6 лет назад
Нету коментариев

В предыдущих главах мы рассмотрели закономерное распределение горообразовательных процессов на поверхности Земли и в направлении сверху вниз. Но для разносторонней характеристики этих процессов необходимо еще рассмотрение их в «четвертом измерении», т. е. необходим ответ на вопрос, существует ли закономерность в распределении их во времени, или, другими словами, существует ли периодичность тектонических процессов? С этим вопросом я связываю некоторые проблемы, которые уже были коротко затронуты в первых главах. Там мы установили, что понятие тектонической фазы нельзя ограничивать слишком узким интервалом, хотя и нельзя отрицать усиление тектонических движений в определенные времена. Этот вывод содержится уже в установленной Э. Зюссом концентрации горообразования в каледонском, варисцийском и альпийском циклах и был уже неоднократно использован в качестве основы для подразделения истории Земли на циклы.

Однако повторяемость явлений еще не есть периодичность, и именно теория фаз способствовала дискредитированию первых ‘попыток циклического подразделения истории Земли, так как получилось такое большое число фаз, что оно оказалось непригодным для установления периодического подразделения для всего земного шара. Очевидно, что закономерное подразделение истории Земли па циклы при помощи тектонических соображений может быть проведено лишь в том случае, если в основу будут положены движения большого масштаба, т. е. большие колебания, и если тектонические фазы будут рассматриваться не как исходный пункт, а как побочное явление циклического подразделения. Как уже говорилось, повторение явлений еще не создает цикла и, в крайнем случае, представляет Собой только ритм, тогда как для циклов является характерным закономерное повторение многих и точно определенных стадий. Я считаю возможным провести циклическое подразделение истории Земли только с этой точки зрения. Теперь я изложу попытку такого циклического подразделения, которую рассматриваю пока только лишь как основной тезис дискуссии. За исходную точку зрения я принимаю тот факт, что в послекембрийском развитии существует несколько трансгрессий, распространявшихся на весь земной шар и соответствовавших общему погружению и затоплению материков. Это—эпохи верхнего ордовика, девона, келловейского и сеноманского веков и, возможно, нижнего олигоцена. Примечательным является то, что все эти трансгрессии происходили в Европе в направлении с запада на восток и что им предшествовали более слабые предвестники (в кембрийском периоде, в нижнем девоне, в лейасе, неокоме, эоцене), имевшие определенное направление с севера на юг.

Рассмотрим картину истории Европы в перспективе истории Земли.

Кембрию соответствует трансгрессия на большой альгонкский материк, который как здесь, так и в Северной Америке характеризуется присутствием самого молодого отдела докембрия — красных континентальных песчаников. Установлено, что трансгрессия кембрийского моря затронула главным образом западную часть материка, а ось наибольших глубин моря проходила тогда в направлении с северо-северо-востока на юго-юго-запад. Кульминационный пункт трансгрессии приходится на средний кембрий, а затем опять становятся заметными регрессивные тенденции. Это можно представить себе таким образом, что выдающийся на запад полуостров среднеевропейской кембрийской суши попеременно погружается и снова поднимается над уровнем моря. Типичными отложениями кембрийского моря являются светлые песчаники литоральной зоны и темные битуминозные сланцы мелконеритовой зоны. Особенно бросается в глаза бедность известняками.

Отмечу здесь же, что очень сходная картина распространения моря и фаций получается для нижнеюрской эпохи (лейас); однако палеогеографическая картина лейаса оказывается значительно дифференцированнее, что отчасти обусловлено нашими более точными сведениями о распространении молодых формаций (рис. 68).

Схемы распространения морей в Европе

Схемы распространения морей в Европе

Сильно отличающуюся от намеченной для кембрия картину дает следующий ордовикский период: здесь огромная трансгрессия прогрессивно заливает большие области Европы в направлении с запада на восток. Направление длинной оси морского бассейна теперь колеблется от северо-запад-юго-восточного до экваториального. В окраинных областях, например, в Эстонии, разрез начинается светлыми песчаниками, которые переходят затем в глауконитовые песчаники, а дальше в мергели и известняки более глубокой неритовой зоны. На западе в глубинных частях моря, где оно существовало уже в кембрии, преобладает монотонная фация граптолитовых сланцев. Погружение достигает максимума во второй половине ордовика. Таким образом, можно утверждать, что ордовик соответствует второй большой фазе трансгрессии и фазе самого глубокого погружения — инундации.

Отмстим здесь же, что сходная ситуация получается также в средне- и верхнеюрскую эпохи. В это время в доггере происходит большая трансгрессия, направленная с северо-запада на юго-восток, которая в келловейском веке переходит в глубокое погружение с осью моря, ориентированной с востока на запад. Разрез начинается классическими трансгрессивными сериями, для которых характерны глауконит и окислы железа. Выше следуют карбонатные породы. При известных условиях,— по-видимому, при наличии связи с Арктическим морем, — вместо карбонатов появляются темные сланцы, как, например, в бореальной фации восточно-европейской юры. Следует подчеркнуть, что во второй фазе трансгрессии, точнее в начале ее, часто проявляются осадочные железные руды, как например, в ордовике Богемии, Тюрингии, Бретани и в доггере Лотарингии, Швабии и Польши.

В готландии наблюдается изменчивая картина: одни области продолжают погружаться, другие — подниматься (рис. 69). Таким образом, возникает более дифференцированная па­леогеографическая обстановка, а в связи с этим становятся более изменчивыми и фации. Однородная фация граптолитовых сланцев сохраняется только в глубинных частях моря; мелкое же море обнаруживает прямо «калейдоскопические» изменения фаций, которыми отличается, например, готландий острова Готланд. Что касается распределения суши и моря на площади, то здесь намечается, в известной степени, возвращение к исходному положению, выражающееся в том, что западная часть, в общем, погружается глубже, нежели восточная, и, таким образом, снова возникает меридиональное расположение зон суши и моря. Без сомнения, этому времени отвечает фаза повышенного беспокойства земной коры, определенно со­впадающая с тем, что Белоусов называет обращением (инверсией) режима. Я назвал бы ее фазой дифференциации.

Схема распространения морей в Европе в готландии

Схема распространения морей в Европе в готландии

Схема распространения морей в Европе

Схема распространения морей в Европе

Схема распространения морей в Западной Европе

Схема распространения морей в Западной Европе

В верхнеюрской эпохе также намечается промежуток времени усиленной дифференциации, охватывающий кимериджский и нижнепортландский века (рис. 72). Он характери­зуется различными карбонатными фациями (рифовые, оолитовые известняки, мергели) с многочисленными перерывами в Западной Европе и чередованием глин и глауконитовых песков в Восточной Европе.

Схема распространения морей в Западной Европе

Схема распространения морей в Западной Европе

Окончанию готландия соответствует период интенсивного новокаледонского горообразования, сопряженного с большой регрессией моря и приростом суши вследствие эмерсии значительных участков материка. Форма остаточных бассейнов после образования складок зависит, конечно, от направления вновь возникших горных цепей. Но наряду с этим, как и в фазе дифференциации, становится заметным новое распределение напряжений, так что направление осей бассейнов в этой фазе не остается постоянным; однако господствующим яв­ляется простирание с востока на запад. Для периода регрессии характерны фация соленосных осадков и горючие ископаемые, а для периода эмерсии — континентальные красноцветные кластические отложения.

Сходной сметой фаций заканчивается древнемезозойский цикл; для верхнепортландского и вельдского ярусов характерны пестроцветные отложения сухого климата, соли и горю­чие ископаемые; этот период совпадает с киммерийским тектогенезом. Надо иметь в виду, что продолжительность отдельных фаз в разных частях области может быть различной. Так, например, нижний девон Северной Европы относится еще к фазе прироста суши, т. е. к концу каледонского цикла, а в Средней Европе — уже к начальной фазе трансгрессии следующего за ним варисцийского цикла.

Из этого рассмотрения вытекает, что промежуток времени от кембрия до девона можно подразделить нашесть ф а з, которые определяются палеогеографически и фациально и находятся в известном отношении к тектогенезу, так как сильнейшие тектонические движения, бесспорно, приходятся на фазы регрессий и прироста суши. Из сказанного ясно также, что аналогичная последовательность фаз существует и для раннемезозойского времени.

Для остальных циклов истории Земли в Европе намечается почти идентичная смена фациальных обстановок. Эти шесть фаз повторяются, по крайней мере, пять раз. Сделаем краткое сопоставление (см. табл. 2, 3, 4, 5, 6).

T_2

Возможно, что имеется и новотретичный цикл, но он еще не закончен и точно не доказан, так как видимым образом протекает в геосинклинальном пространстве Южной Европы, которое имеет некоторые особенности.

T_3

Лежащая в основе этой схемы циклов перемена главного направления морей от северо-южного до востоко-западного подмечена уже больше чем 50 лет тому назад Карпинским. Она может служить указанием на то, что происходят не чисто эвстатические колебания уровня моря, а тектонические прогибания земной коры, т. е. колебательные движения в смысле Белоусова. Разница, по моему мнению, заключается лишь в том, что направление трансгрессии не просто меняется с северо-южного на востоко-западное, а постепенно поворачивается с направления север—юг на северо-запад — юго-восток, затем на запад—восток и снова на север—юг, совершая в каждом цикле полный оборот по направлению против часовой стрелки. В конце цикла, когда главная ось морей лежит в направлении с востока на запад, происходит наиболее интенсивная фаза горообразования, заканчивающая этот цикл. Объяснение этому явлению найти нетрудно. Очевидно, что перемена направления трансгрессии означает, что эллипсоид напряжения вращается. Если он располагается согласно по отношению к структурным поверхностям в земной коре, то сопротивление деформациям является наименьшим и, таким образом, может последовать разряжение напряжений в виде деформаций, т. е. в виде горообразовательной фазы. Этим объясняется то, что горные системы Старого света имеют главным образом экваториальное направление. Само собой разумеется, что при ином расположении структурных поверхностей в каком-нибудь месте предельная величина упругой деформации может быть достигнута при ином положении вращающегося эллипсоида напряжения, что может привести к предварению или запозданию фаз деформации.

T_4

Против этого циклического подразделения приводились разные возражения, которые, по моему мнению, упускают из виду самое главное, так как они исходят из существования местных несоответствии, которые ничего не опровергают и ничего не доказывают. Дело в том, что наличие таких несоответствий теоретически по различным причинам можно даже ожидать.

T_5

Во-первых, мы знаем, что бывают колебательные движения, продолжительность которых короче тех движений, о которых говорилось, и которые накладываются на большие циклы таким образом, что каждый большой цикл распадается на полное число циклов второго порядка. Над изучением этих колебательных движений особенно много работал Белоусов. Имеется даже несколько порядков циклов с продолжительностью от времени одной зоны до периода. Первые идентичны с цикдотемами Мура, вторые — с пульсациями Грэбо. В Во­сточной Европе, например, можно легко подразделить древне-палеозойский цикл на две, новопалеоэойский — на три пульсации; древнемезозойский цикл охватывает три пульсации, но­вомезозойский — две. Такую же закономерность Можно распознать и в Западной Европе, следовательно, она не представляет собой какое-либо местное явление. Фазы циклов различ­ного порядка могут складываться или вычитаться, давая, таким образом, различия и расхождения, или дифференциацию и дивергенцию фаз, что, конечно, отражается в процессе отложе­ния осадков. Очевидно, что все это не является действительным возражением против циклического подразделения.

T_6

Во-вторых, следует учитывать, что способность различных частей земной коры реагировать на тектонические напряжения весьма различна. Глыбы мало реагируют на тенденции к опусканию; они могут оставаться в течение целых периодов выше уровня отложения осадков. Геосинклинали, напротив, могут погружаться в течение целых периодов и в результате дают монотонные «объединенные серии» (series comprehensives), которые с трудом можно подразделить. Устойчивые глыбы реагируют на тектонический импульс медленно и с запозданием. В результате цикл может выпадать или сокращаться. Все это, как уже отметил Белоусов, также не может опровергнуть теорию циклов. В связи с этим нельзя думать, что начало в конец фазы, будь то трансгрессия, регрессия или тектоническое нарушение, повсюду наступают в одно и то же время. Одновременность — это относительное понятие, которое зависит от продолжительности периода и от подвижности глыб.

Третий источник расхождений был уже мной указан; я имею в виду положение структурных плоскостей в пространстве и их отношение к направлению напряжений. Отклонение этого отношения от нормального может привести к деформациям, которые вызывают возникновение новой системы порогов и бассейнов, а эта система в свою очередь создает такое расположение морфологических элементов и такое распределение осадков, которое отклоняется от нормального течения цикла. По этой причине ввести в цикл тектонические фазы без натяжки невозможно.

Последнее соображение является принципиально важным для некоторых вопросов региональной геологии. Во всех северных материках группировка циклов во времени, в общем, одинакова, но в Атлантической половине земного шара самые интенсивные тектонические процессы распределяются несколько иначе, нежели в обрамлении Тихого океана. В Европе наибольшая интенсивность горообразования приходится между силуром и девоном (новокаледонское горообразование), между нижним и верхним карбоном (варисцийское) и в палеогене (пиренейское — савское); киммерийское же горообразование в Европе проявилось слабее, в особенности в области Средиземноморской геосинклинали. В Восточной Азии, напротив, сильнее всего представлены салаирская и таконская фазы каледонского горообразования, затем древне- и новокиммерийское, а также позднеальпийское горообразование (в южной ге­осинклинали и по восточной кайме). Варисцийское горообразование представлено молодыми фазами, — особенно заальской, но его значение по направлению на восток все больше умень­шается. Оба типа распределения горообразования во времени не отделяются друг от друга резко, а переходят один в другой постепенно. Уже па Урале отмечается сильное преобладание нововарисцийского горообразования и более значительное влияние киммерийских движений. Яснее это проявляется в среднеазиатских горных системах: здесь имеется до некоторой степени евразийский переходный тип, при котором киммерийское горообразование, достигшее в Европе, самое большее, интенсивности германотипной деформации, возрастает на Памире до альпинотипной интенсивности, в то время как варисцийская деформация, еще довольно интенсивная в северном Тянь-Шане, понижается дальше на восток, постепенно теряя свое значение в Монголо-Охотском орогене. Столь же значительная интенсивность киммерийского горообразования характерна и для Тихоокеанской окраины Северной Америки, между тем как Атлантическая окраина с варисцийской системой Аппалачей имеет европейский характер распределения фаз во времени.

При рассмотрении этого распределения во времени становится очевидным, что варисцийский и альпийский орогенезы ‘формируют структуры с экваториальным простиранием, а каледонские и в особенности киммерийские цепи ориентированы большей частью меридионально и в направлении северо-восток — юго-запад. По-видимому, в этом выражается древнее структурное различие атлантического и тихоокеанского полушарий, которое, при вращающемся плане напряжений, конечно, должно было повести к деформациям в различное время.

Поэтому я придерживаюсь мнения, что несмотря на осложнения, возникающие вследствие нарастающей структурной деформации земной коры, все же можно хорошо распознать закономерное циклическое подразделение на шесть больших циклов. Можно также доказать и возвращение к одним и тем же фазам со сходным развитием палеогеографических условий, фаций, полезных ископаемых. Мы видим, что для первой фазы трансгрессии являются характерными битуминозные сланцы и тем самым нефтематеринсие породы, для второй фазы — фосфорит, осадочные железные руды и глауконит, а для периодов инундации в геосинклиналях — залежи сульфидов в сопровождении начальных инициальных магматитов. Периоды дифференциации иногда характеризуются накоплением нефти, периоды регрессии — рудными залежами в сопровождении синтектонических интрузий, а периоды эмерсии — горючими ископаемыми, солями и месторождениями коры выветривания. Циклическое подразделение представляет, таким образом, известный интерес и для практики, в особенности для прогноза полезных ископаемых.

Далее следует отметить, что подразделение истории Земли на циклы интересно также и для палеоклиматических исследований. Как известно, в истории Земли имелись три периода больших оледенений: в позднем альгонке (возможно, даже дважды), затем в каменноугольно-пермское время и в четвертичном периоде. Все эти три оледенения примыкают по времени к большим горообразованиям и соответствуют фазам регрессии и эмерсии. При этом надо заметить, что они соответствуют только циклам, заканчивающимся горообразованием с экваториальным простиранием; к этим циклам следует отнести также ассинтское или байкальское горообразование позднего альгонка, т. е. рифейского времени. В каледонском же цикле известно только слабое оледенение в Южной Африке, а в киммерийском оледенения неизвестны вообще. Бедные известью отложения первой фазы трансгрессии следующего затем цикла могут рассматриваться как следствие холодных течений, как результат дифференцированного климата. При этом следует подчеркнуть, что экваториальные горообразования отличаются также и тектонически (морфогенетически) своей большей интенсивностью.