Краткая история планеты Земля: горы, животные, огонь и лед - Дж. Д. Макдугалл

Изменения температуры в кайнозое, о которых упоминалось выше, определенные по результатам исследований содержания изотопов кислорода, показаны на рис. 11.4. Данные, полученные из наблюдений формы листьев, очень хорошо подтверждают эту температурную хронику — особенно высокие температуры начала эоценовой эпохи и очень резкое падение температур на границе эоцена и олигоцена. Это совпадает с началом оледенения Антарктиды и развитием полярной ледяной шапки. Тенденция к мировому похолоданию в течение эоцена очень подробно документируется в Западной части Северной Америки на основе исследования ископаемых остатков листьев. Эти данные говорят не только о понижении среднегодовых температур, но и об увеличении разницы между температурами зимы и лета и усилении сухости климата. Леса отступали, процветали травяные степи. Параллельно шло развитие лошадей и других жвачных животных.

Хотя на климат влияют многие факторы, все же представляется, что две самых больших, очень резких флуктуации в течение кайнозоя — причем обе представляют собой падение средней температуры — произошли, по крайней мере частично, под влиянием движения плит на атмосферную циркуляцию. В конце мезозоя и в начале кайнозоя те самые перешейки, которые соединяли Австралию, Антарктиду и Южную Америку и позволили сумчатым распространиться и в Австралии, стали препятствием для круговой широтной циркуляции морских течений вокруг Антарктического континента. В результате этого холодные воды устремились на север в Индийский, Тихий и Атлантический океаны, смешиваясь с водами тропиков, а обратные потоки теплой воды к югу обусловили относительно теплый климат полярной области — и сохранение ее свободной ото льда (рис. 11.5).

Рис. 11.5. К началу эоцена Антарктида была уже изолирована от остальных континентов и вокруг нее образовалось круговое течение. На этой карте показано расположение континентов приблизительно 30 миллионов лет назад. Как и на других картах этого типа, сплошные линии обозначают очертания континентов в то время, а серый тон — их современные контуры. Приводится с изменениями по карте 5 из «Атласа мезозойских и кайнозойских береговых линий», авторы: А. Г. Смит, Д. Г. Смит и В. М. Фаннелл. Изд-во «Кэмбридж Юниверсити Пресс», 1994. Использовано с разрешения. 

Однако после того как Австралия, а в конце концов и Южная Америка отделились в кайнозое от Антарктического континента, холодные полярные воды уже могли циркулировать вокруг него, как это происходит и сейчас, изолируя его от более теплых водных масс, находящихся ближе к экватору (рис. 11.5). Антарктида становилась все холоднее, на ней образовалась постоянная ледяная шапка — особенность, которая сама по себе оказывала заметное охлаждающее влияние на глобальный климат. Начало оледенения в Антарктиде, как следует из других фактов, тесно совпадает с резким понижением температуры морской воды близ границы эоцена с олигоценом (показанным на рис. 11.4), которое следует из данных кислородно-изотопного анализа.

Второе резкое падение температуры, которое видно на рис. 11.4, произошло 3-4 миллиона лет назад, в то время, когда еще один сдвиг литосферных плит повлиял на циркуляцию воды в океанах. Приблизительно в это время появившийся Панамский перешеек закрыл зазор между Южной и Северной Америками, заблокировав проникновение теплых вод Атлантического океана на запад, в Тихий океан, как было перед этим. В результате этого усилился Гольфстрим, неся больше сравнительно теплых вод вдоль восточных берегов Северной Америки. При ее уже холодном климате это теплое течение несло с собой много влаги, которая выпадала в северных областях, что довольно скоро привело к развитию ледяной шапки вокруг северного полюса, а это в свою очередь понизило температуры в других частях земного шара. Как и при резком падении температуры в эоцене, это изменение температуры оказало заметное воздействие и на биологическое царство. Таким образом, геолопгческая история кайнозоя четко показывает нам, что и климат, и тектоника плит, и эволюция жизни на Земле неразрывно связаны.

ГОРЫ В ЕВРОПЕ И АЗИИ

Я знаком с несколькими геологами-альпинистами, но многие люди, которые увлекаются таким времяпрепровождением, не осознают, вероятно, насколько они обязаны своим удовольствием тектонике плит. Такие горы, как Монблан и Эверест — если назвать наудачу всего два знаменитых среди альпинистов пика, — обязаны своим существованием в конечном счете расколу Гондваны, медленному движению с юга на север нескольких обломков континентов и их последующему столкновению с лежащими на севере массивами суши. Эти столкновения, породившие обе эти горные вершины, произошли в кайнозое. Таким образом, кайнозой вполне можно было бы назвать и эрой гор, а не только эрой млекопитающих. На протяжении ее сравнительно короткого — всего 66 миллионов лет — временного промежутка произошло огромное по масштабам горообразование.

Рис. 11.6. По мере того как континенты, составлявшие прежнюю Гондвану, двигались на север и сталкивались с Европой и Азией, формировались гигантские горные цепи (показано особым узором на сером фоне), простирающиеся от северо-западной Африки и Альп до Гималаев и далее до Индонезии. Приводится с изменениями по рисунку 15.29 из книги: Р. X. Дотт, мл., и Д. Р. Протэро, 5-е изд., изд-во «Мак-Гроо-Хилл», 1994. Использовано с разрешения. 

Карта рельефа земных полушарий показывает, что на Земле имеется практически непрерывная полоса, которая протянулась от Испании и Северной Африки через Европу и Ближний Восток в Индию, Китай и даже в Индонезию. Этот горный пояс в схематизированной форме показан на рис. 11.6. Хотя отдельные части этого огромного горного региона имеют разные названия -Пиренеи, Альпы, Кавказ, Памир, Гималаи и другие, — все они возникли, когда континенты древней Гондваны столкнулись с Европой и Азией.

В меловой период, уже в конце мезозойской эры, южнее Европы и Азии располагался океан Тэтис. Берега его омывались теплым биологически продуктивным мелководьем. Осадки, которые здесь накапливались, содержали много органического материала, который сейчас обеспечивает значительную часть мировой потребности в нефти. Но дни этого океана уже были сочтены. В ответ на раздвиг океанского дна в Атлантическом океане и южных океанов вокруг Антарктиды Африка устремилась на север, к Европе. В общем смысле можно сказать, что Альпы и связанные с ними горы всей Европы, Северной Африки и восточной части Средиземноморья образовались в результате столкновения между Африканским блоком и Евразией. Однако в природе редко все бывает просто и ясно, и процесс образования Альп не является исключением. Даже те геологи, которые изучали Альпы всю свою жизнь, были озадачены некоторыми аспектами их геологии. Но если несколько отступить назад и начать мазки широкой кистью, можно понять общую линию.

В регионе, находящемся южнее Европы, Тэтис никогда не был широким морем. Как отмечалось в главе 9, этот океан образовался в течение мезозоя в результате прогрессирующего раскола Пангеи, продвигавшегося с востока на запад. Помимо главной африканской плиты, в то время существовало, по-видимому, еще несколько микроплит, мелких осколков континентов, в пределах океана Тэтис между Африкой и Европой — осколков процесса, который расколол эти две континентальные массы. Первоначальные стадии образования Альп относятся к началу кайнозойской эры, когда эти микроплиты столкнулись с Европой, сжимаясь и наползая на свои же более северные континентальные части вместе с фрагментами бывшего здесь раньше морского дна и отложениями континентального шельфа. Два из таких микроконтинента образуют регионы, которые мы сейчас знаем как Италию и Испанию.

Формирование Альпийского пояса продолжалось, когда Африканская плита стала непреклонно нажимать на север, в сторону Евразии, закрывая постепенно пролив Тэтис. Поскольку приблизительно в то же время северные части Атлантического океана все больше открывались, благодаря раздвигу морского дна, то между Африканской и Европейской плитами происходило также движение (сдвиг) в широтном направлении, приводя к вращению и дроблению обеих микроплит и окраин континентов и тем самым значительно осложняя задачу геологов, пытающихся раскрыть историю возникающих в результате этих событий горных систем.

Столкновения между континентами обычно происходят в растянутой временной шкале, даже в геологическом смысле. Частично это обусловлено медленностью движения плит, а также тем, что очертания континентального края обычно имеют неправильную форму, и даже если они прямолинейны, то во время столкновения они чаще всего не параллельны. Процесс столкновения, образовавший Альпы и связанные с ними горы Европы, Северной Африки и восточного Средиземноморья, не является исключением. Он продолжался в течение большей части кайнозоя, закончившись меньше десяти миллионов лет назад. Это было сложное, многоаспектное событие, но по причине своей относительной молодости образовавшиеся горы весьма способствовали постижению разнообразных процессов, происходивших раньше во время аналогичных процессов столкновения плит, в результате которых возникли более древние, ныне значительно эродированные горные цепи вроде Аппалачских гор в восточной части Соединенных Штатов.