История Земли - Ричард Флинт

Моря, побережья и возвышенности в ордовикское время. Для того чтобы понять, каким образом изучаются природные условия прошлого, рассмотрим сильно отличающуюся от современной обстановку, существовавшую на известной нам территории Северной Америки в определенный момент времени в конце ордовика, около 465 миллионов лет назад. Отложения, накапливавшиеся тогда на территории современных штатов Нью-Йорк, Пенсильвания, Огайо и на юге Онтарио, хорошо сохранились и во многих местах выходят на поверхность, оказываясь, таким образом, легко доступными для изучения. При прослеживании их с запада на восток устанавливается изменение их характера. В Огайо и западном Онтарио породы этого возраста представлены довольно тонкими, почти горизонтально залегающими слоями известняков с богатой ископаемой фауной беспозвоночных, типичной для дна мелководного моря. Эти слои свидетельствуют о том, что эту часть Северной Америки занимал мелководный морской бассейн, в котором обитало большое количество разнообразных растений и животных. Общая картина, вероятно, напоминала картину, изображенную на рисунке 37. Вода, очевидно, в этом бассейне была чистой, так как известняки состоят главным образом из кальцита; примесь глинистых частиц, которые могли бы загрязнять воду, невелика.

Рис. 37. Природные условия юго-восточной части современной области Великих озер в конце ордовика. Пунктирными линиями на верхней поверхности блок-диаграммы показано положение границ штатов и современные контуры Великих озер. Длина передней части блока - около 1120 км

Однако по мере продвижения на восток мы обнаруживаем всевозрастающее содержание глины в этих пластах, которое в конце концов достигает такой величины, что породы переходят в аргиллиты. Далее появляются песчаные частицы, и аргиллиты сменяются восточнее алевролитами, а затем песчаниками. В этом же направлении увеличивается и мощность пластов. Эта смена типов пород сопровождается изменением характера слоистости и исчезновением морских ископаемых организмов.

Согласно нашей интерпретации, такие перемены объясняются тем, что при движении на восток мы переходим из области древнего моря, пересекая побережье, в область низменной пологой древней береговой равнины. Последняя была создана процессами накопления аллювия, отложенного реками, которые текли с востока на запад. Возрастание крупности зерен осадков в восточном направлении означает, что верховья рек находились в пределах холмистой шш низкогорной области к востоку от береговой равнины. Уклоны потоков должны были быть настолько велики, чтобы сделать возможным перенос песчаных частиц.

Сортировка материала горных пород в пределах холмистой области осуществлялась химическим выветриванием, как это было описано в пятой главе; не измененные выветриванием частицы кварца выносились на запад, по направлению к морю. Все эти частицы, соответствующие по крупности песку или алевриту, как и большая часть глинистых частиц, отлагались в пределах береговой равнины. Далее по направлению к морю вода, не содержавшая глинистых частиц, должна была быть чистой и представлять благоприятную среду для обитания многих животных и некоторых морских растений.

Мы почти не находим свидетельств существования песчаных пляжей в эпоху формирования рассматриваемых отложений. Это не удивительно, так как часть отложений, состоящих из песчаников, располагается дальше к востоку. Вблизи побережья пески, которые могли бы образовать пляжи, почти полностью отсутствовали, и берег был низменным и топким, напоминавшим современную дельту реки Миссисипи. Действительно, берег к югу от Онтарио представляется состоящим из целого ряда больших и малых дельт. Что касается растительности, то нет никаких данных, указывающих на произрастание на суше в эти древние времена каких-либо растений. Поэтому можно предполагать, что в ордовике береговая равнина представляла собой обширную обнаженную илисто-песчаную поверхность, увлажненную и пересеченную мутными, медленно текущими реками. Окажись там человек, он нашел бы эту обстановку крайне непривлекательной.

Холмы и низкогорье, поставлявшие глинистые продукты выветривания коренных пород, давно уничтожены. Сейчас на их месте располагаются выходы метаморфических пород, простирание которых (с северо-востока на юго-запад), в общем, более или менее параллельно береговой линии ордовикского моря. Холмы, являвшиеся "предками" современных Аппалачских гор, занимали часть современной территории Новой Англии. В то время, когда здесь происходило сжатие и метаморфизм пород, зона земной коры, расположенная далее к западу, постепенно прогибалась, образуя карман с большой мощностью отложений (как показано на рис. 37). Такие прогибающиеся карманы мы встречаем на континентальных шельфах.

Географические карты древних эпох. Реконструированная нами выше география древней эпохи может не быть точной в деталях, однако она в достаточной степени основана на фактах и позволяет правильно воссоздать облик древней поверхности Земли. Если в нашем распоряжении имеется достаточное количество пластов осадочных пород, то подобную реконструкцию древних природных условий можно сделать на любом участке суши для одного или нескольких периодов времени, охарактеризованных доступными для изучения осадочными породами. Совместными усилиями многих современных геологов были созданы карты, показывающие географическую обстановку Северной Америки и других континентов в различные прошлые эпохи, о которых мы можем судить по геологическим разрезам. Точность этих карт неодинакова, поскольку неодинаково количество информации, которое может быть получено из геологических слоев. Для некоторых районов или промежутков времени данные очень скудны или вообще отсутствуют - либо потому, что осадкона-копление в этих районах не происходило, либо потому, что горизонты, необходимые для точных реконструкций, были впоследствии уничтожены эрозией.

На картах показано постоянно менявшееся во времени распределение мелководных морей, равнин и различных типов гор, а также вспышек вулканической активности в том или ином районе. Рисунок каждой карты отражает постоянное взаимодействие внутренних - эндогенных - и внешних - экзогенных - процессов. Детали карт интересны главным образом для ученых, изучающих Землю. Для наших целей достаточно сравнить две карты (рис. 38), показывающие строение поверхности Северной Америки по данным реконструкций для середины девонского и позднемелового времени. Эти геологические периоды разделены промежутком времени более чем 200 миллионов лет.

Рис. 38. Слева: обобщенная карта Северной Америки в среднедевонское время, показывающая положение морских проливов (штриховка) и суши (белая). Для сравнения тонкими линиями показаны очертания современных континентов. Справа: Северная Америка в позднемеловое время. Условные обозначения те же

Северная Америка в палеозое. Если отвлечься от деталей и рассматривать лишь общую картину, то карта среднедевонской эпохи (рис. 38, левый) может быть использована для получения общего представления об условиях, существовавших на территории Северной Америки в палеозое. Главной ее особенностью было наличие двух узких и длинных внутренних морей, одно из которых располагалось в районе современного восточного побережья, а другое гораздо дальше к западу. Восточное море, показанное на этой карте, было одним из бассейнов, существовавших на месте ордовикского морского бассейна, показанного на рисунке 37. Хотя очертания его берегов менялись и по временам этот узкий пролив полностью высыхал, море снова и снова занимало свои прежние границы, что, по крайней мере отчасти, объяснялось слабым, но постоянно возобновлявшимся прогибанием земной коры в этой области.

Временами этот прогиб, по крайней мере частично, подвергался боковому сжатию, так что выполнявшие его осадки сминались в складки (рис. 37). Возможно, это явление вызывалось сближением одного континента с другим, занимавшим тогда положение вблизи нынешнего восточного побережья. Но до самого конца палеозойской эры, на протяжении более чем 300 миллионов лет, море продолжало вновь и вновь возвращаться на то же самое место, пока в результате заключительного сжатия осадки, выполнявшие прогиб, не были смяты, образовав Аппалачские горы, и весь район стал сушей. В настоящее время, после того как эти горы в течение 250 миллионов лет (всего мезозоя и кайнозоя) подвергались эрозии, удалившей огромные массы выветрелых пород, они все еще существуют как остатки некогда величественных сооружений. Наклонно залегающие слои песчаников и алевролитов устойчивы против эрозии и образуют длинные гребни, в то время как понижения между гребнями выработаны в менее устойчивых известняках и аргиллитах (фото 21).