывают два аргумента: 1) все определе- ния, произведенные по осадочным отложениям и вулканическим породам, близким к современной эпохе, на всех материках, согласуются с положением географического полюса; 2) для древних формаций определения, произведен- ные по породам одного возраста на всем пространстве материка, указывают среднее положение полюса, заключенное в узких географических преде- лах. Автор делает из этого следующий вывод: а) положение полюса на поверх- ности Земли менялось с течением времени в широких пределах; б) земная кора в целом перемещалась от периода к периоду; в) могли происходить перемещения континентов относительно друг друга. Однако необходимо отметить, что для одного и того же континента или одной и той же части континента область разброса получаемых показателей иногда значительна. Данные структурной геологии позволяют нам высказать интересное суждение в этом отношении. Как бы это ни было непонятно, все же следует отнестись с доверием к поборникам использования палеомагнетизма для выяснения вопроса воз- можного дрейфа континентов, но лишь с некоторыми оговорками. В этом плане уместно напомнить, что после измерения остаточной намаг- ниченности красноцветных пород Мальмеди, хорошо известной пермской формации, выделяемой бельгийскими геологами, Манье и Нэйрн [211] опре- делили, что соответствующий полюс в точности совпадает с магнитным полю- сом, положение которого было определено по выполненным в Великобрита- нии измерениям по породам того же возраста. В том и другом случае породы не были изменены процессами метаморфизма. Однако при этом не следует упускать из вида возможность инверсий магнитного поля Земли. Кроме того, в документации имеются огромные про- белы, так как, за исключением лав и красноцветных песчаников, осадочные породы не дают полезных данных, а именно эти породы и слагают в основном материки.
Гл. 2. ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПОЛЮСОВ 103 Эти соображения, хотя и требуют соблюдения осторожности, не лишают ценности некоторые выводы, построенные на изучении остаточного магне- тизма. Напомним также некоторые высказывания Довилье [78]: «Изучение палеомагнетизма... показало, что ось Гаусса сильно изменила свое географическое положение в течение геологических периодов. Ввиду того что по законам небесной механики ось вращения Земли должна была остаться почти неизменной, полученные данные в сочетании с палеоклимато- логией подтверждают общее значительное смещение (дрейф) поверхностной кристаллической оболочки (которая является источником ферромагнетизма) относительно всей массы земного шара». С другой стороны, этот ученый ставит под сомнение некоторые выводы, сделанные на основе изучения остаточного магнетизма, и, в частности, частич- ные дрейфы, а также вращения континентальных массивов, могущие дости- гать для крупных материков, таких, как Австралия, величины до 180°, что, как он пишет, противоречит «надлежаще установленной доктрине постоянства океанических впадин и континентального шельфа». Приведя эти оговорки, следует теперь кратко изложить главные резуль- таты, имеющиеся к настоящему времени. Мы сочли полезным обратить внимание читателя на эти оговорки. Одна- ко считаем своим долгом указать, что многочисленные измерения остаточного магнетизма в различных регионах земного шара неоспоримо приводят к следующим выводам: 1. Местонахождение магнитных полюсов изменилось в широких преде- лах относительно современной конфигурации поверхности Земли. 2. Восстановление положения полюса для одной определенной геологи- ческой эпохи при помощи данных, полученных на двух соседних материках, дает, как правило, различные его положения, что позволяет предположить относительное перемещение этих двух структурных массивов земной коры. Совершенно очевидно, что если бы лик Земли оставался неизмененным в своих основных чертах на всем протяжении геологического времени, то положения, занимаемые последовательно магнитным полюсом, должны были бы быть идентичны для всех материков. Однако результаты исследований Ранкорна и его последователей бесспорно указывают, что этого не было на всей поверхности Земли. Ниже приведены некоторые схемы вероятного перемещения магнитного полюса с докембрия до наших дней (фиг. 13 и 14). Возможно, по этому поводу уместно сделать следующую оговорку: на карте, изображающей положение магнитного полюса в какую-то данную эпоху по измерениям остаточного магнетизма пород одного континента или части континента, показано, что полюс занимает различные положения в области разброса разной, иногда значительной площади, охватывающей несколько градусов по долготе и широте. Соответственно возникает вопрос: в какой степени можно соглашаться с выводами авторов этих измерений? Принимая во внимание указанную оговорку, мы рассмотрим траектории миграции магнитного полюса в течение геологических периодов, определен- ные на основе измерений остаточного магнетизма горных пород различного геологического возраста. В качестве примера рассмотрим траектории, установленные Ранкор- ном по данным измерений остаточного магнетизма пород Великобритании и Северной Америки. Как было только что указано, подобные кривые неиз- бежно неточны, и при желании сделать на их основе выводы для решения проблемы дрейфа континентов необходимо соблюдать осторожность. Траектории, вычерченные Ранкорном для каждого из этих комплексов пород, весьма сходны, но не перекрываются на поверхности земного шара
Фиг. 13. Перемещение магнитного полюса, выведенное на основе измерений, выполненных в Европе и Америке (по Ранкорну). ВОСТОЧНАЯ ДОЛГОТА
Гл. 2. ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПОЛЮСОВ 105 (см. также [253]). По-видимому, это весьма веский аргумент в пользу кон- цепции дрейфа континентов. По данным, полученным по горным породам Великобритании, предло- женная траектория перемещения магнитного полюса начинается в районе Колорадо, идет на юг, пересекает экватор, а затем вновь поворачивает к севе- ру, проходя южнее Японии в девоне, вблизи района Владивостока в триасе, и постепенно достигает своего современного местоположения. Траектория, определенная по данным, полученным по горным породам Северной Америки, имеет почти идентичную форму, но на всем своем протя- жении систематически смещена к западу. Расстояние между двумя кривыми достигает максимальной величины в докембрии и раннем палеозое, а затем постепенно сокращается вплоть до совмещения траекторий к концу кайно- зоя и в особенности в четвертичном периоде. При построении линий траекторий Ранкорн стремился определить для каждой эпохи среднюю точку в области разброса. Это весьма сложная проце- дура. При рассмотрении, например, приведенной в его работе фиг. 21, на которой указаны соответственные географические долготы для каждой из геологических эпох с докембрия до кайнозоя, бросается в глаза, что области разброса для Европы и для Америки практически смыкаются. Однако следует признать, что с докембрия средние положения полюса различны в зависимо- сти от того, определены ли они по измерениям, выполненным в Европе или в Северной Америке, причем по измерениям в Америке полюс находится всегда западнее, чем по измерениям в Европе. Многочисленные согласующиеся результаты измерений по горным поро- дам Европы указывают, что в пермском периоде магнитный полюс распола- гался в северо-западной части Тихого океана, тогда как по данным измере- ний, выполненных по породам того же возраста в Северной Америке, соот- ветствующий полюс находился на 20—30° (т. е. примерно на 1500 км) запад- нее вдоль 40° с. ш. В карбоне расхождение составляет примерно 30° по парал- лели 20° с. ш. 1. Это почти равно средней величине, полученной для предше- ствующих периодов, с той оговоркой, что, поскольку кривые были тогда ориентированы приблизительно параллельно экватору, трудно произвести такой же точный расчет, как для более поздних эпох, когда они ориентиро- ваны примерно по меридиану. Установленное таким образом несовпадение для этих двух кривых с древних времен до третичного периода приводит к предположению не толь- ко о перемещении магнитного полюса относительно его современного поло- жения и даже, возможно, скольжении земной коры в целом, сопровождаемом некоторой ее деформацией, но и о перемещении Америки относительно Евро- пы, т. е. «дрейфе», масштабы которого, судя по приведенным выше цифрам, вероятно, составляют около 30° долготы. Буллард, со своей стороны, считает, что эти данные по палеомагнетизму свидетельствуют о большей сближенности Америки и Европы 200 млн. лет тому назад. Он пишет: «Америка 200 млн. лет назад была примерно на 30° ближе к Европе, чем в настоящее время». Означает ли это, что эти два блока сиаля могли скользить на поверхно- сти симы, в которую углублены их корни? К этому вопросу мы вернемся позднее. Интересны в этом отношении страницы, посвященные проблеме постоянства положения материков и океанов в классической работе Кюнена «Marine Geology» [184]. Следует отметить, что Кэри использует результаты, полученные по измерениям остаточного магнетизма горных пород Великобритании и Север- ной Америки, для доказательства существования «ороклина» Аляски и его 1 При сопоставлении фиг. 19 и 21 вышеупомянутой работы Ранкорна наблюдаются некоторые противоречия в принятых траекториях.
106 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ влияния на раскрытие Северного Ледовитого океана и Северной Атлантики [63, стр. 213] (фиг. 15). По примеру Кюнена и Груссова можно также предположить, что имело место общее перемещение земной коры, неизбежно сопровождаемое дисло- кациями, нарушившими первоначальное упорядоченное расположение мас- сивов. Груссов по этому поводу пишет [146, стр. 162]: «Механизм, который мог бы перемещать континенты по поверхности земного шара без одновре- менного движения океанической коры, неизвестен». Но этот ученый также признает, что общее скольжение коры может сопровождаться деформациями и образованием разломов. Геологи, естественно, склонны отдавать пред- почтение этим последним процессам. Возникает вопрос: не имело ли простое образование складчатых зон и крупных разломов преобладающего влияния на смещение положения полюса в зависимости от того, по горным породам какого из материков было восстановлено видимое смещение полюса? Этот вопрос будет рассматриваться в главе о структурной геологии. Однако уже сейчас можно отметить, что крупные разломы типа горизонталь- ных смещений (сдвиги), существование которых хорошо известно как на дне океанов, так и на континентах, могли в этом отношении играть первостепен- ную роль. В качестве примера приведем лишь несколько фактов. Как указывалось в первой части данной работы, карта дна Атлантиче- ского океана, составленная Хизеном, Тарп и Юингом, позволяет констати- ровать, что срединный хребет смещен серией разломов примерно широтного простирания; суммарная амплитуда смещения по этим разломам равна при- близительно 27° долготы. Разломы такого же типа и такого же простирания известны теперь и на дне Тихого океана; по данным Менарда [215, фиг. 6], по двум из них смещение составляет примерно 1500 км в том же направлении, что и по разломам Атлантического океана. Не менее поразительным является то, что изгиб складчатых систем западной части Америки, расположенный приблизительно на продолжении разлома Мендосино, протягивается в широтном направлении на сравнимое с вышеуказанным расстояние поряд- ка 1200 км. Эти огромные разломы представляют значительный интерес для рас- сматриваемой нами темы. Прежде всего они позволяют считать, что ложе океанов под воздействием напряжений, стремящихся деформировать земную кору, вело себя аналогично материкам. Это, несомненно, находится в проти- воречии с самим принципом дрейфа в понимании Вегенера. С другой стороны, палеомагнитные данные свидетельствуют: а) о возможности относительного перемещения Европы и Северной Америки в течение всего геологического времени, начиная с докембрия; эта констатация противостоит теории Вегенера, который постулирует, что раз- общение этих двух континентов началось в конце мезозоя или в кайнозое; б) о значительно меньшей величине перемещения, чем это принято в гипотезе дрейфа континентов в ее обычном понимании; согласно данной гипотезе, эта величина должна была бы быть порядка 40° долготы, а не 20— 30°, как на это указывает сопоставление вычерченных Ранкорном двух траекторий перемещения магнитных полюсов. Следовательно, если дрейф действительно имел место, то он происходил значительно ранее, чем это считают Вегенер и его последователи; кроме того, его масштабы были меньше, чем можно было предположить на основе других аргументов. В таком случае что же следует думать о происхождении Атлантического океана, образовавшегося в результате постепенного приоткрывания в направ- лении с юга на север огромного разрыва, пересекающего по меридиану всю гипотетическую Пангею? Эту часть проблемы необходимо рассмотреть под иным углом зрения. Мы обратились к карте, составленной Хелсли [161] и воспроизведенной
Фи г. 15. Перемещение вдоль ороклина Аляски, определенное методом палеомагнетизма (по Кэри).
108 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ в статье Хейлса [148]. Автор произвел сопоставление положения магнитного полюса в пермское время для Европы, восточной части США и запада этой страны. Изучение карты дает весьма интересные результаты. 1. Для указанных трех территорий магнитный полюс расположен в северо-западной части Тихого океана, между Охотским морем, Японией и Алеутской островной дугой. 2. Размеры области разброса полученных точек сильно варьируют в зависимости от территории, к которой она относится. Так, для востока США область разброса весьма ограничена, причем ее центр находится приблизительно в северной части Кореи, недалеко от Мук- дена. Для западной части США область разброса явно больше, она протяги- вается в форме эллипса от острова Тайвань до района к западу от озера Байкал. И наконец, область разброса положений магнитного полюса, определен- ных по измерениям, выполненным по горным породам Европы, еще больше и охватывает область от Японского моря до юга Берингова пролива вдоль параллели 50° с. ш. в Тихом океане. Возможно, что такие огромные области разброса обусловлены частично ошибками если не в методе, использованном для определения остаточного магнетизма, то в усилиях, принятых для устранения некоторых причин ошибок, связанных, например, с вмешательством позднейших паразитных полей. Тем не менее в рассматриваемом здесь случае западная и восточная части США и Европа дают весьма различные средние положения магнитного полюса. Если явление дрейфа в понимании Вегенера еще в какой-то мере допу- стимо использовать для объяснения различия положения магнитного полюса в пермском периоде для Европы и востока США, то трудно согласиться с тем, что этим же явлением можно объяснить различие в положении полюса на востоке и на западе одной и той же континентальной глыбы. Следовательно, нужно найти иное объяснение. Напомним, что область разброса очень неве- лика для восточной части США и значительно больше по измерениям, выпол- ненным в западной части страны. Не следует ли сделать из этого вывод, что в пермское время восточная часть территории США уже приобрела стабиль- ность, тогда как на западе, где позднее перми происходили складкообразова- ние и крупные радиальные разломы, обстановка была совершенно иной. В данной работе, конечно, невозможно дать при рассмотрении палеомаг- нетизма даже весьма краткий обзор геологического строения территории США. В этом отношении следует обратиться к специальным трудам, в частно- сти к работе Кинга [179], а также к исследованию Гиллули по западной части страны [137]. В своем обзоре, посвященном значительной части амери- канской территории, Гиллули показал характерные черты молодой тектони- ки с ее складками, разломами, надвигами, крупными воздыманиями [земной коры], а также подъемами и излияниями изверженных пород; в данном слу- чае речь идет о более поздних деформациях, чем известные на части терри- тории, близкой к Атлантическому океану. Различие в положении магнитного полюса в одну и ту же эпоху, опре- деленном на западе и на востоке территории США, является, несомненно, наиболее разительным аргументом, который можно выдвинуть, основываясь на данных палеомагнетизма, против теории дрейфа континентов. На обзорной карте расстояние между приблизительным центром области разброса положения полюса для западной части Северной Америки и области разброса для восточной ее части примерно равно половине расстояния между последним центром и центром области разброса, определенной по измерениям остаточной намагниченности европейских горных пород. Поскольку это позволяет отказаться от мысли о дрейфе для одной Америки, разумно ли
Гл. 2. ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПОЛЮСОВ 109 придерживаться такой идеи при сопоставлении востока территории США и Европы? В этой части света также существуют различные тектонические нарушения и, в частности, еще активные радиальные разломы. Не играли ли эти геологические нарушения основную роль в смещении полюсов? Горизонтальное смещение вдоль крупных сдвигов обычно значительное. По данным Менарда, в Тихом океане смещение по двум из огромных разломов составляет примерно 1500 км; для разлома Сан-Андреас оно, возможно, дости- Ф и г. 16. Положение полюса в пермское время, определенное на основе измерений в Мезо-Европе и в средиземноморских складчатых системах (по Руттену). несомненно, превышает 200 км; по данным для центральной части Атланти- ческого океана, сдвиг по главному разлому оценивается примерно в 700 км. Следует отметить, что сдвиг по этим огромным разломам согласуется со смещениями полюса, определенными по данным палеомагнетизма. На карте, составленной Ван Хилтеном в 1963 г. и приведенной в статье Руттена [254], среднее положение магнитного полюса в пермском периоде находится для «Мезо-Европы» в Тихом океане, на широте Японии, в пункте с координатами приблизительно 40° с. ш. и 170° в. д.; для зоны же альпий- ской складчатости он расположен у северного окончания острова Хонсю, т. е. приблизительно на 140° в. д. (фиг. 16). Такое различие по географической долготе в положении пермского магнитного полюса при его определении по данным для той или другой части Европы было бы трудно объяснить результатом дрейфа. Направления изоклин на территории Европы для пермского периода (фиг. 17) указывают на наличие дифференцированных движений и на то, что обстановка совершенно различна для пиренейско-альпийской области и для части Европы, расположенной севернее этих молодых складчатых систем. По-видимому, невозможно объяснять эти различия явлением дрейфа .в понимании Вегенера. И напротив, дислокации, которые претерпела эта тер- ритория с перми до наших дней в форме складчатостей или движений по сдви- гам, позволяют понять эти особенности, выявленные путем изучения палео- магнетизма, без необходимости отказа от идеи о постоянстве океанов, во вся- ком случае в их общем распределении на поверхности земного шара. Умеренное относительное перемещение блоков земной коры станет еще более очевидным, если принять, в соответствии со взглядами Пейве, что разломы, по которым происходят сдвиги, не проникают очень глубоко
но ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ в земную кору, а затухают книзу в сравнительно пластичной зоне, вдоль которой легко может происходить перемещение блоков относительно друг Друга. Другие изоклины, предложенные Ранкорном, также наводят на раз- мышления, и геологи, несомненно, признают, что в начале мезозойской эры Азия и Европа составляли единый массив сиалического состава, хотя частич- но покрытый эпиконтинентальным морем. Следовательно, можно полагать, Фиг. 17. Изоклины на территории Европы (по Руттену) что начиная по меньшей мере с триаса Евразиатский материк вел себя как единый блок, учитывая и деформации тектонического происхождения: склад- чатые зоны, радиальные разломы, обширные области опускания. Можно утверждать, что это было именно так в той части рассматриваемого огромного региона, которая расположена севернее Тетиса. Сопоставление карт, составленных Ранкорном, показывает, что положения полюсов, определен- ные на основе данных по горным породам Европы и Азии, не совпадают. Величина расхождения того же порядка, что и для полюсов, положение которых определено по породам Европы и Северной Америки. Поскольку в данном случае не может быть и речи о дрейфе, возникает предположение о вмешательстве послетриасовых тектонических факторов, таких, как склад- чатые системы мелового и третичного возраста, а также огромные разломы, хорошо известные по периферии обширной равнины западной Сибири. Следо- вательно, при стремлении объяснить дрейфом в понимании Вегенера несовпа-
Гл. 2. ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПОЛЮСОВ 111 дение положений полюса, определенных по измерениям, произведенным в Европе и Северной Америке, необходима осторожность. Рассмотрим другую сторону проблемы. В работе Кэри, о которой упоми- налось в первой части данной книги, следует обратить внимание на приве- денные в ней фигуры 13а и 136. На первой из них показаны с некоторыми вариантами траектории полюса, определенные на основе измерений остаточ- ной намагниченности американских горных пород и пород Великобритании. Расхождение между этими двумя кривыми тем больше, чем древнее эпоха, к которой они относятся, как это видно на траекториях, предложенных Ран- корном. Если рассматривать не современное распределение материков и морей, а обстановку, предположительно существовавшую до образования ороклина Аляски, то эти две кривые полностью совпадают. По мнению авто- ра [Ранкорна], наблюдающееся расхождение свидетельствует о реальности сфенохазма, который привел к возникновению современного Северного Ледо- витого океана. Однако нам кажется, что эта точка зрения не согласуется с общим геологическим строением арктических полярных регионов; хребет Ломоносова, проходящий в непосредственной близости от северного полюса и ограничивающий Канадскую котловину, является, по-видимому, основной структурой, связывающей без перерыва мезозойские складчатые системы Новосибирских островов со складками того же возраста Канадского аркти- ческого архипелага \ Итак, замечательные результаты исследований в области палеомагне- тизма, произведенных по горным породам материков северного полушария (отвечающих в целом Лавразии), не дают решающего доказательства в поль- зу гипотезы дрейфа континентов в представлении Вегенера. Они приводят скорее к допущению относительных перемещений блоков земной коры, огра- ниченных тектоническими нарушениями, как бы ослабленного дрейфа, в том смысле, какой был дан нами этому термину в первой части книги (стр. 11). Возможно, эти результаты свидетельствуют также в пользу общего скольже- ния земной коры с образованием тектонических нарушений, неизбежно свя- занных с подобным перемещением. Но это лишь чисто умозрительное пред- ставление. Вначале рассмотрим результаты, полученные при исследованиях палеомагнетизма на материках южного полушария, и прежде всего остано- вимся на Африке. Как уже было указано в первой части данной работы, Африка занимает как бы центральное положение относительно других материков; это явление особо отметил Брок, и оно, возможно, не случайное. Обратимся вновь к работе Ранкорна [252]. На одной из фигур, иллюстри- рующих эту работу, автор дает для сравнения траекторию полюса для раз- личных материков [252, фиг. 20, стр. 24]. При рассмотрении этой фигуры (фиг. 18) поражает следующая особенность: площадь, ограниченная траекто- рией для Африки, весьма незначительна по сравнению с площадью, показан- ной для других континентов. Следует ли сделать из этого вывод, что возмож- ное перемещение Африканского материка было меньше перемещения окру- жающих его континентальных массивов? Другими словами, была ли Африка сравнительно неподвижным массивом относительно остальной земной коры? Во всяком случае, на фигуре 16 (стр. 20) той же работы положения полюса, определенные по крайней мере начиная с триаса, т. е. даже ранее предполагаемого распада Пангеи, по концепции Вегенера, всегда относитель- но очень близки к современному полюсу, значительно ближе, чем положения полюса, полученные на основе изучения пород того же возраста на других 1 Складчатая система Канадского арктического архипелага имеет среднепалеозой- ский, а не мезозойский возраст, а природа хр. Ломоносова до сих пор остается загадоч- ной.— Прим. ред.
112 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ материках. Таким образом, данные анализа и синтеза согласуются удовлет- ворительно. Обращает на себя внимание тот факт, что области разброса положений полюса в триасе, юре и меловом периоде расположены по одной и той же дуге, соединяющей юг Гренландии с Беринговым проливом; это создает впечатление колебательных перемещений по отношению к Северному полюсу. Является ли это в данном случае подлинным дрейфол! в понимании Вегене- ра? Можно предположить, кроме того, эффект усиления тектонических явле- ний, например движений по крупным радиальным разломам (сильно разви- тым как на Африканском материке, так и на территории Европы), а также воздымания складчатых систем Средиземноморской области. Нэйрн в своей опубликованной в 1964 г. работе [221 ] приводит траекторию полюса, вычерченную на основе данных об остаточной намагниченности пород Африки. Интересна кривая, приведенная в этой работе на фигуре 10 (воспроизведенной ниже на фиг. 19). Эта кривая перемещения полюса описы- вает небольшой овал к северу от Берингова пролива и тем самым подтвержда- ет данные Ранкорна. На этом же рисунке автор показал для того же периода траектории полюса, построенные на основе измерений по горным породам
Гл. 2. ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПОЛЮСОВ ИЗ Европы и Америки. Примечательно, что все три кривые отображают движе- ние одного и того же характера, направленное на их соединение при прибли- жении к современному периоду. По сведениям, сообщенным одному из членов нашей группы Безери, директором Геологической службы Мадагаскара, палеомагнетизм пород этого острова был изучен Рошем (из Клермон-Феррана) и Нэйрном (из Нью- касла). Безери говорит: «Только базальты мелового возраста дали довольно согласующиеся результаты при различных методах измерения, приме- нявшихся этими двумя авторами. Определено перемещение полюсов прибли- зительно на 1500 км с мелового периода, что согласуется с результатами, Фиг. 19. Траектория магнитного полюса по измерениям, выполненным в Африке (по Нэйрну [221]). полученными в Танганьике». Это, несомненно, является аргументом в пользу гипотезы дрейфа. Однако приведенная величина сопоставима с величиной перемещения по крупным разломам. Интересно рассмотреть данные о положении полюса относительно дру- гого края Африканского материка. Некоторыми сведениями по этому вопросу мы располагаем благодаря работам Гофа и его сотрудников; в частности, можно сослаться на траектории, воспроизведенные Хейлсом [148, фиг. 7]. В мезозойскую эру центр области разброса положений полюса находился в пункте с координатами 65° ю. ш., 75° в. д. Среднее же положение мезозой- ского полюса в Арктике соответствует 70° с. ш., 100° з. д. Эти цифры согла- суются достаточно удовлетворительно. По той же схеме Гофа и его сотрудников, для Антарктики несколько измерений дают среднее положение полюса в пункте 60° ю. ш., 40° з. д. Пере- мещение относительно незначительно, но оно, по-видимому, определено по слишком малому числу измерений, чтобы можно было сделать сколько- нибудь ценные выводы. Однако сведения по Антарктическому континенту можно дополнить, обратившись опять-таки к той же работе Ранкорна [252, фиг. 17, стр. 141]. Мы констатируем, что в третичном и четвертичном периодах полюс находил- 8-259
114 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ся весьма близко от современного Северного полюса; в юре он был располо- жен вблизи центра Европейской части СССР; в девоне его среднее положение зафиксировано в Эгейском море. Эти перемещения по своим масштабам срав- нимы с перемещениями, определенными для Африки. И напротив, кривые миграции полюса, предложенные Ранкорном для Южной Америки и Австра- лии, настолько отличаются от кривых, составленных на основе измерений по горным породам Антарктиды и Африки, что это трудно объяснить как с точки зрения дрейфа, так и по результатам геологических наблюдений. В отношении региона, некогда занимаемого гипотетическим материком Гондваной, ценные указания имеются в статье Крира [71], включенной в книгу, опубликованную Лондонским королевским обществом по случаю организованного им в 1965 г. симпозиума по проблеме дрейфа континентов. Автор этой статьи обобщил данные, полученные по палеомагнетизму в резуль- тате изучения горных пород различных частей «материка Гондваны», т. е. Южной Америки, Африки, полуострова Индостан, Австралии и Антарктиды. Полученные результаты, несомненно, весьма интересны и на первый взгляд как будто бы дают неопровержимое подтверждение теории дрейфа континентов, а также существования материка Гондваны, представляющей собой единый массив в пермокарбоне. Однако при реконструкции прини- мается наличие обширного морского пространства между Австралией и Афри- кой, что противоречит контурам материков, принятым другими авторами, поборниками концепции дрейфа континентов. Здесь уместно привести некоторые из выводов Крира: «I. Материк Гондвана в той или иной форме существовал в течение палеозойской эры. II. В палеозое Южный полюс переместился через Гондвану, от Север- ной Африки к Южной Австралии. III. Распад Гондваны начался в пермо-триасе. IV. В течение мезозойской эры Австралия и Индия переместились отно- сительно полюса далее, чем Африка. Положение Южной Америки по отноше- нию к полюсу существенно не изменилось с раннего мезозоя». Крир указывает, что окончательные результаты могут быть получены лишь после совершенно уверенного определения палеомагнитного возраста изученных горных пород. Мы, со своей стороны, считаем (на примере имеющихся сведений по тер- ритории США), что убедительные выводы будут возможны лишь после тща- тельного изучения последовательных положений магнитного полюса для каждой из структурных единиц, на которые может быть подразделен любой континент. Вопрос о происхождении геомагнетизма все еще остается спорным. По мнению Булларда, магнитное поле Земли создается и поддерживается меха- низмом индукции; магнитная энергия возникает за счет кинетической энер- гии движения флюида в ядре; само это движение — результат существования в ядре температурного градиента, достаточного, чтобы вызвать тепловую конвекцию. Эльзассер предполагает, что геомагнитное поле является следствием термоэлектрических токов, возникающих в результате миграции электронов во внутренней области Земли, состоящей главным образом из металлов; эти токи вызваны неоднородностями, существующими благодаря турбулент- ным конвекционным движениям. Лахэ подчеркивает, что обе эти гипотезы постулируют движения веществ в глубинных частях земного шара, которые могли бы также повлечь за собой перемещение оси диполя, главных осей инерции и оси вращения, поскольку для перемещения последней, по данным Мунка, не требуется повышенных энергий (в противоположность мнению Г. Дарвина).
Гл. 2. ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПОЛЮСОВ 115 Соображения, изложенные в статье Дёйча, свидетельствуют в пользу перемещения полюсов. Он делает следующие выводы [85] «Наличие континентального дрейфа в мезозойской и кайнозойской эрах достаточно уверенно подтверждается фактическим материалом. Данные, Фиг. 20. Траектория магнитного полюса по измерениям, выполненным на разных материках (по Дейчу). имеющиеся в поддержку существования дрейфа в более ранние времена и в докембрии, все еще не дают окончательного утвердительного решения, но нет и достаточно убедительных противоположных фактических данных, чтобы отказаться от этой гипотезы». В указанной работе Дёйча заслуживает внимательного рассмотрения фигура 2, на которой показаны траектории полюса по данным измерений на различных континентах. Расположение этих траекторий весьма любопыт- но; все они имеют форму кривой, обращенной вогнутостью на восток, и явно сходятся к современному полюсу в соответствии с возрастом рассматривае- мых горных пород; кроме того, эти кривые располагаются в следующей последовательности, начиная от Европы: Северная Америка, Антарктида, Австралия, Индия (причем их расположение напоминает спицы колеса) (фиг. 20). 1 В более поздней статье [86] Дёйч пишет: «В общем магнетизм горных пород свиде- тельствует в пользу континентального дрейфа начиная с докембрия». Отнесение начала дрейфа к таким далеким временам явно находится в противоречии с представлениями Вегенера. 8*
116 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Ориентировка траекторий для Европы и Северной Америки приводит к тому же выводу, что и результаты исследований Ранкорна: если Америка переместилась от Европы в западном направлении, то это движение началось по меньшей мере в кембрии, а не в более позднюю эпоху, как это предполагал Вегенер. За исключением этого, другой какой-либо общий вывод из траекторий, предложенных Дейчем, по-видимому, сделать трудно. Таким образом, палеомагнетизм является полезным орудием для геолога при условии применения палеомагнитного метода только к породам, не пре- терпевшим сколько-нибудь значительного изменения их остаточной намагни- ченности, а также при условии использования этого метода с большой осмо- трительностью. Мы указали на ряд аномалий и склонны считать, что любое соображение общего порядка, основанное на результатах таких исследова- ний, должно быть подвергнуто строгой критике. Траектории, предложенные Ранкорном и его последователями, несом- ненно, приводят нас к признанию перемещения магнитного полюса, но не в таких масштабах, как это было показано в некоторых работах. Необходимо иметь в виду, что полученные результаты относятся только к магнитному полюсу, причем принимается, что речь идет об оси диполя, тесно связанной с осью вращения Земли. Остается еще установить, что это совпадение действительно существует и что географические полюсы не оста- лись в неизменном положении по отношению к материкам. Заслуживающие внимания сведения о перемещении полюсов имеются в работе Кайё по Антарктике [61]. В гл. 14, посвященной геофизическим вопросам, автор указывает, что за период с 1909 по 1960 г. южный магнитный полюс переместился на 760 км в северо-западном направлении. Географиче- ский полюс также перемещается, но всего на несколько метров в год и не в том же направлении. Однако если это явление вполне доказано, то что сле- дует думать о тесной связи между магнитной осью и осью вращения Земли? Это очень важный вопрос. Здесь, по-видимому, следует напомнить мне- ние нашего коллеги Бернара, изложенное им в сравнительно недавно опубли- кованной статье [31]. Автор прежде всего приводит взгляды Дарвина, Скиапа- релли, Миланковича, Гогеля и указывает, что Джеффрис в своем фундамен- тальном труде «The Earth» после рассмотрения различных аспектов этого вопроса уклоняется от выводов, подчеркивая трудности, которые еще следует решить. Затем Бернар, приступая к рассмотрению проблемы под другим углом зрения, излагает аргументы в пользу стабильности полюсов. При этом он считает должным признать, что выявленные палеонтологами и геологами климатические изменения, происходящие на протяжении геологического времени, являются результатом дрейфа континентов с изменением их широ- ты. (К этому вопросу мы вернемся еще в главе о палеоклиматах.) Если же, напротив, принять отстаиваемую Груссовом гипотезу переме- щения земной коры в целом на всем субстрате (метастазия), то необходимо точ- но определить: 1) поверхность, по которой могло происходить перемещение коры по субстрату; 2) силы, способные вызвать такое относительное смещение двух масс, коры и субстрата. Оба эти вопроса были рассмотрены Груссовом. Что касается первого из них, то, по мнению этого автора, поверхность скольжения находилась в симе, так как разломы в фундаменте щитов послу- жили каналами для подъема базальтовой магмы, сходной по составу с симой. Однако он указывает, что и другие зоны, расположенные, например, под разделом Мохоровичича, могли играть такую же, хотя и дополнительную роль. В отношении второго пункта Груссов считает, что горизонтальные пере- мещения коры являются следствием денудации возвышенных частей рельефа земной коры с соответствующим накоплением продуктов разрушения на континентальном шельфе, где происходит образование геосинклиналей, т. е.
Гл. 2. ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПОЛЮСОВ 117 первая стадия орогенеза. Перемещение масс под воздействием денудации и седиментации представляет собой силу, способную изменить условия равно- весия земной коры; в результате происходит ее скольжение со стремлением к новому состоянию равновесия. Одновременно в движущейся массе, которая должна приспособиться к новым условиям, в частности к полярному сжатию, возникают разрывы и деформации. В этом заключается принцип метастазии, нового понятия, предложенного Груссовом. Интересным результатом палеомагнитных исследований является уста- новление по ориентировке изоклин того, что континентальные массивы могли с течением времени испытать вращательное движение относительно совре- менного экватора. Например, в пермском периоде Европа и Британские остро- ва находились значительно южнее по отношению к полюсу, чем в настоящее время; в процессе их последующего перемещения они испытали вращение в направлении по часовой стрелке [167]. Геолог охотно согласится с тем, что подобное вращение может происхо- дить вследствие неоднородного скольжения блоков, ограниченных разлома- ми, или же под воздействием воздымания орогенов. Для окончательных же выводов необходимы дополнительные более детальные исследования. Перемещения и вращения, предполагаемые Ранкорном [252], а также Криром для Австралии, малоприемлемы с геологической точки зрения. К рас- смотрению этого вопроса на основе результатов, полученных в области палеонтологии, палеогеографии и геологии, мы вернемся в одной из следую- щих глав. Однако уже сейчас следует указать, что по имеющимся на настоя- щий момент данным предполагаемые относительные перемещения конти- нентальных массивов в разных полушариях не одного и того же порядка. В северном полушарии они должны были иметь умеренные масштабы, тогда как в южном полушарии дело обстояло бы совершенно иначе, в частности, если обратиться к предложенным различными авторами гипотетическим положениям Австралии, Индостана, Мадагаскара. В первом случае горизонтальные перемещения умеренного масштаба и упорядоченного характера, возможно, объясняются простыми дислокация- ми земной коры, которые выявлены геологическими наблюдениями. Что касается южного полушария, то при рассмотрении реконструкций Пангеи и характера ее распада такая связь не обнаруживается. Было бы весьма странным, если бы эволюция этих двух частей земной коры происходила столь различным образом. Итак, исследования палеомагнетизма на различных материках приводят к интересному результату: положения магнитного полюса не совпадают для различных материков и даже для разных частей одного и того же материка; кроме того, магнитный полюс расположен тем дальше от современных полю- сов, чем к более древней эпохе в геологической истории Земли он относится, так что магнитный полюс в докембрии, по-видимому, находился в непосред- ственной близости к современному экватору. Остается неясным вопрос, пере- мещался ли астрономический полюс в таких же масштабах и в том же направлении, что и магнитный, или же оба полюса оставались независимыми друг от друга. Возможно, некоторые материалы для решения этой проблемы дадут другие отрасли науки, что будет рассмотрено в следующих главах. И наконец, если можно дать более или менее правдоподобное объяснение расхождения положения полюсов, определенного по породам различных материков или смежных частей одного материка, то остается еще одна загад- ка, которая, по-видимому, далека от разрешения, а именно сама причина перемещения полюсов. В заключение данной главы мы считаем нужным привести полностью следующую заметку, переданную нам проф. Эвраром из Льежского универ- ситета.
118 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Некоторые замечания о палеомагнитном методе Изложенные в этой записке замечания, касающиеся палеомагнитного метода и его применения к проблемам дрейфа континентов или перемещения полюсов, основаны в значительной степени на данных доклада, сделанного Телье в 1963 г. в Беркли. Начало исследованиям в области палеомагнетизма горных пород было положено изучением магнитных характеристик древних обожженных гончарных изделий, а затем вулканических пород. Эти искусственные материалы в процессе своего охлаждения сохраняют в принципе направление магнитного поля, существовавшего там, где они претерпели это термическое преобразование, что получило название «термоостаточной намагниченности». После этого начали производить палеомагнитные определения по осадочным и кристаллическим горным породам. Следует также отметить различие в масштабах. В археомагнетизме можно стре- миться к реконструкции вековых вариаций магнитного поля Земли (для очень коротких периодов) и необходима точная датировка исследуемых материалов. И напротив, пола- гают, что в масштабе геологической эпохи неоднородности распределения магнитного поля на земном шаре должны исчезнуть и что можно определить среднее поле. Оно будет обла- дать характеристиками поля, созданного воображаемым магнитом, расположенным в центре Земли и направленным по ее географической оси. Эти взгляды развились к 1960 г. в Англии, где были произведены первые палеомагнит- ныс измерения. Вскоре такие измерения получили распространение на всем земном шаре. Первоначально по определениям средних положений полюсов для различных гео- логических эпох в Англии были установлены постепенные изменения этого среднего направления магнитного поля и сделано предположение о перемещении магнитных полюсов по отношению к Англии. Однако при попытке применения этой концепции к одной геологической эпохе для всей поверхности земного шара обнаружились расхождения в положении среднего полюса для различных материков и регионов. Эти результаты считали доказательством дрейфа континентов. Первое замечание Определение магнитного полюса для одного какого-нибудь континента в заданную эпоху влечет за собой определение географического полюса в эту же эпоху, так как пред- полагалось совпадение географической оси земного шара и воображаемого магнита, расположенного в центре Земли. Фиг. 21. Изменения магнитных склонения и наклонения в Лондоне начиная с 1540 г. (по Бауэру). Пункт с вычисленными таким образом географическими координатами попадает в район современной поверхности Земли, который в рассматриваемую эпоху находился не на географическом полюсе (или на магнитном полюсе, поскольку они совпадают). Второе замечание По образцу горной породы можно определить только два магнитных параметра — склонение и наклонение по отношению к современным географическим направлениям,
Гл. 2. ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПОЛЮСОВ 119 т. е. направление на магнитный полюс относительно места отбора образца и угловое расстояние от этого места до магнитного полюса. Следует еще раз повторить, что, согласно гипотезе, магнитные полюсы и магнитная ось совпадают с географическими полюсами и осью. Однако современные наблюдения показывают, что эта упрощенная гипотеза совершенно ошибочна и ее нельзя ни испра- вить, ни улучшить. Остается лишь предположить это совпадение. Изменения в магнитных склонении и наклонении в Лондоне с 1540 г. показаны на фиг. 21. Из предшествующего следует, что эти два параметра позволяют самое^болыпее определить для рассматриваемой эпохи положение континента по географической широте (угловое расстояние до полюса) и ориентировке (магнитное склонение), но не дают каких- либо указаний о его положении по долготе. Следует привести некоторые из результатов, обобщенных Блакеттом и его сотруд- никами: За 600 млн. лет Денвер переместился бы с 8° ю. ш. до 40° с. ш., а Париж с 36° ю. ш. до 49° с. ш. Что касается Индии, то в течение только последних 70 млн. лет она якобы переместилась в направлении с юга на север на 54° и за этот же период времени повер- нулась на 25°. Эти последние данные не требуют комментариев. Прежде всего следовало бы обсудить основы палеомагнитных характеристик вулка- нических, осадочных и метаморфических пород. Ниже я рассмотрю лишь очень кратко некоторые положения, которые мне представляются особо важными. 1. Первичная фоссилизация магнитного поля Термоостаточная намагниченность вулканических пород не обязательно ориентиро- вана параллельно магнитному полю Земли. В самом деле, лавы могли деформироваться в результате пластичного скольжения при температуре ниже соответствующей точки Кюри (500°). Проведенные недавно по моей инициативе систематические исследования лав Этны показали, что шлаковидные образцы, взятые по периферии лавового потока, не следует принимать во внимание и что даже свежие образцы, отобранные внутри потока и на небольших расстояниях один от другого, могут обнаруживать весьма существенные различия. Поэтому, для того чтобы измерение имело какое-то статистическое значение, необходим отбор большого числа образцов. Кроме того, воздействие магнитных полей предшествовавших или последующих лавовых потоков может изменить первичную намагниченность. Считают, что эти вто- ричные воздействия вызывают изменения направления намагниченности, могущие дости- гать по крайней мере 10°. Исследования, проведенные по осадочным породам, показали, что фоссилизация магнитного поля приемлема в отношении магнитного склонения, но что она сомнительна в отношении наклонения (ошибки в котором могут достигать 20°). Результаты, полученные по большинству осадочных пород, согласовались настоль- ко слабо, что в 1954—1955 гг. в Англии, как правило, не использовали измерения, про- изведенные не по вулканическим породам или красноцветным песчаникам. В работе 1963 г. Телье цитирует следующий английский текст: «По меловым породам Северной Америки было сделано одно определение (Runcorn, 1956), основанное только на трех ориентированных штуфах; по юрским породам Европы имеется четыре определения (Hargraves, Fisner, 1959; Girdler, 1960), которые не согласуются, причем расхождение в положении полюсов превышает 50°. Какого же доверия заслуживают теории, основанные на подобных данных, настоль- ко ничтожных по количеству и качеству? 2. Сохранение древней намагниченности После приобретения горными породами определенной намагниченности возникают по крайней мере два явления: 1) паразитные намагничивания; 2) химические и физические изменения минералов, дающих соответствующую информацию о магнитных характери- стиках. 1. К первой категории относят: «вязкую остаточную намагниченность», которая возникает в результате длительного воздействия магнитного поля Земли на горные поро- ды и которая может вызвать изменения в направлении первичной намагниченности, превышающие 10°; изотермическую остаточную намагниченность, вызываемую ударами молнии в непосредственной близости от места удара, которая может создать локальную, но очень сильную аномалию. Эффект этой намагниченности устраняют путем отбора образцов по плотной сети и на некоторой глубине (поскольку ее воздействие в основном поверхностное) и путем применения методов «магнитной чистки». 2. Химические и физические воздействия на породы, залегающие на поверхности Земли, и на породы, испытывающие орогенический цикл, значительно изменяют первич- ную остаточную намагниченность, возникшую одновременно с образованием пород. Возникновение ориентированных минералов в процессе регионального метаморфиз- ма придает некоторым породам (в тех случаях, когда эти явления происходят под давле-
120 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ нием) черты анизотропии между направлением магнитных полей и остаточной намагничен- ностью. Поэтому большинство авторов считают, что не следует придавать какого-либо значения измерениям, произведенным по очень древним и метаморфизованным породам. Что касается атмосферного выветривания, то оно сильно изменяет минеральный состав породы и, в частности, ее магнитных компонентов. Следовательно, данные, полу- ченные по породам, выходящим на земную поверхность, имеют весьма небольшую ценность. 3. Гипотеза центрированного аксиального дипольного поля Эта основная гипотеза уже рассматривалась выше. Как известно, магнитный и гео- графический полюсы занимают различное положение на поверхности земного шара. Кроме того, выполненные для некоторых эпох, например миоцен-плиоцена, многочислен- ные определения в Япогши, Франции, СССР и Швейцарии показали расхождение вычис- ленных положений магнитных полюсов на десятки градусов. Данные, полученные в Орегоне (США) для западных и восточных частей лавовых покровов миоценового возраста, резко различаются. В Японии по плиоценовым вулканическим породам установлено их постепенное перемещение в течение этой геологической эпохи от параллели 75° с. ш. до 70° ю. ш. По-видимому, очень трудно вообразить такое перемещение Японии в плиоцене. Получены и другие данные, вносящие неясности, в частности часто наблюдаемая в вулканических породах инверсия магнитного поля. Проведенные опыты показали, что это самообращение термоостаточной намагниченности свойственно не только вулканиче- ским породам, но может иметь место и в осадочных отложениях. Итак, совершенно ясно, насколько важно соблюдать осторожность при использо- вании палеомагнитных данных. Этот метод еще находится в начальной стадии разработки и непрерывно развивается и совершенствуется. Противоречия, которые удалось отметить, выявили существование явлений, неизвестных еще 20 или даже 10 лет назад. Поэтому данные, используемые в обобщениях для доказательства перемещения материков, весьма неоднородны по своему качеству. При изучении недавно отобранных образцов применялись некоторые методики, позволившие устранить влияние паразитных воздействий, тогда как ранее взятые образцы не подвергались этой обработке, которая в настоящее время считается обязательной. Следует признать, что на современном уровне знаний о палеомагнетизме данные, получаемые при помощи этой науки, вносят лишь дополнительную путаницу в вызываю- щую столько споров проблему дрейфа континентов. Профессор Манье после ознакомления с вышеприведенной заметкой Эврара передал нам записку, в которой высказывает следующие соображения: «Как указывает Эврар в своем вторичном замечании, палеомагнитные склонение и наклонение не могут дать указаний о географической долготе в рассматриваемую гео- логическую эпоху, а говорят лишь о географической широте и ориентировках. Однако недопустимо делать из этого вывод, что при помощи палеомагнетизма нельзя выявить относительные изменения географической долготы, например предполагаемое раздвига- ние Америки и Еврафрики. Это было бы невозможно, если бы магнитный полюс всегда оставался по отношению к земной коре в целом приблизительно в его современном поло- жении. Однако палеомагнитные измерения свидетельствуют о том, что это не так, по крайней мере для послемелового времени. Даже самые убежденные «фиксисты» вынуждены признать некоторую «миграцию полюсов» (понимая под этим перемещение земной коры в целом пли всей Земли по отношению к оси вращения). Предположим, что в определенный момент магнитный полюс находится в самой сере- дине сегмента, являющегося в настоящее время Тихим океаном. В этот момент движение раздвигания Америки и Еврафрики было бы в основном «поширотное». Именно благодаря широтной компоненте можно при помощи палеомагнитных измерений выявить подобное движение. Несовпадение полюсов для двух рассматриваемых материков является лишь выражением их смещения по широте и одновременно вращения одного из них по отноше- нию к другому. Следует также отметить, что дифференцированное вращение двух смежных конти- нентальных блоков, несомненно, сопровождается их раздвиганиями по широте, так как нельзя предположить, что эти блоки могут надвигаться один на другой. Сформулированное Эвраром возражение касается также сильных вековых колеба- ний магнитных склонения и наклонения, причем влияние этих изменений на результаты палеомагнитных определений уже давно изучалось палеомагнитологами. Телье (Thellier, 1952) на основании изучения днищ плавильных печей стал распространять данные об изменении гнитног склонения до 500 лет до н. э.
Гл. 2. ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ И ПЕРЕМЕЩЕНЙЕ ПОЛЮСОВ 121 Исследования палеомагнетизма (лавовых потоков Этны, ленточных слоев Новой Англии, базальтов Исландии) дали аналогичные результаты для значительной части плейстоцена: колебания магнитного склонения от +35 до —25° с периодами колебания в 750—2000 лет. Это связано с какого-то рода прецессией магнитной оси вокруг оси вра- щения с максимальной амплитудой, равной 60° (напомним, что в настоящее время южный магнитный полюс находится на южном полярном круге). Следовательно, вполне нормально, что в течение седиментации лишь одной формации красноцветных пород происходят многочисленные колебания такого типа, способствую- щие переходу склонения с востока на запад, а также оказывающие влияние на наклонение, в том же тысячелетнем ритме. Разброс положений полюсов, вычисленных по палеомагнитным данным, объясняется частично этими изменениями. Заменяя «облако» точек средней точкой или «овалом вероят- ности», полагают, что тем самым до некоторой степени устраняют влияние векового колеба- ния, а также погрешностей измерения. Однако не доказано a priori, что перемещение магнитных полюсов является прибли- зительно симметричным относительно оси вращения. Следовательно, возможна систе- матическая ошибка. Но эта ошибка не может быть значительна и во всяком случае не может объяснить систематического, уменьшающегося в зависимости от времени различия вычисленного положения полюсов для Америки и для Европы. Что касается замечаний Эврара о «фоссилизации» магнитного поля, то действитель- но многие типы осадочных и изверженных пород дали вводящие в заблуждение результа- ты и даже ошибочные или неприемлемые. Это лишь доказывает, что эти породы непригод- ны для палеомагнитных исследований, поскольку первичное поле недостаточно хорошо сохранилось их «магнитной памятью». Наиболее хорошие результаты, т. е. когерентные для данной геологической эпохи и для обширного региона, получены по красноцветным осадочным породам. Измерения когерентны не только между собой, но и с палеоклиматологическими данными х. Стадия «теорий» и «рабочих гипотез», несомненно, пройдена. Наиболее достоверный признак этого заключается в том, что для периодов позднее кембрия теперь можно почти уверенно предугадать остаточные магнитные склонение и наклонение любой красноцвет- ной породы. Так было, в частности, для пуддингов Мальмеди. В противоположность высказываниям Эврара инверсии магнитного поля Земли совсем не искажают получаемые результаты. И дело вовсе не в «самообращениях»! Уже несколько лет, как известно, что эти инверсии затрагивают земной шар в целом и все горные породы в такой степени, что стали ценным средством для стратиграфической корреляции. Итак, многие критические замечания Телье, высказанные им в 1963 г., являются теперь пройденным этапом, в частности его замечания относительно недостаточного коли- чества или неудовлетворительного качества имеющихся данных. Положение в общем сравнимо с современным развитием геохронологических методов (определений абсолютного возраста), поборники которых не падали духом, получая иног- да противоречивые или с трудом поддающиеся интерпретации результаты. Нельзя отрицать, что уже сейчас эти методы чрезвычайно увеличили наши познания о докембрии. В заключение можно сказать, что в отношении как северного, так и южного полу- шария палеомагнетизм свидетельствует в пользу дрейфа (умеренного или нет), но не доказывает его неопровержимо. В то же время палеомагнитные данные совершенно определенно указывают на значительную миграцию полюсов, причем эти данные находятся в отличном соответ- ствии с выводами, основанными на палеоклиматологии (аридные пояса, эвапориты, коралловые рифы). Такое соответствие результатов двух столь различных и независимых методов не может быть случайным». После изложения соображений, высказанных Манье в ответ Эврару, мы считаем целесообразным обратить внимание читателя на изменения маг- нитного склонения и наклонения в Лондоне, показанные на карте, прило- женной к заметке Эврара; эти очень четко выраженные изменения действи- тельно являются функцией перемещения магнитных полюсов. Однако никому не придет мысль допустить, что за отрезок времени менее четырех столетий мог произойти сколько-нибудь существенный дрейф континентов. Эти цифры сопоставимы с цифрами, которые приведены выше (стр. 116) по данным Кайё, и относятся к гораздо более короткому интервалу вре- мени. 1 Например, обломочная красноцветная порода, отложившаяся в «теплом» море (в частности, с эвапоритами или коралловыми рифами), обязательно покажет слабое маг- нитное наклонение.
122 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В связи с этим возникает вопрос: не следует ли пересмотреть саму основу теории палеомагнетизма в его применении к познанию геологических явле- ний? Не безнадежно ли желание найти в нем наиболее очевидное доказатель- ство дрейфа континентов в понимании Вегенера? Заметка Эврара, как и изложенные выше замечания Телье, свидетель- ствуют о необходимости соблюдения осторожности при рассмотрении гипоте- зы дрейфа. Несомненно, результаты, полученные палеомагнитологами, весь- ма интересны. Однако нам кажется трудным найти в них доказательство теории Вегенера. Необходимо учитывать также другие аргументы, и у нас возникает предположение, что, возможно, выявленные перемещения конти- нентов или частей одного континента объясняются просто нормальными теологическими процессами.
ГЛАВА 3 Палеоклиматология Реконструкции, основанные на палеомагнитных данных, не внесли пол- ной ясности в вопрос о том, в какой степени астрономические полюсы пере- местились вместе с магнитными полюсами в течение геологических периодов. Палеоклиматология может пролить некоторый свет на эту проблему. Известно, что современные климатические зоны расположены в общих чертах параллельно экватору. Если климатические зоны были расположены так же (по отношению к современному экватору) и в древние времена, то это можно было бы считать показателем в пользу относительной независимости располо- жения астрономических магнитных полюсов. Кроме того, палеоклиматология может дать интересные сведения о перемещении континентов относительно друг друга или же об общем сме- щении земной коры в целом относительно оси полюсов. Попытки реконструкции климатов древнего прошлого предпринима- лись многими авторами, главным образом исходя из различий флоры и фау- ны, однако с учетом состава ископаемых почв, а также природы и характер- ных особенностей некоторых осадочных отложений, таких, как эвапориты, эоловые пески и т. д. Но климатологические данные, присущие континентам, мы получаем до некоторой степени окольным путем: необходимо попытаться выделить и отбросить данные, свойственные морской среде, а также аномалии, вызванные проявлением нарушающих нормальную картину влияний; сле- ды динамических факторов климата, например ветров, обычно стерты. В последнее время разработаны новые ценные методики, в частности, следует упомянуть исследования Юри, основанные на отношении О16 * к О18 в кальците ископаемых морских организмов; при этом считают, что кислород находится в изотопном равновесии с окружающей водой А МЕТОДИКА, ОСНОВАННАЯ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДАННЫХ О ПАЛЕОФЛОРЕ Из новых работ следует упомянуть статью Бэйна (Амхерстский кол- ледж) [И]. Бэйн считает, что перемещение с течением времени астрономических н магнитных полюсов доказано палеомагнитными данными. При чтении его статьи создается впечатление, что автор отказывается от мысли о каком-либо относительном перемещении материков по отношению друг к другу и, по-видимому, скорее допускает общее скольжение земной коры в целом на своем субстрате. В этом отношении интересны выполненные Бэйном реконструкции климатических зон для последовательных эпох начи- ная с протерозоя до настоящего времени. Согласно его данным, в протерозое должна была существовать эквато- риальная область, характеризующаяся полосой водорослевых рифов, кото- рая проходила через Канадский арктический архипелаг, Марокко, Южную Африку, Австралию. Этому экваториальному поясу, весьма отличающемуся 1 Как установил Фойгт [286], применение этого метода приводит к интерпретациям, находящимся в видимом противоречии с фактами. Результаты, полученные этим геохими- ческим методом, следует использовать с осторожностью и всегда в сопоставленип с общими данными по ныне живущим организмам.
124 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ по своему положению от современной экваториальной зоны, соответствовала расположенная в Тянь-Шане полярная область с тиллитами в основании синийской системы, представленной здесь в обломочных фациях. Опдайк из Солсбери (Южная Родезия) [226] приходит к результатам, сходным с полученными Бэйном. В весьма кратких выводах своей статьи он пишет: «Индикаторы субтропического климата в палеозое не образуют широт- ных зон относительно современного экватора. Эти индикаторы появляются в перми за полярным кругом и на таких же высоких широтах встречаются в более древних отложениях вплоть до кембрия. Такое географическое рас- пределение трудно или даже невозможно объяснить исходя из современного соотношения континентов и существующей ориентировки Земли относительно Солнца. Ввиду реальности палеозойского оледенения предположение о Зем- ле, не разделенной на климатические зоны, становится невероятным. Представляется возможным определить широтные интервалы положе- ния индикаторов климата относительно палеомагнитных экваторов. При этом обнаруживается, что данные индикаторы располагаются в пределах интерва- ла широт, который можно было бы ожидать исходя из данных о климатах кайнозоя. В этом случае ледниковые отложения оказываются в высоких широтах, а биогермы, бокситы и эвапориты — в низких. Отсюда следует, что сумма палеоклиматологической информации подтверждает гипотезу континентального дрейфа, как и результаты предшествующих палеомагнит- ных исследований» 1. Шварцбах составил серию карт, показывающих эволюцию климати- ческих зон начиная от ордовика до современной эпохи. Достоинством этих карт являетсято, что они демонстируют со всей очевидностью и, возможно, более четко, чем схемы Бэйна, прогрессивную эволюцию, хотя в конечном счете результаты, полученные обоими учеными, сравнимы. По схемам Шварцбаха, в кайнозое и мезозое климатические зоны распо- лагались почти параллельно современному экватору. Однако при рассмотре- нии схем для более древних периодов, например уже для триаса, отмечается тенденция к смещению экватора, который изгибается к северу, образуя кри- вую, обращенную вогнутостью на юг, на месте Африканского материка, а затем проходит несколько севернее излучины реки Нигер. Это отклонение постепенно становится более резко выраженным при рассмотрении все более древних формаций (однако с некоторыми колебаниями). Максимальный изгиб имел место в среднем девоне, когда экватор был смещен по Гринвичскому меридиану к северу до параллели 60°. По обе стороны этого меридиана эква- тор приближается к своему современному положению, проходя на широте Панамы с одной стороны и в области Зондских островов с другой. Этот изгиб экватора связан с развитием в верхнекаменноугольное и среднедевонское время материковых ледников в Южной Америке и Южной Африке. Траектории, предложенные Бэйном и Шварцбахом, согласуются с прин- ципом миграции полюсов. Оба автора исходят из представления о перемеще- нии всей земной коры в целом по ее субстрату, а не из гипотезы дрейфя отдельных континентов по отношению друг к другу. Фрикер в своем сообщении на ежегодном собрании Американского геоло- гического общества в 1964 г. [125] привел некоторые сведения о климатиче- ских условиях Канадского Арктического архипелага. В заключение он ука- зывает, что климат в области Канадского архипелага в мезозое и в третичном периоде был по сравнению с палеозоем более холодным, хотя существовавшая в то время флора свидетельствует об умеренном климате. Основываясь на том, что до четвертичного периода климаты были более однородны, можно согла- ситься с представлением о том, что континенты северного полушария сохра- 1 Автор отмечает, что Блеккет пришел к аналогичным выводам.
Гл. 3. ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ 125 нили стабильность в отношении географической широты; таким образом, имеет место соответствие с послепалеозойским климатом других арктических регионов. И напротив, согласно взглядам автора, климатические условия палеозой- ской эры трудно согласовать с концепцией стабильности континентов. Итак, мы видим, что, независимо от того, принять ли за основу взгляды Шварцбаха или Фрикера, древние изоклиматические зоны с конца палеозоя располагаются примерно параллельно современному экватору \ Фиг. 22. Климатические зоны, выделенные по стефано-пермским флорам, по данным Готана и Вейланда. (Взято из работы Стокманса и Вильера.) Жирным пунктиром показано общее направление этих зон. 1 — еврамериканская флора; 2 — гонд- ванская флора; 3 — ангарская флора; 4 — катазиатская флора. На основе этих данных можно полагать, что общее распределение конти- нентальных массивов уже с конца палеозоя было весьма сходно с современ- ным. Траектории полюсов, предложенные Ранкорном, также согласуются с результатами палеоклиматологических исследований: начиная с перми расхождение между траекториями для Америки и Англии весьма незначи- тельно, что, как было показано выше, является неблагоприятным фактором для гипотезы Вегенера, в частности в отношении открывания Северного Атлантического океана; данные палеоклиматологии не противоречат этому выводу. Что касается более древних эпох, то здесь положение совершенно иное. Стокмане и Вильер сделали попытку реконструировать климатические зоны прошлого, основываясь на распределении ископаемых флор [267]. Интересно сопоставить выделенные ими зоны растительности в стефано- пермское время (фиг. 22) с выполненной Бэйном реконструкцией климати- ческих зон для этой же эпохи. Сразу бросается в глаза различие этих двух схем. В схеме Бэйна зоны располагаются почти перпендикулярно к совре- менному экватору, тогда как в схеме Стокманса и Вильера зоны раститель- ности приблизительно параллельны ему. Это различие частично вызвано тем, что Бэйн не объединил в одну зону каменноугольные бассейны Америки — Европы и сахарской части Африки 1 К аналогичному выводу на основании своих детальных палеогеографических реконструкций по литологическим индикаторам пришел Н. М. Страхов.— Прим. ред.
126 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ и, кроме того, включил в экваториальную зону отложения западной части Южной Америки, которые, несомненно, более близки к отложениям, содер- жащим флору с Glossopteris. В этом отношении границы зон Шварцбаха и Стокманса и Вильера для каменноугольного периода согласуются в большей степени. На схеме Стокман- са и Вильера видно, что в карбоне климатические зоны деформированы или отклонены в пределах Атлантического и Тихого океанов, как, впрочем, и современные климатические зоны, а также климатические зоны (по данным Фиг. 23. Флоры северного полушария в эоцене, по данным Чэни (из работы Стокманса и Вильера). Чэни) эоценового времени (фиг. 23). Возникает вопрос, не является ли это аргументом в пользу постоянства двух огромных океанов, что не находится в противоречии с геологическими данными \ Рассмотрение этих реконструкций приводит еще к одному важному замечанию. В течение кайнозойской эры в высоких широтах, почти вплоть до параллели 80°, развивалась древесная флора. Невозможно предположить, что при современных условиях в этих широтах могли бы существовать деревья и образовываться залежи горючих ископаемых. Необходимо при- знать не только существование здесь в то время более теплого климата, но также и иной освещенности этих частей земного шара, возможно обусловлен- ной внешней причиной, которую должны определить астрономы. Таким образом, результаты различных исследований в области палеокли- матологии согласуются в одном важном положении: в конце третичного периода, как и в течение всего кайнозоя и мезозоя, климат вблизи обоих полюсов был умеренный, даже относительно жаркий. В четвертичное время в Арктике и Антарктике этот климат сравнительно резко сменился леднико- 1 Стокмане отмечает, что, по его мнению, границы, предложенные Чэни, не обо- снованы достаточным количеством наблюдений.
Гл. 3- ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ 127 вым периодом, причем без заметного изменения положения полюсов относи- тельно современной географической конфигурации поверхности земного шара. Такая перемена, по-видимому, не могла произойти без участия какого- то исключительного фактора, возможно внешнего по отношению к Земле. Если это рассуждение годится для четвертичного периода, то не следует ли его распространить и на другие периоды, характеризовавшиеся большим распространением оледенений, например, на период [образования серий] Гондваны — Карру? В эту эпоху, судя по характеристикам флоры, также произошло резкое изменение условий жизни. Конечно, обстановка была не строго идентична таковой в четвертичное время, тем не менее в течение обеих этих эпох на фоне продолжительных, довольно благоприятных для развития растительности условий имели место квазирезкие, сравнительно кратковре- менные изменения климата. Следует указать также, что на острове Трейлл, у восточного побережья Гренландии, известны намюрские и вестфальские отложения с растительными остатками. Некоторые из этих ископаемых растений обычны в отложениях того же возраста в средних широтах Европы. Если учесть также данные, полученные по отложениям вестфальского возраста в южной части Орана, близ параллели 30° с. ш., ископаемая флора которых была изучена Йонгмансом [172], то следует признать существование почти однородного климата в пределах диапазона 50° по географической широте. Йонгманс по этому поводу пишет: «Примечательно, что вся флора, встреченная в этих областях, соответ- ствует флоре регионов, располагавшихся в каменноугольном периоде к севе- ру от Тетиса». Это же соображение приемлемо для изученных Йонгмансом и Ван-дер- Хейде нижнекаменноугольных отложений Египта, в бассейне Рас-Гариб на побережье Красного моря, а также для нижнекаменноугольных отложений Уэд-Корифла в Марокко на 37,7° с. ш. [68]. Если учесть данные Тексейры о карбоне бассейна Тэт (Замбези), где европейские виды соседствуют с представителями гондванской флоры \ то флора примерно постоянная в интервале до 90° географической широты, что указывает на довольно сходные климатические условия на этом про- странстве. Это важный аргумент в пользу относительно большой однородно- сти климатов вне ледниковых эпох. Выше было указано, что границы климатических зон, предложенные Бэйном для каменноугольного периода, сильно отличаются от установленных Стокмансом и Вильером. Удивительно, что Бэйн поместил ангарскую флору в зону с более жарким климатом, чем катазиатскую флору, которая ближе к еврамериканской. Для обоснования той или другой из этих границ можно было бы обра- титься к работе Харта [154] о пермских миоспорах, однако Стокмане считает, что для данного конкретного случая следует пользоваться этой книгой с осторожностью, учитывая принятые родовые названия, а также способ представления таблиц распространения; последние имеют целью в основном сравнение этих сообществ флор северного полушария с сообществами южного полушария, причем в целом независимо от палеоботанической провинции, к которой они относятся. Было бы желательно, чтобы в этой работе была при- ведена специальная графа, посвященная, например, Катазиатской про- винции. 1 Манье указывает, что флора бассейна Тэт в основном гондванского типа; поэтому к выводам, которые, казалось бы, можно было сделать из определений, произведенных Тексейрой, следует подходить с некоторой осторожностью.
128 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ У геолога и палеонтолога не вызывают удивления значительные изме- нения условий развития жизни. Доказательства таких изменений имеются для ряда регионов. Так, например, Бёшер [37] при помощи пыльце- вого анализа установила, что в Сахаре в четвертичном периоде была широко развита характерная для умеренного климата растительность, в настоящее время исчезнувшая. По данным Гранжона, в стампийское время в Лимани должен был быть тропический климат, аналогичный господствующему в настоящее время в Бразилии, Индонезии и восточной части Австралии. Лебрен на основе изучения типа растительности Шпицбергена и Антарк- тиды в третичном и четвертичном периодах делает следующий вывод: «В современной полярной области действительно были развиты термо- фильные растительные формации. Существование этой растительности несов- местимо с сезонным режимом освещения, имеющим место в наше время в полярных областях. Итак, биологические факты очевидны. Трудно представить себе, что эта растительность настолько изменилась в отношении своих экологических требований и ее локализация была совершенно иной, чем в настоящее время. Немыслимо, чтобы растительная жизнь и особенно автотрофные организмы так изменили свое поведение». Лебрен считает, что указанное явление можно объяснить дрейфом конти- нентов или перемещением полюсов. Однако следует отметить, что по опреде- лениям, основанным на палеомагнитных данных, смещение полюсов с начала третичного периода было весьма незначительным; что же касается дрейфа континентальных массивов, то он к этому времени уже практически прекра- тился или был в стадии завершения. В этом отношении очень показательны фиг. 24 и 25. В таком случае, возможно, здесь играли роль внешние, в частности астрономические факторы: изменения солнечной радиации, которые, однако, не могли компенсировать длительность полярной ночи, или же изменение наклона земной оси к плоскости эклиптики, хотя a priori это находит- ся в противоречии с самими принципами классической небесной ме- ханики. С другой стороны, в работе Стокманса и Вильера есть фраза, говорящая об общности этого явления [267, стр. 338]: «Несомненно, что арктические и антарктические области, в которых в настоящее время невозможно суще- ствование древовидных сосудистых растений, были заселены обильной расти- тельностью в девоне, карбоне, перми, триасе, юре, меловом и третичном периодах...» (см. фиг. 24 и 25). Очевидно, здесь полезно обратить внимание читателя на опубликованную в 1958 г. статью Барбозы [12] о гондванских формациях в Бразилии и приле- тающих областях. Наиболее древняя гондванская флора и флора, датируемая стефаном, включают смесь растений еврамериканского типа. Автор по этому поводу пишет: «Вторжение бореальных элементов в гондванские флоры, которые разви- вались в межледниковые эпохи, показывает, что экологические условия для образования угля не очень сильно различались в двух полушариях. Характер- ные для них флоры имели лишь различные развитие и адаптацию». Этот вывод дает ценный аргумент в подтверждение тенденции к значи- тельно большему единообразию климатов в некоторые прошлые эпохи, чем это имеет место в настоящее время, которое, по-видимому, еще подвержено влиянию четвертичной ледниковой фазы. Судя по данным, представленным Барбозой, в гондванскую эпоху ледни- ковые фазы являлись лишь кратковременными эпизодами, резко прерываю- щими нормальные условия жизни на поверхности земного шара. Этот факт заслуживает особого внимания тех исследователей, которые поставили себе
9-259 180‘ Фиг. 24. Местонахождения ископаемых растений арктических областей и современная северная граница распространения деревьев (по A. Seward, 1931, стр. 532, фиг. 137). D — девон; Са — карбон; Тг — триас; J — юра; Сг — мел; Т — третичный период. Фиг. 25. Местонахпждения ископаемых растений, выявленные в Антарктиде. D — девон; Са -- карбон; Р — пермь; J — юра; С — мел; Т — третичный период.
130 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ целью реконструкцию климатических условий в последовательные эпохи истории Земли. В связи с этим вопрос об оледенениях кратко рассматривается особо в следующей главе. Итак, данные об ископаемых флорах начиная с девона до позднетретич- ного времени позволяют говорить о тенденции к более значительному едино- образию климатов между экваторами и полюсами, чем это наблюдается в настоящее время; эта тенденция нарушалась в течение сравнительно корот- ких периодов, соответствующих развитию огромных материковых леднико- вых покровов; она существовала бы, вероятно, и теперь, если бы не было четвертичного оледенения. МЕТОДИКА, ОСНОВАННАЯ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДАННЫХ О ПАЛЕОФАУНАХ Среди ископаемых животных организмов особое внимание привлекли рифообразующие кишечнополостные (строматопоры, четырехлучевые корал- лы и табуляты). В наше время развитие рифообразующих кораллов подчиняется очень строгим экологическим условиям, в частности в отношении температуры и глубины вод. Именно эти факторы, особенно первый, лежат в основе всех палеоклиматических реконструкций, в которых используются данные об указанных организмах. Но не следует упускать из вида, что современные рифообразующие кораллы не тождественны кишечнополостным, обусловившим образование палеозойских рифовых известняковых построек. Строматопоры, игравшие в тот период первостепенную роль, исчезли с мезозоя. Табуляты, занимавшие второе место по значимости, не имеют современных «наследников», они также вымерли с мезозоя, а их рифообразующая деятельность практически прекра- тилась с позднего девона. Что касается четырехлучевых кораллов, развитие которых не вышло за пределы палеозоя, то они по своим характерным чертам, и в частности по четырехлучевой симметрии, настолько отличаются от современных мадре- поровых кораллов с шестилучевой симметрией, что их филогенетические связи с мезозойскими третичными и современными формами остаются спор- ными. Учитывая это, вряд ли позволительно переносить в палеозой климати- ческие условия, определяющие локализацию и развитие современных корал- ловых рифов. Осторожность особенно необходима в связи с тем, что имеющие- ся достоверные наблюдения по палеозою с несомненностью свидетельствуют о том, что образование коралловых рифов с участием четырехлучевых корал- лов и табулят обычно происходило в условиях глубины и мутности вод, в которых не могут существовать современные мадрепоровые кораллы. Кроме того, известно, что после девона или по крайней мере после стру- ния, который одни ученые относят к концу девона, а другие — к началу динанта, кишечнополостные не участвовали или играли лишь весьма второ- степенную роль в образовании рифовых известняков. Тем не менее явлению рифообразования каменноугольного и пермского периодов часто, без доста- точных на то оснований, приписывали то же палеоклиматологическое значе- ние, что и современным коралловым рифам. Поэтому лишь после длительных колебаний Леконт предпринял попытку реконструировать рифовые зоны, образованные полностью или частично кишечнополостными организмами, с ордовика до наших дней. Это исследова- ние далеко не закончено, так как для него требуются данные, еще недоста- точно освещенные в литературе, и, кроме того, по многим огромным регионам, в частности в южном полушарии, сведения вообще отсутствуют. Однако эта работа, уже на современной ее стадии, позволяет констатировать интересное явление, а именно что по крайней мере в северном полушарии зоны рифовых
Гл. 3. ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ 131 построек с ордовика до нашего времени сменяются, слегка перекрываясь в направлении с севера на юг в виде полос, более или менее параллельных современному экватору. В отношении же южного полушария сведения слиш- ком неполны даже для составления схемы. Проф. Ма (Тайванский университет) на основе внимательного изучения кораллов палеозойского и мезозойского возраста сделал попытку установить перемещения земной коры в течение геологических периодов [203—205]. Он пришел к следующим выводам: а. Палеозойские и мезозойские моря с коралловыми постройками пре- терпели угловое смещение относительно положения подобных же современ- ных бассейнов, вплоть до принятия почти перпендикулярного к ним направ- ления. б. Вследствие этого зоны коралловых рифов были расчленены на фраг- менты, которые в настоящее время, возможно, принадлежат к различным континентам, свидетельствуя о реальности перемещения участков земной коры относительно друг друга. в. Сравнивая области развития кораллов двух последовательных перио- дов, можно констатировать, что в интервале между этими периодами про- изошло угловое смещение, вызванное перемещением континентов и мигра- цией полюсов. Однако работы Ма, бесспорно весьма интересные, основываются на двух спорных постулатах: 1. Распространение и экологические условия палеозойских коралловых рифов и кораллов подчиняются тем же законам, которые определяют суще- ствование современных кораллов и их построек. (Выше была показана сла- бая обоснованность этого мнения, определяющего все выводы китайского ученого.) 2. Континенты испытали перемещения, причем, дрейфуя от низких широт к высоким, они могли достичь широт, благоприятных для оледенения. С этой концепцией с трудом соглашаются те ученые, которые считают, что процессы деформации земной коры происходят медленно и что при пере- мещении сиалической коры сима автоматически приспосабливается к нему. Шварцбах в своей работе о климатах прошлого [260] также обращается к коралловым рифам. На приведенных им на фигуре 122 схемах показана миграция рифовой зоны в различные геологические периоды (см. фиг. 26). Эти реконструкции при сопоставлении с современной обстановкой вызы- вают сомнение и нуждаются в подтверждении, так как данные, собранные для древних периодов, относятся только к образованиям в эпиконтиненталь- ных морях, тогда как для голоцена приходится учитывать современную океаническую область, включая острова и отмели в глубоководных океанах. Тем не менее отчетливо видно, что в современную эпоху коралловые рифы расположены главным образом в экваториальной зоне, тогда как в предше- ствующие эпохи их распространение было значительно шире, но преимуще- ственно в северном полушарии. Из этого, по-видимому, можно сделать вывод, что климат постепенно дифференцировался в направлении от полюсов к экватору, причем этот вывод согласуется с заключением, сделанным на основании распространения флор по меньшей мере с девона. Однако на карте, составленной Шварцбахом, ясно видно влияние оледе- нений в пермокарбоне. Хотя в эту эпоху коралловые рифы оттеснены к севе- ру, занимаемая ими зона остается в общем параллельной экватору. Это заставляет подумать особенно критически о том, необходимы ли были для кораллов древних эпох те же условия среды, что и для рифообра- зующих кораллов в современную эпоху. Следует указать, что данные, полученные Шварцбахом на основе изуче- ния кораллов, согласуются гораздо лучше с границами древних климатиче-
Фиг. 26. Зоны развития коралловых рифов начиная с кембрия (по Шварцбаху).
Гл. 3. ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ 133 ских зон, предложенными Стокмансом, чем с границами, предполагаемыми Бэйном А Отмечается также, что в древние эпохи коралловые рифы, по-видимому, распространялись дальше на юг вдоль западной окраины Тихого океана. Возможно, это было связано с наличием теплого течения в данной части океана, как и в настоящее время. Мы полагаем, что подобный факт является аргументом в пользу существования в то время географической обстановки, весьма сходной с современной. Этот аргумент, вероятно, можно подкрепить, отметив смещение той же зоны к северу в палеозое в северной части Индий- ского океана, что сопоставимо с перемещением в том же направлении совре- менного термического экватора. Указанные явления, возможно, свидетельствуют о постоянстве размеще- ния континентальных массивов на протяжении геологического времени. Реконструкции древних климатов по ископаемой фауне приводят и к дру- гим утверждениям. Например, в области верхнеюрского моря [304] на западе Европы, очевидно, был тропическо-субтропический климат; «бореальная» область оставалась приуроченной к современной Арктике, где должен был господствовать умеренный климат. В позднемеловое время, по данным изучения ископаемой фауны и флоры, климат Польши был теплым, не тропическим. Таким образом, выводы, основанные на изучении ископаемой фауны, согласуются в общих чертах с полученными в результате изучения ископае- мой флоры, а именно: наличие тенденции к более единообразному, чем в настоящее время, климату в области между полюсом и экватором 1 2. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСАДКИ Выше в основном шла речь об использовании ископаемых флор и частич- но фаун для определения возможного характера климатов прошлого. Необходимо, однако, добавить, что авторы учитывали также данные о бокситах, эвапоритах, эоловых отложениях и отложениях пустынь. Следует отметить, что Итон [100] предлагает использовать эту новую методику для определения вероятного направления воздушных течений в древние эпохи. Поскольку в современной природе воздушные течения связаны с географиче- ским распределением структур относительно полюсов, это в какой-то мере позволяет составить представление о вероятных перемещениях последних. Что касается использования в этих целях эвапоритов, мы вновь обрати- лись к работе Шварцбаха о климатах древних эпох [260]. Весьма интересен приведенный в этой работе рисунок 121 (фиг. 27). Автор изобразил на нем изменения в распространении эвапоритов в северном полушарии в ордовике- силуре, перми, юре и четвертичном периоде. Зона эвапоритов с каждым более поздним периодом все более приближается к экватору. Однако во все време- на эта зона располагается в форме кольца с центром на месте современного Северного полюса 3. Это неизбежно приводит к выводу, что климаты менялись на протяжении геологического времени, но что расположение климатических зон оставалось все же параллельным современному экватору. Если этот вывод правилен, то следует предположить, что смещения магнитных полюсов, реальность 1 Попытка анализа распределения коралловых рифов в прошлые геологические эпо- хи была предпринята также К. С. Кузьминской и В. Е. Хаиным (сб. «Жизнь Земли», т. II, изд. МГУ, 1967). Она привела к выводам, совпадающим с реконструкциями Н. М. Страхова.— Прим, ред. 2 Эта тенденция не затрагивает, однако, поздний палеозой.— Прим. ред. 3 Эти выводы расходятся с выводами Н. М. Страхова и других советских исследова- телей (А. Б. Ронов, В. Е. Хайн), основанными на учете распространения не только эва- поритов, но и других литологических индикаторов климата.— Прим. ред.
134 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ которых несомненна, не обязательно влекут за собой соответствующее пере- мещение астрономических полюсов. Кроме того, в отношении северного полу- шария возникает вопрос, не являются ли несовпадения магнитных полюсов для разных континентов в основном следствием крупных дислокаций земной Фиг. 27. Распространение эвапоритов в течение геологических периодов (по Шварц- баху). коры, и в этом случае, возможно, нет необходимости представлять себе по примеру Вегенера, Дю Тойта, Вильсона и других ученых существование 150—200 млн. лет назад единой Пангеи. Следует упомянуть, что Кайё в своей работе, посвященной геологии Антарктики, в главе о палеогеографии указывает на примечательное явле- ние, которое нуждается в подтверждении дальнейшими исследованиями: по поводу сходства пермотриасовых отложений Антарктиды с отложениями того же возраста других материков Гондваны он отмечает, что на территориях Южной Америки, Африки, Индии и Австралии песчаники имеют красный цвет, тогда как на значительной части Антарктиды они белые. Кайё предпо- лагает, что это, возможно, указывает на менее теплый климат в Антарктиде. Однако этим аргументом следует пользоваться с осторожностью, так как на африканском материке известны пермо-триасовые песчаники не только крас- ного, но и белого цвета.
Гл. 3. ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ 135 Выводы Из вышеизложенного становится понятной вся сложность проблемы палеоклиматологических реконструкций. В этой области остается еще много неясного, тем более что мы располагаем недостаточным количеством сведений для древних периодов. По этому поводу напомним высказывание Ван Мигема на совещании рабочей группы 7 декабря 1963 г. (приложение 1): «Среди факторов, определяющих общую циркуляцию атмосферы, решающую роль играют рельеф земной поверхности и распределение суши и морей. Из этого следует, что любое значительное и происходящее в широком масштабе изме- нение одного из этих факторов обязательно отразится на климате Земли». Возможные причины изменений климата, следы которых сохраняются в осадочных отложениях, несомненно, многочисленны: это перемещение материков или их фрагментов, смещение всей земной коры в целом относи- тельно оси вращения [Земли], колебания положения оси полюсов, изменения солнечной радиации и т. д. Напомним, что Холлингворт в своей президент- ской речи на собрании Лондонского геологического общества 26 апреля 1961 г. отметил: «Теория о том, что колебания солнечной радиации являются важным фактором в изменении климата, находит все большую поддержку у метеорологов» [165]. В этой связи следует принять во внимание соображения Казье, выска- занные им в одной из своих статей [65]. Несомненно, мы не имеем возможно- сти резюмировать здесь, даже весьма кратко, идеи Казье и процитируем лишь его выводы, близко касающиеся рассматриваемой нами проблемы (стр. 38 и 39). Теперь мы можем составить представление о больших климатических изменениях, которые происходили в течение геологического времени и играли более или менее решаю- щую роль в преобразованиях населения биосферы, а также об их непосредственных причинах. 1. Общее нагревание (или охлаждение) и связанное с ним расширение теплых (пли холодных) зон в результате изменений общей солнечной радиации, поступающей на поверхность планеты. 2. Климатические изменения вследствие возмущений в атмосферной циркуляции, которые в свою очередь являются следствием усиления (или ослабления) электромагнит- ных явлений, связанных с вековыми изменениями. 3. Усиление (или ослабление) термических эффектов (более или менее локальных) трансгрессирующих вод (например, океанических трансгрессий) в результате изменения интенсивности трансгрессий (или регрессий) и воздушных потоков перед ледниковым фронтом; все это в целом определяется географическими модификациями, которые являют- ся в свою очередь следствием трансгрессий (или регрессий) и характеризуются сдвигом фаз, однако незначительным в масштабе геологического времени. 4. Климатические изменения в результате колебаний процентного содержания СО2, обусловленных, в частности, изменениями вулканической активности и в некоторой степени расширением распространения (или отступанием) растительности (?) 5. Смещение климатических зон вследствие: а) нарушений движений земного шара; б) относительного смещения полюсов в результате перемещения континентальных областей (соответственно с гипотезой дрейфа континентов). 6. Усиление (или ослабление) сезонного цикла вследствие изменения наклона пло- скости эклиптики (?). Из перечисленных выше различных соотношений можно, с другой стороны, сделать вывод, что эти климатические изменения обусловлены больше амплитудными флуктуация- ми солнечной активности (непосредственно для фактора, указанного в пункте 1, и более или менее косвенно — для остальных). Однако нельзя отбрасывать эндогенные процессы Земли в качестве фактора, способ- ного непосредственно изменить ее среднюю температуру. Такое разогревание земного шара, по-видимому «за счет собственных средств», следует рассматривать как вторичное следствие возмущений в магматических течениях (рассмотренных выше) и в этом случае также относить на счет неравномерности солнечной радиации. Хотя еще остается очень много неясного, все же результаты палеоклима- тологических исследований позволяют, вероятно, предполагать перемещение
136 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ земной коры в целом в соответствии с выводами, которые некоторые ученые делают, основываясь на изучении палеомагнетизма. Однако остается нерешенным вопрос о том, не мог ли также происходить и дрейф континентов в понимании Вегенера? Знание геологического строения материков и частично океанического ложа дает возможность рассмотреть эту сторону проблемы, в частности для того, чтобы определить, существовал ли единый материк Пангея или же континентальные массивы были разобщены с момента своего возникновения. Но прежде чем перейти к этой теме, следует напомнить мнение нашего коллеги Бернара. Опираясь на геологические наблюдения и, в частности, на работы Корна о значении горизонтов ленточных глин, известных в верх- нем девоне и нижнем карбоне Тюрингии, в среднеэоценовых отложениях бассейна реки Грин-Ривер в Колорадо и в породах мелового возраста в Аркан- засе, Бернар делает вывод о дрейфе континентов с изменением их географиче- ской широты с конца палеозоя. Необходимо отметить, что присутствие слоев с ленточными глинами совершенно не обязательно означает наличие климатических условий тропи- ческого характера; известны образования такого типа, связанные с леднико- выми явлениями как в четвертичном периоде в нордических областях, так и в более древние эпохи, например в позднекаменноугольное время, в других регионах земного шара, в частности в Центральной Африке. С другой стороны, присутствие осадков тропического типа в Тюрингии или Колорадо не удивительно, если вспомнить ранее указанные наблюде- ния, свидетельствующие о тенденции к большей однородности климата по географической широте в течение длительных периодов истории Земли; и нет необходимости привлекать для объяснения этого явления дрейф конти- нентов по широте. Систематические изменения [климатических условий] начались в тре- тичное время. Интересно в этом отношении привести выводы Ридела и Фьюн- нела из статьи о третичных осадках Тихого океана [243]. Наблюдения этих авторов касались осадков от эоценового до четвертич- ного возраста, образцы которых были взяты на площади в пределах 45° с. ш.— 45° ю. ш. и 151° в. д.— 73° з. д. На основе изучения этих осадков сделаны следующие выводы: а. В миоцене и четвертичном периоде распределение течений сравнимо с известным в настоящее время, за исключением, может быть, небольшого смещения к северу (на 5°) северной границы экваториального течения и, вероятно, смещения на 5° к югу южной границы субарктического течения до 173° з. д. х. б. В олигоцене северная граница экваториального течения находилась на 7° севернее своего современного положения, в диапазоне от 130 до 50° з. д.; южная граница приблизительно совпадала с ее положением в настоящее время. в. В эоцене северная граница экваториального течения проходила на 9° севернее своего положения в современных условиях, между 135 и 65° з. д. Сопоставление этих данных подтверждает концепцию постепенного отступания климатических зон к экватору по мере приближения к четвер- тичному времени, что, несомненно, было предвестником ледникового периода этой эпохи. Аллегр, Буланже и Явой [3] сообщают подобные же результаты относи- тельно третичного периода в Аквитанском бассейне. С помощью метода Юри констатируется постепенное понижение температуры с середины ипрского 1 В течение четвертичного периода в разных местах имели место кратковременные потепления. По этому вопросу см. работу Мак-Куллоха и Хопкинса [207].
Гл. 3. ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ 137 и до стампийского века. Как и для Тихого океана, здесь сказывается влияние приближения четвертичного ледникового периода на севере Европы. Таким образом, исследования древних климатов позволяют установить два интересных явления: а. Климат был сравнительно теплым или по крайней мере умеренным в поясе от экватора почти до полярных областей с кембрия и до середины третичного периода, за исключением пермокарбона, характеризовавшегося широким развитием оледенений гондванской эпохи. Только начиная со среднетретичного времени климатические условия полярных областей отчет- ливо отличаются от климатических условий регионов, расположенных ближе к экватору. Это явное изменение климата началось приблизительно 1 млн. лет назад и проявлялось одновременно в Арктике и Антарктике. б. Направления границ изоклиматических зон, по-видимому, свидетель- ствуют о том, что в северном полушарии средняя температура была выше, чем в южном, в течение большей части геологического времени. Это различие, несомненно, связано с распределением континентальных массивов. В этом отношении были отмечены, в частности в Бразилии, явные разли- чия климатических условий в палеозое [69]. В пермокарбоне климат был теплым в бассейне Амазонки и Парнаибы и холодным на юге (Парана). В девоне, как на это указывают фации осадочных отложений, климат был теплым в бассейне Амазонки, тогда как в бассейнах Парнаибы и Параны те же слои характеризуются северной, типичной для холодного климата фауной [69]. Следует также отметить, что границы древних климатических и фитоло- гических зон показывают систематическое смещение в северном полушарии относительно южного на 15—20° к северу. Это очень важное явление, так как оно, по-видимому, согласуется с постоянством распределения конти- нентальных массивов на протяжении всего геологического времени [120]. Даже если согласиться с концепцией значительного дрейфа континентов (например, в соответствии с представлениями Вегенера и Вильсона), то сле- дует признать, что к концу третичного периода климат был умеренным или даже теплым вплоть до относительно небольшого расстояния от полюсов. Крупная ледниковая фаза установилась в Арктике и Антарктике довольно внезапно, без существенного изменения положения полюсов относительно их современного географического положения. Следовательно, здесь, очевидно, действовал какой-то особый, исключительный фактор. Если этот вывод действителен для четвертичного периода, то нельзя ли его распространить и на другие периоды, например карру-гондванский? Однако условия последнего были, конечно, не идентичны условиям четвер- тичной фазы, так как полярная асимметрия выражена здесь иначе в отноше- нии распространения ледниковых отложений. Конечной целью палеоклиматологии является определение причины изменений климата. Надежные выводы должны основываться на общих принципах метеорологии, физической теории циркуляции атмосферы, влиянии размещения и распространения континентов и влиянии состава атмосферы. Важную роль в настоящее время, как, очевидно, и в древние эпохи, играет содержание озона в атмосферном воздухе. В результате изучения современной атмосферной циркуляции удалось установить, что в течение последних 100—250 лет произошли постепенные изменения в положении и интенсивности атмосферных течений, а также соответствующих им океани- ческих течений. Возможно, оказывали влияние и изменения солнечной радиации. Тей- херт [2731 поставил вопрос, не следует ли учитывать возможное влияние усиления радиации на развитие живых существ, например, вследствие мень- шей ее абсорбции космической пылью. Он указывает, что в этом случае
138 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ повышение температуры, очевидно, должно быть больше на полюсах, чем на экваторе; это согласовалось бы с более широким пространственным рас- пространением климатических зон в древние эпохи. Однако это не объясняет причину тенденции к относительному едино- образию климатов от экватора до современных полюсов. Замешаны ли в этом астрономические факторы? По-видимому, ни дрейф континентов, ни переме- щения полюсов не могут дать удовлетворительного решения этой проблемы и, в частности, объяснить включение ледниковых отложений в толщу осад- ков, содержащих ископаемые организмы, характерные для умеренного кли- мата, на всех географических широтах. Изложенное выше приводит к выводу, что вопрос о реальности дрейфа континентов в понимании Вегенера и даже о реальности смещения астроно- мических полюсов еще далеко не решен. Несомненно, существуют весьма веские аргументы в пользу блуждания магнитного полюса. Можно ли на основе палеоклиматических аргументов принять относительное смещение оси вращения по отношению к расположе- нию материков? Можно ли также предположить изменение (периодическое или нет) наклона оси вращения к плоскости эклиптики? Очевидно, следует выбрать нечто среднее и допустить одновременно уме- ренное скольжение земной коры на своем субстрате х, которое может повлечь за собой смещение оси вращения, и в результате этого развитие крупных растений в очень высоких широтах; необходимо также учитывать дислокации земной коры, в частности крупные разрывы (являющиеся следствием сколь- жения коры поверх мантии), не забывая при этом о воздымании орогенов. Обратимся снова к работе Шварцбаха, на которую мы уже неоднократно ссылались выше. Шварцбах указывает, что наличие признаков тропических климатов в Центральной Европе привлекало уже более 200 лет назад внимание ученых того времени, которые объясняли это явление, так же как и наличие следов оледенений, изменениями положения полюсов. Теория дрейфа континентов также дает возможность объяснить подобные изменения климата. Однако Шварцбах отмечает, что в течение плейстоцена положение полюсов относи- тельно Европейского материка не изменилось. Четвертичное оледенение в Скандинавии не может быть обусловлено миграцией полюса или процессом дрейфа. Шварцбах указывает, что в более древние эпохи условия были иными, чем в плейстоцене. Распределение в те времена климатических зон свидетель- ствует в пользу перемещения полюсов и дрейфа континентов. Распростране- ние позднепалеозойского оледенения до экватора также имеет, по его мнению, очень важное значение. По этому вопросу Шварцбах напоминает об объясне- нии, которое дал Брукс на составленной им схематической карте, показываю- щей предполагаемое расположение морей и суши, включая гипотетический материк Гондвану. В этой реконструкции распределение льдов значительно выходит за полярный круг, даже если выбрать положение полюса, более согласующееся с общей конфигурацией северного материкового ледникового покрова. Брукс указывает, что расположение материков в конце палеозоя, принимаемое Вегенером, Дю Тойтом и их сторонниками, позволяет частично решить этот вопрос. Однако можно предположить и менее значительный дрейф, чем это представлял себе Вегенер. Брукс в дополнение к этому пишет: «В таком случае, многие палеоклиматические явления объяснимы исходя из различного положения полюсов; но эта гипотеза не дает полного решения всех климатических проблем, так как не объясняет чередования свободных от льда и покрытых льдом полюсов на протяжении истории Земли». 1 Этот вопрос будет рассмотрен в главе о структурной геологии.
Гл. 3. ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ 139 Мы сочли необходимым привести эту фразу, поскольку она согласуется с вышеизложенным представлением, а именно что на протяжении геологиче- ской истории Земли были длительные периоды с менее дифференцированны- ми климатами, чем в настоящее время, разделенные кратковременными фаза- ми широкого распространения ледников. Шварцбах считает, что палеомагнетизм сможет в будущем оказать большую помощь в решении проблемы палеоклиматологии. Этот вопрос рас- смотрен нами в предыдущей главе и мы считаем нецелесообразным к нему возвращаться. Мы полагаем полезным процитировать здесь еще одну фразу из 28-й главы той же работы, обобщающей идеи автора по проблеме климатов прош- лого: «Мне кажется, что интерпретация климатической истории ранних перио- дов фактически невозможна без допущения блуждания полюсов и дрейфа континентов. Это относится не только к гондванскому оледенению, но и к миграции эвапоритовой и рифовой зон в течение палеозойской эры. При этом сильное перемещение континентов (как это предполагал Вегенер) не обязательно; умеренный дрейф достаточен для объяснения полученных палеоклиматических данных. Общее движение земной коры было, вероятно, более значительным, чем дрейф отдельных континентов». Необходимо указать на определенное сходство этих выводов, весьма сдержанных в отношении собственно дрейфа континентов, и высказанного в предыдущей главе предложения, согласно которому различные положения полюса, установленные для одной и той же эпохи, обусловлены движениями, связанными с крупными геологическими нарушениями (складчатостями или радиальными разломами), затрагивающими не только континентальные массивы, но и область глубокого океана. Проф. Авиас (университет Монпелье) в письме, адресованном одному из членов нашей группы, указывает на очень большое постоянство во времени (начиная с древних эпох) распределения геологических единиц, известных в Новой Каледонии, Новой Зеландии, Австралии, Индонезии и Индии. Затем он пишет: «Я обращаю Ваше внимание на то, что характерные черты осадконакоп- ления в Новой Каледонии и Австралии свидетельствуют о холодном климате в этих регионах в каменноугольное время; в новокаледонской зоне кораллы и коралловые рифы известны лишь с миоцена. Флора голосеменных (в частно- сти, араукариевые) является в настоящее время реликтовой флорой более холодного климата, и ее распространение ограничено преимущественно горными областями и массивами ультраосновных пород. Следовательно, Новая Каледония, по-видимому, не всегда занимала свое современное поло- жение относительно экватора, причем, возможно, это объясняется скольже- нием всей литосферы по пиросфере и относительным перемещением полюсов без существенного дрейфа одних континентов по отношению к другим. В заключение данной главы мы считаем интересным привести в качестве фактического материала небольшую сравнительную таблицу, составленную Храмовым [176, стр. 58] на основе данных, полученных по северному полу- шарию Шейнманном (1954), Шварцбахом (1955) и Крейхгауэром (1949).
140 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Положение Северного полюса по палеомагнитным и палеоклиматическим данным Время Палеомагнитные данные Палеоклиматические данные Разница в граду- сах дуги большого круга с. ш. в. д. с. ш. В. д. Плиоцен 77° 225° 75° 250° 6° Миоцен 75 163 74 210 12 Палеоген—юра 70 147 71 164 6 Триас 55 143 65 160 15 Пермь—карбон 43 142 45 171 21 Девон — ордовик 41 148 42 165 11 Кембрий 8 165 20 160 13 Поздний протерозой 3 211 13 233 27 Ранний протерозой 33 230 — — —
ГЛАВА 4 Оледенения В предыдущей главе мы уже касались вопроса о ледниковых периодах в связи с рассмотрением палеоклиматологии. Здесь мы приведем лишь неко- торые дополнительные сведения о них и особенно о их значении в течение геологического времени. В различные эпохи материковые льды покрывали значительные про- странства поверхности земного шара как в низменных, прилегающих к морю областях, так и областях более высокого рельефа. По своему развитию эти материковые льды сравнимы до некоторой степени с четвертичным леднико- вым покровом в северном полушарии, который имел большое простран- ственное распространение. В том и другом случае это, по-видимому, не пер- манентное явление, а временное, резко нарушающее нормальную эволюцию климатов. Весьма интересная статья по данному вопросу опубликована нашим коллегой Каэном [59]. Прежде всего он отмечает, что можно выделить в довольно узких преде- лах времени три главных ледниковых периода, распространявшихся на нескольких континентах: а) четвертичное оледенение, определяемое хроноло- гически для его истекшей части выражением (0,5 ± 0,5) млн. лет; б) камен- ноугольное оледенение (300 ± 30) млн. лет; в) оледенение конца докембрия (650 ± 60) млн. лет \ Существовали на некоторых континентах и другие оледенения более локального характера. Кроме того, возможно, что примерно 800—900 млн. лет назад значительное оледенение распространялось на территории Централь- ной Африки, а также Азии и Южной Америки 1 2. Эти определения возраста, как бы приближенны они ни были, заслужи- вают внимания; по-видимому, ледниковые фазы, вызывающие резкое наруше- ние закономерности распределения климатических зон, проявляются с довольно постоянными интервалами, порядка 300 млн. лет. Составлены карты распространения древних оледенений, дополненные указанием средних положений полюсов, которые были определены с помощью палеомагнитных методов. Положение полюса, определенное таким способом, свидетельствует о том, что каждое из этих оледенений располагалось в высо- ких широтах, обычно выше 65°. Это очень ценные сведения. Казн пишет: «Маловероятно, что совпадения, продолжавшиеся столь длительное время (приблизительно 2000 млн. лет) и подтвержденные другими, палеоклимати- ческими, совпадениями могут быть чисто случайными». Согласно Казну, изучение огромных оледенений прошлого подтверждает выводы, сделанные исходя из реконструкций древних климатов, основанных на иных критериях. 1 Эти определения возраста на современном уровне знаний не могут иметь абсолют- ного значения. 2 О следах более раннего, чем девонское, оледенения в сахарской Африке свиде- тельствуют найденные крупные «эрратические» глыбы риолитового состава в песчанистой морской серии карадокского возраста [133]. Это является подтверждением концепции, согласно которой сахарский центральный массив [массив Ахаггар.— Ред.] представляет собой область, покрытую ледниками с готландия, как это считали некоторые геологи.
142 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Известно, что для нескольких геологических периодов каждому конти- ненту соответствует на тот же момент свое особое положение магнитного полюса. К тому же, как пишет Казн, «эти различные одновременные полюсы должны были совпадать в рассматриваемый период, и их несовпадение в настоящее время означает, что относительное расположение континентов изменилось». Этот вопрос был рассмотрен в предшествующих главах. Однако необхо- димо отметить следующий важный факт: на картах, приложенных к работе Казна, ясно видно существовавшее в каждую данную эпоху различие между северным полушарием и южным. В южном полушарии оледенения охваты- вают значительно большую площадь, чем в северном, за исключением, может быть, четвертичного периода; интересно было бы знать причину этого явления. Если рассматривать только три самых крупных периода оледенения, то в этом отношении может показаться правдоподобной циклическая эволю- ция земного шара. Однако Холмс [167, стр. 740] указывает, что следует осте- регаться видеть в этом достоверно установленное правило; в действительности нужно учитывать не только три главные фазы оледенения, отмеченные выше, но и другие, имевшие меньшее пространственное распространение, происхо- дившие между ними, и особенно развитые в южном полушарии. Что касается ледниковых образований палеозойского периода, то необ- ходимо напомнить о сходстве тиллитов Япо, к запад-юго-западу от Сан-Пау- лу, Бразилия, с тиллитами Столовой горы вблизи Кейптауна в Южной Афри- ке. И те и другие датируются концом силура или началом девона. Решение вопроса о причине оледенений является трудной задачей. Несомненно, здесь участвуют различные факторы, в частности сочетания астрономических, атмосферных и земных явлений, действующих с различной интенсивностью. После изложения этих общих соображений перейдем к более детальному рассмотрению значения пермокарбоновых ледниковых отложений, известных на различных материках. Эти образования действительно представляют чрезвычайно большой интерес, так как возникли незадолго до эпохи, в кото- рую, согласно взглядам Вегенера, начались раздробление Пангеи и дрейф континентов. Важные фактические материалы в этом отношении имеются по Южной и Центральной Африке (данные по южной части материка мы взя- ли главным образом из работы Дю Тойта [97]). Ледниковые отложения залегают в основании мощной осадочной серии, известной под названием системы Карру. Они составляют часть нижней тол- щи, т. е. слоев Двайка, системы Карру. Севернее параллели 33° ю. ш. тиллиты лежат с угловым несогласием на более древних породах; и напротив, по Дю Тойту, южнее этой параллели тиллиты перекрывают горизонт сланцев («нижние глинистые сланцы»), кото- рые считаются основанием системы Карру и, что интересно, согласно зале- гают на слоях Виттеберг, т. е. на верхней части Капской системы. Серия Виттеберг, имеющая континентальное происхождение, содержит очень бед- ные фауну и флору, которые, однако, позволяют определить, что она занима- ет положение в стратиграфической шкале от среднего девона до нижнего карбона. По Дю Тойту, «нижние глинистые сланцы», содержащие мало ископае- мых органических остатков, следовало бы отнести к серии Виттеберг; они представляют собой пресноводные отложения, на которых фронт ледника отложил тиллитовые образования. В таком случае в соответствии с общепри- нятым представлением севернее 33-й параллели тиллиты фактически должны быть низами системы Карру. Необходимо отметить, что в присутствующих в тиллитах прослоях сланцев найдены остатки Gangamopterts] в перекрываю- щих тиллиты сланцах обнаружена прекрасно сохранившаяся флора с Glos-
Гл. 4. ОЛЕДЕНЕНИЯ 143 sopteris. Таким образом, можно сказать, что оледенение датируется поздним карбоном. Мощность тиллитов в наиболее южных районах, т. е. в Капской провин- ции, в среднем не менее 800 м, однако она колеблется в огромных пределах в зависимости от характера рельефа в момент отложения. Однако в общем мощность тиллитов быстро уменьшается в направлении с юга на север. В связи с этим Дю Тойт проводит сопоставление с четвертичным оледе- нением. Он пишет: «Следует отметить, что, как и в случае плейстоценового оледенения, валунные отложения слабо развиты в области, откуда, согласно предположению, двигались льды» \ Фиг. 28. Направление движения ледников в Южной Африке (по Дю Тойту). Центры оледенения; А — Намакваленд; В — Грикваленд; С — Трансвааль; D — Наталь. Составленная Дю Тойтом несколько схематичная карта (фиг. 28) очень выразительна в этом отношении. На ней видно, что в эпоху карру существо- вало несколько центров оледенения. Один из таких центров первостепенного значения, несомненно, существовал в регионе Претория — Мидделбург 1 2; движение льдов происходило веерообразно к запад-юго-западу, юго-западу и югу, причем ледник продвигался из внутренней области материка в направ- лении к современной береговой линии. И напротив, в области Дурбан штри- ховка на поверхности основания указывает на то, что льды двигались из центра, расположенного в настоящее время в открытом Индийском океане, в направлении вначале к внутренней области материка, а затем постепенно поворачивая к юго-западу, параллельно леднику Претории, вдоль совре- менного побережья Индийского океана. 1 В серии разрезов, расположенных примерно вдоль меридиана 28°, Дю Тойт пока- зал изменения фаций и мощностей системы Карру, начиная от Капской провинции до Родезии. Эта схема хорошо согласуется с его концепцией о местонахождении исходной области оледенения [97, стр. 234, фиг. 34]. 2 Трансваальский ледник.— Прим, перев.
144 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Сторонники дрейфа континентов, несомненно, увидят в этом показатель смыкания Африки с другим континентальным массивом в эпоху карру. Однако, как будет показано ниже, в главе, посвященной структурной геоло- гии, можно предложить иное объяснение этого явления. О пермокарбоновом оледенении Южной Африки интересные сведения приводит проф. Беллер из Парижского университета [16, стр. 2632]. Отло- жения свиты Двайка начинаются конгломератом отчетливо выраженного моренного типа, залегающим на исштрихованном основании; направление этой штриховки позволяет считать, что исходная область ледника находилась в районе, покрытом в настоящее время водами Индийского океана. На этих базальных ледниковых образованиях покоятся отложения с «ленточными глинами», имеющие небольшую мощность. Они перекрыты опять-таки конгломератом Двайка с исштрихованными валунами, мощность которого достигает нескольких сот метров. По своим характерным особенно- стям этот конгломерат, возможно, не отвечает настоящему тиллиту, во вся- ком случае в целом; может быть, это отложения, образованные на месте при гаянии материкового ледника, в результате чего отложились озерные подлед- никовые осадки. Но для образования тиллитов мощностью 300 м необходимо по крайней мере 6000 м льда, содержащего 5% гальки и валунов. В этом случае следует предположить существование активного ледника, примыкаю- щего к огромному озеру, или же несколько фаз наступления и таяния ледни- ка, как об этом свидетельствуют прослои осадков с морской фауной в леднико- вых образованиях. Необходимо особо отметить присутствие горизонтов морского происхож- дения в ледниковых отложениях района Дурбан. По-видимому, это говорит о том, что обломочный материал ледника отлагался не в озере, а на окраине океана. В этом заключается его отличие от ледниковых отложений того же возраста во внутренней области материка. Можно предположить, что ледни- ки спускались с суши, имеющей в грубых чертах форму современной Южной Африки, но часть которой погрузилась вдоль радиального разлома, так что центр оледенения скрыт в настоящее время под водами Индийского океана. Это приводит также к предположению, что в пермокарбоне вокруг южной оконечности Африки простирался океан, как и в настоящее время. Как мы увидим ниже, это мнение подтверждается палеогеографическими данными. Пермокарбоновое оледенение оставило следы в Центральной Африке, в частности в области Конго. По этому вопросу обратимся к опубликован- ным работам Каэна [57, 58]. Тиллиты залегают в основании пермокарбоновых формаций в восточной части территории Конго. Здесь наблюдается чередование ледникового конгло- мерата и осадков, содержащих флору с Glossopteris и Gangamopteris. Мощность этих отложений с прослоями тиллитов сильно колеблется от нескольких метров до более чем 300 м\ очевидно, они отлагались на неровной поверхно- сти. В районе Лукуга движение льдов происходило, вероятно, в восточном направлении; в районе Лова и Валикале льды двигались к северу или к запа- ду; в части бассейна Конго, расположенной вдоль рек Луалаба, Лубуди и Ловои, центр оледенений, по-видимому, располагался в горах Хакансон. В Касаи и северной Анголе, как и северо-восточнее, низы серии Лукуга сло- жены тиллитами и отложениями с ленточными глинами, сохранившимися на дне древних долин. Судя по характерным особенностям этих ледниковых образований пер- мокарбонового возраста, можно предположить, что в данном случае леднико- вые отложения возникли в иных условиях, чем известные на крайнем юге Африки. Последние, вероятно, образовались в низменных, близких к морю областях, тогда как в центральной части материка большая роль в локализа-
Гл, 4. ОЛЕДЕНЕНИЯ 145 ции центров оледенения принадлежала рельефу местности. Казн отметил это различие. На данном этапе (до получения более полных сведений) можно согласить- ся с мнением Казна, что тиллиты центральной части Африки образовались позднее, чем тиллиты на юге материка. Ледниковые отложения известны также в Кении и на Мадагаскаре. На Мадагаскаре они перекрыты чередующимися слоями с континентальными и морскими ископаемыми органическими остатками, что, по-видимому, указывает на непосредственную близость океана. Мы вернемся к этому вопросу ниже. В Южной Америке также наблюдается интересное распределение ледни- ковых образований гондванской эпохи (пермокарбоновых). Обратимся еще раз к работе Барбосы, на которую мы уже ссылались в предыдущей главе [12]. Корреляции, проведенные в этой статье, несколько отличаются от обще- принятых в части положения серии Гондвана-Карру в стратиграфической шкале земного шара. В сводной таблице тиллиты Южной Африки, так же как и непосред- ственно перекрывающие их слои Ференигинг, отнесены к намюру, причем для слоев Ференигинг указана «флора Glossopteris с намюрскими европейски- ми элементами». Тиллиты Сан-Паулу и Аргентины спускались даже в визей- ский ярус, если не ниже. Мы отметили это расхождение с общепринятыми представлениями для лучшего понимания последующих описаний. Сводная таблица в работе Барбосы позволяет видеть, что в южных райо- нах Южной Америки ледниковые фазы следуют одна за другой начиная с кон- ца турне до стефана; и напротив, в провинциях Мату-Гросу, Гояс и Минас- Жераис оледенение развилось лишь в стефанское время. Примерно такова же обстановка, по мнению Барбосы, и в Австралии. На полуострове Индостан ледниковая фаза ограничена концом намюра; следовательно, она началась позднее и закончилась раньше, чем в Южной Америке и Австралии. В опубликованной Американским геологическим обществом работе о геологии Южной Америки [152] дается несколько иная интерпретация. В Уругвае и Парагвае тиллиты приурочены к основанию перми и залегают на формациях древнее карбона. Тиллиты в штате Парана относят к камен- ноугольной системе и они перекрыты отложениями с флорой Glossopteris. В более северных бассейнах (Парнаиба) тиллиты отсутствуют. В Аргентине же имеются тиллиты пенсильванского возраста, сопровождаемые морскими осад- ками, и пермские тиллиты, перекрытые отложениями с глоссоптерисовой флорой. Такова же обстановка и на Фолклендских островах. Но для этого района отмечается весьма важное явление, на котором следует кратко оста- новиться. По-видимому, достоверно установлено, что ледники Фолклендских остро- вов продвигались с юга на север [1]. Это прекрасно согласуется с проведенны- ми в Южной Америке наблюдениями за изменениями фаций гондванских слоев, о чем будет идти речь ниже при рассмотрении палеогеографических данных. Тем не менее следует отметить, что направление движения льда на Фолклендских островах, с одной стороны, и в северной части Африки, с другой, уже говорит в пользу существования в гондванскую эпоху морского бассейна между Африкой и южной оконечностью Южной Америки \ Правда, в вышеупомянутой работе Эди [1] нашел любопытный способ согласования расхождения, наблюдаемого между Фолклендскими островами и Южной Африкой, с гипотезой существования Пангеи. Однако мы, очевид- но, слишком уклонимся от программы нашего исследования, если предпри- мем детальное критическое рассмотрение предложенной концепции. 1 Эта идея нашла подтверждение в работе Кроуэлла и Фрейкса (Crowell, Frakes, Int. Geol. Congr., XXIII Sess., Rep. sect. 16, Prague, 1968).— Прим. ped. 0-259
146 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Распространение ледниковых отложений пермокарбонового возраста в Австралии и Новой Зеландии весьма показательно. Тиллиты гондванской серии хорошо представлены в Южной Австралии в районе Аделаиды и юго- восточнее этого города до Кингстона; здесь выделено по крайней мере две ледниковые фазы; продолжение их установлено в Тасмании и штате Викто- рия, а также на юго-западном мысе Австралии, где на базальных ледниковых образованиях залегают чередующиеся отложения морского и континенталь- ного происхождения. Вдоль западного побережья Австралийского материка базальные перм- ские отложения включают ледниково-морские конгломераты в преимуще- ственно морской серии осадков. Севернее сходные отложения отмечены в области пустынь (хребет Св. Георга), в основании осадков эстуариевого типа, а также в Новом Южном Уэльсе. В этих двух районах развитие тилли- тов весьма ограничено. Вдоль северного побережья (залив Жозеф-Бонапарт) ледниковые отложения отсутствуют, и на том же геологическом уровне пре- обладают морские фации, отмечающие переход к мощным морским сериям области Тетис. В северо-восточной части Австралии (Квинсленд) ледниковые отложе- ния еще известны в бассейне Боуэн, но исчезают восточнее, на окраине мате- рика х. Таким образом, видно, что оледенения гондванской эпохи, хорошо разви- тые на юге Австралии, быстро сокращаются и исчезают к западу, северу и северо-востоку. В Новой Зеландии отмечается весьма интересная обстановка: серия, эквивалентная гондванской, представлена в морской фации; на севере иско- паемые органические остатки указывают на теплый климат, тогда как на юге они, напротив, характерны для климата с явно более низкой температурой, однако ледниковые отложения здесь не встречаются. Лид по этому поводу пишет, что ископаемая фауна Новой Зеландии связана с пермской фауной восточной Австралии и, следовательно, с холодолюбивой фауной Тимора. Изложенные выше факты представляют большой интерес, так как пока- зывают, что в гондванскую эпоху могли существовать тесные связи между Северной Австралией и Новой Зеландией, с одной стороны, и областью Тети- са, с другой. И напротив, большое развитие ледниковых отложений к югу, с несколькими горизонтами тиллитов, еще более сближает Австралийский континент с Антарктидой. По Антарктиде мы уже располагаем важными сведениями, хотя и гораз- до менее полными, чем для Южной Америки, Африки и Австралии. В сравнительно недавно опубликованных работах, и в частности в рабо- те Кайё [61, см. также 7], указано, что весьма типичные тиллиты залегают in situ в горах Хорлик (85—86° ю. ш., 135—100° з. д.). Это тиллиты Бюкей мощностью 260 ж, залегающие непосредственно на выровненной исштрихо- ванной поверхности ложа. Они перекрыты сланцами мощностью 170 м и затем отложениями, эквивалентными формации Бекон мощностью 600 м и представленными чередованием аркозовых песчаников и пелитов, которые содержат растительные остатки, и в частности Glossopteris. В этой формации имеется по меньшей мере пять пластов угля. Антарктика дает нам весьма ценные сведения о палеоклиматических условиях в области современного Южного полюса. Обратимся по этому вопросу к статье Пламстед [236], опубликованной в связи с симпозиумом по геологии Антарктики в Кейптауне в 1963 г. В ней приведены следующие данные: 1 Важные данные о ледниковых отложениях гондванской эпохи в южном полушарии взяты из тома «Symposium sur les series de Gondwana», опубликованного в связи с XIX-й сессией Международного геологического конгресса, Алжир, 1952, и из отчета Комиссии по Гондване, опубликованного в связи с ХХ-й сессией этого же конгресса, Мехико 1956
Гл. 4. ОЛЕДЕНЕНИЯ 147 1. Ископаемые растения девонского возраста свидетельствуют, в частно- сти, о том, что в то время в Антарктиде произрастали крупные растения, годичные кольца прироста в древесине которых указывают на медленный рост и отчетливо выраженную сезонность; заслуживает внимания то, что некоторые образцы древесины говорят о существовании растений, достигших для данной эпохи высокой стадии роста. 2. В Антарктиде обнаружены многочисленные участки развития пермо- карбоновых отложений с глоссоптерисовой флорой; установлено также при- сутствие нескольких пластов угля. Эти залежи связаны с тиллитами или со сланцами с ленточными глинами. Древесины голосеменных растений из того же геологического горизонта характеризуются наличием годичных колец прироста, указывающих, как и для позднего девона, на отчетливо дифференцированные сезоны. Кроме того, по изгибу этих колец прироста можно полагать, что некоторые из деревьев, по-видимому, имели стволы большого диаметра. Из элементов флоры, помимо рода Glossopteris, следует упомянуть Gan- gamopteris, Annularia, Phyllotheca, Schizoneura, Dadoxylon и т. д. Пламстед указывает, что гондванская флора Антарктиды наиболее близ- ка флоре Африки и полуострова Индостан. 3. Результаты недавних исследований триасовой флоры Антарктиды, по-видимому, приводят к выводу, что в противоположность прежним пред- ставлениям различие между пермокарбоновой флорой южного и северного полушарий сохраняется и в триасе. 4. Для юрского периода обнаруженные в Антарктиде цикадофиты и хвойные свидетельствуют, как и родственные им формы более поздних периодов, о существовании в то время более теплого климата, чем в настоя- щее время. 5. В своих выводах автор пишет: «Немыслимо, чтобы одни и те же боль- шие растительные сообщества произрастали одновременно в Индии, в Южной Австралии и в 6° от Южного полюса. Очевидно, возможна лишь одна альтер- натива, а именно значительное перемещение континентов по отношению один к другому и к современному полюсу, в результате чего они оказались в пре- делах одной климатической зоны и на достаточно близком расстоянии, чтобы между ними происходил постоянный взаимообмен флор из одной гондванской области в другую, но в то же время они оставались в большей части отде- ленными от всех северных флористических провинций». Это заключение, безусловно, вполне обоснованно. Однако следует отме- тить, что, прежде чем его сделать, автор статьи заявляет: «Если по какой- либо причине температура на полюсах была достаточно высока для бурного роста высоких лиственных растений, то тропики в это время были невыноси- мо жаркими». Подобное утверждение является по меньшей мере преувеличенным. Известно, что среднетретичная флора в обеих полярных областях включала высокие деревья, которые не могут в настоящее время произрастать на таких широтах. Следует принять, что конфигурация полярных областей в эту эпоху третичного периода была примерно идентична существующей в настоя- щее время. С другой стороны, произрастание деревьев в этих местах (что является признаком более теплого климата, чем теперь) совершенно не озна- чает, что температура в экваториальных областях была значительно выше, чем в настоящее время. Нельзя допустить это соображение также для дево- на, пермокарбона и четвертичного периода, не предполагая совершенно иного размещения континентальных массивов. Все палеонтологические данные согласованно свидетельствуют о более единообразном климате между полюсами и экватором в течение большей части геологического времени. Ю*
148 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Интересно сравнить Антарктиду и Фолклендские острова, где также установлено присутствие тиллитов пермокарбонового возраста; мощность этих образований достигает 650 ж; они перекрыты слоями, содержащими ископаемую глоссоптерисовую флору [153, стр. 140]. В северном направле- нии, т. е. на американской территории, мощность тиллитов уменьшается. В Западной Антарктиде наблюдается переход от гондванских конти- нентальных фаций к морским отложениям. Эта обстановка весьма сходна с установленной в Южной Америке при продвижении в направлении от Атлантического океана к Тихому. Кроме того, в западной части Антарктиды отложения, относимые к верхнему палеозою и триасу, содержат также редкие ископаемые остатки морского происхождения. Независимо от того, принять ли определения, предложенные Барбосой, или же придерживаться несколько иных взглядов, изложенных выше, несомненно одно, что существует закономерно упорядоченное распределение [ледниковых явлений] относительно центральной области, где деятельность ледников имела максимальное развитие. При современном размещении континентальных массивов этот центр находился в Антарктиде или на Фол- клендских островах, или же где-то между Антарктидой, Южной Америкой и Южной Африкой. Во всяком случае, совершенно очевидно, что ледниковые отложения постепенно сокращаются во всех направлениях (кроме направления к Тихому океану) от указанной выше области. Следует ли видеть в этом аргумент в пользу «фиксистской» концепции? По-видимому, не обязательно, если принимать во внимание размещение кон- тинентов вокруг Антарктиды, как это представлял себе Вегенер, и в соответ- ствии с взглядами Вильсона [297]. Поразительно, что в этих реконструкциях Пангеи изменения происходят так же, как и в современной обстановке. Теперь следует рассмотреть распространение эквивалентных леднико- вых отложений на полуострове Индостан. В основании системы Гондвана залегают тиллиты Талчир, обнаруживаю- щие все характерные особенности отложений этого типа. Мощность их не очень велика и лишь местами превышает 30 м. На фиг. 29, взятой из работы Шварцбаха [260, фиг. 87], показано рас- пространение нижнегондванских отложений в Индии. Они сосредоточены преимущественно в центральной и восточной частях полуострова Индостан, в пределах 17—24° с. ш., однако тиллиты наблюдаются также севернее, в Кашмире, в Соляном хребте, Непале, т. е. по окраине Гималаев (тиллит Блайни). Моренные отложения полуострова перекрыты слоями с глоссоптерисо- вой флорой. Выше залегают осадки с более богатой ископаемой флорой и пластами угля, что является показателем сравнительно быстрого потепле- ния климата. Что касается окраины Гималаев, то здесь обстановка, по-види- мому, несколько иная. По наблюдениям, сообщенным нам Леперсонном, лед- никовые черты здесь выражены менее четко; тиллит Блайни имеет очень небольшую мощность и образует весьма выдержанный горизонт в формациях, вероятно, морского происхождения. Это позволяет предположить, что тил- литы здесь образовались на дне моря за счет материала, принесенного ледни- ками, спускавшимися из более южных областей, либо из тех, где образовался тиллит Талчир, либо из центра оледенения, расположенного севернее. Из этого следует, что северная граница гондванских ледниковых обра- зований в Азии отвечает окраине Гималаев, т. е. практически древнему побе- режью Тетиса. В той же работе Шварцбаха приведены следующие весьма интересные сведения [260, стр. 140]: «Хадсон недавно описал тиллиты из юго-западной части Омана, Аравийский полуостров (King, 1958). Здесь тиллиты подсти-
Фиг. 29. Гондванское оледенение на полуострове Индостан (по Шварцбаху). Направление движения льдов показано стрелками (по Джекобу). Фиг. 30. Расположение континентов южного полушария в гондванскую эпоху (по Дю Тойту). Точечным пунктиром покрыты площади ледниковых зон в конце каменноугольного периода. Стрел- ками показано направление движения ледников. Пунктирные линии — границы распространения льда.
150 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ лаются и перекрыты песчанистыми известняками, содержащими Metalegoce- ras. Валуны частично принесены с докембрийского щита». По-видимому, это западное продолжение тиллита Блайни, т. е. формаций Соляного хребта. Поэтому трудно согласиться со сколько-нибудь значительным перемещением полуострова Индостан относительно Азиатского континента. Интересно привести здесь карту, составленную Дю Тойтом [98, фиг. 9] с целью установить границы ледникового покрова Гондваны путем сближе- ния всех материков южного полушария: Америки, Южной Африки, Антарк- тиды, Австралии и полуострова Индостан (фиг. 30). На этой карте поражает странное смещение Мадагаскара и то, что Индия с ее ледниковыми отложениями произвольно отодвинута от области Омана, которая в этом отношении является ее непосредственным продолжением. (К этому вопросу мы вернемся в главе о палеогеографии.) Удивительно так- же то, что на карте показано движение льдов в Южной Америке в направле- нии к внутренней области современного материка, тогда как на основании фациальных исследований установлено, что переход от континентальных отложений к морским происходит в направлении к современному океану. В связи с этим мы вправе поставить вопрос: в какой степени можно доверять подобным реконструкциям? Во всех реконструкциях Пангеи Южная Америка, Южная Африка, Индия и Австралия смещены относительно своего современного положения с целью объединения в единый блок гондванских ледниковых образований. Но опять-таки, правильно ли отделять оледенение Индии от оледенения Аравии (Оман) путем перемещения, иногда весьма значительного, чтобы соединить ледниковые отложения Фолклендских островов с ледниковыми отложениями Африки и Индии? 1 Мы сомневаемся, можно ли согласиться с подобной гипотезой. Остановимся еще на ледниковых образованиях Индии, чтобы рассмотреть данные, которые можно получить исходя из характера борозд, образованных трением льда на скальном субстрате. Джекоб в своей работе о системе Гондвана в Индии [168, вкладной лист, фиг. 3] указывает, что перемещение льда происходило не с юга на север, как можно было бы ожидать, а с севера на юг в центральной части полуостро- ва Индостан и с запада на восток в его восточной части. И напротив, в обла- сти Соляного хребта льды двигались к северу, что согласуется с направлени- ем изменений фаций ледниковых отложений. Вероятно, в центральной области Индии существовала одна или несколько возвышенностей, откуда ледники спускались во всех направлениях. На коллоквиуме в Кёльне в 1964 г. было подтверждено, что в централь- ной и южной части полуострова Индостан движение льдов происходило в направлении с юго-запада на северо-восток [201]. Из этого краткого обзора данных о гондванском оледенении можно сде- лать следующие выводы: 1. Значительное пространственное распространение области оледенения, переходящей за экватор к северу, позволяет считать, что это было исключи- тельным явлением в геологической эволюции земного шара, если учесть отмеченную в предыдущей главе тенденцию к большому единообразию клима- та между полюсами и экватором, гораздо сильнее выраженному в древние времена, чем в современную эпоху, на которую также оказало влияние чет- вертичное оледенение. 2. Центр охваченной оледенением зоны не совпадает с современным Южным полюсом; по данным палеомагнитных измерений, положение маг- нитного полюса в пермокарбоне было иным, чем теперь. Но не следует упу- 1 Следует отметить, что это не так ни на картах, составленных Дю Тойтом, ни на карте Кинга и Даунарда, где Аравия смещена, но осталась вблизи полуострова Индостан, сдвинутого к юго-западу [178] (фиг. 31 и 32).
Фиг. 31. Континенты южного полушария в меловом периоде (по Кингу и Даунарду). Фиг. 32. Континенты южного полушария в каменноугольном периоде (по Кингу и Даунарду).
152 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ скать из вида, что карта максимального распространения четвертичного оледенения также показывает, что Северный полюс не совпадает с центром ледникового покрова, который находился на широте 70—75° в Северной Атлантике 1 или в Гренландии. Причина этого известна: неравномерное рас- пределение массивов суши и морей (фиг. 33). Поэтому, когда речь идет о древних периодах, то, прежде чем «помещать» полюс в центр пространства, занятого некогда в определенную эпоху льдами, Фиг. 33. Четвертичное оледенение (по Кайё). Пространство, покрытое льдами, показано; на карте белым цветом. следует, очевидно, выяснить, не должен ли истинный полюс по какой-то причине находиться на некотором расстоянии от центра покрытой ледниками области. Конечно, подобная поправка не внесет каких-либо изменений в выводы Казна, изложенные выше. 3. При изучении древних оледенений важное значение имеет тот уста- новленный факт, что пермокарбоновая ледниковая фаза была сосредоточена в южном полушарии; ее эквивалент в северном полушарии в настоящее время еще неизвестен 1 2. Найти объяснение этого явления трудно. Однако, если обратиться к картам, составленным Шварцбахом по распространению эвапо- 1 Очень выразительна в этом отношении карта четвертичных оледенений в работе Кайё [60]. 2 Следует отметить, что если пермокарбоновые ледники присущи только южному полушарию, эквивалент гондванской флоры встречается и в северном полушарии. В част- ности, Деллонэ обнаружил ископаемую глоссоптерисовую флору в Пиренеях. Вандерберге [283] указывает, что в верхах стефана наблюдается смена флоры морской фауной или попеременно морской и озерной (Кузнецк). Эта граница соответствует изме- нению климатических условий, возможно связанному с гондванским оледенением. (См. так- же по этому вопросу работы Залесского [303] и Чирковой и Залесского [272].)
Гл. 4. ОЛЕДЕНЕНИЯ 153 ритов и коралловых рифов на протяжении геологического времени, то бро- сается в глаза, что термический экватор всегда был расположен севернее географического экватора. По данным Леконта, в каменноугольном и пермском периодах не суще- ствовали настоящие коралловые рифы; известковые образования этого облика сооружены другими организмами. Климатические зоны систематически смещались с течением времени, причем одна и та же зона то приближалась, то удалялась от экватора. С такими перемещениями было связано развитие оледенений. На схемах, составленных различными авторами (см., в частности, схемы в работе Фурмарье [120]), везде видно смещение климатических зон к северу относительно современного экватора; как известно, таково же положение термического экватора в нашу эпоху на пересечении им Африки и Азии. Невольно возникает мысль, что эта особенность является следствием неравномерного распределения материков и океанов, остающегося неизмен- ным по крайней мере с палеозоя до наших дней. В этом можно найти зачатки объяснения отсутствия в пермокарбоне ледников в северном полушарии, тогда как такие ледники были широко распространены в южном полушарии. Напротив, позднепротерозойское оле- денение (поздний альгонк) охватило оба полушария. Такое различие можно, по-видимому, объяснить лишь общей причиной, возможно внешней относи- тельно Земли. Следует добавить, что ледниковые фазы также были более ча- стыми в протерозое и эокембрии, чем в более поздние периоды. В этом отношении интересно сравнить карту распространения гондван- ского оледенения согласно фиксистской гипотезе с другими картами. Прежде всего отмечается, что граница распространения ледников не согласуется с направлением географических параллелей; она отчетливо отклоняется при подходе к океанам. Конечно, эта карта — лишь весьма схематичный эскиз. Тем не менее, сопоставляя ее с картой современных зон растительно- сти, мы видим на последней отклонения того же типа. Не является ли это аргументом в пользу постоянства расположения континентальных массивов? 4. Уже давно обратили внимание на преобладающее значение питания ледника атмосферными осадками \ Отсюда понятно, что морены могли быть непосредственно перекрыты осадочными отложениями, включающими иско- паемую континентальную флору, характерную для района с по меньшей мере умеренным климатом. В данном случае все зависит от высоты рельефа и пита- ния ледника. Однако выяснить роль этих двух факторов в древние эпохи не представляется возможным. Тем не менее следует воздерживаться от слиш- ком поспешных выводов, основанных на присутствии следов оледенения в древних отложениях. По этому поводу следует указать, что центральная зона четвертичного оледенения расположена примерно на 70° с. ш., в Гренландии. Таким обра- зом, эта территория с ее огромным ледниковым щитом приблизительно соот- ветствует центральной зоне древнего четвертичного оледенения. Такое расположение является следствием преимущественного влияния Атлантического океана, который способствовал выпадению значительного количества атмосферных осадков; в противоположность этому со стороны Тихого океана, как в Америке, так и в Азии, молодые горные системы пре- пятствовали поступлению влаги, которая должна была способствовать разви- тию ледников и образованию огромного материкового ледника четвертичного периода. Соответственно для объяснения большого пространственного рас- пространения ледников в гондванскую эпоху не следует ли считать наличие 1 Об этом говорит в своей работе де Лаштаран [189, стр. 278]. Он указывает на при- мечательный пример ледника Ваиау в Новой Зеландии, который расположен на паралле- ли 43°35' ю. ш. в области, где атмосферные осадки составляют 3 м в год, и спускается до области всего на 212 м выше уровня моря, где произрастает пышная растительность.
154 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ широко открытых океанов, таких, как Южная Атлантика и Индийский, более благоприятным для подобного расположения ледников, чем существо- вание крупного материка, отвечающего представлениям сторонников Пангеи, объединяющей в единой глыбе все современные континентальные массивы? Нужно отметить, что в подобных реконструкциях именно вблизи окраи- ны континентального массива гондванские ледниковые отложения достигают максимального развития; впрочем, они здесь связаны с осадочными отложе- ниями, содержащими ископаемую морскую фауну. Проведенное выше сопоставление двух главных ледниковых перио- дов наводит на некоторые размышления. Мы все еще не можем решить ту же загадку: почему в северном полуша- рии не обнаружено эквивалента гондванского оледенения? В отношении других эпох оледенения следует сказать о значительном распространении ледников в позднем докембрии. Остатки их встречаются в Австралии, в Азии, почти на всей территории Африки, на севере Европы и в Гренландии. Это пространство гораздо больше, чем площадь, охваченная четвертичными оледенениями. Причина этого различия нам еще неясна. Может быть, целесообразно напомнить здесь мнение Харланда, сообщенное Каэном х: «Харланд считает, что в этом заключается объяснение того, что существенно отличает докембрий от кембрия, т. е. отсутствия или редкой встречаемости фауны в докембрии и ее довольно внезапного развития начиная с кембрия; развитие фауны, которое могло быстро произойти из организмов, следы которых мы видим в кембрии, было остановлено ледниковым периодом, не имевшим аналога в какую-либо последующую эпоху, так как ни оледенение в карбоне, ни четвертичное оледенение не были столь значительны». По-видимому, удовлетворительного объяснения этих явлений пока еще не может дать ни общее перемещение земной коры на своем субстрате, ни дрейф континентов. Не менее примечательно, что после докембрия оледенения известны в Австралии, южной части Африки и Южной Америке, причем оледенения, очевидно, не имеющие аналогов в северном полушарии. Обстановка, изве- стная в конце докембрия, появляется вновь лишь в четвертичное время, когда льды простираются как вокруг Северного, так и вокруг Южного полю- сов. Возможно, существование океана гондванского возраста на месте совре- менного Северного Ледовитого океана являлось одним из факторов, могущих дать этому объяснение. Однако в четвертичное время в нордических областях, несмотря на наличие Северного Ледовитого океана, существовала площадь, покрытая льдами. Несомненно, сказывалось влияние Антарктического материка, как это имеет место еще и в настоящее время. Не является ли это основанием для предположения о его постоянстве? К вопросу о Гондване мы еще вернемся в главе, посвященной пелеогеогра- фии. Но уже теперь мы полагаем целесообразным привести краткий отрывок из работы Кайё об Антарктиде [61], содержащий интересные данные. Автор отмечает, что Антарктида—единственное место на земном шаре, которое является одновременно материком и полярной областью. В этом отношении она полностью отличается от Арктики. В Антарктиде возможно формирова- ние огромного материкового ледника, влияние которого отчетливо сказывает- ся на климате, тогда как в северном полушарии ничего подобного нет. Влия- ние этого ледника на климат островов Кергелен, расположенных на 50° ю. ш., поразительно. Тем не менее до четвертичного периода климат как Антаркти- ки, так и Арктики был по меньшей мере умеренным. 1 См. «Введение».— Прим, перев.
Гл. 4. ОЛЕДЕНЕНИЯ 155 5. Большим шагом вперед было бы достоверное выяснение причин четвертичного оледенения. Известно, что оно проявлялосьпостепенно в непре- рывном снижении температуры в бореальных областях в течение сравнитель- но очень короткого (с геологической точки зрения) отрезка времени. Исчезновение обширного ледникового покрова на большей части площади про- изошло еще за более короткое время. Несомненно, это нельзя объяснить ни дрейфом континентов, ни сколько-нибудь заметным смещением магнитного или астрономического полюса. Как сообщает Шварцбах в своей работе о древних климатах [260], для объяснения образования арктического ледникового покрова было выдвинуто несколько гипотез, в частности гипотеза об участии морских течений, на которые в известных случаях оказывало влияние наличие отмелей. Мы полагаем, что нет необходимости долго останавливаться на рас- смотрении данного вопроса, так как даже в работе Шварцбаха отсутствуют решающие аргументы в пользу какой-либо из гипотез. Может быть, следует предположить, как уже неоднократно указывалось выше, участие внешнего относительно Земли фактора, воздействия которого были кратковременными сравнительно с протяженностью геологических периодов [120]. Одна из предложенных гипотез, гипотеза изменения наклона оси полю- сов к плоскости эклиптики, позволяет дать довольно удовлетворительное объяснение тенденции к однородности жизненных условий между полюсами и экватором; это явление заслуживает особого внимания, так как представля- ет собой, по-видимому, одну из характерных палеоклиматологических осо- бенностей, которая нарушалась лишь ледниковыми фазами. Если бы ось полюсов была перпендикулярна к оси эклиптики, то значи- тельно уменьшилась бы существующая разница в средней температуре на полюсах и экваторе. Перманентная инсоляция полярных областей в зна- чительной степени компенсировала бы направленность под косым углом солнечных лучей. В настоящее время наклон оси полюсов к оси эклиптики хорошо изве- стен: вероятно, чтобы перейти от климатических условий прошлого к совре- менной обстановке, следует принять смещение оси на 23°27', и даже на еще большую величину для объяснения широкого пространственного распростра- нения ледниковых явлений в четвертичное время. Однако, согласно соображениям, изложенным Бруксом [50], для перехо- да от сравнительно однородных климатических условий древних периодов к резко различающимся условиям фаз оледенения, возможно, не было необ- ходимости в изменении наклона оси вращения Земли на величину порядка 23°27'. По-видимому, гораздо меньшее наклонение оси могло привести к радикальному изменению распределения климатов. Но подобное рассуждение, очевидно, недостаточно для объяснения раз- вития гондванского оледенения, в основном сосредоточенного в южном полу- шарии, хотя контуры изофлор приводят к выводу об одновременном сниже- нии температуры в северных районах, однако без образования ледников. Этот вопрос остается неясным и не может быть решен на основе имеющихся в настоящее время данных, даже если объединить все континенты южного полушария в единую Пангею. 6. Полезно кратко провести сопоставление четвертичного ледникового периода и гондванского. Гондванское оледенение, очевидно, прогрессивно наступало с юга на север, достигну в экваториальной зоны. Следует, однако, отметить, что в Индии, Африке и Южной Америке важную роль играл рельеф, так как гондванские ледники этих регионов спускались с горных областей; огромные скопления ледниковых отложений, местами чередующихся с осадками, содер- жащими морскую фауну, располагаются на Фолклендских островах, край-
156 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ нем юге Африки, южной окраине Австралии и в антарктической области. Четвертичное оледенение отвечает примерно такому же правилу; боль- шие скопления морены расположены близко к полюсам, но оледенение про- двигалось, благодаря наличию горных сооружений, вплоть до экватора, как это установлено в Южной Америке (Анды) и Африке (массив Рувензори) для южного полушария и в Гималаях для северного полушария. Это сходство двух крупных ледниковых периодов заслуживает быть отмеченным. Однако в этом отношении необходимы некоторые оговорки и прежде всего в связи с тем, что мы не имеем доказательств существования в гондван- ское время вблизи экваториальной зоны возвышенностей, сравнимых с Анда- ми, Рувензори или Гималаями. Тем не менее можно выдвинуть в этом плане следующую гипотезу. В гондванскую эпоху к северу от полуострова Индостан простирался огромный прогиб Тетиса. В начале третичного времени образо- вались гималайские горные сооружения. Не вправе ли мы предположить, что их воздымание вызвало в соответствии с принципом изостазии опускание территории, расположенной южнее? Это дало бы объяснение тому, что гонд- ванские ледниковые отложения, представленные исключительно лишь в континентальных фациях, расположены в настоящее время на меньшей абсолютной высоте, чем первоначально. С другой стороны, мы вновь сталки- ваемся все с тем же нерешенным вопросом: огромным развитием гондванского оледенения в южном полушарии при отсутствии его реального аналога в северном полушарии. Все это вынуждает сделать вывод, что гондванское оледенение обусловле- но каким-то исключительным фактором, совершенно иным, чем дрейф конти- нентов или смещение оси полюсов. Выше (стр. 154) уже указывалось на интерес, который представляет в отношении эволюции климатических условий скудность следов жизни в докембрии и инфракембрии. Не является ли это явление признаком ано- мального понижения средней температуры на всей поверхности земного шара под воздействием явно более эффективного фактора, чем пермокарбоновое и четвертичное оледенения? Мы считаем нужным указать еще на одну работу Беллэра [17]. Здесь не представляется возможным излагать ее содержание, но необходимо процити- ровать следующую фразу: «...Антарктида является с того времени как бы рефрижератором земного шара. В этом качестве она имеет очень важное значение для общего климата Земли; это, вероятно, источник инерции, амор- тизирующей неоднородность климата в мировом масштабе». С другой стороны, установлено, что антарктический материковый ледни- ковый покров увеличивает вдвое и более обычную разницу температуры между Антарктикой и экватором [261]. Было бы, несомненно, слишком смелым пытаться делать на основе этого выводы в отношении изменений климата на протяжении геологических периодов. Но если антарктический континент вместе с Южным и Индийским океанами был стабильным элементом строения поверхности Земли, каковой была также, согласно этой гипотезе, значительная часть Северного Ледови- того океана, т. е. Канадская котловина, на другом конце оси полюсов, то нельзя ли найти в этом начало объяснения большего пространственного рас- пространения оледенений в южном полушарии без привлечения гипотезы чрезмерных перемещений полюсов или континентов? По этому поводу полезно добавить еще одно замечание. В настоящее время воздействия антарктического материкового леднико- вого покрова, как было только что указано, проявляются на огромной площа- ди. Так, например, на островах Кергелен, примерно на 50° ю. ш., существу- ют крупные ледники, окруженные скудной растительностью, характерной для областей оледенения, но в то же время здесь присутствуют пласты угля
Гл. 4. ОЛЕДЕНЕНИЯ 157 третичного возраста. На той же широте в северном полушарии флора дости- гает совершенно иного развития. Климат островов Кергелен является в зна- чительной степени следствием холодного течения Индийского океана, причем низкая температура этого течения обусловлена антарктическим материковым ледниковым покровом. Если бы под воздействием какого-либо фактора, астрономического или иного, климат в южном полушарии стал еще более холодным, так что ледни- ки получили широкое развитие в Южной Америке, Австралии и даже в южной части Африки, то можно поставить вопрос: до какой же широты проявлялись бы эффекты этого пространственного распространения ледников в области земного шара, в которой могут свободно образовываться морские течения? Нельзя ли предположить, что подобное явление имело место в гондванскую эпоху без существенного изменения относительного взаимного положения материков Гондваны? Впрочем, нельзя забывать, что воздымание Гималаев вызвало после периода оледенения в пермокарбоне смещение Индостана относительно Азиатского континента, причем, как это можно предположить, движение происходило в направлении с юга на север. Приняв гипотезу постоянства Антарктиды с весьма отдаленной эпохи, легко представить себе, что различные оледенения распространялись, по всей вероятности, в южном полушарии в силуре и девоне, но были менее значительны, чем главные фазы, указанные выше, и не имели своих аналогов в северном полушарии [59, табл. 1]. В отношении древних оледенений полезно напомнить наблюдение Холм- са [166]. Распространение докембрийских тиллитов, по-видимому, указывает на то, что области, которые в настоящее время разделены расстоянием менее 90° (например, Центральная Африка и Шпицберген — Норвегия, Южная Австралия и Китай — Сибирь), в докембрийские времена были разобщены на 120-180°. Независимо от того, правильны или нет предложенные корреляции, создается представление о мире, черты которого отличаются не только от современных, но и от существовавших во времена пермокарбоновых оледене- ний. Но для большей ясности необходимо было бы точнее определить соотно- шения во времени между проявлениями, наблюдаемыми в различных частях земного шара. В заключение данной главы мы хотели бы обратить внимание читателя на работу Кремпа [182] о климате Антарктики в третичное время и возможной причине последнего оледенения. Автор, во-первых, отмечает (как это было сделано и нами) значительные изменения, происшедшие в Антарктике, учитывая растительность, развитую здесь в третичном периоде. По его мнению, причину этих изменений следует искать в постепенном поднятии континента, вызывающем непрерывное сни- жение средней температуры, и для этого нет необходимости привлекать явле- ния дрейфа континентов. С другой стороны, Кремп указывает, что присутствие пластов угля не обязательно служит признаком тропического климата; напротив, в настоя- щее время отложения торфа характерны для областей с умеренным и холод- ным климатом. Кроме того, по-видимому, можно считать теперь установлен- ным, что длительная полярная ночь не является абсолютным препятствием для произрастания растений. Чтобы вызвать значительное изменение клима- та определенной области, достаточно относительно небольших изменений в рельефе поверхности земного шара или одной из его частей. Итак, из изложенного выше ясно, что на распределение климатов прош- лого могли оказывать влияние многие факторы; при этом следует учиты- вать и внешние причины. Подробнее о древних оледенениях см. статью Беллэра [18].
ГЛАВА 5 Данные палеонтологии и биологии Данные палеонтологии широко использовались нами при восстановле- нии климатов прошлого и написании раздела, посвященного палеогеографии.. Но палеонтология, кроме того, может внести существенный вклад в прибли- жение к возможному решению проблемы дрейфа континентов. Ниже изложе- ны некоторые соображения по этому вопросу. 1. Пермотриасовые ящерицы Мадагаскара принадлежат к ветви, от которой ведут свое происхождение птицы; но ящерицы той же эпохи в Север- ной Африке относятся к ветви, давшей млекопитающих. Уже по одному это- му можно сделать вывод, что в указанную эпоху эти две части Африки были разобщены; возможно. Мозамбикская впадина существовала, как зона опускания, уже начиная с перми. Интересно отметить, что Пивето [235, 128, 32] показал любопытное сход- ство ихтиофаун Мадагаскара, Шпицбергена, Гренландии и Западной Европы в пермо-триасе. 2. В статье, представленной на симпозиуме 1963 г. по геологии Антаркти- ки, Кинг указывает, что гондванская флора с Glossopteris и Gangamoptertsr найденная в Антарктиде, обнаруживает поразительное сходство с гондван- ской флорой Африки и Индии; соответственно 27 и 28 форм растений этих двух стран встречаются и в Антарктиде. Кинг добавляет, что в триасе сходство между ископаемыми флорами еще очень четко выражено во всех частях земного шара, которые в совокупности соответствуют континенту Гондвана. Это, по-видимому, является доводом для признания существования этого материка в соответствии со взглядами Зюсса, т. е. объединения в единую глыбу материков южного полушария, включая полуостров Индостан и часть Аравии. 3. В первой части данной работы было указано, что возраст известных в настоящее время наиболее древних, не смятых в складки осадочных отло- жений океанического ложа, по-видимому, не древнее мела, хотя на совре- менном уровне знаний было бы трудно утверждать, что это верно для всех океанов. В этом можно видеть аргумент в пользу гипотезы расширения [дна океана]. Однако в таком случае необходимо было бы принять, что расширение прекратилось по меньшей мере с начала мелового периода. Данный аргумент подходит и для концепции дрейфа континентов, поскольку все крупные океа- ны находятся в сходной обстановке. 4. В поддержку концепции дрейфа континентов в результате раскалы- вания Пангеи в мезозойскую эру можно выдвинуть довод, приведенный в работе Казье [65]. «Известно, что были произведены сопоставления фаун (морские млеко- питающие, рыбы) и флор, встречающихся по обе стороны Атлантического океана. Я хотел бы особо отметить то, что было выявлено в этом смысле в результате изучения раннемеловой ихтиологической фауны бассейна Габон, с одной стороны, и территории Баия (Бразилия)— с другой. По дан- ным исследований, проведенных Бейлером (1923), для части бассейна Габон, расположенной в Рио-Муни, а затем Арамбуром и Шнеегансом для Кокобича (Габон), некоторые элементы указывают на такое сходство, и аналогичное впечатление создается при изучении (к которому я только что приступил)
Гл. 5. ДАННЫЕ ПАЛЕОНТОЛОГИИ И БИОЛОГИИ 159 нового ихтиологического материала из бассейна Габон. Строение рода Diplomystus, общее для обоих регионов, позволяет предположить планктон- ный образ жизни и малую склонность этих организмов к значительным пере- мещениям. Впрочем, для рыб сходные адаптации и тот же тип ассоциации скорее вызывают мысль о большей сближенности этих двух регионов в ран- немеловое время». Казье добавляет, что аналогичные соответствия отмечаются и для цела- кантиды рода Mawsonia по ту и другую сторону Атлантического океана. 5. По северной части Атлантического океана также получены некоторые интересные данные. Как это отмечал начиная с 1940 г. Лериш, авторы, кото- рые пытались сопоставить породы третичного возраста Европы и США, были поражены различиями фаун безпозвоночных на разных сторонах океанД; в связи с этим напрашивается вывод, что Северная Атлантика существовала по крайней мере ранее третичного времени. Согласно же взглядам Вегенера, раздвигание этих двух континентов произошло с середины третичного перио- да и продолжается еще в современную эпоху. Итак, здесь имеется явное противоречие. Однако результаты изучения ихтиофауны, проведенного Леришем, пока- зывают четкое соответствие горизонтов на обоих противоположных побе- режьях Атлантического океана. С другой стороны, конфигурация изофлор, намеченных Чени для эоцена в Северной Атлантике, весьма сходна с установленной для современной эпо- хи. Распространение флор согласуется с изотермами, если не учитывать изменения, вызванные молодыми деформациями земной коры. Автор указы- вает, что такое же положение было и в северной части Тихого океана. Следо- вательно, в эоцене океаны и материки северного полушария, вероятно, находились в том же положении относительно друг друга и относительно полюса, что и в современную эпоху. Как и в настоящее время, в северных частях Тихого и Атлантического океанов должны были существовать мощные течения циклонического характера. Это является аргументом против теории перемещений континентов, по крайней мере против утверждения, что отделение Америки от Европы произошло позднее эоцена [115]. В первой части данной работы мы упоминали о статье Ное-Нигаарда, опубликованной в «Quarterly Journal of the Geological Society of London». Присутствие прослоя осадочных отложений с наземной флорой и пластом угля свидетельствует о временном перерыве вулканических излияний, под- нимавшихся выше уровня моря. Этот факт лишь подтверждает выводы Чени о постоянстве географических черт Северной Атлантики, по крайней мере с третичного периода, что находится в противоречии с концепцией Вегенера. 6. Распространение отдельных групп животных может пролить некото- рый свет на проблему изолированности или прилегания континентов в мезо- зойскую эру (Р. Brien, неопубликованная рукопись). а. Это относится, в частности, к однопроходным организмам, обитающим в настоящее время в Австралии, Тасмании и Новой Гвинее. Их предками, вероятно, были мезозойские весьма примитивные млекопитающие, относя- щиеся к группе, или морфологическому уровню, дикодонтид, близких к триконодонтам юры, которые представлены, в частности, Morganucodon (происшедшими от тероптид) и которые, будучи космополитами в юрском периоде, выжили только в Австралии благодаря ее географической изоляции ранее распространения настоящих млекопитающих. Morganucodon встречается в [Новом Южном] Уэльсе в верхней юре,. Docodon — в юре на территории Вайоминга. б. Заслуживают также внимания сумчатые. В настоящее время одни из них сосредоточены в Южной Америке, другие — в Австралии, Тасмании и даже на островах Сулавеси, Новая Гвинея. Они ведут свое происхождение>
160 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ вероятно, от триконодонтов мезозойской эры (позднемелового времени), которые известны в Северной Америке и в Азии и еще существовали в Европе в эоцене и олигоцене. Заселение земного шара сумчатыми в конце мелового и начале третичного времени вполне совместимо с географической обстановкой, близкой к совре- менной. Заселение ими Австралии произошло ранее распространения настоя- щих млекопитающих; как известно, на этом материке нет настоящих млеко- питающих животных, кроме интродуцированных человеком, и встречаются лишь однопроходные и сумчатые. Эти различные организмы расселились из северного полушария, причем одни из них направились в Австралию и на соседние с ней острова, а другие в Южную Америку. Но, они, по-видимому, отсутствуют в Африке. Это, вероятно, указывает на то, что Африка, по крайней мере с конца мелового периода, была уже отделена как от Америки, так и от Австралии. Весьма интересные сведения обнаружены нами в небольшой работе Мийо [218], опубликованной в 1953 г. Он считает, что для большого числа групп животных заселение, как правило, происходило за счет северных регионов. На фигуре 2, приведенной в этой статье 1 (см. фиг. 34), показаны исходная область и распространение крупных динозавров начиная с юры. Свою концепцию северного происхождения Мийо распространяет на многие организмы. Он ставит перед собой вопрос: «Почему именно северное полушарие было для многих групп животных главным источником разви- вающихся форм»? И отвечает, что это обусловлено в основном двумя фак- торами: а. наличием огромных голарктических пространств, благоприятных для развития видов; б. последовательными изменениями климата, более резко выраженными в северном полушарии, чем в южном, и благоприятными как для вариации, так и для селекции. Автор заканчивает свою статью следующей фразой: «Если некоторые лроблемы еще и остаются нерешенными, то в целом распространение бес- 1 Эта фигура взята Мийо из работы Осборна [227].
Гл. 5. ДАННЫЕ ПАЛЕОНТОЛОГИИ И БИОЛОГИИ 161 позвоночных нельзя считать полностью необъяснимым с позиций постоян- ства положения континентов в их приблизительно современной форме». Эти соображения не дают точного решения вопроса, однако они, по-види- мому, неблагоприятны для теории дрейфа континентов. 7. Холмс [167, стр. 1221] указывает, что палеонтологические данные не свидетельствуют в пользу гипотезы дрейфа континентов. Он приводит по этому поводу мнение Симпсона, высказанное им в 1943 г., что из репти- лий, известных для триаса Южной Америки, 43 семейства и 8% родов изве- стны в Африке и ни один из видов не является общим для этих двух матери- ков. Холмс цитирует далее Симпсона: «Эти цифры решительно несовместимы с каким-либо непосредственным соединением соответствующей части Южной Америки и Африки». Однако на следующей странице своей работы Холмс сообщает, что близ кровли каменноугольной системы как в Южной Африке, так и в Южной Америке присутствует тонкий слой глинистых отложений озерного или дельтового происхождения, содержащий остатки костей неболь- шой рептилии Mesosaurus, которая не была обнаружена еще где-либо на земном шаре. Исходя из изложенных палеонтологических данных, мы приходим к заключению, что при желании сделать правильные выводы, основываясь на ископаемых органических остатках или по крайней мере на некоторых из них, необходима большая осторожность. Было бы рискованно придавать им первостепенное значение при изучении теории дрейфа континентов. Добавим еще следующие недавно полученные сведения из сообщения Карозы 26 апреля 1965 г. на заседании Французского геологического обще- ства. Он указал на возможность точных корреляций между северо-западом Европы и Индо-Мальгашской провинцией на основе распространения родов Indosplinctes и Indocephalites\ эти ископаемые организмы характеризуют два совершенно различных горизонта келловея. Кароза принял за типовые отложения келловей Пуату. 8. Следует обратить внимание еще на одно явление в этой области. Кайё [61] по поводу эндемичности ныне живущих организмов и ископаемых органических остатков пишет: «Опись всех определенных видов показывает, что из 3000 современных антарктических видов 60—65% эндемичны, что говорит в пользу некоторой изоляции, а для 240 видов от кембрия до кайно- зоя 65—70% являются эндемиками, что свидетельствует, по аналогии, о древности этой изоляции». Эти подсчеты, как бы провизорны они ни были, несомненно, являются аргументом против любой концепции дрейфа в понимании Вегенера. Однако добавим, что они не находятся в противоречии с концепцией перемещения всей земной коры в целом. Во всяком случае, они не согласуются с рекон- струкцией Пангеи в гондванскую эпоху и предшествующее ей время. 9. В другой своей работе Кайё указывает [60а], что эндемичность более значительна для крупных массивов суши, чем для небольших, она составляет 90% для Австралии — Тасмании, 85 для Мадагаскара, 81% для Новой Зеландии. Кайё пишет: «Таким образом, подтверждается древность изоляции этих трех массивов суши, которые по данным изучения их природных богатств являются убежищами архаичных групп». Кайё занимает четкую позицию в отношении интересующей нас пробле- мы; в заключение своей работы он сообщает: «Бедность фаун и флор океани- ческих островов, особенно небольших, а также их состав, отличающийся от состава фаун и флор материков, свидетельствуют о том, что они появились в результате переноса через океаны и морские проливы. Острова, о которых идет речь, не являются ни остатками мостов, погруженных в настоящее время под воды океана, ни свидетелями, или реликтами, дрейфа, разобщивше- го некогда соединенные континенты. Современное распределение [фаун и флор] объяснимо, если принять, что крупные континентальные массивы 1 1-259
162 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ и океаны сохранили в общем на протяжении времен, по крайней мере недав- них, ту же конфигурацию». Кое-кто, возможно, найдет этот вывод слишком категоричным. Мы сочли целесообразным вынести его на суд читателей, как делали это и в отношении работ противоположного направления. Наш ученый коллега проф. Лебрен высказал свое мнение по вопросу эндемизма на островах Атлантического океана; он пишет: «Древность этой флоры на архипелагах и ее повышенный эндемизм никоим образом не могут служить аргументом в пользу (как, впрочем, и против) теории дрейфа конти- нентов. Среди многочисленных работ лишь в немногих ссылаются на данную теорию при анализе особенностей этой «атлантической флоры». 10. Не останавливаясь слишком подробно на вопросах, связанных с областью биологии, мы все же считаем нужным обратить внимание читателя еще на две работы. Одна из них касается фауны и флоры островов Галапагос. Ее автор Дорст [92] стремится путем изучения организмов, обитающих на этих остро- вах, установить, что последние никогда не имели прямой связи с материком; здесь наблюдаются более близкие черты сходства с Центральной Америкой и даже с Антильской областью, чем с Южной Америкой. Автор второй статьи, Обревиль [9], проводит сопоставление различных крупных регионов земного шара. В своих выводах он пишет: «1. Огромный густой гвиано-амазонский лес, как и густой гвинейско- конголезский лес, характеризуются большим богатством древовидных и кустарниковых бобовых растений. Это важная общая черта двух эквато- риальных регионов, которая не свойственна густым азиатско-малайским и австрало-папуасским лесам и которая, следовательно, может служить критерием для хронологического подразделения в масштабе крупных регионов. 2. Древовидные цизальпинии значительно многочисленнее (по количе- ству родов) в экваториальной зоне, чем в гомологичной американской флоре. 3. Мимозовые растения по числу родов представлены в обоих регионах равноценно. 4. Характерно обилие древовидных мотыльковых растений в лесах Амазонской низменности и Гвианы, превышающее несколько более чем вдвое количество африканских мотыльковых в экваториальном лесу. 5. Различия в распределении родов бобовых растений между подсемей- ствами Африки и экваториальной Америки значительно более резко выра- жены, когда сопоставление производится в масштабе семейств и отдельных родов. 6. Некоторые тропические роды, составляющие, очевидно, элементы древней тропической влажной флоры, являются общими для Америки и Африки: Ccrpaifera-Guibourtia, Cassia, Cynometra, Crudia, Parkia, Albiz- zia, Pithecellobium (s. 1.), Dalbergia, Pterocarpus, Erthrina, Monchocarpus- D err is. К ним следует добавить роды, представленные лишь лианами в густых влажных лесах: Acacia, Entada, Bauhinia. 7. Эти общие пантропические элементы, общее богатство в некоторых группах, могут рассматриваться как признак связи между американскими и африканскими экваториальными флорами, но в очень древние времена, так как явления расхождения в распределении между семействами и родовой эндемизм очень резко выражены». Конечно, было бы слишком смело делать на основе этой работы какой- либо вывод относительно изучаемой нами проблемы. В некоторых заключе- ниях Обревиля, вероятно, можно видеть аргументы в пользу древней, срав- нительно тесной связи между Африкой и Южной Америкой; напротив, из
Гл. 5. ДАННЫЕ ПАЛЕОНТОЛОГИИ И БИОЛОГИИ 163 изложенного в пункте 1 можно сделать вывод, что Африка и австралийские регионы были с очень давнего времени разделены океаном. Однако данных, по-видимому, еще недостаточно для принятия определенной точки зрения. Поэтому еще раз следует напомнить о необходимой осторожности. В этом отношении заслуживает внимания мнение Лебрена. 11. Судя по изложенному нами выше, существование материка Гондва- ны, объединявшего в единую сушу континентальные массивы южного полу- шария, является одним из главнейших аргументов в поддержку гипотезы дрейфа континентов. Поборники этой концепции неизменно указывают на очень большое сходство так называемой глоссоптерисовой флоры на этом огромном пространстве поверхности земного шара. Мы упоминали, в частно- сти, мнение Кинга, который обращает наше внимание на сходство гондван- ской флоры Антарктиды с флорой того же возраста в Африке и Индии. Было интересно узнать, наблюдаются ли для более поздних эпох подоб- ные аналогии между территориями древнего материка Гондваны. Ниже приведены данные из письма Лебрена. а. В тропической и субтропической полосе «флористическая общность очевидна. Наблюдается общий фон между тропической частью Америки (зона густых амазонских лесов), тропической Африкой (бассейн Конго) и северо-западной частью Австралии, которая принадлежит уже к Индо- Малайскому региону. Но эта общность ограничена уровнем родов и семейств. По ту и другую сторону океана их развитие происходило независимо». Действительно, существует лишь небольшое число общих видов. Лебрен делает далее следующий вывод: «Тропический влажный фон этих трех мате- риков является очень древним. Он эволюционировал на месте и с давних пор различным образом. Видообразование происходило независимо на этих территориях, которые, впрочем, были издавна изолированными в климати- ческом отношении». б. Относительно засушливых тропических зон (светлый редкостойный лес и саванна) дано следующее заключение: «Вывод здесь довольно ясен: общность этих различных аридных флор является весьма древней, и их становление, их видообразование не свиде- тельствуют о какой-либо недавней связи». в. «Внетропические флоры, столь характерные для Южной Америки, Южной Африки и Австралии, имеют очень мало общего...». «В настоящее время флоры трех южных континентов в общем отличаются в значительно большей степени, чем в пермокарбоне». Эта последняя фраза имеет крайне важное значение; сторонники распада материка Гондваны в начале мезозойской эры найдут в ней аргумент в поль- зу своей гипотезы. Но можно ли сопоставлять видообразование растений пермокарбона с видообразованием флор более позднего времени, например третичного? Относительно флор гондванской эпохи следует отметить работу Плам- стед [237]. Автор указывает, что начиная с раннего девона и до ранней юры Индия, Восточная Антарктида, Австралия, Африка южнее Сахары и восточ- ная часть Южной Америки принадлежат по характерным чертам флоры к одной и той же провинции. Эта флора резко отличается от флоры Северной Америки, Европы и большей части территории Азии. Такое положение неизбежно свидетельствует о разрыве и разобщении единого континентального массива сразу после ранней юры; оно подтвержда- ет результаты, полученные путем изучения палеомагнетизма, в поддержку мобилистской концепции 1. 1 Обращаем внимание читателей на новый и весьма ценный анализ вопроса о флорах карбона и перми, содержащийся в статье С. В. Мейера, опубликованной в журнале «Гео- тектоника», № 5, 1969 г.— Прим. ред. И*
164 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 12. При попытках решения проблемы возможных перемещений конти- нентов надо очень осторожно пользоваться биологическими данными. В качестве примера можно привести результаты, к которым пришел Луртейг при своих исследованиях географического распространения Mayacacees [202]. Все виды свойственны лишь Южной Америке и Антильским островам, за исключением единственного, который встречается в пределах очень ограни- ченного пространства по окраине атлантического побережья Африки, в райо- не Бенгелы. Это представляет интересную проблему, когда речь идет об ископаемых органических остатках мезозойской эры. Общее распространение Фиг. 35. Взаимное расположение Испании и Америки (по Бейкеру). этого рода, по-видимому, подтверждает гипотезу разобщенности континентов; единственный вид, обнаруженный в Бенгеле, напротив, является, вероятно, аргументом в пользу прилегания или большей близости двух континенталь- ных массивов! Профессор Вандел (из Тулузы) считает, что открытие небольших пещер- ных организмов в Кантабрийской области служит в некоторой степени дово- дом в поддержку концепции дрейфа континентов [282]. В самом деле, эта новая форма, наиболее примитивная из известных в семействе Trichoniscidae, обладает неоспоримыми общими чертами с другой пещерной формой, найден- ной в гроте в центральной части Мексики. Вандел по этому поводу пишет: «Однако эти два рода, первый из которых обитает лишь в пещере в северной части Испании, а второй известен только в одном гроте центральной Мексики, разделены в настоящее время всей шириной Атлантического океана. Для пояснения этого положения следует прежде всего напомнить, что эти два рода представляют собой весьма древние реликты, которые смогли выжить лишь благодаря тому, что нашли убежище в консервирующей среде подземного мира. Поэтому распространение этих двух родов нельзя интерпретировать исходя из современной конфигурации поверхности Земли. Для объяснения распространения реликтов следует вернуться в прошлое».
Гл. 5. ДАННЫЕ ПАЛЕОНТОЛОГИИ И БИОЛОГИИ 165 Вандел обращается к мобилистским теориям. Основываясь на рекон- струкциях Бейкера, он принимает в соответствии с воззрениями Вегенера, что Северная Америка и Европа постепенно раздвинулись и между ними образовалась Северная Атлантика. Он допускает, в частности, что Испания находилась на продолжении Ньюфаундленда (фиг. 35). Подобные попытки не раз предпринимались различными авторами. Мы полагаем излишним останавливаться в данный момент на этом вопросе. Однако следует сделать два замечания. Первое заключается в том, что по периферии океана на всем протяжении Аппалачей выходят на поверхность отложения триасового возраста. Мезозой равным образом хорошо представлен в Гренландии, на Шпицбергене, на Лофотенских островах. Можно утверждать, что Северная Атлантика в близ- ких к современным очертаниях существовала с начала мезозойской эры. Восходят ли пещерные роды Испании и Мексики к столь далекому прош- лому? Второе замечание следующее: позволительно ли допускать тесную связь Испании с восточным берегом Северной Америки? Если обратиться к ряду опубликованных работ по Американскому материку [179, 174], то напраши- вается отрицательный ответ. С другой стороны, не следует забывать о суще- ствовании в течение палеозоя тыльной области Аппалачской складчатой системы, погруженной в настоящее время под водами Атлантического океана и перекрытой мезозойскими отложениями. Правомерна ли при этих условиях палеогеографическая реконструкция, которая подобна реконструкции, привлекшей внимание Вандела, и которую мы здесь привели? Мы не решаемся присоединиться к выводам французского ученого-зооло- га, когда он пишет: «Неопровержимые черты сходства, обнаруживаемые между родами Cantabroniscus и Typhlotricholigioides, приводят нас к выводу, что их про- исхождение восходит к эпохе, когда Испания соприкасалась с берегами Северной Америки, т. е. к каменноугольному периоду». Здесь допущена логическая ошибка, которую мы не вправе принять.
ГЛАВА 6 Данные палеогеографии Палеогеографические реконструкции заслуживают особого внимания тех, кто ставит себе задачей изучение проблемы дрейфа континентов и, в более широком плане, преобразований географического облика поверхности земно- го шара на протяжении времен. Конечно, мы не имеем возможности рассмотреть палеогеографию во всей ее полноте. Наше внимание будет преимущественно уделено периоду, соот- ветствующему концу палеозоя и началу мезозоя. Как уже было указано выше, Зюсс, основываясь на поразительном сходстве флор в южном полушарии, пришел к выводу о существовании в эту эпоху огромного материка, именуемого «материк Гондвана», который было бы правильнее называть, по примеру Кайё, Землями Гондваны. Речь идет об огромных пространствах южного полушария, объединяю- щих в единую континентальную глыбу Южную Америку, центральную и южную часть Африки, Мадагаскар, часть Аравии, полуостров Индостан, Австралию и Антарктиду. Пермокарбон на этих территориях характери- зуется по меньшей мере двумя общими чертами: во-первых, наличием значи- тельных ледниковых образований и, во-вторых, большим единообразием флоры, характеризующейся, в частности, формами Glossopteris и Gangamopte- ris в осадочных отложениях, весьма сходных на всем этом обширном про- странстве. Согласно воззрениям Зюсса, распад этого необъятного материка произо- шел в течение мезозойской эры с последующим постепенным формированием современного географического расположения его частей. По мнению Зюсса, океаны, разделяющие в настоящее время разобщенные части этого материка, образовались в результате огромных погружений на месте Атлантического, Южного и Индийского океанов. Это представление об огромных блоках, испытавших опускание и покры- тых теперь морскими водами, уже не согласуется с известными данными о природе океанического ложа. При этих условиях преобразование возможно- го единого континента в серию изолированных глыб может произойти либо в результате дрейфа в понимании Вегенера, либо вследствие расширения земного шара с разрывами его твердой оболочки, если только не придержи- ваться просто тезиса о постоянстве положения континентальных массивов и океанических впадин. Гипотеза дрейфа континентов, как и гипотеза расширения Земли, исхо- дит из представления о существовании в конце палеозойской эры огромной континентальной глыбы, Пангеи, объединяющей в единое целое все совре- менные континентальные массивы и, следовательно, имеющей гораздо боль- шие размеры, чем один материк Гондваны. Предполагается, что расчленение Пангеи произошло в мезозойской эре. Теперь проблема заключается в том, чтобы определить, в какой мере приемлема концепция Пангеи. Выше уже шла речь об оледенении Гондваны. Мы рассмотрим этот вопрос во всей его полноте, основываясь на палеогеографических данных. Очень серьезные оговорки были высказаны Тейхертом в отношении Австралии [273]. Этот ученый, в частности, пишет:
Гл. 6. ДАННЫЕ ПАЛЕОГЕОГРАФИИ 167 «Однако за последние 20 лет установлено, что главная первоначальная предпосылка, на которой базировалась концепция материка Гондваны, уже не правомерна. Территория Западной Австралии не покрыта континенталь- ными отложениями с глоссоптерисовой флорой. Вместо этого вдоль западной окраины Австралии существуют огромные осадочные бассейны с геосинкли- нальными характеристиками, заполненные палеозойскими и мезозойскими, преимущественно морскими отложениями мощностью 15—24 тыс. футов. Таким образом, какие-либо предположения о распространении в прошлом Австралийского континента в западном направлении через область совре- менного Индийского океана опровергнуты. Если западнее и существовал ограниченный материк Гондваны, Австралия никогда не составляла его часть». Внимательное изучение фациальных изменений системы Гондвана в Индии приводит также к поразительным выводам. Хотя талчирские ледни- ковые отложения сравнительно хорошо развиты в центральной части полу- острова, они последовательно убывают к побережьям. Как было показано в предшествующей главе, по окраине Гималаев они, очевидно, представлены зоной распространения галечника, перенесенного льдами и отложившегося на морском дне вдоль побережья, которое, несомненно, являлось побережьем Тетиса. Материал, слагающий эти ледниковые отложения окраины Гималаев, поступал с цепи возвышенностей, расположенной в центральной части полу- острова. Следовательно, в эту эпоху древний массив Индостана должен был быть сушей; он принадлежал к форланду огромной геосинклинали Тетиса. Если это так, то нельзя отделить Гималаи от Индостана и переместить их к югу на расстояние 80° широты, как, впрочем, немыслимо и разъединить Индостан и область Оман, где развиты аналогичные образования ледникого происхождения низов гондванской системы. Континентальные массивы, в настоящее время линейно расположенные вдоль южного края древней Средиземноморской области, следует считать перманентной чертой строения поверхности земного шара. Возраст гондванских отложений в их совокупности достигает мела; во внутренней области полуострова они представлены в континентальных фациях, а по мере продвижения к побережьям сменяются чередованием слоев с ископаемой морской фауной и слоев с ископаемыми остатками назем- ных организмов [168]. Палеогеографические карты в работе Джекоба в этом отношении очень выразительны, хотя некоторые границы еще остаются сомнительными \ Данные о геологическом строении Гималаев, содержащиеся в превосход- ной работе Гансера [128а], весьма удачно дополняют изложенные нами выше (стр. 148) сведения. В частности, показано широкое распространение к севе- ру пермокарбоновых ледниковых отложений. Это, несомненно, служит доказательством тесной связи между полуостровом Индостан и огромным бассейном осадконакопления, который уступил место Гималайской системе, в узком смысле этого понятия. Поэтому нам представляется все менее вероят- ной возможность разъединения этих двух регионов и допущения, что в какое- то время полуостров Индостан находился южнее своего современного место- положения на расстоянии порядка 80° широты. Чтобы дополнить эти данные, можно сослаться на сравнительно недавно опубликованную Геологической службой Мадагаскара работу Безери и Кол- линьона [36]. Согласно этой статье, пермские (или пермокарбоновые) ледни- ковые образования, по-видимому, отсутствуют в северной части острова Мадагаскар. Кроме того, пермские отложения здесь, судя по их фациям, 1 Дополнительные сведения о восточном побережье Индии имеются в статье Маха" девана и Шрирамадаса [212].
168 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ в основном морского происхождения, а континентальные фации играют лишь весьма подчиненную роль. Авторы отмечают присутствие по липняка в бассейне Анкитоказо. Они считают возможным сделать из этого следующий вывод: «Присутствие полип- няка представляет интерес, так как определяет климатический режим, указы- вая на наличие теплого моря». Далее они добавляют: «Фауна обнаруживает близкие черты сходства с фауной Тимора и Гималаев». Фиг. 36. Распределение ледниковых зон в гондванскую эпоху в Африке, Евразии и Австралии. Жирный пунктир — граница зон с ледниковыми отложениями. Основываясь на этих и изложенных ранее данных, можно составить схему распространения зон оледенения в гондванскую эпоху вокруг совре- менного Индийского океана. Как мы видели раньше, на месте каждого из континентальных массивов (Африки, Индии, Австралии) тиллитовые отложе- ния сменяются в направлении к океану морскими образованиями, чере- дующимися с ледниковыми. Исходя из имеющихся в настоящее время данных можно полагать, что зоны с ледниковыми образованиями гондванской эпрхи были разделены широко открытыми морями, как показано на прилагаемой схеме (фиг. 36) Г В подтверждение вышеизложенного отметим еще следующее: докембрий Эфиопии был эродирован на протяжении длительного времени в палеозое и части мезозоя. Затем он был перекрыт со стратиграфическим несогласием отложениями юрского, мелового и четвертичного возраста. Юрское море трансгрессивно продвинулось с юго-востока на северо-запад, причем макси- мальная юрская трансгрессия достигла района к западу от Голубого Нила. 1 См. новую интересную работу на эту тему Кроуэлла и Фрейкса (Crowell, Frakes, 1968).— Прим. ред.
Гл. 6. ДАННЫЕ ПАЛЕОГЕОГРАФИИ 169 Эти сведения подтверждают существование Индийского океана в его современном положении по меньшей мере с юры и, вероятно, в более раннюю эпоху в соответствии с возрастом отложений, покрывающих древний фунда- мент на западной окраине полуострова Индостан. Часто в пользу гипотезы дрейфа континентов приводили тот факт, что в гондванскую эпоху ледниковые образования распространились вплоть до экваториальных областей. Если обратиться к превосходным обзорным кар- там, составленным нашим коллегой Кайё, то можно увидеть, что в четвертич- ное время обстановка в Южной Америке и центральной части Африки была сходной. Здесь, очевидно, играла роль абсолютная высота местности. Легко представить себе, что в гондванскую эпоху на полуострове Индостан могли существовать более резко выраженные возвышенности, чем в настоящее время, и что льды находились на более значительной абсолютной высоте, чем та, на которой встречаются остатки оледенений на земном шаре в настоя- щее время. Но нельзя упускать из вида, что с того времени возникла Гима- лайская горная система и, согласно закону изостазии, ее форланд, т. е. Индостан, опустился. 1 Наиболее удивительным для гондванской эпохи является не отсутствие ледников близ экватора, а отсутствие оледенения в северном полушарии, тогда как в южном полушарии оно имело столь широкое распространение. Из вышеизложенных наблюдений можно сделать вывод о трансгрессив- ном расположении в Индии последовательных формаций с гондванской лед- никовой эпохи до по меньшей мере юры и мела. Это неизбежно означает существование океана вокруг глыбы с докембрийским фундаментом, состав- ляющей в настоящее время основу полуострова Индостан. При этих услови- ях, по-видимому, трудно допустить, что в гондванскую эпоху Индия и Австра- лия соединялись, составляя часть Пангеи. Весьма интересные сведения, согласующиеся с вышеизложенными дан- ными относительно Индии, получил де Лаппаран в результате своих иссле- дований в Афганистане [190] 1 2. Автор указывает на открытие в долине Ках- мард маастрихтских слоев с орбитоидами, что позволяет установить связь с окружающими соседними регионами, в которых известны сходные отложе- ния маастрихтского возраста: южной частью Ирана, Белуджистаном, полу- островом Индостан и Тибетом. Маастрихтская трансгрессия, уже известная в Египте и Аравии, отмечается также и в Афганистане. Эти факты не согласуются с фактами, указанными нами выше (стр. 148), присутствия ледниковых отложений в Омане. Другие ценные в этом отношении сведения дали нам исследования, проведенные Авиасом [10] в Новой Каледонии. По поводу формации Мара- Хюгон он пишет: «Итак, предшествующий обзор показывает поразительное сходство палеонтологической и петрографической фаций, а также стратиграфического положения между формацией Мара-Хюгон и девоно-пермскими формациями Индии, Австралии и Новой Зеландии. В частности, формация «пестроцветных туфов» Мара-Хюгон в целом, по-видимому, является эквивалентом серий Маитая и Те-Анау в Новой Зеландии». Таким образом, ясна палеонтологическая связь всех этих областей в пермское время, которые, очевидно, трудно произвольно раздвинуть, чтобы образовать самостоятельную сушу Евразиатского материка, тем более что вдоль всего Тетиса, от Европы до Австралии, изучение ископаемых фаун указывает на их замечательное сходство. 1 Для новейшей эпохи следует говорить скорее об общем поднятии Индостана; опускания затронули лишь передовые прогибы перед фронтом Гималаев и других аль- пийских горных сооружений.— Прим. ред. 2 Данные о крайнем севере Афганистана см. в работе Дезио, Мартины и Паска- ра [84].
170 ЧАСТЬ ВТОРАЯ . МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Идентичность силурийских фаун Австралии с соседними остро- вами, с одной стороны, и области Средиземноморья, с другой, уже давно привлекла внимание геологов. Кроме того, в девоне центральная часть Австралии была, по-видимому, континентальной. Доктор Гилл (из Нацио- нального музея Виктории) представил на симпозиум в Тасмании в 1958 г. статью [135], посвященную нижнедевонской палеобиологии Австралии в связи с концепцией континентального дрейфа. Ниже мы приводим из нее следующие данные: а. «Австралийские фауны тесно связаны с фаунами Новой Зеландии и юго-восточной Азии». б. «Мезозойские и некоторые палеозойские породы в изобилии пред- ставляют данные, свидетельствующие о наличии морского миграционного пути, соединяющего Европейскую и Австрало-Азиатскую области через Азиатский материк. Он получил название пролива Тетис (Tethys seaway)». в. Мансуи описал фауну Индокитая, обладающую чертами большого сходства с нижнедевопекой фауной Австралии. г. «Австралийская нижне дев опекая фауна содержит отчетливо выражен- ный эндемичный элемент, сильный европейский и слабый североамерикан- ский... Таким образом, имеется веское доказательство наличия морского пути, который соединял в раннедевонское время Австрало-Азиатскую область с Европейской». В заключение автор пишет, что на современном уровне палеонтологиче- ских знаний нельзя еще решить, существовал ли дрейф континентов или нет. По нашему мнению, указания Гилла на связь нижнедевонских фаун, начи- ная от Европы вплоть до Новой Зеландии включительно, говорят скорее в пользу фиксистской концепции. В этом же издании [симпозиума в Тасмании] данные Диккинса и Тома- са, основанные на изучении фауны, связанной с тиллитами западной части Австралии, очевидно, свидетельствуют в пользу гипотезы дрейфа конти- нентов. Нам кажется, что аргументы Тейхерта, изложенные выше, имеют большое значение. Следует еще отметить, что пермские отложения в фации морских фузули- новых известняков, по-видимому, распространены непрерывно между Туни- сом, Сицилией, Грецией, Турцией, СССР (Донбасс, Башкирия), Афганиста- ном, Вьетнамом и Тимором [191, 192]. Авиас указывает на сходство в геттангскую эпоху фаун Новой Каледо- нии и территорий, соответствующих Мезогее, вплоть до региона Альп. Это важное сведение для интересующей нас темы. Недавние исследования гималайских областей дали результаты, которые как-будто подтверждают предыдущие исследования [47]. Поэтому, по-видимому, трудно согласиться с мнением, высказанным Дёйчем после обсуждения результатов о палеомагнетизме пород Индии. Он пишет [87]: «Можно предположить, что Центральная Индия находилась по крайней мере на 60° южнее позднекаменноугольного экватора, и, посколь- ку она расположена на 20° севернее современного экватора, величина общего перемещения к северу с позднего карбона определяется в 80°. Таким образом, эти результаты показывают, что Индостан за миллион лет, прошедших с юрского периода, передвинулся в северном направлении на 0,4—0,9 градусов». В доказательство перемещения Индии к северу можно было бы привести наблюдения, произведенные в Африке Кингом. В районе Дурбан ледниковые образования серии Двайка позволяют считать, что ледник двигался в направ- лении от Индийского океана, что неопровержимо доказывается формой оставленных им следов на породах ложа. Это, конечно, считали аргументом в пользу разобщения Африки с другим континентальным массивом, т. е.
Гл. 6. ДАННЫЕ ПАЛЕОГЕОГРАФИИ 171 в пользу дрейфа, тем более что ее берег отвечает прямолинейному разло- му [16]. Если согласиться с этим, то довольно легко допустить перемещение Индии к северу в соответствии с дрейфом Африки. Однако представляется удивительным, что Африка переместилась бы к северу только на 30° широты относительно материка Антарктиды, тогда как Индия переместилась бы в том же направлении на 80° широты. Между тем в предложенных рекон- струкциях размещения континентов в конце палеозоя показано, что Индия и Африка примыкают друг к другу. В пермокарбоне Южная Америка, по-видимому, находилась в условиях, аналогичных вышеуказанным для полуострова Индостан. В 1940 г. Рудерманн отметил присутствие морских ископаемых органи- ческих остатков в пермских слоях территории штатов Парана и Сан-Паулу, тогда как во внутренней области Бразилии какая-либо морская ископаемая фауна, очевидно, отсутствует [251]. Это единственное наблюдение позволяет предположить, что в указанную эпоху океан находился восточнее Южной Америки, так же как, согласно взглядам Тейхерта, он омывал берега Австра- лии с запада. Подтверждение этого мнения мы находим в работе по геологии Южной Америки, опубликованной Американским геологическим обществом (выпуск 65) [152]. Мы считаем возможным сделать вывод, что в пермокарбо- не приблизительно от Парагвая до Уругвая располагалась континентальная область; от нее во всех направлениях вначале появляются морские образова- ния, чередующиеся с континентальными, а далее, ближе к океану, пре- обладающей становится ископаемая фауна морского происхождения. Таким образом, обстановка совершенно сравнима с описанной выше для Индии и Австралии \ В 1958 г. Пимьента [234] сообщил о присутствии гондванских фаций в Амазонской впадине, севернее Бразильского щита, тогда как ранее отло- жения такого типа были известны лишь к югу от этого массива. Согласно данным Пимьенты, отложения пермского возраста Амазонской низменности не содержат промышленных пластов угля, а лишь битуминозные слои и окремненную древесину. В центральной части Амазонской впадины они включают соляные отложения, отмечающие переход от гондванских фаций к германским. Здесь своевременно указать, что в позднем девоне обстановка была при- мерно та же; в Перу и, возможно, в Эквадоре верхнему девону соответствует пробел; таково же положение в Боливии, Уругвае, Парагвае, Аргентине и на площади штата Парана в Бразилии. Этих данных достаточно, чтобы была ясно видна тенденция к конти- нентальному состоянию центральной части Южной Америки (Бразильский щит) начиная с позднего девона. Некоторые характерные черты Африканского материка также свидетель- ствуют о тенденции к постоянству форм континентальных массивов, даже их изоляции, как это показал Тейхерт для Австралии в гондванскую эпоху. Африканская система Карру в целом представляет собой мощную непре- рывную серию, включающую породы от верхнекаменноугольного до юрского возраста. На большей части материка она представлена в континентальных фациях; однако в Танзании появляются тонкие прослои морских отложений, несмотря на большое сходство серий в литологическом отношении. Эти мор- ские прослои приобретают большое развитие на Мадагаскаре. По данным Безери [33], система Карру этого крупного острова представлена чередующи- мися горизонтами морских и континентальных фаций. Как указал Тейхерт для Австралии, из этого следует, что восточнее Африки и Мадагаскара про- 1 См. выше примечание со ссылкой на работу Дж. Кроуэлла и др.— Прим. ред.
172 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ стирался океан, который, по всей вероятности, соединялся с океаном, суще- ствовавшим (по предположению Тейхерта) к западу от Австралии Ч Такой океан, вероятно, отделял также Африку от полуострова Индостан, на что указывает распределение фаций гондванских отложений на территории Индостана. Небезынтересно напомнить взгляды Дикси на связи между Мадагаскаром и материком Африки. Автор приводит доводы, позволяющие опровергнуть мнение о том, что Мадагаскар некогда примыкал к берегам Африки. Дикси считает, что между этими двумя территориями располагалась геосинклиналь; хотя по обе стороны Мозамбикского пролива и отмечается поразительное сходство фаций отложений Карру, но Африка и Мадагаскар были достаточно удалены друг от друга, чтобы проявления вулканизма были здесь различны- ми. Дикси полагает также, что в некоторые периоды между мысом Сент- Андре и материком могло существовать возвышающееся над уровнем моря поднятие [89]. Основываясь также на расположении изопических зон, мы в свое время сочли возможным отказаться от гипотезы смыкания Мадагаскара и Африки в гондванскую эпоху [114а]. Безери в личном сообщении, отмеченном выше, пишет.* «Аргументы, которые Вы некогда выдвинули против гипотезы дрейфа континентов, основываясь на изопических зонах Карру, должны быть пере- смотрены. При присоединении Мадагаскара к Танганьике — Кении аналогии в системе Карру становятся очень ясными, особенно для карру — перми. Они были установлены в 1958 г. Мак Кинли [210]. Слои Сакоа обладают поразительным сходством с слоями KI, К2 и КЗ серии Согеа, а сланцы К1 аналогичны нашим черным перигляциальным сланцам, сопутствующим нашим тиллитам. Несомненно, тиллиты не распространялись в Танганьику, но на Мадагаскаре ледниковые явления в общем довольно ограничены». Замечания Безери совершенно правильны, так как со времени опубли- кования вышеупомянутой статьи 1 2 в отложениях Карру в Танзании было выявлено несколько прослоев морского происхождения в нижней части слоев Сакамена. Таким образом, большое сходство с Мадагаскаром точно уста- новлено; однако, по-видимому, горизонты морских отложений лучше развиты на острове, чем на материке. Выводы, которые следуют из фациальных раз- личий, остаются в силе, но их значимость несколько снижается. В юго-западной части Африки горизонты с ископаемой морской фауной встречаются в серии Двайка в низах системы Карру. Выше было указано, что, по данным Беллэра, такие же горизонты присутствуют в серии Двайка в районе Дурбана. Не вправе ли мы сделать из всего этого вывод, что в гонд- ванскую эпоху море простиралось с востока, юго-востока и юго-запада южной части Африки и в силу этого было связано на западе с морем, которое, вероят- но, существовало в ту же эпоху восточнее Южной Америки? Эти данные о палеогеографии трех огромных континентов южного полуша- рия (Южная Америка, Африка, Австралия), возможно, не согласуются с чисто теоретической концепцией Пангеи; они больше согласуются с тезисом постоянства положения континентов и океанов. Можно, конечно, утверждать, что подобные аргументы не абсолютно доказательны. В частности, Дю Тойт по этому поводу пишет [98, стр. 58]: «Например, морские отложения, имеющие возраст между девоном и нижним триасом, еще не обнаружены по обе стороны центральных частей Африки и полуострова Индостан или на южной стороне Австралии. 1 См. также работу Фурмарье [120]. 2 На международной геологической карте Африки система Карру на самом матери- ке показана в основном как континентальная, тогда как на Мадагаскаре она представлена морскими фациями, чередующимися с континентальными.
Гл. 6. ДАННЫЕ ПАЛЕОГЕОГРАФИИ 173 Это является веским доводом в поддержку гипотезы прошлой тесной связи этих массивов в едином континенте». Подобное рассуждение нуждается в подтверждении, поскольку, как признает сам Дю Тойт, эти континентальные массивы испытали эпейрогени- ческие движения, которые могли вследствие какого-то колебательного движе- ния способствовать неравномерной трансгрессии моря по периферии возвы- шающихся над его уровнем массивов. Дю Тойт стремился также установить, что в карру-гондванскую эпоху существовала огромная геосинклиналь, протягивавшаяся от Фолклендских островов к Австралии, проходя через крайний юг Африки и затрагивая побережье Антарктиды [98]. Несомненно, этот ученый привел важные дан- ные в поддержку своей концепции. Очевидно, что между частями земного шара, которые автор таким образом соединяет, существуют со стратиграфи- ческой точки зрения тесные связи. Однако достаточно ли этого для того, чтобы предположить перемещение этих регионов на большое расстояние, тогда как другие фактические материалы явно противоречат этому? В связи с этим обратимся к областям, где некогда протиралась Мезогея, или Тетис, между Атлантикой и Океанией. По характеру осадков, отложившихся на этой огромной территории с докембрия вплоть до кайнозоя, можно считать, что море Тетис было эпикон- тинентального типа и представляло собой обширную депрессию, заключен- ную между континентальными массивами северного и южного полушарий. По-видимому, его невозможно сопоставлять с Индийским океаном, распо- ложенным в его современных границах к югу от Аравии, Индии и Австра- лии. В пользу этой точки зрения свидетельствуют геологические данные. Сообщенные выше наблюдения по материкам, входящим в состав Гондваны, в частности в отношении латеральной смены в северном направлении конти- нентальных отложений морскими осадками как в Австралии, так и на полу- острове Индостан и по окраине Гималаев, согласуются с указанной интер- претацией. Кроме того, эти данные подтверждаются фактическими материала- ми по палеоклиматологии и древним оледенениям. На полуострове Индостан гондванские ледниковые отложения (судя по их переходу к смешанный! осадкам, включающим слои с ископаемой морской фауной) спускались с возвышенностей, расположенных в центральной части полуострова. Именно оттуда принесены галечники, разнесенные морем по периферии Гималайской зоны (см. стр. 167). Такой аргумент достаточен для установления постоянства местоположения древнего массива Индии по отношению к Мезогее, из недр которой возникла горная система Гималаев. Этот вывод остается полностью правомерным, даже если допустить суще- ствование крупного геологического нарушения, например, огромного шарья- жа, приводящего в контакт окраину складчатых Гималаев с их форландом, как это показывает Бордэ [46, фиг. 6]. Приведенные данные о распространении ледниковых отложений на полуострове Индостан, их непрерывности с отложениями Оманского залива, родство геологических структур на двух берегах Красного моря, а также непрерывность гималайских складчатых систем в западном направлении, примыкающих к древнему массиву Индии, массиву Аравии и далее окаймля- ющих огромный Африканский щит, приводит нас к признанию того, что некогда существовало не несколько практически обособленных щитов — Индия, Аравия, Африка, а единый массив, протягивающийся от Африки до полуострова Индостан. К этому массиву следует присоединить огромный остров Мадагаскар, принимая во внимание узкий, имеющий континенталь- ную природу хребет, образующий его подводное продолжение к югу. В север- ном направлении, параллельно африканскому берегу, продолжением древне- го цоколя Мадагаскара являются Сейшельские острова; кроме того, под-
174 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ водное Маскаренское плато продолжает Сейшельский хребет до депрессии, отделяющей его от полуострова Индостан; вдоль осевой линии депрессии проходит северная ветвь подводного хребта Индийского океана, которая, возможно, связана с базальтовым дном, выявленным в Красном море. По другую сторону срединного хребта Индийского океана простирается полу- остров Индостан с его древними породами, расположенный симметрично относительно Сейшельских островов, Маскаренского плато и острова Мада- гаскар. Фиг. 37. Африкано-Арабско-Индийский щит. 1 — докембрийские массивы; 2 — каледонские и герцинские складки; 3 — альпийские складки; 4 — срединноокеанический хребет. На схеме, изображенной на фиг. 37, показано положение массивов согласно нашим представлениям. Фактические данные, на которых основана эта реконструкция, говорят в пользу концепции постоянства материков и могут служить доводом против теории континентального дрейфа. Напом- ним, что, согласно схемам ряда авторов, реконструкция единой Пангеи, кото- рая предопределяет возможность дрейфа, приводит к произвольному раз- общению этих различных частей современных материков или по крайней мере двух из них, Индии и Аравии, на расстояние, несовместимое с нормальными геологическими явлениями. На предшествующих страницах мы ставили своей задачей прежде всего наметить палеогеографические условия в гондванскую эпоху в связи с тем, что существование в эту эпоху единого материка в северном полушарии является одной из основ вегенеровской теории дрейфа континентов.
Гл. 6. ДАННЫЕ ПАЛЕОГЕОГРАФИИ 175 Однако необходимо углубиться в более далекое прошлое, во времена, предшествующие образованию столь характерных гондванских отложений с их ледниковыми проявлениями, пластами угля и своеобразной глоссопте- рисовой флорой. Мы попытаемся найти некоторые интересные данные о палеогеографии предшествующих эпох, т. е. палеозоя, чтобы получить возможность сказать, имела ли она какое-либо влияние на распределение материков Гондваны. Как было указано выше, в отношении Южной Америки мы располагаем некоторыми интересными сведениями, касающимися девона и карбона. В области Амазонской впадины и в бассейне Парнаибы девон представлен полным разрезом и перекрыт породами каменноугольного возраста. Фации преимущественно морские, но с прослоями континентальных образований. Южнее, т. е. в областях Параны и Сан-Паулу в Бразилии, в Аргентине, Перу, Уругвае, Парагвае и на Фолклендских островах, присутствует только нижний девон, на котором залегают пермокарбоновые отложения, о которых шла речь выше. Таким образом, по-видимому, следует считать установленным, что осадконакопление происходило более непрерывно вблизи Тетиса и было связано с ним, тогда как континентальная тенденция проявлялась на основ- ной части Бразильского щита с конца раннего девона. Это довольно близко согласуется с нашими выводами, сделанными исходя из распределения фаций в гондванскую эпоху. Следует также добавить, что нижнедевонская морская фауна обладает характерными особенностями, которые позволяют выделить ее из фаун северного полушария. По всей вероятности, это объясняется влия- нием климата, поскольку в девонской толще южной части материка присут- ствуют ледниковые отложения. Что касается Африки, то, не вдаваясь в детали и ограничиваясь лишь рассмотрением крупных структурных черт, можно сказать, что отложения системы Карру, эквивалентные гондванским сериям, залегают на докембрии во всей центральной части материка; лишь по его окраине, на юго-западе Африки, на территории Капской провинции и на Мадагаскаре, они налегают трансгрессивно на палеозойские породы и представлены обычно в морских фациях, как и в областях севернее Сахары. Из этого делают вывод, что палео- географические условия, охарактеризованные выше для гондванской серии, наметились уже в предшествующие эпохи. Полученные данные о геологическом строении Южной Америки и Афри- ки должны помочь решению кардинального вопроса: не возникла ли Южная Атлантика на поверхности Земли лишь вследствие распада материка Гондваны? Вышеприведенные сведения о формациях древнее карбона уже теперь позволяют предположить, что в этом месте земного шара существовала океаническая впадина ранее карру-гондванского периода. Весьма вырази- тельна тектоническая схема, составленная Дирнли [80] для отрезка времени с конца докембрия до конца фанерозоя. На ней видны на большом простран- стве в Южной Америке предшествующие карру складки, облекающие Бра- зильский щит, а по другую сторону Атлантического океана — складки того же возраста, наследующие форму Африканского щита. Известно, что основ- ная часть этих осадков морского происхождения. Даже если приблизить Южную Америку к Африке почти до их смыкания, как это делает Дирнли, необходимо признать, что в период от позднего докембрия до карбона суще- ствовал океан, разделяющий эти два материка. Следовательно, вся задача сводится к тому, чтобы определить, было ли это эпиконтинентальное море типа, например, Тетиса, или же между двумя континентальными шельфами, на которых отложились древнепалеозойские осадки, существовала глубокая котловина с базальтовым дном, как это имеет место в настоящее время.
176 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Вопрос этот очень сложный. Однако следует сказать, что геологические формации на двух противоположных берегах образовывались в палеозое, а также в карру-гондванскую и последующие эпохи в сравнимых условиях; фациальные изменения происходили в том же направлении относительно древнего массива. Не правомерно ли тогда принять, что общие условия оста- лись приблизительно идентичными и что Атлантический океан с его базаль- товой осевой зоной является постоянной чертой поверхности земного шара? Этот вывод представляется правомерным, если согласиться с тезисом большой древности системы срединноокеанических хребтов. Интересные палеогеографические данные имеются и в отношении Азии. В кембрии по южной окраине Гималаев отлагались красноцветные осадки, а в центральной части этой горной системы и на территории Бирмы — осадки с морской фауной; осадконакопление аналогичного типа продолжалось в ордовике и силуре. Также и в Иране, вблизи Персидского залива, кембрий- ские отложения включают красноцветные породы, а севернее, в частности в центральной депрессии Ирана, эта толща сложена исключительно морскими отложениями [120] \ Из этого можно сделать вывод, что в кембрии, ордовике и силуре море в Евразии распространялось к северу, тогда как южнее должен был нахо- диться материк; он не мог быть не чем иным, как зачатком полуострова Индостан, Вероятно, таково же было положение в девоне в южной части Азии. Действительно, девонская толща морского происхождения распространена в Гималаях, но, по-видимому, отсутствует в Индии. Вышесказанное подтверждается, по крайней мере частично, и данными по Океании. Силур-ордовик здесь представлен в морских фациях; но для западной части Австралийского материка имеются сообщения о присутствии в силурийских отложениях (однако, без абсолютно достоверных доказа- тельств) конгломератов и красных сланцев. В этом можно видеть свидетель- ство того, что в силурийском периоде в юго-западном направлении суще- ствовал материк. На Зондских островах девон повсюду, где он был обнаружен, пред- ставлен в морских фациях и является продолжением силурийского осадко- накопления. На Австралийском материке девонские морские осадки изве- стны на территории штатов Виктория, Новый Южный Уэльс и Квинсленд; однако верхнедевонские отложения содержат ископаемые остатки наземных растений. В западной части Австралии, по-видимому, присутствует только верхний девон с Rhynchonella cubotdes. Тейхерт отмечает вдоль западного побережья очень мощные палеозойские отложения, представленные преиму- щественно в морских фациях, на которых залегает мощная толща мезозоя также с преобладанием морских отложений. В центральной же части Австра- лии морские фации, по-видимому, до настоящего времени еще не обнаружены. Такое распределение фаций отложений древнее гондванской серии под- тверждает наличие тенденции к постоянству континентальных условий в центральной части материка, как это было указано нами для пермокарбо- на. Здесь, как и в Африке, мы имеем прекрасный пример тенденции к посто- янству в эволюции земной коры. К окраине же материка на протяжении большой части геологического времени, очевидно, преобладала морская седиментация, что является подтверждением отмеченной нами выше непре- рывности палеонтологических фаций девона между Европой и Новой Зелан- дией, т. е. на месте Тетиса. Это наблюдение подтверждается также распределением фаций отложе- ний каменноугольного возраста. Подобное соответствие заставляет предпо- 1 Красноцветные отложения в низах кембрия и в вендском комплексе развиты по всему Ирану.— Прим. ред.
Гл. 6. ДАННЫЕ ПАЛЕОГЕОГРАФИИ 177 л ожить, что начиная с палеозоя Тетис был окаймлен с южной стороны частич- но континентальными массивами, временами покрывавшимися морскими водами и представлявшими собой подводные возвышенности. Это были Афри- ка с Аравией, полуостров Индостан и Австралия. Ценным дополнением к изложенным выше соображениям являются све- дения, приведенные в статье Холмса [166]. Он указывает, что в позднем докембрии часть Африки, расположенная южнее экватора, была окружена крупной геосинклиналью, которая претерпела омоложение и увеличилась в размерах в течение кембрия. Распространяя эти данные на более обшир- ный регион, Холмс пишет: «Кембрийские морские пути, по-видимому, существовали вдоль многих из прибрежных областей, окаймляющих в настоящее время Индийский океан и Южную Атлантику». Далее он добавляет: «Я хотел бы отметить вероятность того, что позднедокембрийская палео- география, очевидно, весьма отличалась от всего похожего на вегенеровскую Пангею». Это высказывание английского ученого наводит на размышления: пра- вомерно ли воссоздавать некую Пангею для объяснения некоторых особенно- стей геологии пермокарбона, тогда как в более древнюю эпоху материки могли быть разделены, как и в настоящее время, широкими морскими про- странствами. Данные, полученные в результате изучения гондванских отложений, приводят также к предположению, что центральные области континентов в то время уже находились в своем современном положении. Из этого неиз- бежно следует, что Индийский океан также уже существовал между Афри- кой, Аравией, Индией и Австралией. Остается вопрос об Антарктиде; мы вернемся к нему при рассмотрении структурной геологии. Если необходимо признать древность Индийского океана, то разумно ли отстаивать концепцию прилегания Южной Америки и Африки, основы- ваясь лишь на весьма мало надежном факторе — соответствии (действитель- но, замечательном) очертаний берегов; мы уже излагали мнение Джеффриса об этом сходстве (стр. 92). Впрочем, нами установлено, что имеются также весьма серьезные аргументы, дающие возможность поставить под сомнение гипотезу соединения Южной Америки с Африкой в гондванскую эпоху, гипотезу, повторяем, основанную на простом сходстве очертаний берегов или границ континентального шельфа. Сторонники всеобщего мобилизма, несомненно, выдвинут возражение против концепции постоянства положения материков и океанов в том виде, как она представляется на основе изложенного выше о строении континен- тальных массивов южного полушария. Они не преминут сказать, что смену в направлении к побережью современных материков континентальных осад- ков морскими можно объяснить не только существованием широко открытых океанов, но с таким же успехом наличием узких проливов, связанных с морем. На это можно ответить, что в некоторых реконструкциях Пангеи раз- общают на очень большое расстояние идентичные отложения, например гонд- ванские отложения Индии и аналогичные отложения Омана, которые, одна- ко, им близко родственны. Это так же, как и связи, существовавшие между Австралией и Индией через Зондские острова, является аргументом в пользу гипотезы постоянства материков и океанов. Ниже мы приводим краткий анализ палеогеографических аргументов, на которые ссылался Маак в докладе, представленном на XXI Международ- ном конгрессе в Копенгагене в 1960 г. [206]. Материк Гондвана должен был иметь протяженность порядка 25 000 км, если принять, что современная обстановка является результатом погружения 12-259
178 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ континентальных мостов, располагавшихся на местах, занятых в настоящее время обширными водными пространствами Южной Атлантики и Индийского океана. Такое изменение обстановки и развитие оледенений неизбежно при- водят к мысли об изменении положения оси вращения Земли. Основываясь на данных об оледенениях на материке Гондване, автор считает, что главный центр оледенения в конце каменноугольного периода находился на месте Трансвааля, откуда льды расходились радиально во всех направлениях, распространяясь вплоть до кристаллического фунда- мента на территории штата Сан-Паулу в южной части Бразилии (в тиллитах этого региона были найдены обломки полнокристаллических кварцитов темно-фиолетового, красного и синевато-серого цвета, которые, по-видимо- му, происходят из докембрийских систем и из раннепалеозойских формаций Трансвааля). Это был бы, очевидно, веский довод в пользу прилегания Южной Амери- ки к Африке до начала мезозоя; однако при использовании подобных данных следует соблюдать большую осторожность. Мы полагаем (вслед за Мааком), что это необходимо и при использовании данных о пустынных отложениях. После доклада Маака ряд ораторов высказали свое мнение. Так, напри- мер, Роуин указал, что малая мощность чехла осадков на дне океанов (как установлено сейсмологическими исследованиями) и их возраст, по-видимо- му, не превышающий 160 млн. лет, свидетельствуют в пользу гипотезы дрейфа континентов. Однако трудно согласиться с этим выводом, если учесть, что такова же обстановка и в Тихом океане, большая древность которого пред- ставляется несомненной. В гипотезе дрейфа континентов все реконструкции некой первичной Пангеи приводят к признанию [одновременного] существования огромного водного пространства на месте современного Тихого океана. Поэтому удиви- тельно, что исследованиями дна океанов нигде не выявлено присутствия недислоцированных отложений древнее мелового возраста. Мобилистская концепция легко объясняет такое положение в Атлантическом и Индийском океанах, где это подтверждено также результатами бурения скважин. Одна- ко на месте Тихого океана обстановка, по-видимому, должна была быть совершенно иной. В первой части работы мы сообщили мнение Холмса по этому вопросу. На современном уровне наших знаний это остается неясной проблемой; следует признать, что мы не располагаем достаточными данными для ее решения. Возможно, более детальные исследования в глубоководных частях Тихого океана дадут более точные сведения, чтобы можно было с успехом вернуться к рассмотрению этого вопроса.
ГЛАВА 7 Данные структурной геологии Имеющиеся в настоящее время данные о структурной геологии конти- нентальных массивов, а также (хотя в значительно более схематичном виде) дна океанов могут пролить некоторый свет на проблему дрейфа континентов. В предыдущей главе шла речь о палеогеографических данных, основан- ных на стратиграфии и фациальных изменениях; теперь следует обратиться к деформациям земной коры: крупным ундуляциям, складчатостям, шарья- жам, разломам. Здесь, конечно, не представляется возможным дать полное изложение этого вопроса, и мы вынуждены ограничиться рассмотрением лишь наиболее важных и характерных явлений. Крупными дислокациями земной коры, которые могут вызвать относи- тельное перемещение ее фрагментов или способствовать ему, являются: а) орогены, или складчатые зоны, свойственные континентальной области; к ним следует присоединить эпейрогенические движения, т. е. большие унду- ляции земной коры, проявляющиеся на всей поверхности земного шара; б) крупные радиальные разломы типа горизонтальных смещений (сдвигов), затрагивающие всю поверхность Земли, как континенты, так и дно океанов; в) деформации глубоководных частей ложа океанов, известные под названием срединноокеанических хребтов. Ниже последовательно рассмотрены все эти три типа дислокаций. ОРОГЕНЫ Возможно, здесь полезно напомнить, что не следует, как это иногда дела- ли, смешивать орогены, или складчатые зоны, с срединноокеаническими хребтами. В настоящее время, по-видимому, твердо установлено, что это нарушения, имеющие различную природу: орогены приурочены почти исклю- чительно к континентам, тогда как срединноокеанические хребты, как ука- зывает само их название, принадлежат к совершенно иной области. В первой части данной работы было показано, что современная структу- ра каждого из континентов формировалась постепенно вокруг центральной жесткой зоны, сложенной докембрийскими породами (щиты), перекрытыми, по крайней мере частично, отложениями, сохранившими горизонтальное или слабонаклонное залегание с очень древнего времени, например с аль- гонка или начала палеозоя; эта часть континента, имеющая характер плиты, известна под названием платформы 1. Именно вдоль окраин щитов и их платформ формировались новые оро- гены, причем все более молодые по мере удаления от центрального жесткого массива. Мы напомним здесь оговорки, сделанные нами в первой части работы, в отношении формирования континентальных массивов путем посте- пенного наступания их на океаническую область, как это предполагал Зюсс, Это столь замечательное расположение подтверждает идею, что складчатые зоны, или орогены (тектогены), несомненно, являются наиболее выдающими- ся структурными чертами континентальных массивов. 1 Напомним, что в советской литературе в этом смысле применяется именно термин «плита», а платформами называется совокупность щитов и плит.— Прим. ред. 12*-
180 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Детальный анализ показывает, что строение каждого орогена сложное; фактически ороген соответствует комплексу складок, которые не обязатель- но синхронны 1. Из этого неизбежно следует, что на континенте, представлен- ном последовательно образовавшимися орогенами, деформации были как бы почти непрерывными и также почти непрерывно могло сказываться их влия- ние на возможное перемещение части материка или всей его массы в целом. Возникает вопрос, могут ли орогены по своему строению или по своему распределению на поверхности земного шара дать какие-то показатели, сви- детельствующие в пользу гипотезы континентального дрейфа или против нее. На своей начальной стадии ороген представляет собой в большинстве случаев поднятие, усложненное вторичными складками с тенденцией к опро- кидыванию в обе стороны к обрамляющим их жестким областям. Подобное сооружение, по-видимому, не может дать каких-либо полезных сведений для интересующей нас темы. Но в настоящее время достоверно установлено, что любой ороген продолжается в глубину в форме «корня», глубина которого тем больше, чем выше поднята складчатая система над средним уровнем моря. В этом находит свое отражение принцип изостазии. Белоусов по этому вопросу пишет [23]: «Все, что мы теперь знаем о соотношении между земной корой и мантией, показывает, что существует тесная связь между корой и верхней мантией и что эти два слоя составляют единую геосферу, которую можно назвать тектоносферой. Верхняя мантия весьма различна под материками и под океанами. Недавно было установлено, что слой пониженных сейсмических скоростей в верхней мантии далеко не одинаков в разных местах. Наименее выражен он под кристаллическими щитами, но под молодыми складчатыми сооружениями его толщина возрастает, так что корни гор дополняются анти- корнями в верхней части слоя. Совершенно очевидно, что причины крупных вертикальных движений земной коры, охватывающих площади диаметром во много сотен километров, сосредоточены в пределах верхней мантии. Между тем положение большинства крупных опусканий и поднятий было весьма стабильным на протяжении длительных отрезков геологического вре- мени... Подобные примеры показывают, что в наших теориях кора не может быть отделена от верхней мантии. Это означает, что дрейф должен захватить не только тонкую пластину гранитного слоя, как первоначально предполагал Вегенер, а блок толщиной 1000 км». С другой стороны, не следует упускать из вида, что любой ороген с момента его выхода из-под уровня моря претерпевает процессы денудации. Происходящая вследствие этого на его месте разгрузка вызывает восходящее движение, реальность которого установлена последовательными нивели- ровками. Следовательно, после завершения главной тектонической фазы движения вдоль орогенов происходят в основном в вертикальном напра- влении. Таким образом, орогены не дают каких-либо показателей относительно дрейфа континентов. Белоусов в статье, отрывок из которой процитирован выше, обращает внимание на то, что поскольку корни этих сооружений углублены в мантию, конвекционные течения должны проявляться в нижней мантии. Но, согласно его мнению, нижняя мантия, судя по ее характерным 1 Такая же идея была высказана де Ситтером на симпозиуме о дрейфе континентов, организованном Лондонским королевским обществом (стр. 205). Наш коллега пишет: «Значительно более важной структурной единицей является горная система, с которой мы, геологи, преимущественно имеем дело. Ортоороген состоит из метаморфического ядра и краевых внешних зон по одну или по обе его стороны. Общая величина сжатия состав- ляет, возможно, около 200 км, и история формирования орогена проходит через много- численные фазы складчатости на протяжении по крайней мере 20—50 млн. лет. Энергия, необходимая для подобного сжатия узкой зоны земной коры, по меньшей мере в 100 раз превышает энергию, необходимую для образования рифта или даже сдвига, а тепловая энергия, нужная для метаморфизма, имеет еще большую величину».
Гл. 7. ДАННЫЕ СТРУКТУРНОЙ ГЕОЛОГИИ 181 особенностям, очевидно, является наиболее однородной и наиболее спокой- ной частью недр Земли. Далее он добавляет: «Кроме того, невозможно пред- ставить себе, как слой мощностью 1000 км может быть перемещен в горизон- тальном направлении без нарушения его внутренней структуры». Этот вывод подтверждает сказанное нами выше, а именно что орогены сами по себе не могут дать аргументов в пользу дрейфа континентов, скорее наоборот. Распределение орогенов в континентальных массивах позволяет сделать весьма важное наблюдение. Молодые складчатые зоны кайнозойско-мезо- зойского возраста расположены только по периферии Тихого океана, вклю- чая его продолжение за Беринговым проливом (т. е. Канадскую котловину), а также на месте Тетиса; они не проникают между устойчивыми массивами (щитами и платформами) за пределами этих двух крупных поясов; в этом отношении они отличаются от более древних складчатых зон, в связи с чем позволительно предположить, что консолидированная часть континентов увеличивалась в размерах с докембрия до современной эпохи Ч При таких условиях трудно представить себе возможность существова- ния некой Пангеи, объединявшей в единый массив комплекс континентов вплоть до середины мезозойской эры, тогда как жесткость земной коры в целом уже, по-видимому, весьма заметно увеличилась. Очевидно, можно считать, что на протяжении геологического времени имели место чередующиеся фазы слияния и разъединения континентов, дру- гими словами, существовала серия Пангей, последовательно раздробленных. Это всего лишь гипотеза, в пользу которой, как нам кажется, весьма трудно привести веские аргументы 1 2. В общем имеющиеся данные об орогенах, очевидно, не могут дать реши- тельного доказательства ни для подтверждения, ни для опровержения гипо- тезы дрейфа континентов в понимании Вегенера и его последователей. Несом- ненно, структурные деформации подобного характера свидетельствуют о том, что в течение геологического времени в разных частях земной коры происхо- дили движения огромных масс, однако не следует преувеличивать значи- мость этого явления. По этому поводу мы привели в первой части данной книги указанные Кадишем цифры, характеризующие величину сокращения поверхности Зем- ли вследствие образования складчатой системы Альп. Мы напомнили также подсчеты, безусловно более проблематичные, произведенные для Гималай- ской системы (стр. 34), и не преминули отметить, что эти цифры нуждаются в подтверждении, так как в образовании складчатой системы в ее оконча- тельной форме, со сложными складками и тектоническими покровами, уча- ствуют и другие факторы, кроме сближения соседних жестких массивов. Однако каждая складчатая зона действительно соответствует по меньшей мере вздутию земной коры или, точнее, нескольким прилегающим вздутиям более или менее сложного строения, что неизбежно влечет за собой сокращение дли- ны большого круга, перпендикулярного к ним простирания. Если по раз- личным причинам величина этого сокращения и меньше подсчитанной ио некоторым критериям для таких крупных складчатых систем, как Гималаи и Альпы, оно все же реально и позволяет представить себе, что в определен- ные моменты в некоторых местах поверхности земного шара происходили 1 По этому поводу Казн отметил, что в Центральной Африке последовательные тектонически неустойчивые зоны в одном и том же крупном регионе постепенно простран- ственно сокращаются; например, еще активные разломы грабена являются скорее цен- тральными, чем краевыми, что, по мнению Казна, вызывает мысль о постепенном переходе к устойчивому состоянию. 2 Эта идея теперь получает подтверждение в свете изучения докембрийской текто- нической истории.— Прим. ред.
182 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ незначительные перемещения; оно позволяет также понять, что дифферен- циальные сжатия вызывают более или менее отчетливо выраженное враща- тельное движение. Побережья тихоокеанского и атлантического типов В первой части данной работы мы напомнили взгляды Зюсса о различии между обликом берегов Тихого и Атлантического океанов. Мы указали так- же, что, по нашему мнению, это различие не имеет столь большого значения, какое придавал ему Зюсс. Однако такое различие существует. Оно выражено присутствием очень молодых складчатых систем по периферии Тихого океа- на и, напротив, древних складчатых систем, сильно денудированных, вдоль большей части берегов Атлантики, а также Индийского океана. К этому сле- дует добавить, что на западной и северной окраинах Тихого океана и местами вдоль берегов Америки существуют глубоководные желоба, которые мы назвали краевыми желобами (fosses marginales). Возможно, именно в этом кроется причина различия облика побережий. Кроме того, не следует ли видеть одну из причин наблюдаемого различия в весьма разном относительном возрасте краевых складчатых систем по пери- ферии Тихого океана и складчатых систем по периферии других океанов? В каждой из краевых систем Атлантики и Индийского океана сохрани- лась лишь часть первичной складчатой зоны, а именно осевая часть тектогена и его склон, обращенный к материку, т. е. к форланду; второй склон, кото- рый можно отнести к тыльной области, погрузился и в настоящее время покрыт водами океана или же недислоцированными или слабодислоциро- ванными осадками, залегающими на нем с угловым несогласием. Подобная картина наблюдается на Лофотенских островах по периферии Скандинавской складчатой системы, в Аппалачах, древней складчатой системе Майомбе в западной части Африки, в более молодой складчатой зоне, простирающейся вдоль южной оконечности Африки, а также на восточной окраине острова Мадагаскар и вдоль западного побережья Австралии. Такое строение вполне сравнимо также со строением, известным в склад- чатых зонах, принадлежащих континентальной области, за пределами круп- ных океанов. Таковы альпийские складчатые системы с опущенными зонами, в частности во внутренней части крупных дуг, подобных Карпатам; таков