Подводное продолжение речных долин. Островные дуги. Процессы сжатия сиалической геосферы

На основании многочисленных промеров глубин у атлантических материковых окраин было обращено внимание на своеобразное явление, которое позволяет установить подводное продолжение речных долин. Так, долина реки Св. Лаврентия продолжается в примыкающем шельфе вплоть до океанических глубин, то же самое наблюдается и на реке Гудзон (ее долина прослежена до глубин 1450 м); на европейской стороне аналогичное явление наблюдается у устья реки Тежу, и особенно во впадине у Бретанского мыса, в 17 км севернее устья реки Адур. Наибольший интерес среди этих явлений представляет, пожалуй, жёлоб на продолжении реки Конго в Южной Атлантике (прослеживается до глубин 2000 м).

Согласно обычному объяснению, такие желоба должны представлять собой возникшие некогда на поверхности, а теперь затопленные эрозионные долины. Мне это толкование кажется совершенно неправдоподобным, во-первых, потому, что это потребовало бы слишком больших опусканий, во-вторых, ввиду повсеместного распространения таких желобов (при достаточном количестве промеров глубин они, вероятно, будут обнаружены у краев всех континентов) и, в-третьих, потому, что лишь определенная группа устьев рек отличается этой особенностью, тогда как для других устьев, находящихся между ними, характерны другие особенности. Мне кажется более правдоподобным рассматривать их как трещины материкового края, которые впоследствии были использованы реками. То, что русло реки Св. Лаврентия занимает трещину, установлено геологически бесспорно; возможно, то же представляет собой и впадина у Бретонского мыса, которая является внутренним концом раскрывающейся в виде книги глубоководной расщелины Бискайского залива.

Но самое интересное явление материковой окраины — это дуги островов, образовавшиеся у побережья Восточной Азии ( 51). Если мы посмотрим на их размещение в Тихом океане, то увидим обширную систему. Если считать Новую Зеландию бывшей дугой, связанной с Австралией, то все западное побережье Тихого океана окажется покрытым дугообразными гирляндами островов, в то время как восточное побережье их иметь не будет. В Северной Америке можно было бы, вероятно, увидеть в отделении островов между 50 и 55° широты, образовании береговой выпуклости у Сан-Франциско и в обособлении калифорнийской окраинной цепи еще неразвитое начало дугообразования. На юге Западная

Антарктика может, по-видимому, считаться дугой (тогда, вероятно, двойной дугой). В целом, однако, феномен дуг указывает на перемещение западно-тихоокеанских материковых масс, которое было направлено приблизительно на запад—северо-запад, а по отношению к координатам, соответствующим положению полюса в плейстоцене, — примерно на запад. Это направление совпадает далее с продольной осью Тихого океана (Южная Америка—Япония) и с главным направлением цепей древних тихоокеанских островов (Гавайские, Маршалловы, острова Товарищества и др.). Глубоководные желоба, включая жёлоб Тонга, расположены в виде расщелин перпендикулярно к этому направлению перемещения, следовательно, параллельно дугам. Пожалуй, нет сомнения, что все эти явления находятся между собой в причинной зависимости.

Совершенно такие же островные дуги существуют также в Восточной Индии, и Южно-Антильская дуга между Огненной Землей и Землей Грейама может также рассматриваться как свободная дуга, хотя и несколько в другом смысле.

Весьма примечательно единообразие кулисоподобного расположения дуг. Алеутские острова образуют цепь, которая на востоке, у Аляски, уже не является краевой цепью, а выходит из внутренней части материка. Они заканчиваются у Камчатки, откуда бывшая до этого внутренней Камчатская цепь образует вместе с Курилами внешнюю островную дугу. Последняя опять заканчивается у Японии, где примыкает к бывшей дотоле внутренней цепи Сахалин—Япония. И к югу от Японии можно проследить такое же расположение островов, пока соотношения; не становятся более запутанными у Зондских островов. На Антильских островах наблюдается точно такая же кулисообразность. Очевидно, что эта кулисообразная форма островных дуг является непосредственным следствием кулисообразности прежних краевых горных цепей материков и, следовательно, относится к рассмотренному раньше общему закону кулисообразности. Поразительно одинаковая длина островных дуг (Алеуты 2900, Камчатка—Курилы 2600, Сахалин—Япония 3000, Корея— Рюкю 2500, Флорида—Борнео 2500, Новая Гвинея—Новая Зеландия некогда 2700 км)   могла бы, вероятно, уже быть предсказана тектонически по расположению краевых гор.

Фудживара [195] специально занимался кулисообразным расположением японских вулканических цепей и пытался объяснить его вращением дна северной части Тихого океана против часовой стрелки (по отношению к предположительно неподвижной Азиатской глыбе). Поскольку всякое движение относительно, можно было бы допустить также, наоборот, движение окружающих материковых масс вокруг неподвижного дна Тихого океана в направлении, ориентированном по часовой стрелке. Это представляет интерес потому, что Северный полюс до геологически недавнего времени находился в Тихом океане, так что такое вращение материковых масс соответствовало бы в недавнее геологическое время их перемещению на запад. Я действительно считаю весьма вероятным, что кулисообразпые краевые цепи Восточной Азии образовались благодаря такому перемещению материковых глыб в то время, когда полюс находился еще в Тихом океане.

Примечательное сходство островных дуг по геологическому строению упоминалось уже раньше; их выпуклая сторона всегда несет на себе ряд вулканов, являющихся, очевидно, следствием возникающего здесь при изгибе движения, которое выжимает включения симы. На вогнутой стороне, наоборот, распространены третичные отложения, в то время как они отсутствуют на соответствующем берегу материка. Это указывает на то, что отщепление дуги произошло только в самое позднее геологическое время и что островная дуга во время отложения этих осадков составляла еще край материка. В третичных отложениях повсюду наблюдаются значительные нарушения залегания в результате растяжения, вызванного изгибом и приводящего к образованию трещин и вертикальных разломов. Остров Хонсю вследствие слишком сильного изгиба испытал разлом в местности, которая называется Фосса Магна.

 То обстоятельство, что этот внешний край дуги оказался поднятым, вопреки общему погружению, связанному с растяжением, указывает на горизонтальное движение островной дуги. Его можно себе представить как результат того, что крайние точки дуги увлекаются перемещающейся на запад материковой глыбой, тогда как глубокие слои удерживаются симой. Океанические желоба, которые обычно находятся на внешнем краю дуг, по-видимому, связаны с тем же процессом. Раньше уже обращалось внимание на то, что эти желоба никогда не образовывались на свежеобнаженной поверхности симы между материком и дугой, а всегда только на ее внешнем крае, следовательно, на границе старого океанического дна. Они появляются здесь в виде расщелины (трещины), одна сторона которой образована сильно охлажденным океаническим дном, уже затвердевшим до большой глубины, а другая сложена сиалическим материалом островной дуги. Образование такой краевой трещины между сиалем и симой было бы весьма понятно при учете сгибающего движения, которое мы рассматривали выше.

По нашему мнению, островные дуги, в особенности восточно-азиатские, представляют собой краевые цепи, которые вследствие перемещения материковых масс на запад отделились от них, оставаясь припаянными к глубоко затвердевшему старому морскому дну. Между ними и материковым краем появилось новое, более молодое и еще достаточна подвижное океаническое дно в виде окон.

Эта концепция существенно отличается от представления Ф. фон Рихтгофена, который исходил, правда, из совершенно других предпосылок [186]. Он представлял себе возникновение дуг следствием растяжения земной коры, распространяющегося от Тихого океана. Вместе с широкой зоной соседнего материка, который характеризуется также дугообразным контуром берега и поднятиями, островные дуги должны были образовать большую систему разломов. Область между цепью островов, и побережьем материка является первой «материковой ступенью», погру- лившейся на западе ниже уровня моря в результате наклонного перемещения, тогда как на восточном крае она поднялась в виде выступа — островной дуги. На материке Ф. фон Рихтгофен предполагал существование еще двух таких ступеней, погружение которых было, однако, меньше. Правильная дугообразная форма этих разломов представляла, правда, некоторые затруднения для доказательства, но он полагал нейтрализовать их ссылкой на дугообразные выступы в асфальте и других материалах.

Следует все же признать, что эта теория имеет историческую заслугу в том, что она сознательно опровергала принятую в то время догму о действующем повсюду «сводовом давлении» и привлекала для объяснения структур растягивающие силы. Однако нет необходимости тратить много слов, чтобы показать ее несоответствие нашим современным знаниям. Именно карта глубин, несмотря на все свое несовершенство из-за недостаточного количества их промеров, решительно говорит за то, что между дугой и основной глыбой связь порвана.

При движении материковой глыбы не перпендикулярно к ее краю, как в Восточной Азии, а параллельно ему краевые цепи могут быть уничтожены сдвигом без образования между ними и основной глыбой окон симы. В принципе здесь речь идет о таких же явлениях, какие рассматривались внутри материковой глыбы на  49 (с. 177), только перенесенных на край материка. Если глыба движется в направлении симы, то образуется краевая складчатость — либо надвиг, либо ступенчатые складки, в зависимости от направления движения. Если же она отодвигается от океанического дна, то краевые цепи откалываются. Если движение совершается под углом, то получается сдвиг: краевая цепь скользит вдоль границы материка. В этом случае краевая горная цепь оказывается припаянной к затвердевшему океаническому дну. На нашей карте глубин пролива Дрейка (см.  26 на с. 100) этот процесс особенно хорошо виден у северного конца Земли Грейама. Подобным же образом самая южная цепь Зондских островов (Сумба—Тимор—Буру), которая раньше, видимо, составляла юго-восточное продолжение ряда островов, расположенных перед Суматрой, проскользнула мимо Явы, пока они не были захвачены надвигающейся глыбой Австралия—Новая Гвинея.

Другой пример — Калифорния. Калифорнийский полуостров обнаруживает на своих боковых выступах признаки волочения ( 53), свидетельствующие, очевидно, о продвижении материковых масс к юго-востоку. Острие полуострова утолщено в виде наковальни благодаря лобовому сопротивлению симы, полуостров в целом оказывается сильно укороченным, как это ясно видно при сравнении его с вырезом Калифорнийского залива. Его северная часть, по Виттиху [187], только недавно поднялась из моря до высоты более 1000 м, что является явным признаком сильного сжатия. Судя по очертаниям, едва ли можно сомневаться, что заостренный конец Калифорнии некогда действительно располагался в находящемся перед ним вырезе мексиканского побережья. На геологической карте и там и тут указываются «послекембрийские» интрузивные породы, идентичность которых, правда, еще не доказана.

Но кроме укорачивания самого полуострова, очевидно, происходило еще также и скольжение на север или, правильнее, отставание полуострова при движении материка на юг относительно субстрата, в котором, вероятно, приняли участие примыкавшие к нему с севера береговые цепи. Так, образование большого выреза в береговой линии у Сан-Франциско объясняется сжатием. Это представление поразительным образом подтверждается существованием знаменитого разлома, с которым связано землетрясение в Сан-Франциско 18 апреля 1906 г. Он изображен, по Рудзкому [15] и Тамсу [188], на нашем. Сжатие произошло вследствие того, что восточная часть его устремилась на юг, а западная — на север. Как следовало ожидать, измерения показали, что размер этого внезапного перемещения по мере удаления от трещины постоянно уменьшался и на большом расстоянии уже не фиксировался. Земная кора, естественно, также находилась в медленном непрерывном движении перед тем, как произошел раскол. Эндрю К. Лоусон [189] сравнивал это движение за промежуток времени с 1891 по 1906 г. с направлением раскола и пришел к результату, изображенному на  54, построенному по наблюдениям на группе станций Пойнт Арена. Он показывает, что данный элемент поверхности за упомянутые 15 лет передвинулся по более поздней трещине от точки А до точки В на 0.7 м, затем процесс образования трещины разбил его, причем западная его половина передвинулась па 2.43 м к точке С, а восточная — на 2.23 м к точке D. В непрерывном движении между точками А и В, которое следует рассматривать относительно основной массы Северо-Американского континента, обнаруживается, что западный край материка вследствие его «припаянности» к симе Тихого океана постоянно оттягивается к северу. Внезапное смещение свидетельствует о том, что растяжение происходит скачками путем прерывистого снятия напряжений, однако материковая глыба в целом не перемещается.

В этой связи следует указать еще и на другую столь же интересную часть земной коры, которая, правда, еще не очень исследована, а именно на материковый край Индокитая ( 55). Здесь представляет интерес глубокая морская впадина, расположенная севернее Суматры. Изгиб полуострова Малакка соответствует северному обрыву Суматры, однако севернее этого острова невозможно покрыть оголенный в виде окна участок, в котором обнажены более глубокие слои, даже если мы выпрямим полуостров Малакка. На это же указывает расположенная впереди окна симы день Андаманских островов. Вероятно, мы можем предположить, что громадное сжатие Гималаев оказало давление на индокитайскую цепь в продольном направлении, так что под этим усилием цепь Суматры разорвалась у северного конца острова. Северная часть этой цепи (горы Аракан) была, как на канате, втянута на север в большой области сжатия и продолжает втягиваться до сих пор. По обе стороиы этого грандиозного сдвига должны были при этом образоваться поверхности скольжения. Весьма интересно, что припаянной к симе остается самая внешняя краевая цепь Андаманских и Никобарских островов, только вторая цепь претерпевает это необыкновенное перемещение.

Наконец, следует коротко напомнить об известном различии между «тихоокеанским» и «атлантическим» типами побережья. Атлантические побережья представляют собой сбросовые разломы на плоскогорьях, тогда как «тихоокеанские» характеризуются краевыми цепями и расположен- ными перед ними глубоководными желобами. К атлантическому типу относят также побережья Восточной Африки с Мадагаскаром, Индостана, Западной и Южной Австралии, а также Восточную Антарктику; к тихоокеанскому типу — западный берег Индокитая и Зондский архипелаг, восточный берег Австралии с Новой Гвинеей и Новой Зеландией и Западную Антарктику. Вест-Индия и Антильские острова также имеют тихоокеанский тип берегов. Как показал Мейсснер [190], тектоническому различию этих обоих типов соответствуют также различия в характере гравитационного поля. Атлантические побережья компенсированы изоста- тически, т. е. плавающие континентальные глыбы находятся здесь в равновесии. Напротив, у тихоокеанских побережий господствуют отклонения от изостазии. Далее, известно, что на атлантических побережьях сравнительно редко бывают землетрясения и встречаются вулканы, в то- время как на тихоокеанских берегах и те и другие развиты широко. В тех случаях, когда на побережье атлантического типа появляется вулкан, его лавы, как это отмечал Бекке, постоянно отличаются по минералогическому составу от лав тихоокеанских, они тяжелее и богаче железом и, следовательно, происходят, по-видимому, с больших глубин.

По нашему представлению, атлантические побережья всегда были такими, какими они образовались вследствие раскола глыб в мезозое или частично даже значительно позже. Лежащее перед ними морское дно представляет собой, следовательно, сравнительно недавно обнажившийся глубинный слой и поэтому должно рассматриваться как относительно текучее. Именно по этой причине можно не удивляться, что эти побережья изостатически компенсированы. При дальнейших перемещениях материковые окраины испытывают вследствие большой текучести симы лишь незначительное сопротивление. Поэтому здесь не возникает ни складок, ни сжатий, так что нет ни краевых гор, ни вулканов. В этом районе не следует ожидать также землетрясений, так как сима достаточно текуча, чтобы допускать все необходимые движения непрерывно, путем чистого перемещения. Материки ведут себя здесь, выражаясь утрированно, как твердые льдины в текущей воде.

Земная поверхность дает нам много признаков того, что сущность вулканизма следует искать в пассивном выжимании включений симы через сиалическую кору. Лучше всего это демонстрируют изогнутые островные дуги. Здесь на внутренней вогнутой стороне происходит сжатие, а на выпуклой внешней — растяжение. В действительности их геологическое строение, как уже говорилось раньше, весьма однообразно: внутренняя сторона всегда имеет ряд вулканов, на внешней стороне вулканизма не наблюдается, но образуются многочисленные трещины и сбросы. Это повторяющееся повсюду расположение вулканов настолько поразительно, что, по моему мнению, имеет решающее значение для выяснения их природы. Фон Лозински [191] пишет: «На Антильских островах можно различить одну внутреннюю вулканическую зону и две внеш- пие, из которых самая внешняя состоит из более молодых отложений и уступает другим по высоте (Зюсс). Различие между внутренней зоной с ее интенсивным вулканизмом и внешней зоной с ослабленным вулканизмом отмечается на Молуккских островах (Броувер) и в Океании (Арльдт).

Бросается в глаза аналогия с расположением вулканических зон на внутренней стороне зон надвига, подобных карпатским или варис- цийским тыловым областям складчатой зоны». Положение Везувия. Этны, Стромболи соответствует этой схеме; из островов южной Антильской дуги между Огненной Землей и Землей Грейама сильно изогнутый срединный хребет Южных Сандвичевых островов является базальтовым, и один из его вулканов еще действует. На одну особенно интересную деталь Зондских островов мы указывали уже раньше: из обеих самых южных цепей островов только одна, изогнутая к северу, несет вулканы, тогда как южная (с островом Тимор), являясь внешней цепью, находится под влиянием растяжения и, кроме того, вследствие столкновения с австралийским шельфом изгибается в обратном направлении. Но в одном месте, влизи Ветара, северная цепь также немного изогнута, потому что южная (северо-восточный конец Тимора) давит на нее. Именно в этом месте вулканизм на северной цепи, который раньше здесь действовал, угас, очевидно, потому, что тут произошел изгиб цепи в другую сторону. Броувер обращает внимание также на то, что поднятые коралловые рифы встречаются только там, где вулканизм отсутствует или затух, что также свидетельствует о сжатии (скучивании) этих областей. Вывод, сначала кажущийся парадоксальным, что вулканизм прекращается там, где начинается сжатие, находит себе в рамках наших представлений отчетливое объяснение.

Можно предполагать, что в древнейшие геологические периоды сиалическая оболочка еще окутывала всю Землю. Она могла в то время иметь лишь одну треть современной толщины и, вероятно, была покрыта «Панталассой» (Всемирным морем), среднюю глубину которого А. Пенк исчисляет в 2.64 км. Этот океан оставлял открытыми лишь немногие участки земной поверхности или вообще покрывал ее целиком.

Достоверность такого предположения подтверждают во всяком случае два обстоятельства, а именно: развитие жизни на Земле и тектоническое строение материковых глыб.

Штейнман [192] пишет: «Едва ли кто-либо серьезно сомневается в том, что жизнь в пресной воде, а также на суше и в воздухе произошла из моря». До силура мы не знаем животных, дышащих воздухом; самый древний остаток наземного растения известен из верхнего силура Готланда. По Готану [193], еще в раннем девоне известны только моховидные растения без настоящей листвы: «Следы настоящей, широколиственной флоры редки в раннем девоне. Почти все растения были маленькими травянистыми и неустойчивыми». Напротив, в позднем девоне флора была уже похоя^а на карбоновую «вследствие появления больших, развитых листьев с прожилками, благодаря осуществившемуся к этому времени „разделению труда" между частями растения в смысле формирования несущих и ассимилирующих органов... Характер флоры раннего девона, ее низкая организация, малые размеры и т. д. наводят на мысль, что наземная флора происходит из воды. В этом смысле уже высказывались Потонье, Линглер, Арбер и др. Прогресс, наблюдаемый в позднем девоне, следует рассматривать как приспосабливание к новому образу жизни на суше, в воздухе».

С другой стороны, если разгладить все складки на материковой глыбе, то сиалическая кора действительно настолько увеличится, что сомкнётся вокруг всей Земли. В настоящее время материковые глыбы с их шельфами занимают лишь одну треть земной поверхности, но уже для карбона мы имеем значительно большее пространство (приблизительно до половины поверхности Земли). И чем дальше углубляемся мы в историю Земли, тем более интенсивные процессы складкообразования обнаруживаются при исследовании. Е. Кайзер [34] пишет: «Большое значение имеет то, что древнейшие архейские породы повсюду на Земле сильно дислоцированы и собраны в складки. Только, начиная с альгонка, кое-где наряду со складчатыми встречаются нескладчатые или слабоскладчатые отложения. Если же мы перейдем к постальгонкскому времени, то увидим, как все более увеличиваются размеры и число жестких массивов и соответственно снижается доля поддающихся смятию участков коры. Это, в частности, относится к появлению устойчивых масс в карбоне и перми. В послепалеозойское время складкообразующие силы постепенно ослабевали с тем, чтобы снова пробудиться в раннеюрское и меловое время и достичь новой кульминации в раннетретичное. Характерно, однако, что область распространения этих наиболее молодых крупных горообразований значительно меньше, чем область даже карбоновой складчатости».

Согласно этому, предположение о том, что сиалическая сфера охватывала когда-то в прошлом всю Землю, во всяком случае не противоречит другим взглядам. Эта сдвигаемая и сама по себе пластичная земная оболочка, с одной стороны, была разорвана, с другой — сжата силами, природа которых обсуждалась в девятой главе. Возникновение и расширение глубоководных впадин океана представляет собой, следовательно, лишь одну сторону этого процесса, другая сторона его заключается в складкообразовании. Биологические данные также как будто говорят о том, что глубоководные бассейны сформировались в ходе истории Земли.

Так, Вальтер [194] пишет: «Общие биологические основания, стратиграфическое положение современной глубоководной фауны, а также тектонические исследования наталкивают нас на мысль, что глубоководные бассейны как среда жизни не являются первозданной характеристикой Земли с древнейшего времени и что их формирование совпадает с тем временем, когда на всех участках современных материков начали проявляться складкообразовательные тектонические движения, существенно преобразовавшие рельеф земной поверхности». Начальные разрывы в сиа- лической сфере, по которым впервые выступила на поверхность сима, были, вероятно, похожи на те, которые ныне образуют восточно-африканские грабены. Они раскрывались тем шире, чем больше прогрессировала складчатость сиаля. Это был процесс, который мы можем примерно сравнить со складыванием в гармошку бумажного шара-фонарика (лампиона).  При раскрытии створок такого фонарика его обратная сторона сминается в складки. Весьма вероятно, что именно таким образом площадь считающегося очень древним Тихого океана была первой лишена своего сиалического покрова. Не исключено, что проявления древней складчатости в гнейсовых массивах Бразилии, Африки, Индостана и Австралии были компенсирующим процессом, эквивалентным такому раскрытию Тихого океана.

Процессы сжатия сиалической геосферы должны были, естественно, повлечь за собой ее утолщение и тем самым подъем ее поверхности, тогда как глубоководные бассейны одновременно становились обширнее. Затопление континентальных глыб водой океана должно было поэтому в целом уменьшаться в ходе истории Земли, если не принимать во внимание перемены в их местоположении. Этот закон общепризнан. Эта также видно на трех наших картах—реконструкциях (с. 29—34).

Важно иметь в виду, что процесс развития сиалической коры должен был быть односторонним, несмотря на изменения в характере действующих сил. Дело в том, что растягивающие силы не могут снова разгладить складки материковой глыбы; в крайнем случае они могут лишь разорвать их. Переменное действие сжимающих и растягивающих сил, следовательно, не в состоянии само по себе ликвидировать результаты своего проявления. Напротив, оно порождает одностороннее прогрессирующее последствие: сжатие (скучивание) и раздробление материков на части. Сиалический покров в ходе истории Земли становится все меньше по площади и одновременно толще. Вместе с тем он также все больше расчленяется. Эти два процесса дополняют друг друга и являются следствием одной и той же причины. На  56 изображены гипсометрические кривые, которые, согласно вышеизложенному, следует предположить для прошлого и будущего и принять для настоящего времени. Средний уровень коры представляет собой в то же время первоначальную поверхность еще не разорванной сиалической геосферы.

С другой стороны, существует возможность рассматривать бассейн Тихого океана как след отделения Луны от Земли, согласно идеям Дарвина. Если такое событие происходило, то часть сиалической коры Земли должна была быть утрачена. Единственный способ прийти к какой-либо оценке состоит, по моему мнению, в том, чтобы попытаться оценить степень сжатия сиалических глыб. Но для этого, видимо, пока еще нет возможности.

К содержанию книги: О теории дрейфа континентов