книги из ГПНТБ / Основные проблемы геологии С. Н. Бубнов ; под редакцией Е. Е. Милановского. 1960- 12 Мб

периодов у нас не имеется никаких документальных данных, которые можно было бы использовать для исчисления времени. Кроме этого, возникает вопрос, не изменился ли на протяжении огромного геологического времени и сам астрономический ритм? В связи с этим интересно отметить, что последние 500 млн. лет развития Земли можно разложить на 5 — 6 цик­

лов, из которых каждый последующий на одну треть короче предыдущего. К этому вопросу мы вернемся в конце нашего изложения.

В противовес астрономическому, физический метод исчис­ ления времени, основанный на радиоактивном распаде, имеет

большие преимущества. Прежде всего этот метод основан на

процессе, ход которого не зависит от внешних факторов, в то время как астрономическое исчисление основано как раз на этих внешних факторах. Правда, имеющаяся у нас канва проч­ но установленных моментов времени в настоящее время яв­ ляется еще довольно грубой, а пределы ошибок достигают

иногда значительных размеров, так что точность подсчетов ед­

ва ли может составлять меньше 1 млн. лет; но данные с точно­ стью до этой цифры представляются вполне осуществимыми если не сейчас, то все же в ближайшем будущем, — а это уже

29

ляет собой вполне пригодную и близкую к истине основу. Я приведу здесь эту шкалу с некоторыми небольшими измене­ ниями, не выходящими за пределы крайних величин, приводи­ мых Холмсом.

Рис. 1. Схема истории Земли с делением на эры, периоды, циклы, с обозначением абсолютного возраста, колебательных движений и тектоно­ граммой, по Бубнову:

т — трансгрессия; и — инундация; д — дифференциа­ ция; р — регрессия; э — эмерсия

Общая продолжительность трех эр составляет, таким обра­

зом, около 500 млн. лет, причем соотношение их продолжи­ тельности выражается, как 5:2:1 (рис. 1). Допалеозойский

период альгонка и архея исчисляется в 1,5 млрд. лет. Пред-

30

ставляется интересным и важным сравнить полученные абсо­ лютные данные исчисления времени с данными, вычисленными другим путем. Для этого нам придется сделать некоторое от­

ступление.

Проще всего было бы принять за масштаб геологического времени геологические «песочные часы», т. е. процесс осажде­ ния пород. Попытки к этому делались уже неоднократно, наи­ более же обстоятельно они были развиты американским гео­ логом Чарльзом Шухертом. Он сопоставил максимальные ве­ личины мощности отложений в Северной Америке, образовав­

шиеся в различные эры, и получил следующие результаты:

вычисленное на радиоактивной основе, равно 5:2: 1. Произ­ веденные позже дополнительные расчеты выявили даже еще большее расхождение.

Тот вывод, который делается из этого расхождения, — буд­ то бы в ходе истории Земли увеличилась скорость отложения

пород, — можно принять лишь с большой осторожностью, так как отложение само по себе не является мерилом времени.

Примеров этому можно привести очень много. Мощность от­ ложений каменноугольного периода между Москвой и Волгой составляет приблизительно 500—800 .и, а в Донецком бассейне

около 9000 м и более. Эпиконтинентальный кембросилур Скан­ динавии имеет мощность в 350—450 м, а геосинклинальный кембросилур Уэльса до 12 000 м. Средние цифры в данных слу­ чаях лишены всякого значения. Напомним, что мощность ниж­

у Кракова залегает без перерывов, но имеет мощность всего лишь в 200—300 м. Бесспорно, что скорость осаждения карбо­

натов в общем меньше, чем пелитов, а пелитов меньше, чем

грубокластических пород, но этот факт не вносит в наши рас­ четы нужных поправок. Рифовые известняки растут значи­ тельно быстрее, чем все прочие отложения, поэтому, например, для огромных масс карбонатных пород альпийского триаса устанавливается не столь продолжительный период образова­ ния.

31

Очевидно, что, исходя из петрографических фаций осадков, каких-либо определенных выводов о скорости накопления по­

род сделать нельзя, хотя это иногда и делалось в Америке. Ре­ шающими моментами здесь являются удаленность от берегов, рельеф и наклон примыкающих континентальных областей, скорость опускания морского дна или же поднятия прибреж­ ной суши. Подчеркиваю, что здесь следует учитывать эти три

отложений в Европе и сравнить полученные результаты с но­ вейшими американскими данными, несколько отклоняющими­ ся от данных Шухерта. Результаты показывают значительную

разницу.

Следует подчеркнуть, что эти максимальные величины по­

лучены путем суммирования наибольших мощностей отдель­ ных стратиграфических интервалов в разных разрезах и нигде в одном пункте реально не достигаются; эффективные вели­ чины в конкретных разрезах составляют едва ли больше одной четверти максимальных. Бросается в глаза то обстоятельство,

что общая максимальная мощность отложений кайнозоя на

обоих материках почти одинакова, в мезозойской же эре бо­ лее мощные отложения приходятся на Америку, а в палео­ зойской на Европу. Причина этого станет ясной, если мы обратимся к истории развития этих областей: на обоих мате­ риках мы находим интенсивно и широко развитое третичное горообразование альпийского типа; из более древних горооб­ разований в тихоокеанской части Северной Америки преобла­ дает мезозойское (киммерийское), а в Европе — позднепалеозойское (варисцийское). Далее, небезынтересным является и тот факт, что в древнем палеозое, т. е. в докаледонских пе­ риодах, Америка опять-таки обнаруживает некоторый перевес

в отложениях (кембросилур в Северной Америке составляет 19,4, а в Европе 16,2 км). Это тем более примечательно, что в Европе, в области новокаледонской складчатости, макси­

мальная мощность отложений готландия является значительно

большей, нежели в области древнекаледонской (таконской) складчатости Америки.

Связи с орогенными периодами представляются здесь оче­ видными. Если на сети координат по оси абсцисс нанести гео­ логические периоды соответственно их длительности, вычис-

32

ленной радиоактивным путем, а по оси ординат — мощность соответствующих отложений, то получится не равномерная, а ступенчатая кривая, представляющая собой смену крутых и пологих отрезков, т. е. смену быстрого и медленного темпов отложения пород, причем наиболее крутые отрезки кривой соответствуют периодам самого интенсивного орогенеза (рис. 2). При этом бросается в глаза, что максимальные зна-

Рис. 2. График изменения мощности осадков в течение исто­ рии Земли. Кривые максимальных мощностей в геосинклина­ лях Европы и Северной Америки; доказанных (эффективных) мощностей в конкретных районах; средних мощностей, по Бубнову

чения приходятся на конец орогенных периодов, т. е. что они соответствуют периодам заполнения краевых впадин, а не

самим периодам геосинклинального осадкообразования. Если бы оказалось возможным дифференцировать время еще де­ тальнее, то эта связь, без сомнения, выступила бы еще ясней.

Возможно, что эта связь кажется самоочевидной; тем не менее весьма полезно уяснить себе, что речь идет не о какомто необъяснимом увеличении скорости отложения пород, а о том, что в периоды сильных движений земной коры седимен­ тация оживляется, в особенности там, где имеются сильные различия рельефа, как например, на границах между горными системами и краевыми впадинами.

При сравнительном геологическом анализе можно устано­ вить, что в условиях одинакового фациального и структурного положения мощности осадков в течение всех периодов отлича­ ются незначительно. В ортогеосинклиналях эти величины до­ стигают (за 1000 лет) 50—80, в краевых впадинах — 170—

200, а на шельфах — 20—40 мм. Это средние величины. При рассмотрении более мелких единиц должны выявиться, вероят­

но, более значительные колебания амплитуд, тем более что эти величины зависят также от удаленности от берегов, что часто недостаточно оценивается.

Мощность отложений различных периодов не дает нам

представления об их абсолютной продолжительности, но по мощности осадков можно определить, например, компенсиро­ вала ли седиментация опускание дна, как велики были вер­

тикальные перемещения земной коры и как долго они продол­ жались. В этом смысле относительное ускорение отложения может означать, что интенсивность горообразовательного про­ цесса с течением времени увеличилась. Эти выводы при изве­ стных условиях оказываются правильными. Мы вернемся еще к этому пункту в связи с другими вопросами; здесь же только

отметим, что длительность больших циклов истории Земли с течением времени уменьшалась, и что количество орогенных

фаз в течение новейших периодов горообразования оказывает­ ся наибольшим. Мы допускаем, что этот последний вывод мо­

жет оказаться неправильным, но усиленная подвижность в новейшее время представляется вполне правдоподобной, и это в полной мере согласуется с «ускорением образования отложе­ ний», которое является следствием усиления движений зем­ ной коры.

Анализ проблемы «время» мы пока оставим в стороне и,

прежде чем перейти к дальнейшему, коснемся вкратце еще одной проблемы общего значения. Как уже говорилось выше,

мы знаем два метода исчисления времени и располагаем дву­ мя мерами времени: это — астрономический метод исчисле­ ния — по вращению планет вокруг Солнца и физический

метод — по скорости радиоактивного распада. Можем ли мы

быть уверенными, что результаты этих методов совпадают и постоянно остаются неизменными? Мне кажется, что мы просто

34

принимаем это на веру, но что это вовсе не Является акси­

омой.

Понятие «время» можно применить только по отношению

к какому-нибудь равномерно протекающему процессу. Наи­ лучшей основой для измерения времени является радиоактив­ ный распад вещества, так как он протекает с одной и той же экспериментально установленной и постоянной скоростью, ко­ торая не может измениться, т. е. не может быть увеличена или замедлена под влиянием каких-либо внешних факторов.

Этого нельзя сказать о движении Земли вокруг Солнца. Хотя у нас и не имеется определенных доказательств изменения ско­ рости вращения Земли, все же такое изменение на протяже­ нии очень долгих периодов времени вполне мыслимо. Имен­ но в этом смысле могут оцениваться некоторые геологические

явления.

Выше было сказано, что подсчеты слоев, произведенные в

майкопской серии Кубанской области и в олигоценовой мо­ лассе Северной Швейцарии, выявили период времени в не­ сколько миллионов лет, причем порядок найденных величин вполне совпадает с результатами вычислений по радиоактив­

ности для третичного периода. Также и данные, полученные путем непосредственного измерения средней годовой мощно­ сти слоев, вполне совпадают с результатами, полученными для четвертичного периода и для нынешнего времени в Черном море. Сходные величины получил Брэдли путем подсчета сло­ ев в Грин-Риверской формации североамериканского эоцена.

По этим данным продолжительность эоцена определяется в 15—24 млн. лет.

Иначе обстоит дело, если обратиться к древним периодам. Корн подсчитал слои в отложениях нижнего карбона Тю­ рингии и на основании этих подсчетов определил продолжи­ тельность нижнекаменноугольной эпохи в 700—800 тыс. лет.

Эти данные представляются чрезвычайно низкими, так как радиоактивные определения дают для нижнекаменноугольной эпохи в двадцать раз большую величину. Предположение, вы­ сказанное Корном о том, что отложение происходило только на протяжении одной двадцатой части нижнего карбона, пред­

ставляется маловероятным, потому что в толще нижнего кар­ бона нельзя обнаружить несогласного напластования и пере­

рывов. Марр тем же способом насчитал для слоев Баннисдальских сланцев силура (нижний лудлоу) в Северной Ан­ глии 700 тыс. лет и на основании этого определил продолжи­

тельность всего силура в 13 млн. лет, в то время как подсче­

ты по радиоактивности дают приблизительно 105 млн. лет.

Таким образом, при подсчетах длительности накопления отложений в древние периоды получаются слишком низкие величины; с другой стороны, средняя толщина слоев в древ­ ние периоды является относительно большой. Измерения

Архангельского показали, что средние мощности годовых

слоев в майкопской серии и в верхнечетвертичных отложениях в Черном море довольно хорошо совпадают между собой, со­ ставляя от 0,18 до 0,2 мм. Расчеты Берзье для швейцарской молассы дали несколько большие величины средней мощности, а именно, до 1,5 мм; но в данном случае речь идет, очевидно, о

быстро отложившихся грубых обломочных слоях прибреж­ ных фаций. В противовес этому Корн и Марр получили при измерениях в палеозойских слоистых отложениях годовые слои со средней мощностью от 2,08 до 2,76 мм, т. е. значительно больше. Это становится понятным, если принять, что продол­ жительность астрономического «года» в палеозойскую эру бы­ ла большей, другими словами, что тогда в течение года обра­ зовывалось больше отложений, но зато количество «годов»,

т. е. число вращений Земли вокруг Солнца в пределах одной формации, было меньшим, нежели оно получается при физи­ ческом исчислении времени по его абсолютной продолжитель­ ности.

Конечно, эта гипотеза нуждается в обстоятельных доказа­

тельствах, в частности, также и в отношении мезозойской эры.

Мне представляется, что осадки так называемого бореального юрского периода и арктического триасового, т. е. отложения с хорошо выраженным климатически-ритмичным наслоением, вероятно, явились бы для этого наиболее пригодными объекта­

ми. Если бы эта гипотеза действительно оправдалась, то тогда мы имели бы для истории Земли два масштаба, причем оба масштаба имели бы свое обоснование, но не являлись бы аб­ солютными. Поскольку с астрономическими явлениями связа­ ны изменения количества получаемой от Солнца энергии, по­ стольку астрономическое исчисление времени является более

важным для всех биологических процессов, а также для про­ цессов выветривания горных пород и так далее, нежели фи­ зически определенные единицы времени радиоактивного рас­ пада. Для истории Земли с ее руководящими окаменелостями, т. е. для ориентированного масштаба, является более интерес­ ным астрономическое выражение года, нежели так называе­ мое абсолютное физическое. В силу этого понятие одновре­ менности становится спорным. В связи с этим возникает во­ прос, не является ли ускорение вращения Земли на протяже­ нии больших циклов ее истории столь же важным для меха­

36

Глава II

ТИПЫ ДВИЖЕНИЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ

На основании изложенного выше ясно, что систематику тектонических форм и структур можно построить только на исторической основе путем подразделения типов движений, которые привели к возникновению этих форм и структур. Из анализа типов движений можно затем сделать заключение о типах напряжения, лежащих в основе данной структурной де­ формации. При различении типов движений менее важным является направление, т. е. угол с сетью координат экватор— меридиан и с радиусом земного шара, нежели кинематиче­ ский характер движения. То, что понимается под этим, ста­ нет нам ясным из изложения дискуссии в Западной Европе

иглавным образом в Германии по вопросу о разнице между эпейрогеническими и орогеническими процессами. По хоро­ шо продуманному определению Штилле, эпейрогенические движения отличаются значительной амплитудой перемещения

идействуют в течение долгих периодов, но с сохранением

структуры. От себя я еще добавляю, что их признаками яв­ ляются обратимость и автономия. В противовес этому орогенические движения отличаются дробностью проявления на площади, изменяют структуру и действуют эпизодично. По моему мнению, сюда еще следует добавить признаки необра­ тимости и гетерономии, т. е. зависимости от других прежде образованных структур или унаследованности (консеквент-

ности).

Правда, эти различия в настоящее время признаются не всеми. Как в Советском Союзе, так и во многих западных странах относительно этого разделения неоднократно дела­

лись острые и отчасти вполне обоснованные критические за­ мечания. Уже с точки зрения терминологии различие это про­ ведено не особенно удачно. Белоусов указывает на то, что выражение эпейрогенез, т. е. образование материков, упо-

38