Помоги проекту - поделись книгой:
Геология немыслима без исчислений многих миллионов лет истории Земли. За это время необычайно изменяются все предметы и силы, действующие на планете. Скалы тают, словно облака, ледники текут, подобно быстрым рекам, морские побережья опускаются в воду и выныривают, как купальщики на мели, леса и луга, озера и горы блуждают по земной поверхности, живые существа проносятся, как пылинки в урагане…
Геология — наука историческая. Она изучает природные процессы в их течении, во времени. А геологическое время очень отличается от привычных нам отрезков жизни. Представить его и понять — дело чрезвычайно трудное.
Теория Дарвина о происхождении видов путем естественного отбора появилась через полвека после работ Кювье. Но ведь Кювье основательно постиг тайны устройства живых существ. Он был великим палеонтологом, изучил множество вымерших видов, а об их эволюции и связи с современными животными ничего толком не сказал, потому что не имел представления о необычайной длительности геологической истории Земли.
После Кювье был Лайель. Он обосновал понятие «геологического времени». И отметил: «Постепенное нарождение новых видов составляет прочное звено в экономии земной системы». Без этих геологических идей немыслима теория Дарвина.
А ледниковая теория не могла появиться, пока география и геология окончательно не вышли из младенческой поры.
Говорить о ледниковом периоде можно было лишь тогда, когда выяснились, хотя бы в общих чертах, климаты других геологических периодов. То есть возникла наука о климатах прошлого — палеоклиматология.
Крупный геолог конца XVIII века Джемс Гюттон говорил: «Развалины древнейшего мира видны в настоящем строении нашей планеты». Современный рельеф Земли: долины, гряды, холмы — все несет на себе печать прошлого. Происхождение различных форм рельефа изучает геоморфология. Главным образом на нее опирался Кропоткин, создавая ледниковую теорию.
Наука гляциология изучает современные льды и ледники. Не понимая современности, вряд ли мыслимо постичь прошлое.
Подледная река — из горного ледника на Памире.
Исследования альпийских ледников послужили основанием для первых гипотез о великом оледенении. Еще более укрепились эти идеи после знакомства ученых с Гренландским ледяным щитом. Это уже был не горный ледник, а материковый, покрывающий весь гигантский остров со всеми его холмами, долинами и равнинами. В конце прошлого века геологи пришли к мнению, что Гренландия является не только подобием древних ледниковых покровов Северной Америки и Европы, но и остается пережитком ледниковой эпохи.
На современных глетчерах ученые изучали ледниковые отложения. Географ Креднер в конце прошлого века проник в недра Пастерцского ледника (Альпы) по подледным гротам и галереям. Ему удалось описать донную морену в естественном залегании, в процессе ее накопления: «…У сводов ледяной пещеры, между льдом и коренной породой, отлагается настоящая поддонная морена в ее первобытном виде. Она состоит из нежной, а при достаточном количестве воды кашеобразной серой глины, к которой примешаны… мельчайшие зернышки и осколки; кроме того, она переполнена более или менее крупными, угловатыми или округленными, а подчас и исцарапанными валунами, из которых самые значительные плотно втиснуты между льдом и ложем ледника. Описанная поддонная морена, даже в таком размягченном виде, приближается по своему строению к валунной глине Северной Германии; взятые же мною образцы ее после высушки почти нельзя было отличить от более светлой разности последней».
Кроме географических наблюдений, требовалось геологам умение проникать в геологическое прошлое, восстанавливать его. А для этого необходимы часы. Геологическими часами могут служить, например, остатки живых существ. Виды животных и растений появлялись и вымирали за долгую историю Земли в строгой последовательности. Многие виды жили только в определенный отрезок геологического времени. По ним и можно составить геологический календарь. Этим занимается палеонтология.
Наши предки, ископаемые человекоподобные существа (антропоиды), жили и вымирали закономерно. Они связаны были с переменами в окружающей среде и, в частности, с историей великих ледников. Значит, к нашему перечню добавляются антропология и археология…
Проблемам геологического времени (точнее, поискам и исследованиям «геологических часов») посвящена специальная наука — геохронология.
Нам еще предстоит встреча с науками, так или иначе вошедшими в четвертичную геологию. Некоторые из них в прошлом веке оказали существенное влияние на развитие ледниковой теории. О них и пойдет сейчас речь.
С идеи о ледниковой эпохе началось изучение климатов прошлого, палеоклиматология.
До этого считалось, что Земля была некогда раскалена (капелька Солнца) и до сей поры постепенно охлаждается. Призрак великих оледенений маячил в будущем.
Находки в умеренном поясе ископаемых остатков тропических животных и коралловых рифов подтверждали мнение о непрерывном с тех пор похолодании.
Ледниковая гипотеза предполагала, что сравнительно недавно во многих районах Земли было значительно холоднее, чем ныне. В геологической истории климат колебался от теплого к холодному и вновь к теплому. Об этом почти стихами сказал в 1837 году ботаник Шимпер: «В прошедшие времена, когда господствовала стужа, высокие, как горы, древние льды загромождали даже южные страны, выравнивая и затопляя вершины, подобно морям». Он же считал, что изменения климата в геологическом прошлом вызывали на Земле то расцвет, то некоторое подавление растительности. Этот ученый едва ли не первым связал воедино историю ледников и живых существ.
Но самое удивительное началось несколько позже. В 1855 году английский геолог Рамсей сообщил, что им обнаружены следы ледников в отложениях пермского периода, отдаленного от четвертичного огромным промежутком времени.
Год спустя другой англичанин, Блэндфорд, сообщил, что в Индии имеются очень древние окаменевшие морены.
Позже выяснилось, что первое сообщение было ошибочным. Второе оказалось совершенно верным. Оно привело к открытию величайших древних ледников. Для ископаемых донных морен придумали особое название — тиллиты.
К началу нашего века было окончательно установлено, что ледниковые эпохи не раз случались в истории Земли. Остатки морен были опознаны даже в отложениях древнейшей архейской эры Северной Америки и Южной Африки.
Следы оледенения Индии относятся к отложениям пермского и каменноугольного периодов. К тому же времени приурочены и тиллиты Южной Африки, мощность которых достигает трех-четырех сотен метров. Скальные породы, лежащие ниже окаменевших морен, исштрихованы ледниковыми шрамами. По направлению шрамов удалось составить карты путей движения древних ледниковых потоков.
И в Австралии, и в Бразилии тоже нашли доказательства пермо-каменноугольного оледенения. Пожалуй, это оледенение было крупнейшим в истории Земли. Оно распространялось на области, лежащие сейчас в теплых краях, охватывая предполагаемый великий древний материк — Гондвану.
Ледниковые отложения являются надежными показателями холодного климата. А если найдены залежи солей, то предполагается, что они выпарились в сухом и жарком климате. Угольные пласты свидетельствуют о климате теплом и влажном. Коралловые рифы указывают на теплое море и небольшие глубины (в других условиях кораллы не живут).
А современные климатические пояса? Разве непременно требуется определять температуру воздуха для того, чтобы понять, что в тундре холодно? Или надо замерять количество выпадаемых осадков, чтобы убедиться, что в пустыне сухо, а в тропиках влажно?
Имеется прекрасный инструмент для определения климата страны без помощи техники. Это — растения.
Тундра, хвойный бор, смешанный лес, широколиственный лес, растительность степей и пустынь, тропический лес… Распространение их зависит от многих причин. От глубины залегания подземных вод. От подстилающих горных пород и вулканов. Даже от животных, обитающих в этих краях, и, уж конечно, от человека. Но главное — климат.
В земных слоях сохраняются остатки древесины, отпечатки листьев и цветков — словно тонкие гравюры на каменных плитах; окаменевшие шишки и семена. По ним удается воссоздать облик растений, восстановить характер растительности. А уж там можно судить и о климатических условиях прошлого.
Во второй половине прошлого века изучение ископаемых растений — а точнее, растительности, растительных сообществ — привело к немалым неожиданностям.
Швейцарский ботаник Освальд Геер тщательно изучил флору Арктики третичного периода, предшествовавшего четвертичному. Оказалось, что на нынешних пустынных островах, стынущих в Ледовитом океане, произрастали леса. Значит, Северный океан не был Ледовитым, а климат этих мест был умеренно-прохладным. Северная граница пальм достигала Англии и даже Аляски.
Геер «измерил» температуру воздуха в третичной Арктике. Выходило, что для лесов того времени необходима была среднегодовая температура не ниже шести или девяти градусов по Цельсию.
Третичные угли добывают сейчас на острове Шпицберген, на Чукотке и Аляске. Деревья, впитавшие в свою плоть солнечные лучи, прошли путь подземных превращений и возвращаются к нам, даря свет и солнечное тепло третичного времени. Прежний теплый климат помогает бороться с нынешними холодами.
Однако не всегда отыщешь «ископаемые приборы», по которым можно «измерять» температуру и влажность воздуха в прошлом. Даже отыскав их, нельзя еще быть уверенным в безошибочном определении былых природных условий.
Морены и тиллиты — свидетели оледенений — имеют немало двойников. В горах покров выветренных пород и обломков, сползающий в долины, внешне может напоминать морену. На морских побережьях тоже встречаются сходные образования. По крутым склонам морского дна проносятся порой грязевые потоки, несущие валуны. Нечто подобное происходит в ущельях.
Остатки растений и животных могут переноситься текучими водами на огромные расстояния. Еще дальше улетает пыльца деревьев. К тому же живые существа умеют приспосабливаться к различным условиям.
Вот почему сама по себе палеоклиматология остается очень туманной наукой до тех пор, пока не становится частью более обширной палеогеографии.
География исследует поверхность земли, взаимосвязь климата, рельефа, вод, почв, растений, животных. То же самое, но для отдаленных эпох изучает палеогеография. Она стремится во всей полноте восстановить природные условия прошлого.
Без малого сто лет назад геолог А. П. Карпинский написал «Очерк физико-географических условий Европейской России в минувшие геологические периоды». Он составил карты, где показал былое распространение морей, растительных и климатических зон.
Сейчас накоплено так много сведений о природе Земли в прошлые времена, что можно совершать мысленные путешествия по морям, лесам и степям, существовавшим давным-давно и бесследно исчезнувшим. Вот, например, как описал палеоклиматолог Брукс воображаемую экспедицию к Северному полюсу, совершенную в середине третичного периода, сорок — тридцать миллионов лет назад:
«Мы приближаемся к северному Полярному кругу, а мощное теплое течение все еще несет нас к северу. Растительность на побережьях по-прежнему остается пышной, но постепенно приобретает облик, свойственный более умеренной зоне. Облачность увеличивается, и постоянные дожди… заменяют грозовые ливни, характерные для Центральной Европы. Севернее семидесятого градуса северной широты, как правило, господствует сырая дождливая погода, ясная солнечная погода наблюдается лишь в виде исключения; густые леса, покрывающие восточное побережье океана, часто окутаны туманом. Преобладают западные ветры. Западные побережья океана, в особенности более внутренние области суши, лишены растительного покрова. Мы видим низкие холмы, зимой, вероятно, покрытые снегом; ледники, однако, отсутствуют. Наконец, мы достигаем полюса. Он располагается среди обширного бассейна, заполненного теплыми водами…»
Самое удивительное то, что это фантастическое описание очень правдиво.
Итак, палеоклиматологи установили: ледниковые периоды не раз бывали в истории Земли; разделяли их длительные теплые интервалы; ледяные шапки на полюсах, которыми ныне щеголяет Земля, — сравнительно редкое украшение; значительно чаще полюсы были теплыми и лишь зимние снега напоминали о великих холодах.
Происхождение современного рельефа долгое время оставалось вне пристального внимания ученых. Географы описывали холмы, горы, низменности. Геологи углублялись в земные недра и геологическое прошлое. Как будто настоящее и прошлое существуют обособленно.
В действительности нельзя назвать нечто такое, у чего нет прошлого. Любая кочка, любая гора имеют свою историю. Древние камни и скалы словно выброшены к нашим ногам океаном времени.
Прошлое имеет смысл только тогда, когда оно сохранилось в настоящем. В сегодняшних пологих холмах мы находим следы былых гор, увенчанных ледяными коронами.
Одним словом, надо уметь разглядеть в настоящем следы прошлого. Без такого умения геологическую теорию не построишь.
Так при таянии ледника накапливаются обломки подстилающих пород — донная морена (средний слой на нижнем рисунке), а содержащийся во льду и лежащий на леднике материал образует абляционную морену (верхний слой).
Холмы и горы растут столь медленно, и реки так неторопливо вытачивают свои долины, и низменности опускаются с такой ничтожной скоростью, что человеческому глазу уследить за этими событиями никак невозможно. О происхождении рельефа рассказывали много небылиц.
Одно из таких объяснений привел Паллас в своем «Путешествии…». Он обследовал Царев курган, расположенный в Жигулях, недалеко от нынешнего Куйбышевского моря.
«Сей холм, — писал Паллас, — бесспорно от прочих гор отделен рекой Соком и сделался круглым от наводнений; но для оного непорядка и конической его фигуры приписано ему по простой сказке другое и весьма удивительное происхождение… В старинные времена шло по сей стране многочисленное войско, предводитель которого для памяти великой своей силы велел каждому воину принести на сие место одну только полную шапку земли; отчего и произошла ныне находящаяся превеликая куча; но она, к опровержению сей небылицы, по большей части состоит из таких больших диких камней, которые ни в какую шапку не вместятся и никакой воин снести не сможет».
В народных преданиях бывал нередко глубокий, не сразу видимый смысл. Так, по одной сказке, холмы, долины и озерные котловины появились во время драки ангела с чертом.
Понимать это можно так, что боролись на поверхности земли две силы: «ангельская», «божественная» — созидающая и «дьявольская» — разрушающая. В их борьбе и оформился нынешний рельеф.
В таком виде народная мудрость, наряженная в научные одежды, превращается из сказки в научную идею, предваряющую выводы геоморфологии.
На Земле трудно отыскать полностью неподвижное место. В одном районе идет опускание поверхности, море постепенно накатывается на сушу. В другом — происходит поднятие, которое за миллион лет может воздвигнуть высокие горы.
До сих пор остается неясным, что за силы движут земную твердь. Но они существуют и вполне могут сойти за «светлые силы созидания», какие бы там «духи подземелья» ни присоединялись к ним.
А на поверхности земли властвуют воздух, вода, ветер, солнце, мороз. Как только где-то начинает расти возвышенность, эти «мрачные силы разрушения» (и солнышко попадает сюда, да уж теперь что поделаешь!) принимаются крошить, царапать, дробить, разъедать ее. Крепчайшие скалы бессильны противостоять такому напору и разрушаются рано или поздно, превращаясь в пыль, песок и глину. Пыль, песок и глина уносятся прочь и оседают в низинах.
Американский геоморфолог Дэвис в конце прошлого века решился применить к рельефу те эпитеты, которые мы привыкли относить к живым существам. Если на поверхности господствуют силы созидания, то рельеф находится в стадии роста, стадии юности. Позже рельеф резко расчленяется, выделяются горы, долины, ущелья, низменности. Это — стадия зрелости. Ее сейчас переживают Кавказские горы, Альпы и многие другие «растущие» горные страны.
Старость рельефа — это господство разрушительных сил. Они старательно сглаживают поверхность, придают округлость возвышенностям, плавность долинам и простор низменностям.
В дряхлом рельефе трудно обнаружить следы его молодости, роста и красоты: поверхность земли гладка, как лысина, и лишь пологие увалы, озерные котловины и невысокие валы сохраняют слабенькую память о былых временах.
Конечно, в действительности не так все толково разграничено. Природа богата на выдумки, и наше воображение не успевает за нею.
«Светлые силы созидания» подчас занимаются «уравниловкой», вздымая глубокие впадины и погружая возвышенности. А «темные силы разрушения» вычерчивают причудливые профили скал и украшают равнины холмами и долинами.
Если у человека молодость безвозвратно склоняется к старости, то у рельефа — иначе. Он не может быть только старым или только молодым. Он одновременно и молод и стар. Другими словами, если человек «со временем» стареет, то рельеф стареет «в пространстве», в какой-то своей части, тогда как в другой части он обязательно молодеет. У рельефа старость сопровождается молодостью.
Например, имеется старая равнина, которую стараются сгладить текучие воды и ветер. Однако пыль, глину и песок приносят они обычно издалека, с поднятий, которые сейчас размываются. Значит, беспокойная молодость этих поднятий — спутник старости равнины.
Поверхность земли постоянно двигается вверх или вниз. Значит, одни районы «омолаживаются», а другие «стареют». То, что теряет бурная молодость, накапливает и сохраняет степенная старость.
Все это относится и к деятельности ледников. Вильям Дэвис находил много сходства между реками и ледниками, применяя свои принципы по отношению к рельефу, выработанному ледником. Он писал, что когда ледники молоды и еще только начинают течь под уклон, увеличиваясь в размерах, они не производят большой выпахивающей работы. Зрелые ледники напором льда и камнями, впившимися в их ледяную подошву, срезают землю, образуя широкие корытообразные долины. А древние ледники заполняют низменности и выработанные прежде долины. Они умирают при общем потеплении климата и при недостатке питания (на последнюю причину во времена Дэвиса обращали мало внимания).
И с ледниками не так-то просто разобраться. Они сглаживают возвышенности и, стало быть, относятся к мрачным силам разрушения. Но они же образуют немало своеобразных форм рельефа.
В Карелии и Финляндии аквамариновые цепочки озер тянутся преимущественно с севера и северо-запада на юг и юго-восток. Будто некогда земля здесь была содрана гигантской теркой. Это — работа ледников.
В тех же направлениях змеятся длинные песчаные гряды, похожие на гигантские железнодорожные насыпи. Они сложены слоистыми грубыми песками. Это — озы. Они были детально описаны Кропоткиным и шведским ученым Хуммелем. Происхождение озов каждый из этих ученых представлял себе по-разному. Кропоткин считал, что нижняя часть ледника под огромным давлением сминается в складки и здесь накапливаются рыхлые пески. А Хуммель предполагал, что озы созданы ледниковыми водами, и, по-видимому, он оказался прав.
Из-под ледника там и сям вырываются потоки талых вод. Они пронизывают холодную плоть ледника, подобно сосудам, ветвящимся в живом теле. Это — подледные ручьи и реки. Они несут с собой песок, ил, камни, вымытые изо льда, и откладывают все это в своих подледных руслах.
Подобные водотоки встречаются и на поверхности ледников. Здесь они выпиливают ледяные долины, подобно тому, как делают это реки в скалах, но только несравненно быстрее. Накапливают на своем пути рыхлые слои.
Вверху — ледник в долине; видны надледная и подледная реки, ледниковое озеро и слой морены. После ледника остаются его отложения, заметно меняющие рельеф местности.
Когда ледник тает, русла надледных и подледных рек, заполненные осадками, остаются на поверхности земли. Это и есть озы.
А цепи холмов, перпендикулярные озам, — это конечные морены, накопленные перед фронтом льда. Порой они возвышаются на десятки метров и содержат в недрах своих всякую всячину — все, что содрал и сдвинул на своем пути ледник.
Выходит, ледники умеют громоздить возвышенности и углублять низины и потому могут считаться созидателями.
В горных странах, стекая с вершины, ледники вытачивают «баранье лбы», срезают и царапают скалы, выпахивают в них длинные и глубокие борозды, расширяют ущелья и долины. Особенно характерны царапины и борозды на скалах.
Каменные шрамы встречаются в изобилии по бортам долин и направлены вдоль склона. Порой они поднимаются на перевалы, пересекают плоские возвышенности, следуют изгибам гор.
«Все эти явления, — писал Кропоткин, — могут быть объяснены только при допущении, что бороздившие камни были заключены в такое твердое тело, которое, вместе с тем, было бы совершенно пластично — и сообразовалось бы в своих движениях со всеми неровностями своего ложа, подобно массе воды или другой жидкости, или полужидкости».
Странным на первый взгляд кажется предположение, что «твердое тело» вместе с тем и «совершенно пластично». Словно твердый камень сродни мягкому тесту.
Ну, а когда мы в своем воображении легко сдвигаем ледники с отлогих склонов или даже заставляем их течь в гору, когда мысленно видим растекание огромных масс льда под собственной тяжестью, разве мы не признаем за ледником пластичных свойств? Однако всем прекрасно известна хрупкость льда. При больших морозах лед становится еще тверже и еще более хрупким.
Выясняя этот вопрос, приходится вторгаться в обширные владения геофизики, изучающей физические свойства горных пород.
Еще в середине прошлого века было высказано предположение, что ледники перемещаются, подобно вязким телам — воску, смоле. Позже в глетчерном льду обнаружили множество кристаллов (речной лед подобен одному кристаллу, а фирновый — скоплению мелких и крупных кристаллов и обломков льда). Под давлением ледника силы сцепления между кристаллами и обломками льда нарушаются, ледяные частицы начинают перемещаться и скользить одна по другой.
Чтобы не теряться в догадках, ученые принялись изучать поведение льда на опытах.
Из льда выпиливали пластины и изгибали их при низких температурах. Пластины меняли форму и вновь возвращались в прежнее положение. Если давление на лед было невелико и изгиб проходил постепенно, неприметно глазу, никаких трещинок во льду нельзя было обнаружить. Удавалось даже скручивать ледяные пластины винтом.
Лед оказался очень податливым материалом. Только надо было воздействовать на него осторожно, медленно, постепенно. Поторопился — и он раскалывается на куски.
В ледяную массу (все опыты проводились на морозе) легко вдавливался тяжелый лом — сам по себе, словно тонул в пластичной глине.
Поделиться книгой: