Глава 3. Как появлялись и исчезали океаны [1966 Кэррингтон Р.

Хотя происхождение океанических бассейнов остается пока тайной, картину того, как они заполнялись водой и как появлялись и исчезали океаны в геологическом прошлом Земли, можно представить себе более или менее точно. Чтобы проследить эту историю, представим себя пассажирами машины времени, подобной уэллсовской, переносящей нас в ту отдаленную эпоху, когда образовалась кора нашей планеты. Это путешествие было бы поистине очень долгим, и чтобы проделать его в более или менее короткий отрезок времени, наша машина должна обладать скоростью, которая намного превосходила бы все, что мы можем только себе представить. Предположим, например, что она может проходить тысячу веков в час. Если, по очень скромным подсчетам, мы примем возраст Земли за четыре миллиарда лет, то и тогда у нас уйдет более четырех лет, чтобы достичь места назначения.

Держась на благоразумном расстоянии от вращающегося под нами шара, мы увидим в наши телескопы величественное зрелище. Поверхность шара, подобно звезде, излучает ослепляющий свет, а раскаленная добела масса сиаля вздымается и пузырится, как расплавленный металл в гигантской доменной печи. Дав нашей машине задний ход и медленно продвигаясь к настоящему со скоростью нескольких тысячелетий в час, мы увидим, как перед нашим взором происходит медленное образование рельефа Земли. Расплавленная кора постепенно застывает, а свет сиаля меркнет. Наконец Земля предстанет перед нами закованной в непроницаемую оболочку, усеянную бесчисленными вулканами, кратеры которых непрерывно извергают огненные потоки лавы. Время от времени раздаются взрывы, и целые участки коры взлетают в воздух, обнажая бушующее в ее недрах пламя. От горизонта до горизонта змейкой бегут трещины по дымящейся поверхности Земли. Постепенно, по мере того как застывший внизу базальт укреплял кору, ландшафт стал принимать более устойчивый вид. И, может быть, даже в эти ранние времена мы смогли бы узнать общий облик океанических бассейнов, так как некоторые из них, например Тихоокеанский, почти не изменились с тех времен. Между ними на приподнятых материковых массивах мы видим контуры первых горных цепей и широкие пространства первозданных равнин, не дошедших до наших дней. Горы и равнины - сравнительно недолговечные черты земной коры, и не одна система гор должна была образоваться и разрушиться, прежде чем поверхность Земли стала принимать знакомые нам очертания.

Когда закончилось образование земной коры, ее поверхность начала быстро охлаждаться, так как тепло, получаемое ею из недр Земли, недостаточно компенсировало потерю тепла, излучаемого в пространство.

Воздушное пространство, окружавшее в то время Землю, было наполнено газами, которые выделялись из коры, когда она находилась в раскаленном состоянии. Большую часть этих газов составляли водяные пары, которые в течение долгого времени из-за чрезвычайно высокой температуры держались во взвешенном состоянии. По мере охлаждения эти пары образовали облачный покров, окутавший всю поверхность Земли. Когда температура упала до уровня, при котором влага, содержащаяся в облаках, превратилась в воду, пролились первые дожди.

Дожди, век за веком низвергавшиеся на поверхность Земли, были главным источником воды, которая заполнила океанические впадины. Море, таким образом, было детищем атмосферы, в свою очередь представлявшей собой газообразные выделения древней Земли. Но не вся вода на Земле имела такое происхождение. Часть ее, намного меньшая по количеству, но тоже имевшая большое значение, поступала из недр Земли. Еще и теперь в недрах Земли присутствует расплавленная порода, в которой содержится большое количество влаги. Во время извержения вулканов вода высвобождается и выходит на поверхность в виде огромных облаков пара. В течение всего существования Земли ее водный запас непрерывно пополнялся из подземного источника.

Как только с неба стала низвергаться вода, заполнявшая океанические впадины, на Земле начал действовать процесс эрозии, или размыва. Вместе с местными движениями земной коры этот процесс оказал глубокое воздействие на эволюцию суши и моря. Хотя, по-видимому, некоторые большие океанические бассейны существуют почти без изменений со времени образования земной коры или определились уже во время перемещения континентов много миллиск нов лет тому назад, мы никак не можем сказать то же самое о смежных с ними морях. Очертания морей, а вместе с ними и контуры океанов постоянно менялись. В результате эрозии и движения земной коры создавались новые моря, а дно старых поднималось и превращалось в сушу. Рассмотрим вкратце, как происходили эти процессы.

Когда всемирный потоп омывал нашу планету, вода постепенно заполняла глубокие впадины, а затем, разливаясь, распространялась на окружающие районы. Вода, падавшая в менее глубокие впадины или на материковые массивы, образовывала потоки и реки, сбегавшие к наиболее низко лежавшим участкам суши. Когда потоки и реки текли по поверхности земной коры, они захватывали с собой частички породы и несли их к морю. Более тяжелые частички осаждались сразу, а легкие частички оставались во взвешенном состоянии. Когда речная вода втекала в океан, легкие частички опускались на дно, постепенно образуя осадочный слой. Осадки, естественно, были разнообразными в зависимости от породы приносимых частичек. Так постепенно создавались осадочные породы Земли. Большинство геологов считает, что отложения осадков были одной из главных причин образования материковой отмели, окаймляющей почти все континенты Земли.

Теперь ясно, что вынос размытых пород в океан и разрушение горных пород, которым содействовал ветер и другие формы выветривания, были причиной постепенного обмеления морей и уменьшения суши. Если бы действовала только одна сила выветривания, не потребовалось бы многих миллионов лет, чтобы суша совсем скрылась под поверхностью моря. Однако, к счастью для нас, существовал еще один фактор, постоянно стремившийся уравновесить разрушающее действие эрозии. Как мы уже говорили, таким фактором была сила, которая вызывала образование гор и поднятие целых районов земной поверхности над их прежним уровнем. Она возникла как результат напряжений и деформаций, происходивших в земной коре вследствие сжатия земного ядра. По мере того как из-за постепенной потери тепла расплавленные недра Земли уменьшались в объеме, происходило горизонтальное сжатие коры, настолько сильное, что в конце концов кора не выдерживала и деформировалась. В одних участках тех районов, где происходило ослабление земной коры, возникали складчатые горные цепи, в других же участках кора оседала. Движения земной коры почти всегда протекают очень медленно, и на их завершение может потребоваться много миллионов лет. Только во время землетрясений происходят мгновенные перемещения, но их результаты в масштабе всего земного шара настолько малы, что почти не имеют значения.

Значительные движения земной коры совершаются периодически. В течение одного длительного периода происходит сжатие, затем следует период ослабления сжатия. Эрозия же действует постоянно. Поэтому воздействие этих двух противодействующих сил на очертания Мирового океана носит периодический характер - очередной период начинается с резкого различия в рельефе земной поверхности; это различие затем постепенно сглаживается силами эрозии. Однако прежде чем океаны могут полностью покрыть сушу, сжатие земной коры вызывает новое поднятие материка, и цикл начинается сначала.

В результате этих повторяющихся циклов очертания больших океанических бассейнов претерпевали значительные изменения, хотя географическое распределение океанов оставалось приблизительно одинаковым. Менее крупные моря подвергались более резким превращениям. Некоторые становились глубже, другие совсем исчезали. В геологическом прошлом Земли эти изменения могли принимать огромные масштабы. Иногда поднятие дна моря приводило к образованию высоких горных цепей. Самый яркий пример такого превращения представляют собой Гималайские горы в Азии, являющиеся высочайшей горной системой земного шара. Исследование Гималайской системы свидетельствует о том, что некоторые из слагающих ее пород, находящиеся на высоте 6000 м и больше, некогда, несомненно, были частью морского дна.

Наряду с такими большими превращениями постоянно происходят и менее заметные изменения в облике моря и суши. Вопросы, связанные с изменением береговой линии, очень интересны. Но они слишком сложны, чтобы рассматривать их в данной работе. Скажем только, что и волны, и приливы, и реки - все принимает участие в этом процессе, который в течение одной человеческой жизни может в корне изменить вид побережья.

Изучение причин, вызывающих изменения контуров земной коры, дает нам возможность нарисовать предположительную картину очертаний древних морей. Исследованием этих процессов занимается наука - палеогеография. Используя данные геологических исследований, она восстанавливает облик нашей планеты в различные периоды геологического прошлого. Чтобы оценить некоторые открытия и находки, сделанные палеогеографами, нужно сказать несколько слов о геологической истории нашей Земли.^*

^* (Советские исследователи рассматривают образование материков и океанических впадин как результат процесса глубинной дифференциации мантии, происходящего на фоне неравномерного осевого вращения Земли в условиях ее длительного гравитационного взаимодействия с Луной. Обусловленная последними двумя факторами различия скорость дифференциации вещества мантии предопределила образование двух типов литосферы: легкого и мощного материкового типа, приподнятого над уровнем Мирового океана, и более тяжелого, но менее мощного, океанического типа, расположенного ниже уровня Мирового океана.)

В геологической истории геологи установили четыре большие эры: архейскую, палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую. Их приблизительная продолжительность показана в таблице.^* Древнейшие океанические бассейны образовались в архейскую эру. Как мы увидим дальше, к концу этого периода появились первые морские организмы. В палеозойскую эру развилось множество более сложных растительных и животных видов, и в ту же эру первые живые существа стали покидать море и заселять сушу. Мезозойская эра, или, как ее обычно называют, век пресмыкающихся, прошла под знаком господства вымершей потом группы ящеров, в которую входили жившие на суше динозавры. В мезозойскую еру появились также первые млекопитающие, достигшие огромного эволюционного расцвета в следующую, кайнозойскую эру, или, как ее иногда называют, в век млекопитающих (эта эра продолжается и в наши дни). В мезозойскую и кайнозойскую эру несколько групп пресмыкающихся и млекопитающих снова возвратились в свою первоначальную морскую среду, о чем мы расскажем в своем месте. Посмотрим теперь, что представляла собой география Земли в те отдаленные времена и особенно как выглядела карта океанических бассейнов.

^* (Приводимая автором шкала геологических эр, периодов и эпох в настоящее время несколько уточнена и выглядит следующим образом (см. стр. 235). (Новая шкала опубликована в Известиях АН СССР, серия геологическая. № 10, 1960 г.).)

Каждая эра истории Земли делится на более короткие периоды и эпохи, представляющие последовательные фазы развития земной коры и органической жизни в данную эру. Для каждого периода характерны ископаемые остатки различных типов организмов. Изучая эти породы и захороненные в них организмы, палеогеографы могут многое рассказать нам об облике прежних материков и океанов. Например, палеогеографическая карта в общих чертах воспроизводит очертания Мирового океана в первый период палеозойской эры - кембрийский, возраст которого исчисляется почти 500 миллионами лет. Из этой карты видно, что контуры Мирового океана были совершенно не похожи на современные. Тихий океан, представлявший, возможно, как мы уже говорили, рубец на земной коре, имел почти такие же очертания, как и теперь. Однако другие океаны захватывали большие районы, занятые теперь сушей. Например, по присутствию рифов коралловых губок (Archaeocyathines) в районах, отмеченных пунктиром, мы можем сказать, что северная часть древнего Атлантического океана (который палеогеографы называют Посейдоном) занимала большие пространства Западной Европы и Северной России и простиралась далеко в глубь Сибири. И, наоборот, огромный массив суши, состоявший из первоначального сиалического слоя, по-видимому, занимал область, лежавшую на восток между современным западным побережьем Южной Америки и западной оконечностью Австралии. Части этого континента, который палеогеографы называют Гондвана, в последующие эпохи опустились, и их место заняли южная часть Атлантического океана и Индийский океан в том виде, как мы знаем их теперь. Изучая эту карту, можно обнаружить и другие различия в распределении моря и суши на Земле.

География кембрийского периода. 1 - в кембрийский период и в наши дни - море; 2 - море в кембрийский период, теперь суша; 3 - в кембрийский период и в настоящее время; 4 - суша в кембрийский период, теперь море; 5 - суша, временно опускавшаяся в кембрийский период; 6 - рифы, образованные коралловыми губками (Archaeocyalhines)

Конечно, как и другие карты, составленные палеогеографами, эта карта очень предположительна. Она основана на данных, которые очень трудно добыть и еще труднее истолковать. Один и тот же факт ученые объясняют по-разному и соответственно он получает различное отражение на карте. Тем не менее время от времени смотреть на такие карты очень полезно. Они напоминают нам о том, что даже самые, казалось бы, устойчивые черты земной поверхности имеют преходящий характер и что физический мир подчиняется тому же закону постоянного изменения, что и мир живых существ.