Факультет

Студентам

Посетителям

Как развивается земная кора?

Поверхность материков разделяется на платформы и геосинклинали, или складчатые зоны. При этом мы видели, что и платформы и геосинклинали могут быть разного возраста — более древние и более молодые. Геосинклинали — полосы большой подвижности земной коры. В них медленные колебания земной коры происходят с большим размахом — 10—12 км. Эти колебания чрезвычайно контрастны: рядом находятся очень тесно расположенные друг к другу сравнительно узкие (десятки километров в ширину) глубокие прогибы и высокие поднятия. Интенсивны в геосинклиналях и другие процессы, связанные с проявлением внутренних сил: смятие слоев в складки, образование разломов, внедрение и извержение магмы.

Платформы, напротив, представляют собой участки слабых движений земной коры. Медленные колебания коры, ее поднятия и опускания происходят здесь с небольшим размахом — обычно не более 2—3 км вверх и вниз, (хотя местами отдельные прогибы достигают большей глубины). Области, медленно поднимающиеся и опускающиеся, имеют поперечник в сотни и даже тысячи километров. Примером медленно поднимающейся области является Балтийский щит, охватывающий Карелию, Кольский полуостров, Финляндию и Швецию. Пример опускающейся области — Подмосковный бассейн, занимающий всю центральную часть Русской платформы. Слабой на платформах была складчатость, мало проявлялась магматическая деятельность.

Большой размах колебаний земной коры в геосинклиналях является причиной возникновения в них резко расчлененного рельефа: геосинклинали — это места образования глубоких морских впадин и высоких горных хребтов. Впадины и хребты чередуются не только на площади геосинклиналей, но и во времени: где раньше были морские впадины, позже вырастают хребты и, наоборот, хребты опускаются и превращаются в морские бассейны.

Почти все горы на земном шаре образовались в разное время в подвижных зонах (геосинклиналях) и поднялись из глубоких морских впадин, когда-то существовавших на их месте. Моря в свое время существовали на месте Урала, Кавказа, Карпат, Альп и других горных областей. Спокойный характер движений земной коры на платформах приводит к тому, что рельеф платформ представляет собой невысокую равнинную сушу, которая может частично заливаться морем, но морем мелким, с плоским дном и плоскими берегами.

Изучение истории земной коры показывает, что расположение геосинклиналей и платформ с течением времени изменялось.

Есть основания предполагать, что в древнейшие — архейские времена платформ либо не было вовсе, либо они были очень малы и неустойчивы. Вся та часть поверхности Земли, которая сейчас занята материками, была чрезвычайно подвижной; повсеместно происходили сильные колебания земной коры, слои сминались в складки, пронизывались магмой и подвергались метаморфизации. Вся поверхность Земли была изборождена глубокими морскими впадинами и горными хребтами. В частности, древние горы существовали и на месте Русской равнины, но потом были полностью размыты.

В середине протерозойской эры, приблизительно полтора миллиарда лет назад стали появляться крупные платформы. С течением времени они увеличивались в размерах за счет геосинклиналей или, другими словами, последние постепенно превращались в платформы. Шел, следовательно, процесс постепенного успокоения движений земной коры. Но тектонические движения ослабевали не одновременно повсюду, а сначала в одном месте, потом в другом. Когда в каком-нибудь месте геосинклиналь превращалась в платформу, это означало, что горы переставали подниматься и быстро размывались до основания, впадины переставали прогибаться и быстро заносились осадками. Горная страна превращалась в равнину, а глубокие морские впадины — в мелкое море.

Увеличение платформ за счет геосинклиналей отражает основное направление эволюции земной коры, хотя в отдельных случаях и наблюдалось частичное «разрушение» платформ с новым усилением их подвижности.

Чрезвычайно интересно, что расширение платформ и сокращение геосинклиналей шло как бы отдельными толчками, с перерывами между ними. Некоторое время расположение и размеры геосинклиналей и платформ на поверхности Земли сохранялись более или менее неизменными. Затем наступало время, когда платформы быстро увеличивали свои размеры в результате присоединения к ним новых участков за счет геосинклиналей, а размеры последних соответственно сокращались. И снова соотношения между платформами и геосинклиналями сохранялись в течение определенного времени, а затем происходило новое быстрое приращение платформ и т. д.

Таким образом, история геосинклиналей и платформ на поверхности материков распадается на ряд этапов, которые называются «тектоническими циклами». Средняя продолжительность каждого такого цикла около 200 млн. лет. Лучше всего изучены циклы от начала палеозойской эры до нынешнего времени. Обычно выделяют три цикла: каледонский, герцинский и альпийский (так же как были названы выше и приуроченные к ним эпохи складкообразования). Каледонский цикл, начавшийся около 600 млн. лет назад, обнимает кембрийский, ордовикский и силурийский геологические периоды; герцинский цикл, начавшийся около 400 млн. лет назад, охватывает девонский, каменноугольный и пермский периоды; альпийский цикл начался около 200 млн. лет назад и обнимает мезозойскую и кайнозойскую эры. Он продолжается до сих пор.

Некоторые исследователи предпочитают разделять историю земной коры не на эти, наиболее крупные тектонические циклы, продолжительностью в 200 млн. лет каждый, а на большее число более коротких циклов. Например, после герцинского цикла выделяют иногда не один альпийский цикл, а два: мезозойский и собственно альпийский, или кайнозойский. Несомненно, много тектонических циклов было в допалеозойские времена — в протерозое и архее. Но они пока еще плохо известны из-за трудностей изучения истории этих отдаленных от нас эпох. Больше других известен последний из допалеозойских циклов — так называемый байкальский, наилучшим образом выраженный в районе озера Байкал. Он начался в конце протерозоя (в рифее) и закончился в кембрийском периоде, когда в других местах уже начинался каледонский цикл.

Если продолжительность крупных циклов сохранялась приблизительно одинаковой в течение всей истории Земли, то в архейские и протерозойские времена должно было пройти около 20 тектонических циклов. Поскольку нам более или менее хорошо известны лишь три-четыре последних цикла, становится ясной ограниченность наших сведений об истории земной коры. Нам приходится делать выводы о закономерностях ее развития, исходя из данных, относящихся к периоду, обнимающему лишь 10—15% общего возраста земной коры.

Русская платформа, например, очень древняя: она существовала уже к началу каледонского цикла; тогда она со всех сторон была окружена подвижными зонами — геосинклиналями. Последние охватывали почти всю остальную Европу. После силурийского периода, когда кончился каледонский тектонический цикл, Русская платформа увеличилась в размерах: к ней присоединились территории, занятые сейчас Скандинавскими горами и Англией. Но во всей остальной Европе продолжала существовать геосинклиналь, и земная кора сохраняла свою подвижность.

Еще позже, в начале мезозойской эры, к платформе присоединились территории Германии, почти всей Франции и Испании. Геосинклиналь же сохранилась в областях, примыкающих к Средиземному морю: на юге Испании, в Италии, Альпах, Карпатах, на Балканском полуострове, в Малой Азии, Крыму, на Кавказе. Во всех этих местах земная кора до сих пор очень подвижна, что выражается, например, в происходящих там землетрясениях.

Аналогичным образом от одного тектонического цикла к другому увеличивали свои размеры платформы и на других материках.

История земной коры, как она запечатлелась в горных породах, позволяет установить, что в течение каждого цикла была некоторая правильная последовательность событий. Каждый цикл, и в геосинклинали, и на платформе, начинался с того, что процесс прогибания земной коры преобладал. Поэтому в течение первой половины цикла моря увеличивали свои размеры за счет суши. Высоких гор в это время не было; геосинклинали представляли собой архипелаги небольших островов, где широкие морские проливы чередовались с узкими островными грядами. На платформах плоские участки суши омывались обширными мелкими морями. Подводные вулканы в геосинклиналях изливали лаву прямо на морское дно; застывшие лавовые потоки чередовались здесь со слоями морских осадочных пород, среди которых сначала преобладали глины и пески, а потом, когда суша сильно сократилась и с нее стало смываться мало глинистых и песчаных частиц, — известняки или кремнистые породы. На Земле устанавливался морской влажный климат с небольшими сезонными колебаниями температуры.

Во второй половине цикла, напротив, главную роль играли поднятия земной коры. В геосинклиналях вырастали высокие горные хребты, и море постепенно почти совсем уходило с их территории. Поднятие гор сопровождалось внедрением в земную кору гранитов и других магматических пород, а также смятием слоев в складки.

Поднимались в это время и платформы в виде больших плоских участков суши, оттесняя моря. В последних, особенно в геосинклинальных морях, откладывались преимущественно грубообломочные породы — пески, галечники, образовавшиеся за счет размыва поднимавшихся гор. Климат становился континентальным, с резкими сезонными колебаниями температуры; высокие горы, покрытые снегом и ледниками, способствовали охлаждению атмосферы, что приводило к большим оледенениям. В частности, последний ледниковый период, относящийся к четвертичному периоду, когда вся северная половина Русской равнины оказалась под сплошным покровом льда, как раз следовал за поднятием во многих районах за пределами равнины высоких горных хребтов в конце альпийского тектонического цикла. Такие же оледенения случались и раньше, хотя проявлялись они в других областях. Например, большое оледенение было на Земле в конце герцинского тектонического цикла — в каменноугольном и пермском периодах. Проявилось оно главным образом в Южном полушарии — в Австралии, Африке, Южной Америке, а также в Индии. Большое оледенение было на Земле в самом конце протерозойской эры, когда кончался байкальский тектонический цикл, предшествовавший каледонскому.

Эти примеры показывают, что существовала связь между ледниковыми периодами на поверхности Земли и движениями земной коры. Периодичность последних, выражавшаяся в том, что высокие горы и большие участки суши не всегда существовали, а появлялись в конце каждого очередного тектонического цикла, приводила и к периодической повторяемости ледниковых периодов.

Периодичность движений земной коры, ее опусканий и поднятий, представляет собой замечательное явление. Это как бы медленное дыхание планеты. Оно происходило на фоне постепенного, от цикла к циклу, разрастания платформ за счет геосинклиналей. Мы наблюдаем развитие как бы по спирали: циклические изменения накладываются на поступательный ход эволюции.

Сокращение геосинклиналей и увеличение размеров платформ свидетельствует об общем успокоении движения земной коры с течением времени. Отсюда, казалось бы, можно сделать вывод, что все развитие земной коры направлено в сторону постепенного угасания всякой активности — и тектонической, и магматической.

Такой вывод, был бы, однако, неправильным. В самое последнее геологическое время (в неогеновом периоде) некоторые районы платформ, даже древних, вдруг снова оживились и в них опять стали происходить очень сильные движения земной коры.

Примером этому является Тянь-Шань. Северный Тянь-Шань уже после каледонского цикла, а Южный Тянь-Шань после герцинского цикла превратились в платформу и движения земной коры в этих районах стали быстро успокаиваться. Но в начале неогенового периода, приблизительно 25 млн. лет назад, движения коры вдруг стали снова очень сильными: они выразились в интенсивных поднятиях и прогибаниях. Размах этих вертикальных движений с тех пор достиг десяти километров и, несмотря на быстрый размыв хребтов и заполнение впадин осадками, привел к образованию того рассеченного высокогорного рельефа, который характерен для Тянь-Шаня. Интересно, что до нового оживления или, как говорят, до тектонической активизации, история Тянь-Шаня была сходной с историей Центрального Казахстана. Эти две области развивались почти одинаково в течение каледонского и герцинского циклов, а также в течение мезозойской эры и палеогенового периода. В неогеновом периоде Тянь-Шань подвергся тектонической активизации, а Центральный Казахстан нет. В результате этого сейчас между указанными областями наблюдается большое различие: в Тянь-Шане высочайшие хребты чередуются с глубокими депрессиями, в Центральном Казахстане — низкий пологий мелкосопочник.

А вот другой пример тектонической активизации. Мы уже видели, что почти вся Африка представляет собой древнюю платформу. В течение палеозойской и мезозойской эр земная кора в Африке вела себя очень спокойно. Но в конце мезозойской эры в Восточной Африке образовалось обширное высокое вздутие земной коры. Оно протягивалось от Сирии на севере через район Красного моря, Эфиопию, Кению, Уганду, Танганьику, Мозамбик вплоть до устья р. Замбези. В палеогеновом периоде вдоль всей этой огромной выпуклости земной коры образовались глубокие трещины и по ним осели длинные полосы земной коры. Образовались Большие грабены Восточной Африки; общая их длина превышает 6000 км. Такими тектоническими провалами — грабенами являются: впадина Мертвого моря, расположенного, как известно, на 400 м ниже уровня Мирового океана; Красное море с Аденским заливом; озера Эфиопии — Зваи, Абая, Чамо и др.; восточная озерная долина Восточной Африки с озерами Рудольф, Патрон, Эяси, западная озерная долина с озерами Альберт, Эдуард, Киву, Танганьика, впадина озера Ньяса. Вдоль трещин изливалась базальтовая лава. И сейчас здесь существуют действующие вулканы, большинство которых расположено около оз. Киву. Эта грандиозная Восточно-Африканская система разломов представляет собой интереснейшее явление на поверхности Земли. Оно показывает, что Африканская древняя платформа подверглась оживлению, хотя и в иной форме, чем Тянь-Шань.

Сходные явления, хотя и меньшего масштаба, наблюдаются в районе озера Байкал. Там тоже в конце мезозойской эры образовалась большая выпуклость земной коры, которую в палеогеновом периоде рассекли трещины, и по ним полосы земной коры осели, что привело, в частности, к образованию самого Байкала. И в этом случае вдоль трещин сохранились следы излияний базальтовой лавы.

Можно предполагать, что к явлению тектонической активизации относится и огромное поднятие плато Тибета.

Важнейшим и в то же время наиболее трудным вопросом современной науки о Земле является вопрос об истории материков и океанов. Здесь существуют разные взгляды.

Некоторые ученые думают, что расчленение земной поверхности на материки и океаны произошло на самой ранней стадии жизни нашей планеты и с тех пор сохранялось почти неизменным. Другие считают, что океаны раньше были значительно большими и что с течением времени они уменьшаются, а материки растут. Третьи полагают, что, наоборот, океаны разрастаются за счет материков, которые постепенно обрушаются.

Хотя этот вопрос нельзя считать решенным, есть все же основания думать, что последняя точка зрения, во всяком случае для сравнительно недалекого от нас геологического прошлого, наиболее близка к истине.

На дне современных океанов, в наиболее глубоких частях их, накапливаются осадки особого характера, среди которых наиболее типична так называемая глубоководная красная глина. Таких осадков не было найдено нигде среди осадочных пород, находящихся сейчас на материках. Поэтому весьма сомнительно, чтобы когда-нибудь на месте современных материков существовали глубокие океанические впадины. С другой стороны, есть много данных, указывающих, что суша существовала раньше во многих местах, где теперь катятся волны океана. На это указывает прежде всего то, что строение материков обрезано береговыми линиями. Отдельные тектонические зоны материков (платформенные поднятия и прогибы, складчатые зоны разного возраста и т. п.) не затухают у берега океана, а явно обрезаются берегом; видно, что многие тектонические воны материков, несомненно, раньше продолжались на какое-то расстояние в пределы теперешнего океана. Такая «оборванность» особенно характерна для южных материков — Африки, Австралии, Южной Америки. Обрезана южная оконечность Азиатского материка в Индии, а также Европы на значительном протяжении атлантического побережья. Тектонические зоны Евразии на севере упираются в Северный Ледовитый океан так, как будто они по его краю обрезаны ножницами.

Отсюда создается впечатление, что современные материки представляют собой обломки прежних более обширных материков. Во многих случаях по распространению горных пород и древней фауны и флоры можно установить, что раньше между некоторыми материками существовали сухопутные связи, сейчас отсутствующие. Так, в конце палеозойской эры одна и та же наземная флора населяла Южную Америку, Африку, Индию, Австралию и Антарктику. При теперешнем положении это было бы. невозможно. В то время между указанными материками должны были существовать «мосты», по которым растения могли мигрировать. Аналогичные соображения приводят к выводу, что еще в палеогене, а может быть, частично и в неогене острова Индонезии составляли единый материковый массив; соединяясь между собой, они соединялись и с Азиатским материком. Япония тогда представляла собой неотъемлемую часть того же материка, а на месте Охотского и Японского морей существовала суша. Следует думать, что такие моря, как Берингово, Охотское, Японское, Восточно-Китайское и Южно-Китайское, образовались совсем недавно — в неогене и даже частично в четвертичное время.

В самих океанах существуют особенности строения дна, указывающие на недавнее значительное их углубление. Во всех океанах на дне известны так называемые гийоты — высокие конические горы с усеченными плоскими вершинами. Горы эти являются потухшими вулканами и первоначально они были, конечно, коническими. Вершины их могли стать усеченными только в результате разрушающего действия морского прибоя. Следовательно, первоначально усеченная поверхность гийотов должна была находиться на уровне моря или весьма близко к нему. Сейчас же вершины гийотов опущены на сотни метров и даже на несколько километров под уровень океана. Например, гийоты в центральной части Тихого океана опущены на глубину 2,5 км. Это значит, что со времени образования подводных вулканов дно под ними опустилось на 2,5 км. Когда это опускание началось? На вершинах некоторых гийотов были обнаружены породы с окаменелыми организмами, жившими в очень мелкой воде (кораллы, водоросли, толстостенные раковины, приспособленные к тому, чтобы выдерживать удары прибоя). Возраст этих организмов везде оказался не древнее мелового периода. Таким образом, погружение центральной части Тихого океана началось в меловом периоде и с тех пор достигло 2,5 км.

С этой точки зрения очень интересны результаты бурения скважин на одном из островов Маршальской группы в Тихом океане. Поверхность этого острова образована коралловым рифом. Скважины углубились в него более чем на 1200 м. На всей этой глубине они проходили через слежавшееся нагромождение известковых скелетов кораллов. Под кораллами была встречена вулканическая порода — базальт. Она образует вершину подводного вулкана, на котором и выросла коралловая постройка. Но известно, что кораллы могут жить только на глубине не больше 30 метров. Если сейчас скелеты кораллов оказались на глубине 1200 м, то это могло произойти только в результате последующего опускания земной коры: по мере того, как она опускалась, старые кораллы погружались все глубже, а на их обломках селились и росли все новые и новые колонии кораллов, как бы догонявших уходившую вверх поверхность океана. По облику кораллов можно установить, что их рост и, следовательно, прогибание земной коры продолжались в течение палеогенового, неогенового и четвертичного периодов.

Суммируя все подобные данные, можно высказать предположение, что глубокие океаны образовались на поверхности Земли в начале мезозойской эры, или около 200 млн. лет назад. С тех пор они становились глубже и больше, отвоевывая мало-помалу пространство от материков, которые с краев постепенно «обрушались». Раньше, до мезозойской эры, на месте океанов могли существовать мелкие моря. Конечно, увеличение глубины и площади океанов требовало увеличения объема океанической воды. О происхождении последней мы будем говорить позже.

Необходимо остановиться еще на одной чрезвычайно важной особенности развития земной коры. Как показывают многие данные, земная кора не представляет собой цельного тела. Глубокими разрывами, которые получили название «глубинных разломов», она разделена на огромное количество глыб разных размеров и форм. Поднимаясь и опускаясь при колебательных движениях земной коры, эти глыбы ведут себя как льдины на волнах. Благодаря такой «глыбовости» земной коры, склоны тектонических поднятий и прогибов не являются гладкими: они ступенчаты, так как каждая глыба, поднимаясь или опускаясь, остается горизонтальной или наклоняется лишь немного.

Границы между глыбами представляют собой ослабленные «швы» внутри земной коры. Поэтому когда глубинные процессы, о которых мы будем говорить дальше, вызывают поднятие или опускание какого-либо участка коры, форма этого участка в значительной степени подчиняется сетке глубинных разломов. Границы хребтов и морей следуют глубинным разломам. Целые тектонические зоны приобретают определенную ориентировку, подчиняясь направлению глубинных разломов. Например, если посмотреть на тектоническую или геологическую карту, то можно видеть, что на огромном пространстве от Байкала до Италии почти все хребты вытянуты в одном, северо-западном направлении: Восточный и Западный Саян, Алтай, Чингиз, Ферганский, Кара-Тау, Копет-Даг, Эльбурс, Кавказ, Балканы, Восточные Карпаты, Динариды, Апеннины. И лишь незначительное число хребтов в этой полосе не подчиняется указанной закономерности (Северный и Южный Тянь-Шань, хребты Турции и, конечно, Урал, хотя в полярной его части снова появляется северо-западное направление).

Следует думать, что такая правильность не случайна. Вероятно, на этом отрезке земная кора была пронизана глубинными разломами северо-западного направления, вдоль которых и происходили поднятия и прогибы земной коры.

В некоторых местах можно установить, что глубинные разломы того или иного направления не всегда существовали, а возникали на каком-либо этапе развития земной коры. Например, в Западной Европе поднятия и прогибы, развивавшиеся в герцинском тектоническом цикле, т. е. в палеозое, имели дугообразную форму. А поднятия и прогибы альпийского тектонического цикла, развивавшиеся в течение мезозоя и кайнозоя, были вытянуты в северо — западном направлении, явно подчиняясь глубинным разломам, возникшим здесь при переходе от герцинского тектонического цикла к альпийскому.

Разделение земной коры глубинными разломами на глыбы играет очень большую роль во всех внутренних геологических процессах.

Источник: В.В. Белоусов. Земля, ее строение и развитие. Издательство Академии наук СССР. Москва. 1963

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: