Часть 9. Глава 1. Проблема складчатости литосферы. Продолжение
Часть 9. Глава 1. Проблема складчатости литосферы. Хэпгуд. Путь полюса.
Начало главы.
Удивительно, но с момента этого заявления прошла треть века, и несмотря на то, что ведущие геофизики сегодня поддерживают взгляды Даттона, все еще широко распространено мнение - и не только среди непрофессионалов - о том, что порождение гор, суть, следствие охлаждения Земли. Причиной этой инертности, весьма вероятно, является отсутствие какой-либо альтернативной, приемлемой теории горообразования.
В последние годы многие геологи согласились с Даттоном в том, что горы были сложены какой-то огромной силой, действующей в литосфере горизонтально. Кроме того, они пришли к пониманию того, что эта сила (или силы), участвующая в сложении гор, воздействовала на литосферу в целом и в одно и то же время.
Так, один из наших ведущих геофизиков, доктор Уолтер Бухер из Колумбии, заметил: "Взятые в целом, орогенные [горные] пояса являются результатом общемировых напряжений, которые воздействовали на земную кору в целом. Конечно, структура этих поясов не такая, какую можно было бы ожидать от независимых, локальных изменений в земной коре".
На то же самое указывал Амбгроув: "Увеличение числа стратиграфических исследований позволяет отчётливее видеть то, что земная кора подвергалась чередующимся увеличениям и уменьшениям сжатия. Я чувствую, что существуют неопровержимые доказательства этих движений, являющихся выражением общей, всемирной, активной и глубоко укоренившейся причины".
Чедвик согласен с Амбгроувом: "Уверенно можно говорить о том, что орогенные движения в одной части континента происходят почти одновременно с эпейрогенными движениями, а также ростом поясов с разломами и напряжениями в других местах, как если бы все они были проявлениями одной и той же конечной силы".
Амбгроув был впечатлен ещё одной характеристикой этой всемирной силы: далеко не всегда она была активна. Не всегда создавала горы. Действовала какое-то время, и затем долго таилась. В её деятельности была, своего рода, периодичность, которая выявлялась в разных аспектах. "Геолог сталкивается с периодичностью на многих страницах геологической истории Земли: периодичность обнаруживается в последовательности слоев и содержащихся в них останков организмов. Он видит её в проявлении глубинных сил, вызывающих оседание поверхности в разных местах последовательно; во вторжении магматических расплавов, поднимающихся из недр Земли; в ритмичном вторжении на сушу эпиконтинентальных морей и последующем их отступлении; в пульсации климата и в ритмичной эволюции жизни.
Отметим, что Амбгроув здесь обратил внимание на моменты, свидетельствующие об общем причинном факторе, влияющем на
(а) формирование последовательных осадочных слоев,
(б) изменения уровня моря,
(в) проникновение расплавленного материала в литосферу,
(г) изменение климата (включая, конечно, наступление ледниковых периодов),
(д) изменения в формах жизни и
(е) горообразование.
Во II и III частях было показано, что смещение литосферы объясняет ледниковые периоды и изменения климата. Позднее мы увидим, что изменения форм жизни также являются следствием литосферных сдвигов. В настоящей главе будет рассмотрена складчатость гор, вулканическая деятельность и изменения уровня моря.
Основной причиной периодичности этих процессов являются литосферные сдвиги, совершаемые через довольно небольшие промежутки времени. Это предположение справедливо и для ряда случаев, в которых интервалы были велики. Позже я приведу доводы в пользу того, что концепция длительных циклов в истории Земли является иллюзией, порожденной скудостью информации.
Периодичность бывает двух типов. Во-первых, существует периодичность последовательных перемещений литосферы, имеющая интервал, определяемый средними значениями времени между этими перемещениями. Во-вторых, существует периодичность большего размаха в силу того, что многие части Земли могут избежать серьезных геологических или климатических изменений за время одного или даже нескольких последовательных перемещений.
Я уже упоминал, что две области, отстоящие на 90 градусов от меридиана, в направлении которого поворачивается литосфера, практически не будут затронуты смещением. Вектора перемещения будут увеличиваться по мере приближения промежуточных областей к меридиану максимального смещения. Мы еще вернемся к этому вопросу. Сейчас просто отметим, что некоторая область Земли не будет подвержена изменениям, вызванными одним перемещением. Тогда существует математическая вероятность благоприятствования в отношении некоторой части земной поверхности - в её спасении в течение ряда последовательных перемещений. Здесь будет наблюдаться периодичность большего диапазона.
Предпринимались многочисленные попытки объяснить наблюдаемую геологическую периодичность, но они ни к чему не привели. Джоли попытался доказать, что накопление радиоактивного тепла в земле привело к образованию гор с интервалом в 30 000 000 лет. Гутенберг, однако, говорит, что детали теории Джоли были опровергнуты и, более того, его теория не включает механизма для учета интервалов в 30 000 000 лет. Здесь невозможно увидеть, что в результате поднятия поверхности могут образоваться горные хребты тех моделей, которые существуют. Теория Джоли действительно постулирует растущую Землю, но независимо от того, взрывается ли литосфера время от времени или постоянно разрушается из-за сокращения, все это сводится к одному и тому же: ни одна из теорий не отвечает требованиям. Также предпринимались попытки объяснить периодичность как результат дальних астрономических циклов, но и они не увенчались успехом. Очевидно, что горообразование трудно объяснить астрономическими циклами.
В течение нескольких лет геологи искали силу складчатости гор под литосферой. Они исследовали возможность существования течений в полужидких слоях под литосферой и размышляли о возможном воздействии таких течений на саму литосферу. Было высказано предположение, что такие течения, поднимающиеся под литосферой или опускающиеся, могут её складывать. Например, снижающееся течение могло бы привести к тому, что литосфера над ним стала бы смыкаться, её потянуло бы вниз, и стали бы образовываться морщины в виде длинных узких узоров, подобных горным хребтам. Были проведены расчеты сил, которые могли бы таким образом воздействовать на литосферу. Венинг Майнес предпочитает такой способ учета горообразования.
Если мы рассмотрим структуру больших геосинклиналей на поверхности Земли, мы не можем сомневаться в том, что их причина имеет всемирный характер. Геология этих поясов указывает на горизонтальное сжатие земной коры, по крайней мере, на более поздних стадиях их развития. Две основные гипотезы, предложенные для объяснения этих великих явлений, - это (1) гипотеза теплового сжатия и (2) гипотеза о системах подкорковых течений столь значительных горизонтальных размеров, что и по вертикали они должны охватывать, по меньшей мере, большую часть толщины мантии и, вероятно, даже всю мантию.
Венинг Майнес обобщает аргументы против гипотезы теплового сжатия (охлаждения Земли) и приводит доводы в пользу второй теории. Интересно, мимоходом, отметить, что один из его аргументов против теории сжатия состоит в том, что "на больших участках земной поверхности .. напряжение, по-видимому, существует в коре в то же время, когда складчатость происходит в других местах, и этот факт трудно согласовать с тепловым сжатием (формирующим сжатие) по всей коре". Здесь он говорит, что литосфера растягивалась в одних местах и сжималась в других одновременно, что противоречит теории охлаждения и сжатия. Это, однако, вполне согласуется с гипотезой смещения литосферы.
Теперь, что касается гипотезы о сублитосферном течении, мы можем отметить, что Майнес предполагает течения, распространяющиеся на большие расстояния горизонтально и движущиеся на больших глубинах в сотни миль ниже литосферы. Естественно, движение таких массивов расплавов горных пород потенциально может создать давление, поражающее воображение. Гутенберг обсуждает работу многих людей, изучающих сублитосферные течения. Главная трудность здесь заключается в отсутствии каких-либо реальных доказательств существования течений в необходимом масштабе.
Проблема, с которой мы здесь сталкиваемся, заключается в происхождении геосинклинали. Геологи называют нисходящую складку в литосфере больших масштабов геосинклиналью. Восходящая складка (или арка) - это геантиклиналь. Иногда они связаны, так как складка вниз может сопровождаться складкой вверх с любой стороны.
Существует развитая геосинклинальная теория. Существуют две точки зрения относительно происхождения геосинклиналей. Согласно одной точке зрения, они стали результатом осаждения больших объемов отложений в бассейнах или мелководных морях, формирующих нагрузки, которые вынудили литосферу просесть и впоследствии свернуться. Второе мнение состоит в том, что литосфера изначально была сложена по другим причинам и что осадочные породы просто отложились в образовавшихся впадинах. Кроме того, те, кто придерживается второго мнения, утверждают, что объем осадочного накопления и скорость накопления контролируются величиной и скоростью складчатости литосферы. Похоже, что последнее стало доминирующей точкой зрения.
Крумбейн и Слосс, ссылаясь на основной массив недавних данных о развитии геосинклиналей, отмечают: "Эти новые данные [журналы отбора проб, электрические журналы из скважин, подробные исследования фауны] подтверждают фундаментальный принцип Баррелла о том, что осаждение контролируется оседанием с небольшой модификацией, согласно которой оседание может варьироваться от прерывистого до непрерывного".
Последовательные этапы развития геосинклинальной теории, начиная с ранних мыслителей, резюмируются Крумбейном и Слоссом следующим образом: "Холл .. пришел к выводу, что оседание было вызвано тяжестью накопления отложений, что автоматически привело к складчатости". .. "Дж.Б.Дана из Йельского университета, с другой стороны, утверждал, что одновременное оседание земной коры стало причиной накопления отложений значительных размеров". В 1873 году Дана опубликовал свою классическую статью о происхождении гор и природе недр Земли. Он определил геосинклиналь как "длительное продолжающееся оседание" и в продолжении утверждал: "Эти примеры демонстрируют характеристики большого класса горных массивов или хребтов. Геосинклиналь, сопровождающаяся осадочными отложениями, заканчивающаяся катастрофической складчатостью и затвердеванием, - всё это суть основные этапы ..".
Крумбейн и Слосс принимают изложение Даны как по существу обоснованное. Похоже, что первоначальная складчатость литосферы, образующая геосинклиналь, происходит по неизвестным причинам и что за ней следует или, скорее, она сопровождается отложением осадка в геосинклиналях. Позже утолщенные массивы отложений в геосинклиналях складываются в горы. Очевидно, что фундаментальный момент, требующий объяснения, является причиной первоначального складывания. Являются ли в результате этой первоначальной складчатости отложения на дне геосинклинальных складок также последующими и вторичными причинами складчатости, как это вполне может быть, сейчас не важно. Достаточно того, что смещения литосферы могут, как мы увидим, объяснить первоначальную складчатость литосферы, как на суше, так и под водой; нет необходимости доказывать, что все складчатость обусловлена этой причиной.
К Содержанию книги "Путь полюса" Чарльза Хэпгуда.
Начало главы.
Удивительно, но с момента этого заявления прошла треть века, и несмотря на то, что ведущие геофизики сегодня поддерживают взгляды Даттона, все еще широко распространено мнение - и не только среди непрофессионалов - о том, что порождение гор, суть, следствие охлаждения Земли. Причиной этой инертности, весьма вероятно, является отсутствие какой-либо альтернативной, приемлемой теории горообразования.
В последние годы многие геологи согласились с Даттоном в том, что горы были сложены какой-то огромной силой, действующей в литосфере горизонтально. Кроме того, они пришли к пониманию того, что эта сила (или силы), участвующая в сложении гор, воздействовала на литосферу в целом и в одно и то же время.
Так, один из наших ведущих геофизиков, доктор Уолтер Бухер из Колумбии, заметил: "Взятые в целом, орогенные [горные] пояса являются результатом общемировых напряжений, которые воздействовали на земную кору в целом. Конечно, структура этих поясов не такая, какую можно было бы ожидать от независимых, локальных изменений в земной коре".
На то же самое указывал Амбгроув: "Увеличение числа стратиграфических исследований позволяет отчётливее видеть то, что земная кора подвергалась чередующимся увеличениям и уменьшениям сжатия. Я чувствую, что существуют неопровержимые доказательства этих движений, являющихся выражением общей, всемирной, активной и глубоко укоренившейся причины".
Чедвик согласен с Амбгроувом: "Уверенно можно говорить о том, что орогенные движения в одной части континента происходят почти одновременно с эпейрогенными движениями, а также ростом поясов с разломами и напряжениями в других местах, как если бы все они были проявлениями одной и той же конечной силы".
Амбгроув был впечатлен ещё одной характеристикой этой всемирной силы: далеко не всегда она была активна. Не всегда создавала горы. Действовала какое-то время, и затем долго таилась. В её деятельности была, своего рода, периодичность, которая выявлялась в разных аспектах. "Геолог сталкивается с периодичностью на многих страницах геологической истории Земли: периодичность обнаруживается в последовательности слоев и содержащихся в них останков организмов. Он видит её в проявлении глубинных сил, вызывающих оседание поверхности в разных местах последовательно; во вторжении магматических расплавов, поднимающихся из недр Земли; в ритмичном вторжении на сушу эпиконтинентальных морей и последующем их отступлении; в пульсации климата и в ритмичной эволюции жизни.
Отметим, что Амбгроув здесь обратил внимание на моменты, свидетельствующие об общем причинном факторе, влияющем на
(а) формирование последовательных осадочных слоев,
(б) изменения уровня моря,
(в) проникновение расплавленного материала в литосферу,
(г) изменение климата (включая, конечно, наступление ледниковых периодов),
(д) изменения в формах жизни и
(е) горообразование.
Во II и III частях было показано, что смещение литосферы объясняет ледниковые периоды и изменения климата. Позднее мы увидим, что изменения форм жизни также являются следствием литосферных сдвигов. В настоящей главе будет рассмотрена складчатость гор, вулканическая деятельность и изменения уровня моря.
Основной причиной периодичности этих процессов являются литосферные сдвиги, совершаемые через довольно небольшие промежутки времени. Это предположение справедливо и для ряда случаев, в которых интервалы были велики. Позже я приведу доводы в пользу того, что концепция длительных циклов в истории Земли является иллюзией, порожденной скудостью информации.
Периодичность бывает двух типов. Во-первых, существует периодичность последовательных перемещений литосферы, имеющая интервал, определяемый средними значениями времени между этими перемещениями. Во-вторых, существует периодичность большего размаха в силу того, что многие части Земли могут избежать серьезных геологических или климатических изменений за время одного или даже нескольких последовательных перемещений.
Я уже упоминал, что две области, отстоящие на 90 градусов от меридиана, в направлении которого поворачивается литосфера, практически не будут затронуты смещением. Вектора перемещения будут увеличиваться по мере приближения промежуточных областей к меридиану максимального смещения. Мы еще вернемся к этому вопросу. Сейчас просто отметим, что некоторая область Земли не будет подвержена изменениям, вызванными одним перемещением. Тогда существует математическая вероятность благоприятствования в отношении некоторой части земной поверхности - в её спасении в течение ряда последовательных перемещений. Здесь будет наблюдаться периодичность большего диапазона.
Предпринимались многочисленные попытки объяснить наблюдаемую геологическую периодичность, но они ни к чему не привели. Джоли попытался доказать, что накопление радиоактивного тепла в земле привело к образованию гор с интервалом в 30 000 000 лет. Гутенберг, однако, говорит, что детали теории Джоли были опровергнуты и, более того, его теория не включает механизма для учета интервалов в 30 000 000 лет. Здесь невозможно увидеть, что в результате поднятия поверхности могут образоваться горные хребты тех моделей, которые существуют. Теория Джоли действительно постулирует растущую Землю, но независимо от того, взрывается ли литосфера время от времени или постоянно разрушается из-за сокращения, все это сводится к одному и тому же: ни одна из теорий не отвечает требованиям. Также предпринимались попытки объяснить периодичность как результат дальних астрономических циклов, но и они не увенчались успехом. Очевидно, что горообразование трудно объяснить астрономическими циклами.
В течение нескольких лет геологи искали силу складчатости гор под литосферой. Они исследовали возможность существования течений в полужидких слоях под литосферой и размышляли о возможном воздействии таких течений на саму литосферу. Было высказано предположение, что такие течения, поднимающиеся под литосферой или опускающиеся, могут её складывать. Например, снижающееся течение могло бы привести к тому, что литосфера над ним стала бы смыкаться, её потянуло бы вниз, и стали бы образовываться морщины в виде длинных узких узоров, подобных горным хребтам. Были проведены расчеты сил, которые могли бы таким образом воздействовать на литосферу. Венинг Майнес предпочитает такой способ учета горообразования.
Если мы рассмотрим структуру больших геосинклиналей на поверхности Земли, мы не можем сомневаться в том, что их причина имеет всемирный характер. Геология этих поясов указывает на горизонтальное сжатие земной коры, по крайней мере, на более поздних стадиях их развития. Две основные гипотезы, предложенные для объяснения этих великих явлений, - это (1) гипотеза теплового сжатия и (2) гипотеза о системах подкорковых течений столь значительных горизонтальных размеров, что и по вертикали они должны охватывать, по меньшей мере, большую часть толщины мантии и, вероятно, даже всю мантию.
Венинг Майнес обобщает аргументы против гипотезы теплового сжатия (охлаждения Земли) и приводит доводы в пользу второй теории. Интересно, мимоходом, отметить, что один из его аргументов против теории сжатия состоит в том, что "на больших участках земной поверхности .. напряжение, по-видимому, существует в коре в то же время, когда складчатость происходит в других местах, и этот факт трудно согласовать с тепловым сжатием (формирующим сжатие) по всей коре". Здесь он говорит, что литосфера растягивалась в одних местах и сжималась в других одновременно, что противоречит теории охлаждения и сжатия. Это, однако, вполне согласуется с гипотезой смещения литосферы.
Теперь, что касается гипотезы о сублитосферном течении, мы можем отметить, что Майнес предполагает течения, распространяющиеся на большие расстояния горизонтально и движущиеся на больших глубинах в сотни миль ниже литосферы. Естественно, движение таких массивов расплавов горных пород потенциально может создать давление, поражающее воображение. Гутенберг обсуждает работу многих людей, изучающих сублитосферные течения. Главная трудность здесь заключается в отсутствии каких-либо реальных доказательств существования течений в необходимом масштабе.
Проблема, с которой мы здесь сталкиваемся, заключается в происхождении геосинклинали. Геологи называют нисходящую складку в литосфере больших масштабов геосинклиналью. Восходящая складка (или арка) - это геантиклиналь. Иногда они связаны, так как складка вниз может сопровождаться складкой вверх с любой стороны.
Существует развитая геосинклинальная теория. Существуют две точки зрения относительно происхождения геосинклиналей. Согласно одной точке зрения, они стали результатом осаждения больших объемов отложений в бассейнах или мелководных морях, формирующих нагрузки, которые вынудили литосферу просесть и впоследствии свернуться. Второе мнение состоит в том, что литосфера изначально была сложена по другим причинам и что осадочные породы просто отложились в образовавшихся впадинах. Кроме того, те, кто придерживается второго мнения, утверждают, что объем осадочного накопления и скорость накопления контролируются величиной и скоростью складчатости литосферы. Похоже, что последнее стало доминирующей точкой зрения.
Крумбейн и Слосс, ссылаясь на основной массив недавних данных о развитии геосинклиналей, отмечают: "Эти новые данные [журналы отбора проб, электрические журналы из скважин, подробные исследования фауны] подтверждают фундаментальный принцип Баррелла о том, что осаждение контролируется оседанием с небольшой модификацией, согласно которой оседание может варьироваться от прерывистого до непрерывного".
Последовательные этапы развития геосинклинальной теории, начиная с ранних мыслителей, резюмируются Крумбейном и Слоссом следующим образом: "Холл .. пришел к выводу, что оседание было вызвано тяжестью накопления отложений, что автоматически привело к складчатости". .. "Дж.Б.Дана из Йельского университета, с другой стороны, утверждал, что одновременное оседание земной коры стало причиной накопления отложений значительных размеров". В 1873 году Дана опубликовал свою классическую статью о происхождении гор и природе недр Земли. Он определил геосинклиналь как "длительное продолжающееся оседание" и в продолжении утверждал: "Эти примеры демонстрируют характеристики большого класса горных массивов или хребтов. Геосинклиналь, сопровождающаяся осадочными отложениями, заканчивающаяся катастрофической складчатостью и затвердеванием, - всё это суть основные этапы ..".
Крумбейн и Слосс принимают изложение Даны как по существу обоснованное. Похоже, что первоначальная складчатость литосферы, образующая геосинклиналь, происходит по неизвестным причинам и что за ней следует или, скорее, она сопровождается отложением осадка в геосинклиналях. Позже утолщенные массивы отложений в геосинклиналях складываются в горы. Очевидно, что фундаментальный момент, требующий объяснения, является причиной первоначального складывания. Являются ли в результате этой первоначальной складчатости отложения на дне геосинклинальных складок также последующими и вторичными причинами складчатости, как это вполне может быть, сейчас не важно. Достаточно того, что смещения литосферы могут, как мы увидим, объяснить первоначальную складчатость литосферы, как на суше, так и под водой; нет необходимости доказывать, что все складчатость обусловлена этой причиной.
К Содержанию книги "Путь полюса" Чарльза Хэпгуда.