8 лет назад
Нету коментариев

Подводя итоги, мне хотелось бы обратиться к некоторым проблемам общего характера. Подчеркиваю при этом, что я не намерен построить какую-либо общую теорию горооб­разования. Все изложенное выше представляет лишь частичные результаты, которые я считаю в достаточной степени обеспеченными фактами и которые, без сомнения, должны будут служить материалом для построения общей, не противоречащей им теории. Однако я признаю, что эти результаты оказываются недостаточными для создания общей, не содержащей противоречий теории, и уже меньше всего для математически формулированной динамики Земли, как этого недавно требовал швейцарский геолог Зондер. Мы находимся в настоящее время еще далеко от возможности создания такой теории, так как все наши вычисления представляют собой уравнения, содержащие больше чем одно неизвестное, а потому и не могут быть решены однозначно. Поэтому я считаю, что критическое обсуждение многочисленных имеющихся в настоящее время теорий не может быть плодотворным. Следя в течение почти пятидесяти лет за развитием тектонических представлений, я часто видел, как даже хорошо обоснованные и остроумно составленные теории быстро опрокидывались открытием немногих новых фактов и сходили со сцены. Однако примечательно то, что они сходили со сцены большей частью не навсегда, так как в дальнейшем появлялись опять, так сказать, на измененной основе. Ясно, что в них содержатся правильные элементы, в этом и заключается их значение. Здесь я хотел бы установить, к какому кругу теоретических идей ближе всего подходят изложенные мной фактические результаты.

Однако вернемся сначала к уже затронутому в предыдущей главе вопросу о циклическом развитии Земли, так как он требует некоторых разъяснений и дополнений. Строго говоря, к доказательствам наличия закономерных циклов должно присоединяться еще доказательство одинаковой продолжительности циклов считалось установленным, что если положить в основу истории Земли периоды горообразования, то в среднем они имеют интервалы от 180 до 200 млн. лет. Однако этого не видно из составленной мной схемы последовательности циклов, да и само по себе это неверно, так как важное киммерийское горообразование, без сомнения, относится к самостоятельному циклу и должно стать наравне с альпийским. Обзор последовательности построенных мной циклов показывает, что не может быть речи об одинаковой продолжительности циклов. Промежуток времени от кембрия до девона оказывается здесь приблизительно в три раза более длительным, нежели продолжительность мелового периода. На первый взгляд это противоречит строгой закономерности. Но при внимательном рассмотрении замечается нечто своеобразное: продолжительность циклов от древних времен к современности регулярно понижается, а именно таким образом, что каждый последующий цикл составляет приблизительно 2/3 предыдущего.

Отклонения не выходят за границы ошибок радиоактивных методов исчисления времени. Этот подсчет можно продолжить дальше. В настоящее время принимается, что байкальское (ас-синтское) складкообразование в конце рифейского периода соответствует времени 510—550 млн. лет до современности, т. е. это складкообразование происходит как раз в то время, когда согласно приведенной шкале времени следовало бы ожидать докаледонский период горообразования. Подчеркиваю при этом, что это складкообразование было установлено без всякого учета моей схемы времени. Согласно формуле х = 3у/2 , где х — длительность предыдущего цикла, а у — последующего, нужно было бы ожидать встретить предыдущее добайкальское горообразование в период 750—800 млн. лет до современности, а еще более отдаленное в эпоху, отстоящую от нас иа 1100—1200 млн. лет. Это точно совпадает с карельским и свекофенским горообразованиями в среднем альгонке и конце архея, т. е. точно соответствует обоим, распространенным по всему земному шару, тектогенезам докембрия.

По моему мнению, в данном случае едва ли можно говорить о случайности, даже принимая во внимание неточность радиоактивных методов измерения времени. Объяснения этой очевидной закономерности пока дать еще невозможно. Но напоминаю, что вследствие ускорения вращения Земли вокруг Солнца можно вполне допустить изменение астрономического масштабна времени. С таким представлением хорошо гармонирует и отмеченное нами ускорение циклов.

С обоснованием циклического развития Земли связан еще один вопрос. Вполне возможно, что с этим процессом как-то увязывается и развитие органического мира, которое также должно обнаруживать соответствующие признаки периодичности. Вопрос о соотношениях между развитием органического и неорганического мира уже часто подвергался оживленной дискуссии и при этом освещался довольно различно. Для достижения, по возможности, объективных результатов я попытался сопоставить намеченную мной эпейрогеническую кривую циклов с данными о развитии органического мира во времени. При этом подчеркиваю, что авторам кривых, используемых мной, мое подразделение на циклы либо было неизвестно, либо ими отвергается.

На схеме Шиндевольфа (рис. 74) крестиками обозначены угасание и возникновение родовых линий развития, а толстыми линиями — времена расцвета. Сопоставление этой схемы с эпейрогенической кривой позволяет ясно распознать, что поворотные пункты в развитии морских животных приходятся обычно на фазы эмерсии и на время перехода от первой ко второй трансгрессии (т. е. отвечают переходу от меридионального к экваториальному направлению); периоды же расцвета очень часто приходятся на фазы инундации. У позвоночных животных и у растений марки развития распределяются иначе; здесь ясно выступает отношение к периодам эмерсии и орогенеза.

Развитие органического мира, по Шиндевольфу, 1950

Развитие органического мира, по Шиндевольфу, 1950

Другая кривая Невелла (рис. 75) приводит проценты новых родов к общему числу родов известной группы организмов в течение отдельных единиц времени.

Изменение числа новых родов, по Норману-Невеллу, 1952

Изменение числа новых родов, по Норману-Невеллу, 1952

Здесь ясно можно установить, что кульминационные точки кривых, соответствующие наиболее сильной дифференциации родов, приходятся на периоды дифференциации циклов. Это совпадение выступает еще яснее в более детализированных по времени кривых Moopa для палеозойских и мезозойских криноидей (рис. 76, 77).

Число видов морских лилий в палеозое, по Моору

Число видов морских лилий в палеозое, по Моору

Число видов морских лилий в мезозое и кайнозое, по Моору

Число видов морских лилий в мезозое и кайнозое, по Моору

Надо подчеркнуть один бросающийся в глаза факт. Наилучшее совпадение обнаруживают циклы, которые заканчиваются экваториально простирающейся складчатостью. Этого и следовало ожидать, так как такие горообразования ведут к возникновению границ, лежащих параллельно расположению климатических зон, так что они могут вызвать климатическую изоляцию фауны. Вообще следует подчеркнуть, что отношения между эволюцией и развитием циклов могут быть только косвенные, так как горообразование часто имеет только местное значение, и его роль в создании общей палеогеографической картины очень часто зависит от случайностей. Важными являются другие косвенные связи, из которых прежде всего следует назвать связи между циклами и эволюцией через посредство климата. Как мы уже видели на примере периодов оледенения, климат находится в прямом соотношении с большими циклами: времена инундаций и дифференциаций являются периодами выровненного теплого климата, а времена эмерсии соответствуют сильной дифференциации климатических зон. При рассмотрении органического мира астрономический год, определяемый вращением Земли вокруг Солнца, представляется более важным, нежели физический год, высчитанный по радиоактивному распаду. Если длительности года, вычисленные этими методами, не совпадают, на возможность чего я уже указывал раньше, то расхождения может обнаружить и соотношение развития органического и неорганического мира. Это относится также и к другим возможным неорганическим факторам эволюции. Я здесь имею в виду принос при вулканических процессах солей, играющих роль катализаторов, изменение состава атмосферы и морской воды, как реакционной среды биохимических процессов, изменение температуры поверхности Земли при конвекционных течениях под корой, изменения радиоактивного притока снизу и изменения проницаемости воздуха для солнечных и космических лучей. Все это — биологически важные факторы, находящиеся в довольно тесных отношениях со стадиями развития циклов. Несмотря на сильнейшую дифференциацию факторов и на возможности взаимодействия неорганической и органической среды, примечательно то, что в приведенных диаграммах процесс развития органического мира ясно включается в ритм эволюции Земли. Во всяком случае мне кажется, что здесь открывается большое поле для плодотворных сравнительных исследований.

Циклический ход истории Земли можно графически пред-ставить не только в виде составленной мной осциллограммы, но и в виде другой диаграммы, например, в виде спирали, в которой каждый оборот соответствует одному циклу, а средний радиус пропорционален продолжительности цикла (рис. 78). Древние циклы располагаются, таким образом, снаружи. Спираль подразделяется на шесть секторов, каждый из которых составляет одну фазу цикла. Так как продолжительность фаз не везде одинакова и фазы отчасти перекрывают друг друга, то в этом смысле диаграмма, конечно, является не совсем точной.

Кривая (спираль) циклического развития Земли, по Бубнову

Кривая (спираль) циклического развития Земли, по Бубнову

То же самое можно сказать и относительно изображения в виде модели, которую я построил для удобной и наглядной демонстрации: спирально закрученная лента, нанесенная на шестиугольную пирамиду, обозначает циклы, которые по направлению к вершине пирамиды, т. е. к современности, становятся все более короткими. Каждая грань пирамиды соот­ветствует во всех циклах определенной фазе. На этих гранях расположены относящиеся к данному периоду времени палеогеографические карты и типичные образцы фаций. На модели прекрасно видна повторяемость сходных палеогеографических ситуаций и сходных в петрографическом и биологическом отношениях фациальных типов отложений в отдельных фазах следующих друг за другом циклов.

Наряду с анализом временных закономерностей всемирного масштаба, мне кажется, необходимо коротко коснуться вопроса о пространственных закономерностях, также касающихся всего земного шара.

Бельгийский геолог Фурмарье обратил внимание на всеобъемлющую пространственную симметрию в распределении структурных форм: это — симметрия по отношению к плоскости, проходящей через ось вращения Земли и через Атлантический и Тихий океаны. В Атлантической области на севере имеются два щита — Канадский и Балтийский. К ним примыкают каледонские торные цепи в Норвегии и Англии и Северные Аппалачи в Северной Америке. За ними южнее следуют арморикано-варисцийские дуги Средней Европы и Южные Аппалачи в Северной Америке. На восток отсюда располагается устойчивая платформа Восточной Европы, а на запад — устойчивая плита центральных равнин Северной Америки. Еще далее на восток лежит меридиональный верхнепалеозойский Урал, а на запад — также меридиональные Кордильеры с верхнепалеозойским основанием.

На Тихоокеанской стороне в Северной Америке и в Центральной Азии имеются меридиональные третичные и киммерийские горные цепи, а к ним примыкают древние щиты Кана­ды и Центральной Сибири.

Речь здесь идет не о действительной симметрии, а лишь кажущемся симметричном (квазисимметричном) расположении, как это возможно, например, в текучем материале при известной форме деформации, о чем мы уже упоминали при рассмотрении текстур и структур. Итак, понятие симметрии нужно представлять себе здесь в том смысле, какой ему при­дает Зандср, т. е. в кинематическом, а не в статическом смысле.

Но особенно примечательным является то, что такая симметрия отсутствует по отношению к экватору, на что справедливо указал уже Коссмат. Палеозойские горные системы раз- . виты только севернее Средиземноморской альпийской геосинклинали и почти отсутствуют вдоль северного края Африки, Индии и других глыб Гондваны. Устойчивые элементы в север-ном полушарии имеют форму щитов, в южном — форму глыб и полей. Циклы на севере и на юге также обнаруживают некоторые различия.

Что касается асимметрии Земли по отношению к плоскости экватора, то примечателен еще следующий факт. Северные ядра Канадского, Балтийского и Средне-Сибирского щитов обнаруживают в течение развития Земли многократный прирост территории на юге и вообще по периферии, происходивший во время главных периодов горообразования. Именно благодаря этому приросту возникли материки Европы, Азии и Северной Америки. В южном полушарии таких периферических пристроек лет, по крайней мере их нет по краю Средиземно­морской геосинклинали. Напротив, Гондванский материк в процессе развития Земли обнаруживает непрерывное распадение. Таким образом, и в динамическом смысле между северным и южным полушариями существуют большие противоположности.

Эта экваториальная асимметрия, связанная с полярной меридиональной квазисимметрией, представляет собой, на мой взгляд, весьма примечательный факт, который нельзя упускать при сопоставлении структурных закономерностей, точно так же, как нельзя пренебрегать значением деления геологического времени на циклы при объяснении образования современных структурных форм.

Подведем теперь итог тем основам общей теории горообразования, которые я на основании предыдущего изложения считаю установленными. Мне представляются особенно показательными следующие десять пунктов:

1. Неоднородность внешней оболочки (сиалического покрова), которая доказывается как морфологически — различиями рельефа, с вертикальным размахом до 20 км, так и вещественно—различной толщиной сиалического слоя. В структурном отношении она выражается в подразделении на глыбы, платформы, геосинклинали или орогены, океанические бассейны.

2. Различная реакция этих элементов на напряжения в земной коре в виде колебательных движений и деформаций различной амплитуды и интенсивности.

3. Возрастающая дифференциация наружной оболочки, выраженная в ее вещественном составе, в распаде на все более сужающуюся сеть плоскостей движения (измельчение сетки структурной канвы), в распаде на поля и в обострении расчлененности рельефа. В настоящее время можно довольно определенно сказать, что, например, варисцийский ороген далеко не достигал высоты более юного — альпийского.

4. Этажное построение внешней оболочки Земли. Мы различаем три этажа: глубинное основание (фундамент), подстройку и надстройку, причем отдельные этажи имеют различный тип структуры и по-своему деформируются даже в случаях одновременной деформации. Отсюда следует вывод, что между этажами располагаются горизонтальные поверхности движения или плоскости скалывания.

5. Течение и ламинарное скольжение в катазоне над недеформированным основанием в противоположность складкообразованию в верхнем этаже. В связи с этим внизу часто имеется куполообразная структура, а вверху структура в виде складчатых горных цепей.

6. Периодически наступающее расплавление (анатексис) и периодический подъем мигматитового фронта с гранитизацией, которая является признаком перемены температур в определенном горизонте.

7. Периодические изменения интенсивности тектонических движений.

8. Мировое циклическое подразделение эпейрогенических и колебательных движений, по-видимому, с ускорением периода циклов на протяжении истории Земли.

9. Вращение плана напряжений, т. е. эллипсоида напряжений, в течение каждого цикла, происходящее всегда против часовой стрелки.

10. Симметрия в меридиональном направлении и асимметрия в экваториальном, так сказать, «моноклинная картина деформаций» всего земного шара, как признак кажущегося од­нородным поля напряжения Земли.

Хотя пока еще невозможно построить полную и лишенную противоречий теорию динамики Земли, тем не менее в общих чертах все же можно установить, насколько распространенные в настоящее время теории, или, лучше сказать, группы теорий, согласуются с приведенными мной выше десятью пунктами. Я остановлюсь сначала на антагонизме, рассмотренном швейцарским геологом Арганом, между так называемыми фиксическими и мобилистическими теориями. В основном вопрос сводится к тому, как передвигается внешняя оболочка Земли над ядром: вся целиком или же по частям, т. е. подвергались ли сдвигу отдельные, распознаваемые на поверхности глыбы по отношению к сети географических координат. В принципе этот вопрос уже разрешен установлением этажного строения земной коры, а также доказательствами скользящих и текучих деформаций глубинного основания. Геометрически также немыслимо существование горизонтальных флексур и горизонтальных передвижений крупного масштаба без наличия основной горизонтальной плоскости сдвига на глубине. Но это еще ничего не говорит о размерах передвижений. Теория перемещения материков Вегенера в ее начальном виде не выдерживает критики. В большинстве случаев горизонтальные движения представляют, как указал Клоос, «движения по рельсам» или движения вдоль твердых стенок.

Фиксические представления обыкновенно идентифицируют с теорией сжатия земной коры. Но это неправильно. При различной пластичности и различной компетентности отдельных слоев тектоносферы сжатие должно было повести к горизонтальным перемещениям этих слоев друг по другу, т. е. к известному мобилизму, хотя и не приходится ожидать возникновения этим путем передвижений в масштабе альпийских покровов. Впрочем, возражения против теории сжатия, как основы геотектоники, лежат в другой области.

Во-первых, необходимо признать неправильным обычное сравнение контракции Земли со сморщивающейся кожицей яблока. Как показывают изложенные выше соображения о симметрии земного шара, мы имеем дело не с общим сморщиванием, связанным со всесторонним сжатием, а с закономерным расположением структурных элементов и зон деформации относительно оси вращения Земли.

Во-вторых, в Земле господствуют временами деструктивные напряжения, отчасти в направлении под прямым углом к сжатию, а отчасти в одинаковом с ним направлении, но в другой области. Трудно объяснить провал внутренней части орогена иначе, чем деструктивными напряжениями, например, в Карпатах, в западной области Средиземноморья и во многих других областях с сильным одновременным вулканизмом.

В-третьих, эпизодичность горообразования нельзя объяснить беспрерывным сжатием. Для такого объяснения нужно ввести дальнейшие дополнительные теории, которые целиком висят в воздухе.

Однако отмечу, что я ставлю под вопрос только значение сжатия как главного двигателя геотектоники, но никоим образом не сомневаюсь в наличии контракционных напряжений. Конечно, прежнее чисто термическое объяснение сжатия является в настоящее время несостоятельным, а приводимое иногда указание на атомные изменения, сопровождающие уплотнение ядра Земли, настолько туманно, что оно действительным объяснением не является. Но здесь имеется и другая возможность объяснения. Белоусов и другие советские коллеги совершенно справедливо указывают на значение дифференцирующих процессов для геотектоники. Возможно, что при этом надо меньше иметь в виду непосредственное поднятие легких сиалических дифференциатов, нежели тот процесс, значение которого недавно подчеркнул Термье. По его мнению, легкие составные части симатического слоя (вода, щелочи, кремнезем) послужили сперва для гранитизации наиболее глубинных частей тектоносферы, а позднее, при новом процессе восходящего анатексиса, были выжаты дальше наверх. Следовательно, сиалический слой является дифференциатом, который позднее превращается метасоматизмом в более легкие и чистые формы и переносится кверху. В этом можно найти объяснение и для факта относительного увеличения содержания радиоактивных веществ в сиалическом слое и относительного обеднения ими верхней части симатической оболочки. По смыслу теории сжатия процесс дифференциации должен быть использован таким образом, что симатическая оболочка обед­няется легкими составными частями, становясь более плотной, а легкие составные части накапливаются у ее верхней границы и способствуют утолщению сиалической оболочки.

Такое представление вполне согласуется с приведенными мной десятью пунктами, но оно не объясняет геометрические и временные закономерности геотектоники. В частности, им нельзя объяснить вертикальные колебания в расположении мигматитового фронта, т. е. колебания изотерм, и периодический ход движений земной коры. Мне думается, что из этого положения невозможно найти выход без допущения наличия тепловых течений под земной корой в том виде, как эту гипотезу разработали Холмс, Григгс, Венинг — Мейнес и в последнее время Гавеманн, после того как на этот источник сил уже раньше указали геологи Ампферер, Швиннер и Краус. Периодичность объясняется усилением и ослаблением термических конвекционных токов, подобно тому как это имеет место и в феномене гейзеров. Строение полей в смысле Клооса объясняется образованием клеток конвекции, окруженных отдельными струями восходящих и нисходящих течений. Симметрия может быть объяснена соотношением «внутренних циклов» и вращательной системы Земли, если она не обосновывается уже первичным расчленением Земли. Наконец, текучая деформация (поток магмы) непосредственно запечатлевается в плоских куполах катазоны круто стоящей каймой. По моему мнению, теория термических конвекционных токов не противоречит ни одному из перечисленных мной десяти пунктов и даже является для некоторых из них весьма простым и естественным объяснением. Она также естественно объясняет и причину дифференциации. Сказанным ограничивается все, что сегодня можно сказать по этому вопросу. Выдвигать окончательные тезисы в настоящее время невозможно прежде всего потому, что еще нельзя сказать, какие дополнительные факторы и в каком размере участвуют в создании общей тектонической картины.

А что такие факторы существуют, вытекает из изложенного выше. Такими факторами являются, в частности, гравитационная дифференциация мясе, с одной стороны, и вращение Земли, с другой. На последнем факторе Вегенер попытался в свое время обосновать горизонтальные перемещения материковых глыб’, указав при этом на движения к экватору и на запад, неизбежно возникающие при вращении Земли. В настоящее время мы придерживаемся того взгляда, что эти импульсы являются чересчур слабыми для объяснения проис­хождения орогенов и что они вообще не затрагивают феномена колебательных движений. Однако, вполне возможно, что эти напряжения содействовали возникновению первоначального раскалывания земной коры в смысле установки направлений тектонических линеаментов; это могло бы разъяснить и кажущуюся симметричной картину тектонического строения

Земли. Первичные трещины могли бы тогда явиться основными нарушениями, предопределяющими форму и расположение материков, вызывающими заложение геосинклиналей и линеаментов и послужившими путями к подъему упоминавшихся уже сиалических дифференциатов.

Еще раз нужно подчеркнуть, что в вышеизложенном приводятся выводы, которые, возможно, построены несколько односторонне на моих собственных работах и на исследованиях лично мне известных областей, хотя я при этом и стремился удерживать в перспективе весь земной шар, к чему меня в особенности побуждали результаты советской геологии. Можно согласиться с этими положениями или оппонировать им; но мне кажется, что в настоящее время едва ли можно предложить более полные и определенные результаты. Пока что можно только собирать, так сказать, строительные камни для постройки теории геотектоники. Окончательный же синтез является задачей будущего, решение которой возможно только с совместной работе с геофизикой.