Fig. 10.
Вероятно, леса каменноугольного периода простирались вглубь страны, но лишь те их части, которые были слегка приподняты над уровнем моря, могли быть затоплены, покрыты осадками и, таким образом, сохраниться, со временем превратившись в угольные пласты. Этот процесс станет понятнее из следующей диаграммы. Пусть А В представляет собой поверхность земли до ледниковой эпохи и до формирования пластов угля и стратифицированных отложений, показанных на диаграмме. Пусть S S′ — нормальный уровень моря. Предположим, что эксцентриситет земной орбиты начинает возрастать, а зимнее солнцестояние приближается к перигелию; тогда мы имеем умеренно теплый период. Уровень моря опускается до 1, и леса из сигиллярий и других каменноугольных деревьев покрывают страну от морского побережья на отметке 1, простираясь вглубь страны в направлении В. С течением времени зимнее солнцестояние перемещается к афелию, и наступает холодный период. Море начинает подниматься и продолжает подъем, пока не достигнет отметки 1′. Денудация и суровость климата уничтожают всякие следы леса от отметки 1′ вглубь материка; но часть 1 1′, будучи затопленной и покрытой осадками, принесенными с суши, сохраняется. Поскольку эксцентриситет продолжает увеличиваться, второй межледниковый период оказывается более теплым и мягким, чем первый, и на этот раз море опускается до отметки 2. Второй лес теперь покрывает страну до морского побережья на отметке 2. За этим вторым теплым периодом следует второй холодный период, более суровый, чем первый, и уровень моря поднимается до 2′. Денудация и суровость климата теперь уничтожают все остатки леса от 2′ вглубь страны, но, конечно, затопленная часть 2 2′, как и прежняя часть 1 1′, сохраняется. В течение третьего теплого периода (эксцентриситет все еще продолжает расти) уровень моря опускается до 3, и страна в третий раз покрывается лесами, которые простираются до отметки 3. За этим третьим теплым периодом следует холодный ледниковый период, более суровый, чем предыдущий, уровень моря поднимается до 3′, и затопленная часть леса от 3 до 3′ покрывается ледниковыми отложениями, а остальная часть, как и прежде, уничтожается денудацией и суровостью климата. Мы предположим, что эксцентриситет теперь достиг максимума и что в течение четвертого межледникового периода уровень моря опускается только до 4 — уровня, до которого он опускался во время второго межледникового периода. Страна теперь в четвертый раз покрывается лесами. Холодный период, который следует за этим, не столь суров, как предыдущий, поэтому море поднимается только до 4′, что, конечно, отмечает предел четвертого леса. Поскольку эксцентриситет продолжает уменьшаться, пятый лес оказывается затопленным только до 5′, а шестой и последний — до 6′. Эпоха холодных и теплых периодов теперь подходит к концу, и уровень моря остается неподвижным в своем старом нормальном положении S S′. Здесь мы имеем шесть погребенных лесов, один над другим, которые с течением веков превращаются в угольные пласты.
Однако из этого не обязательно следует, что каждый отдельный угольный пласт представляет собой теплый период. Вполне возможно, что два или более пласта, отделенные друг от друга тонкими прослойками или несколькими футами осадочных пород, могли сформироваться в течение одного теплого периода; ибо во время теплого периода могли легко происходить незначительные колебания уровня моря, достаточные для затопления суши на некоторую глубину из-за таяния полярных льдов, как было показано в главе о погружении суши.
Следует заметить, что для большей наглядности разреза его толщина была значительно преувеличена. Также можно заметить, что пласты 4, 5 и 6 простираются значительно левее того, что представлено на разрезе.
Но не следует полагать, что все явления угольных бассейнов можно объяснить без допущения опускания суши. Большая глубина, на которую во многих случаях были погружены угольные пласты, должна быть приписана опусканию уровня. Серия пластов, сформировавшихся во время ледниковой эпохи, может из-за опускания суши быть погружена на большую глубину и покрыта тысячами футов осадков; а затем, при наступлении другой ледниковой эпохи, на поверхности может сформироваться новая серия угольных пластов. Таким образом, верхняя серия может быть отделена от нижней тысячами футов осадочных пород. Существует еще одно следствие опускания суши, которое необходимо принять во внимание. Если бы во время каменноугольного периода не происходило опускания суши, количество сохранившихся ныне угольных пластов было бы гораздо меньше, чем есть на самом деле, ибо именно благодаря их погружению на большую глубину они избежали разрушения в результате колоссальной денудации, произошедшей с той отдаленной эпохи. Из этого следует, что лишь очень малая часть затопленных лесов каменноугольного периода существует в настоящее время в виде угля. Как правило, только те области, которые случайно оказались погруженными на значительную глубину в результате опускания суши, могли избежать разрушения от денудации. Но, несомненно, площади, которые таким образом сохранились, составляют лишь малую долю по сравнению с уничтоженными.
Продолжительность межледникового периода, определяемая по мощности угольного пласта. — Фактом, подтверждающим идею о том, что угольные пласты формировались в межледниковые периоды, является то, что продолжительность этих периодов довольно близко совпадает с временем, которое, как предполагается, требуется для формирования угольного пласта средней мощности. При прочих равных условиях мощность угольного пласта зависит от продолжительности межледникового периода. Если бы скорость прецессии и движения перигелия были всегда постоянными, все периоды были бы одинаковой продолжительности. Но хотя скорость прецессии не подвержена значительным колебаниям, этого нельзя сказать о движении перигелия, что видно из таблиц долготы перигелия, приведенных в главе XIX. Иногда движение перигелия быстрое, иногда медленное, а в некоторых случаях оно является ретроградным. Вследствие этого межледниковый период может длиться не более шести-семи тысяч лет, в то время как в других случаях его продолжительность может достигать пятнадцати-шестнадцати тысяч лет.
Согласно Буссенго, пышная растительность в наши дни ежегодно поглощает из атмосферы около полутонны углерода на акр, или пятьдесят тонн на акр за столетие. Пятьдесят тонн углерода с удельным весом угля около 1,5, распределенные равномерно по поверхности акра, образовали бы слой толщиной почти в одну треть дюйма. Гумбольдт дает несколько более высокую оценку, а именно полдюйма. Принимая последнюю оценку, для формирования пласта угля толщиной в ярд потребовалось бы 7200 лет. Доктор Хеер из Цюриха считает, что для формирования пласта угля толщиной в один ярд потребовалось бы не более 1400 лет; в то время как г-н Макларен полагает, что пласт угля толщиной в один ярд сформировался бы за 1000 лет. Профессор Филлипс, производя расчеты на основе количества углерода, поглощаемого из атмосферы, как определил Либих, считает, что если бы он был преобразован в обычный уголь с содержанием углерода около 75 процентов, то он давал бы один дюйм за 127,5 лет, или ярд за 4600 лет.
Здесь наблюдается значительное расхождение относительно времени, необходимого для формирования ярда угля. Истина, однако, вероятно, находится где-то между двумя крайностями, и мы можем принять за основу около 5000 лет. В теплый период продолжительностью 15 000 лет у нас отложился бы угольный пласт мощностью 9 футов, тогда как в течение теплого периода в 7000 лет мы получили бы пласт мощностью всего 4 фута.
Причина, по которой угольные пласты представляют так мало свидетельств ледникового воздействия. — Есть два возражения, которые, несомненно, возникнут в уме читателя. (1) Если уголь является межледниковым образованием, почему угольные пласты представляют так мало свидетельств ледникового воздействия? Если угольные пласты представляют собой теплые межледниковые периоды, то промежуточные пласты должны представлять холодные или ледниковые периоды, и если это так, они должны содержать более обильные свидетельства ледникового воздействия, чем это есть на самом деле. (2) В случае ледниковой эпохи почти каждый след растительности теплых периодов был уничтожен льдом холодных периодов; почему же тогда то же самое не произошло во время ледниковой эпохи каменноугольного периода?
Во время ледниковой эпохи поверхность страны, по всей вероятности, веками была покрыта самой пышной растительностью; но сейчас не осталось почти ни следа от этой растительности, более того, даже почва, на которой она росла, не найдена. Все, что осталось сейчас, — это разрушения и опустошения, произведенные ледяным щитом, покрывавшим страну в холодные периоды той эпохи, состоящие из перенесенных каменных глыб, отполированных и исчерченных скал и беспорядочной массы валунной глины. Здесь, в эту эпоху, мы не имеем ничего осязаемого, кроме разрушительных последствий льда, который пронесся по суше. Почему же тогда в отношении ледниковых эпох каменноугольного периода мы имеем так много свидетельств растительности теплых периодов и так мало свидетельств воздействия льда холодных периодов? Ответ на эти два возражения во многом объяснит, почему у нас так много угля, относящегося к каменноугольному периоду, и так мало относящегося к любой другой эпохе; и он, я думаю, будет найден в своеобразном физическом характере страны в каменноугольный период. Области, на которых произрастали леса каменноугольного периода, избежали разрушительной силы ледников и материкового льда из-за равнинного характера местности. Мало в чем геологи столь единодушны, как в вопросе о равнинном характере страны в каменноугольный период.
По-видимому, нет никаких вполне удовлетворительных доказательств того, что внутренняя часть страны поднималась на какую-либо значительную высоту. Г-н Годвин-Остен считает, что во время каменноугольного периода должно было существовать «обширное пространство непрерывной горизонтальной поверхности на очень небольшой высоте над уровнем моря». Он полагает, что части широко распространенной земной поверхности периода каменноугольных отложений достигали значительной высоты. Но в противовес этому он заявляет: «Существует особенность, которая, по-видимому, физически отличает этот период от всех последующих периодов и которая заключается в обширном пространстве непрерывной горизонтальной поверхности, которую представляла собой площадь суши, граничащая с морем и находящаяся на очень небольшой высоте над его уровнем». Хью Миллер, описывая в своей обычной графической манере облик страны в каменноугольный период, говорит: «По-видимому, это была земля, состоящая из огромных равнин, быть может, не нарушенных ни единым холмом, на которых унылые болота, населенные печальными существами, простирались во все стороны на сотни и тысячи миль; и гигантская и чудовищная растительность, как я показал, составляла единственные примечательные черты пейзажа».
Теперь, если это хоть в какой-то мере похоже на верное представление об общих чертах страны в каменноугольный период, то физически невозможно, каким бы суровым ни был климат, чтобы в этой стране в тот период могло существовать что-либо приближающееся к материковому льду или, возможно, даже к ледникам таких размеров, которые достигали бы уровня, близкого к морскому, где, как предполагается, главным образом произрастала ныне сохранившаяся угольная растительность. Условия, которые преобладали бы, скорее напоминали бы условия Сибири, чем Гренландии.
Отсутствие всех следов ледникового воздействия в пластах каменноугольных отложений в данном случае можно легко объяснить. Ибо, поскольку по предположению ледников не было, не могло быть никакого царапания, бороздования или полировки скал; не могло быть и айсбергов, так как крупные массы, известные как айсберги, являются конечными частями ледников, достигших моря. Опять же, поскольку не было айсбергов, конечно, не могло быть никакого истирания или царапания скал, образующих дно океана. Правда, летом, когда замерзшее море вскрывалось, у нас должны были быть огромные массы плавучего льда, но эти массы не были бы достаточной толщины, чтобы тереться о морское дно. Но даже если предположить, что они иногда касались дна здесь и там, мы никак не могли бы найти доказательств этого в каких-либо пластах каменноугольных отложений. Мы не могли бы ожидать найти какие-либо царапины или следы на песчанике или сланце этих пластов, указывающие на действие льда, ибо в тот период не было пластов песчаника или сланца, а были просто пласты песка и ила, которые в будущие века консолидировались в песчаник и сланец. Масса льда могла иногда тереться о морское дно и оставлять свои следы на рыхлом песке или мягком иле, образующем это дно, но следующая волна, прошедшая над ним, стерла бы каждый след и оставила бы поверхность такой же гладкой, как прежде. Мы также не могли бы ожидать найти какие-либо крупные эрратические валуны в угольных пластах, ибо они должны происходить с суши, а поскольку по предположению в тот период не было ледников или материкового льда, то не было и средств для их транспортировки. В Гренландии айсберги иногда несут крупные валуны, которые сбрасываются в море по мере таяния айсбергов; но все эти глыбы либо были перенесены на спинах ледников с внутренних территорий, либо упали на полевой лед вдоль берега с поверхности скал и нависающих утесов. Но поскольку, вероятно, не было ни ледников, достигающих моря, ни, возможно, отвесных скал вдоль морского побережья, то было мало или совсем не было глыб, перенесенных льдом и сброшенных в море каменноугольного периода, и, конечно, нам не следует ожидать найти их в песчанике и сланце, которые в ту эпоху образовывали дно океана. Несомненно, существовал прибрежный лед и донный лед в реках, уносящие большие количества гравия и камней; но этот гравий и камни, конечно, были бы обкатаны водой, и хотя они встречаются в пластах каменноугольных отложений, как, несомненно, они и встречаются, их не рассматривали бы как указывающие на действие льда. Простое отсутствие реликтов ледникового воздействия в каменноугольных отложениях ничего не доказывает относительно того, были ли холодные периоды во время их формирования или нет.
Это относительное отсутствие материкового льда могло быть одной из причин, почему леса каменноугольного периода сохранились в гораздо большей степени, чем леса любой другой эпохи.
Следует, однако, заметить, что выводы, к которым мы пришли относительно относительного отсутствия материкового льда, применимы только к областям, которые сейчас составляют наши угольные бассейны. Накопление льда в антарктических регионах и в некоторых частях арктических регионов могло быть в ту эпоху таким же значительным, как и в настоящее время. Если бы не было материкового льда, не могло бы быть таких колебаний уровня моря, как предполагается в вышеизложенной теории. Основная идея теории, выраженная в нескольких словах, заключается в том, что ледниковые эпохи каменноугольного периода были такими же суровыми, а накопление льда таким же значительным, как и в любую другую эпоху, только существовали обширные участки равнинной местности, лишь немного приподнятые над уровнем моря, которые не были покрыты льдом. Эти равнины во время теплых межледниковых периодов были покрыты лесами из сигиллярий и других каменноугольных деревьев. Части этих лесов были защищены погружением, которое произошло в результате повышения уровня моря во время холодных или ледниковых периодов и последующего опускания суши. Эти части сейчас составляют наши угольные пласты.
Но то, что уголь может быть межледниковым образованием, — это не просто гипотеза, ибо у нас есть в хорошо известных Дюрнтенских пластах, описанных в главе XV, реальный пример такого образования.
Каменноугольные известняки. — Как общее правило, известняки каменноугольного периода, подобно углю, встречаются в пластах, разделенных массами песчаника и другими стратифицированными отложениями, что доказывает, что кораллы, криноидеи и другие существа, из остатков которых он состоит, не жили непрерывно в течение всего известнякового периода. Эти известняки являются морским образованием. Если суша неоднократно погружалась, уголь должен был неизбежно образовываться пластами со стратифицированными отложениями между ними, но нет причин, почему то же самое должно было происходить с известняками. Если бы климатические условия моря оставались прежними, мы не ожидали бы такой череды жизни и смерти; но, согласно теории чередующихся холодных и теплых периодов, такое состояние следует как необходимое следствие, ибо во время теплых периодов, когда суша была покрыта пышной растительностью, морское дно было бы покрыто моллюсками, криноидеями, кораллами и т. д., приспособленными жить только в умеренно теплом море; но когда наступал холод, эти существа погибали, и их остатки в течение продолжения холодного периода медленно покрывались отложениями песка и глины. С возвращением теплого периода эти отложения вскоре покрывались жизнью, как и прежде, образуя еще один пласт известняка, и это чередование жизни и смерти продолжалось бы до тех пор, пока продолжалась ледниковая эпоха.
Правда, в Дербишире, на юге Ирландии и в некоторых других местах известняк встречается одной массой в несколько сотен футов мощностью без каких-либо пластов песчаника или сланца, но нигде он не встречается одной непрерывной массой от верха до низа без каких-либо линий разделения. Эти перерывы или разделения могут так же отчетливо отмечать холодный период, как если бы они были заняты пластами песчаника. Морские существа переставали существовать, и когда грубая поверхность, оставленная их остатками, сглаживалась действием волн в ровную равнину, на этом основании начинал формироваться новый пласт, как только вновь появлялась жизнь. Два агента, работая вместе, вероятно, способствовали образованию этих огромных масс известняка, разделенных только перерывами, отмечающими различные периоды выработки. Кораллы растут в теплых морях, и только там, на глубине от 20 до 30 морских саженей. Холод периода оледенения не только послужил бы их уничтожению, но они были бы погружены настолько глубже глубины, подходящей для их существования, что даже если бы было возможно, что с погружением сохранилась достаточная температура, они неизбежно погибли бы от вышележащей массы воды. Мы, следовательно, как мне кажется, вправе заключить, что отдельные массы дербиширского известняка сформировались во время теплых межледниковых периодов и что линии разделения представляют холодные периоды оледенения, во время которых животные погибали под комбинированным влиянием холода и давления воды. Погружение коралловых рифов на большую глубину на морское дно, которое, подобно суше, было характерно плоским и ровным, подразумевает их унос далеко в лоно океана и, следовательно, удаленность от любого континента и приносимого им речного детрита.