Милькович. Жизнь и история земли (1928)

берегам океана, а вместо нее у берегов восточных выступают из глубин холодные воды и питают, например, Канарское и Бенгуэльское течения.

Связь эксогенных сил с эндогенными. Перейдем к рассмотрению распределения по земле средних годовых температур. На карте изотерм года (рис. 81) мы видим сильные изгибы этих изотерм. В общем они соответствуют изгибам на схеме нормальных изотерм (рис. 79), но изгибы эти далеко не так симметричны: их вершины, сдвинуты, у западных материков они изогнуты особенно круто, а на восток спускаются полого. Все эти изгибы объясняются местным влиянием ветров, горных хребтов и морских течений.

Так, бросается в глаза, что теплые течения изгибают изотермы к полюсам, а холодные к экватору. В южном полушарии, где суши мало, и изотермы менее искривлены. В средних широтах изотермы направляются на материках с с.-запада на ю.-восток, а на океанах с с.-востока на ю.-запад. Западные части материков имеют здесь, следовательно, более теплый климат, чем восточные. Это объясняется преобладанием западных ветров. В низших широтах, наоборот, восточные берега материков теплее западных: это результат влияния— на востоке пассатов, а на западе —холодных течений.

131

Таким образом действительная климатическая картина земли слагается в итоге сочетания солнечного климата, планетарной циркуляции атмосферы и того распределения суши и моря, гор и равнин, которое и составляет лик земли.

Но этот лик земли есть создание эндогенных сил. Поток внутреннего тепла земли превращается в механическую работу тектонических сил и определяет архитектуру земли. В одних местах литосфера опускается и становится ложем моря или океана, в других она приподнимается и образует континенты. Распределение тех и других обусловливает систему морских течений. Горные цепи изменяют направление ветров, вмешиваются в распределение влажности. В то время как на равнинах изотермы раздвигаются друг от друга, горные хребты их сближают, скучивают, точно завязывают в узлы. В горных странах устанавливается особый климат, в значительной степени независимый от широты и географическое положения местности.

При одном и том же количестве солнечного тепла, приходящегося на долю нашей планеты, для последней далеко не безразлично, будет ли, например, вся суша ее собрана в виде одной компактной массы идя, наоборот, рассеяна по всему мировому океану в виде архипелага островов. Во втором случае влияние моря всюду глубоко проникнет, и климат будет мягким и равномерным; в первом случае центральные части материка приобретут все черты резко континентального климата. Здесь неминуемо разовьются пустыни.

Развитие с течением геологического времени крупных материковых масс было одной из причин осложнения идеального «солнечного» климата. Такое же значение нужно приписать и образованию гор. Приподнятые до известной высоты участки литосферы, становятся конденсаторами влаги. Она скопляется на них в виде снега и льда, массы которого начинают растекаться отсюда

132

во все стороны. Если смыкание отдельных участков суши в сплошной континент ведет за собой песчаную трансгрессию, то поднятие гор способно дать начало трансгрессии ледяной, может привести к наступлению ледниковой эпохи. И то и другое неоднократно и происходило в истории земли.

С работой эндогенных сил, с. переустройством последними лика земли связана далее и работа текучей воды. При одних условиях образуются области без стока к морю; при Других вся живая сила,текучей воды направляет свою работу именно в сторону океана, Поднятие литосферы усиливает эрозию, понижение ее — ее ослабляет. Материк, превращенный эксогеннымй силами в плоскую равнину, едва возвышающуюся над уровнем океана, живет угнетенной геологической жизнью, и вяло протекают в нем все геологические процессы: реки плутают по своим чрезмерно широким долинам, сжимаются мелями и перекатами, разбиваются на рукава, не справляются с собственными наносами. При достаточно влажном климате страна начинает страдать от застоя воды, покрывается болотами» торфяниками, но она может возродиться к новой жизни при поднятии материка.

И органический мир не остается безучастным к работе эндогенных сил. Раз изменяется лик земли, изменяются и климат, и флора, и фауна. Животные принуждены бывают уходить с опускающихся под уровень мори материков, переселяться с места на место под натиском песчаных или ледяных трансгрессий. В значительной степени однообразные на равнинах, они становятся весьма разнообразными, вырабатывают массу местных рас и разновидностей в горных областях.

Эпохи сильного проявления горообразующих сил являются в то же самое время критическими моментами для органического мира. Сравнительно быстрое изменение лика, земли и климата нарушает установившееся равновесие в природе и, предъявляя к организмам новые требования — приспособиться к новым физико-географическим условиям — вызывает гибель одних форм и расцвет других.

133

III. ИСТОРИЯ ЗЕМЛИ.

Геологическая летопись.

Морское дно и его осадки. Коренные горные породы, слагающие континенты, подвергаются непрерывному разрушению и превращаются постепенно в рыхлые поверхностные наносы

— дилювий и аллювий. Дилювием называются

обломочные материалы, смытые дождевыми потоками с возвышенностей.

С течением времени, при общей равнинности страны, при малой живой силе текучих вод в ней, громадные толщи дилювия могут сплошным пркровххм одеть склоны холмов и придать местности мягкие, волнистые очертания (рис. 84). Отложения текучих вод — рек, ручьев — называются аллювием. Ровными, тонко-слоистыми покровами лежат они в долинах рек, нарастая после каждого половодья. Как обнажённые коренные породы, так и образующиеся на наших глазах дилювий и аллювий, под дальнейшим воздействием солнечного тепла, атмосферных осадков, растений и животных, превращаются в почвы.

Хотя на поверхности суши непрерывно происходит перемещение минеральных масс, постоянно созидаются, разрушаются и вновь возникают различные геологические образования, но в общем нужно сказать, что на суше процессы разрушительные преобладают, над процессами созидательными: так, растущие овраги быстро съедают громадные толщи дилювия, а перемещающиеся из стороны в сторону реки разрушают свои же наносы, которые они незадолго перед тем отлагали. Вот почему немного геологических памятников, образовавшихся на материках, имеют шансы избежать разрушения и сохраниться на будущие времена. Лишь кое-где в осадочной толще земной коры можно бывает найти слои речного аллювия или пласты пресноводных озер, существоваших здесь некогда1. К геологическим свидетельствам суши относятся и ледниковые морены. Больше памятников оставляет после себя пустыня. Мы говорили уже о барханных песках-трехгранниках, пустынном загаре на камнях и слоях соли. В последнее время выяснилось, однако, что даже такое хрупкое и непостоянное образование, как корка почвы, — этот

1Решать вопрос — принадлежит ли данный слой к морским, речным или озерным осадкам

—геолог может на основании заключенных в этом слое остатков органической жизни.

134

«эпителий» земного шара, по выражению Неуструева, — может в некоторых исключительных случаях сохраниться от разрушения. А так как тип почвы зависит от климата, то но находимым в разных местах уцелевшим от разрушения остаткам древних «погребенных» почв можно судить о климате данной страны вотдаленном геологическом прошлом. В своем месте мы говорили, что на нашем севере разрушение сложных горных пород при их превращении в почву не идет до конца и останавливается на стадии образования глины (Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O). В тропическом климате разрушение идет дальше, до выделения чистого гидрата окиси алюминия, и так образуются скопления боксита (Al2O3 · 2H2O). Боксит является в наших глазах признаком влажного тропического климата. В таком случае нахождение, например, у нас в Воронежской губернии погребенных слоев боксита проливает свет на тропические условия; царствовавшие в этой местности до ледникового периода.

В противоположность суше со всеми разрушительными процессами на ней, океан есть область преимущественного накопления и отложения рыхлых продуктов выветривания.

Мы знаем, какую большую роль в почвообразовательных процессах играют органические вещества. Наряду .с климатом, мы должны рассматривать и, их как необходимый фактор почвообразования. Без организмов (живых или мертвых) почва в сущности и не образуется. Физическое выветривание горных пород само по себе образует еще не «почву», а лишь минеральную часть последней, почвенный балласт (песок, глину) и минеральные растворимые соли почвы. Почва есть горная порода, вступившая в тесное взаимодействие с бирсферой. Это есть минеральная масса, переработанная не только климатом, воздухом и водой, но и организмами.

Почвенному покрову на твердой земле соответствует покров осадков на морском дне. Правда, в глубине моря отсутствуют те эксогенные силы, которые вызывают физическое выветривание горных пород на суше: минеральная часть морских осадков, этот «почвенный балласт» морского дна доставляется сюда с берегов, вносится в море реками. Берега континентов окаймлены сравнительно узкой полосой мелкого моря, дно которого постепенно понижается до глубины около 200 м. Эта мелководная площадка покрыта продуктами разрушения суши: у самого берега (особенно если он скалист) лежат камни, обточенные прибоем (гальки); дальше они переходят в песок, «песок сменяется в свою очередь глинистым илом. Все эти осадки можно рассматривать как покров дилювия (или аллювия) сущи, опустившийся под уровень моря.

Вся толща морской воды полна организмов, и общая масса живой протоплазмы в океане колоссальна. В жизни моря органические вещества играют весьма важную роль.

Морская вода есть определенный раствор солей. Эти соли образуются при выветривании горных пород на суше и затем сносятся реками в море. Но между солями речной воды и морской существует глубокое различие: в то

135

время как среди морских солей первое место (по количеству) занимают хлористые соли, второе — сернокислые и третье — углекислые, в речной воде углекислые соли, наоборот, стоят на первом месте, а хлористые на последнем. Ясно, что соли моря не получились в результате простого вымывания и сноса солей суши. Между солями рек и солями моря стоит органический мир моря. Морские организмы больше всего нуждаются в углекислых соединениях и менее всего — в хлористых. Таким образом своим избирательным отношением к срлям они совершенно изменяют относительные количества карбонатов и хлоридов. Морская вода, можно сказать, есть вода суши, но предварительно прошедшай через протоплазму. Гидросферу такою, какой мы ее знаем, сделали организмы моря.

Когда морская вода подвергается простому выпариванию, из нее в известной последовательности выпадают кристаллы различных солей — сернокислого кальция, хлористого натрия. Этот процесс происходит в соленых озерах, он может происходить и в мелководных морских заливах в условиях жаркого пустынного климата. Между тем в обычных условиях из морской воды происходит выделение углекислых, фосфорнокислых солей и кремнезема. Такой ход осаждения есть результат работы живого вещества моря. Так как раковины и скелеты морских животных построены из тех же химических веществ, которые растворены в морской воде, то самое их образование и скопление (после смерти животных) на морском дне можно рассматривать как концентрацию и выделение из раствора морских солей тех или других определенных соединений. Но это выделение не есть простое физико-химическое явление осаждения; это есть процесс биохимический. Его можно поставить в параллель выделению ортштейна в подзолистых почвах. При участии органического вещества на дне моря (как и в горизонте ортштейна) образуются конкреции (или стяжения) различных химических соединений. Кроме того между веществом самой раковины, упавшей на дно, и окружающим ее раствором солей могут возникать обменные реакции. Вещество раковины может полностью заместиться каким-нибудь посторонним веществом, и так образуются в морских осадках окаменелости («ископаемые»).

Среди морских животных есть очень много таких, которые извлекают из воды и накапливают в себе колоссальные количества кальция. Но углекислого кальция в морской воде сравнительно мало; гораздо больше там находится сернокислого кальция. Несомненно, что морские организмы сдособны поглощать из воды сернокислый кальций и превращать его в углекислый. Это доказано и прямыми опытами над животными. Выделение из воды углекислого кальция происходит при сравнительно высокой температуре, Поэтому обилие известняков среди осадков каких-нибудь, ныне исчезнувших, морских бассейнов свидетельствует о теплом климате данной эпохи.

Другие морские организмы накопляют в себе главным образом кремнезем. Сам по себе кремнезем растворен в морской воде в совершенно ничтожных количествах. Ясно, что кремнеземистые организмы имеют какой-то иной источник кремнезема. Опытами опять-таки доказано, что они способны до-

136

бывать кремнезем, разлагая для этого глинистые частицы. Процесс выделения ими кремнезема происходит при более низких температурах — на больших глубинах или в областях холодных течений, Поэтому известковые и кремнеземистые организмы являются антагонистами. Между отложением на морском дне кремнезема и углекислой извести существует в известной степени такое же отношение, как между процессами оподзоливания в холодных северных почвах и образования углекислой извести в лёссовых почвах теплых степных стран.

Большое значение имеет выделение из морской воды фосфорнокислых солей кальция, который образуют вокруг и внутри раковин скопления так называемого фосфорита. Из подобных скоплений состоят иногда целые слои, и, переполненные окаменевшими остатками организмов, они свидетельствуют о резком нарушении обычных физико-географических условий в бассейне минувших периодов. Сходным образом, при участии органических веществ, образуются на морском дне скопления минерала главконита. Чаще всего он встречается в песках и песчаниках, указывающих на прибрежный характер отложений.

Мы знаем, что озера часто сплошь зарастают и превращаются в торфяники. Снизу доверху заполняется они полуразложившимися растительными остаткаш. Такого скопления углеродистых веществ на дне моря образоваться не может уже потому, что вся толща морской воды пронизана до самого дна значительным количеством кислорода. Но и на морском дне имеются обширные площади, которых не может достичь ни один обломок горных пород суши и где накопляются иевдодчительдо продукты жизнег деятельности морских организмов. Это — область глубокого моря. За пределами мелководной прибрежной площадки, окаймляющей материки, дно моря начинает быстро понижаться и широкими уступами падает в сторону глубочайших пучин. Дно такого глубокого моря покрыто раковинками морских животных; ни песок, ни глина с берегов сюда уже не доносятся. Непрерывным дождем падают раковинки на дно и, претерпевая своеобразную сортировку в зависимости от глубины бассейна и степени растворимости, своего вещества в морской аоде, покрывают дно различными видами «органического ила».

Из морских животных, обладающих известковой раковиной, .следует упомянуть микроскопических корненожек глобигерин. Их скопления на дне образуют глобигериновый ил. Из глобигерий состоит белый мел, образовавшийся, следовательно, из известкового ила, на дне океанов минувших периодов. Среди организмов, строящих свои оболочки из кремнезема, наиболее важны диатомовые водоросли и корненожки радиолярии. Скопление первых дает диатомовый ил, вторых — радиоляриевый (рис. 86).

137

В зарастающем озере дно может как бы приподниматься в силу накопления на нем растительных остатков. Дно моря может действительно изменять Свою абсолютную высоту вследствие колебательных движений литосферы.

Эти движения литосферы могут, кроме того, перемещать море и в горизонтальном направлении. Заливая ка- кую-нибудь местность, море, прежде всего покрывает ее покровом своих песков. При дальнейшем движении его в каждом данном пункте растет

расстояние от берега. Это должно сказываться на характере осадков: прибрежные пески сменятся глинами, глины — известковым илом,

Таким образом океан, перемещаясь по земной поверхности, покрывает ее своими осадками. Он при помощи их записывает историю своих трансгрессий и регрессий, историю своего углубления и обмеления. Пласты его пород служат страницами его геологичеекого дневника. Пройдут тысячелетия, и рыхлые пески его дна превратятся в песчаники, глины — в глинистые сланцы, глины более глубокого дна (с примесью извести) — в мергеля, известковый ил — в известняк, радиоляриевый ил — в кремнистые сланцы. Наконец, прибрежная галька, сцементированная с течением времени какимнибудь веществом, даст особую горную породу, известную под названием конгломерата.

Геологическая хронология. Последовательности геологических событий во времени соответствует последовательность земных слоев в пространстве: что было раньше — то записано в пластах более глубоких, что произошло после — то надо искать выше. Конечно, применяя на практике это главное правило геологии, необходимо учитывать как дислокации слоев, искажающие нередко нормальные соотношения напластований, так и денудацию

Принятое в современной геологии подразделение земной коры на отдельные группы слоев установилось постепенно в течение XIX века. Один из основателей геологии как науки—Вернер — принимал (в концеXVIII века и в начале XIX века) деление всей земной коры на 4 крупных этажа, или «формации»:

4 — новейшие рыхлые наносы; 3 — различные осадочные породы с многочисленными окаме-нелостями

и рудами полезных ископаемых; 2 — переходная формация — глинистые и кремнистые сланцы, конгло-

мераты и другие породы, иногда кристаллические, иногда с окаменелостями; 1— основные породы—траниты, кристаллические сланцы, гнейсы.

138

Все породы земной коры — даже гранаты — Вернер считал продуктами осаждения из моря. По его мнению, первичный океан некогда покрывал весь земной шар, и уровень его был выше всех современных гор. Постепенно этот уровень опускался, а на морском дне осаждались в виде горных пород различные химические осадки. По мере выступления из-под моря материков к этим химическим осадкам присоединялись и продукты механического разрушения суши. Таким образом, несмотря на игнорирование пород огневого происхождения и отнесение даже гранитов в группу пород осадочных, Вернер правильно понял и оценил громадное значение моря в деле образования осадочной толщи земной коры.

В дальнейшем схема, данная Вернером, постепенно осложнялась, и, выделив породы кристаллические, геологи сосредоточили свое внимание на детальном расчленении осадочной толщи. В тех местностях Европы, где издавна процветало горное дело, людям знакомы были уже различные этажи земной коры, в правильном порядке налегавшие друг на друга. Так, в Англии хорошо знали, что под слоями каменного угля лежат серые «горные» известняки, а под этими и над этими слоями наблюдатели привыкли встречать громадные толщи ярко-красных песчаников, заключающих в себе прослойки каменной соли и гипса. Нижняя толща песчаника была известна под названием «древнего красного песчаника», а верхняя — «нового красного песчаника». Или, например, в Германии рудокопы давно обратили внимание на залежи медной руды, приуроченные к так называемому «медистому сланцу». Они знали, что медистый сланец лежит на слое красных песчаников и конгломератов, и дали этим последним слоям название «мертвого красного лежня». Ту же пустую породу, которая обычно прикрывала медистой сланец, они называли «цехштейном». Всем, наконец, были знакомы толщи белого мела, образующие нередко живописные утесы. Но английские исследователи знали при этом, что обыкновенно под мелом лежат слои зеленого песчаника, еще ниже

— слои светлого известняка, состоящего из мелких зерен, напоминающих окаменевшую икру («оолитовая» формация), и, наконец, черные или бурые глины, называемые в Англии «лейасовой формацией». У ученых и возникла мысль, что все подобные геологические образования характеризуют целые эпохи истории земли. Из их названий и была составлена хронологическая таблица геологических, периодов.

Чтобы разобраться в пестрой смене различных напластований и сравнивать геологическое строение отдаленных местностей, геологи выделили из всей толщи слоев несколько наиболее определенных «горизонтов» и были уверены, что породы данного горизонта в своем распространении охватывают весь земной шар. За такие руководящие горизонты были приняты гранит, каменный уголь и мел. Получились как бы три основные линии, подразделяющие всю осадочную толщу земли, и геолог, работая в любой местности, старался прежде всего отметить эти горизонты, так как они давали ему возможность устанавливать одновременность или разновременность других пластов и геологических образований.

139

Но как ни была правильна сама но себе мысль — разделить всю земную кору на отдельные этажи определенными пластами, а геологическое время на ряд отдельных эпох, на деле это привело к крупным ошибкам, которых как раз и хотели избежать,— к путанице в последовательности событий в истории земли. Предполагалось, как нечто вполне очевидное, что все, например, слои угля образовались на всей земле в одну и ту же эпоху — «каменноугольную», и всякий мел — в «меловую» эпоху. Позже выяснилось, однако, что каменный уголь образовывался на земле в самые различные эпохи: в любое время при подходящих условиях, в болотах, где под водой сгнивали большие массы растительных остатков, могли образоваться залежи угля. Угли разных стран не являются непременно сверстниками. Уголь можно найти не только ниже, но и выше, например, залежи мела. Равным образом и мел сам по себе, как шобигериновый осадок, мог образоваться в различные эпохи. С другой стороны, один и тот же океан в одних условиях оставляет после себя пески, в других глины, в третьих известняки. Следовательно, никоим образом нельзя думать, что моря какой-нибудь данной эпохи могли всюду на площади своей отлагать, например, известняк — и только известняк; нельзя в сущности подобным известняком характеризовать всю эпоху. Белый мел, который одно время ученые так тщательно разыскивали как определенный и непременный памятник особой «меловой» эпохи, мог быть заменен в других странах иными осадками — конгломератами, песчаниками, сланцами и т. п.

Химический и минеральный состав породы зависит не от времени, а от условий ее образования. Только одинаковые органические остатки определяют одновременность различных слоев.

В морской воде обитают разнообразные морские животные. Правда, одни из них поселяются на каменистом дне, где бушует прибой, другие избирают для жительства дно илистое; место обитания одних строго ограничено определенными условиями, другие пользуются широким распространением в пределах данного бассейна. Для нас особенно важны те из них, которые населяют самую поверхность моря и, разделясь повсюду волнами и течениями, после своей смерти могут «погребаться» во всех точках морского дна в самых разнообразных его осадках. Если бы море высохло, то остатки этих животных, находимые в различных осадочных породах бывшего морского дна, были бы в наших глазах ручательством за одновременность отложения всех этих пород, за принадлежность их к одному бассейну, к одной геологической, эпохе. Следовательно, установить одновременность или разновременность морскйх слоев можно лучше всего и проще всего по погребенный в них организмам; слои одновременные должны заключать в себе некоторое количество одинаковых окаменелостей. Такие окаменелости мы называем «руководящими формами», так как они действительно могут руководить нами при установлении возраста слоев.

Эту мысль выдвинул впервые английский геолог Вильям Смит. Инженер по профессии, В. Смит, работая над прорытием каналов, при-

сматривался к последовательности слоев, слагающих Англию. Он заметил

140