Дельта Нила, хотя и не достигает даже половины размера дельты Ганга, тем не менее представляет некоторые особенности, представляющие особый интерес. Во многих местах, где открыт вертикальный разрез, можно отчетливо распознать явление стратификации. Верхняя часть отложений, относящихся к каждому году, состоит из земли более светлого цвета, чем нижняя часть; и все это образует отчетливый слой затвердевшей глины, который можно легко отделить от тех, что выше и ниже. Это образование, следовательно, точно соответствует тем пластам сланца, которые мы так часто встречаем в земной коре. Опять же, многие из старых русел, через которые Нил прокладывал свой путь к морю в древние времена, с тех пор были заполнены и превращены в твердую сушу. Два крайних рукава реки, которые ранее ограничивали дельту, находились на расстоянии двухсот миль друг от друга там, где они впадали в Средиземное море. Но эти русла теперь являются аллювиальными равнинами, а основание дельты составляет всего девяносто миль в длину. Следовательно, хотя количество земли, образованной осадками Нила, сейчас гораздо больше, чем было раньше, размер дельты в собственном смысле слова не увеличился, а уменьшился.
Если мы обратимся к великому континенту Америки, мы встретим результаты не менее поразительные и важные. Дельта Миссисипи имеет длину двести миль и ширину сто содцать. Этот обширный пласт ила имеет толщину от пяти до шестисот футов и покрывает площадь в двенадцать тысяч квадратных миль. Каждый год он получает от великого Отца рек новое приращение осадка, которое исчисляется в 3 700 000 000 кубических футов. И помимо этого ежегодного отложения неорганического вещества, мы не должны исключать из нашей оценки бесчисленные деревья различных видов и гигантских размеров, которые вырываются с корнем паводками, переносятся стремительным потоком и, наконец, погребаются вместе с костями животных, произведениями человеческого искусства и другими дарами суши в иле дельты в устье реки.
ГЛАВА VII. СЛОИСТЫЕ ПОРОДЫ ХИМИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ.
Химическое воздействие, используемое при формировании механической породы — Но некоторые породы производятся почти исключительно действием химических законов — Разница между смесью и раствором — Насыщенный раствор — Сталактиты и сталагмиты — Фантастические колонны в известняковых пещерах — Грот Антипарос в Греческом архипелаге — Пещера Уайера в Голубых горах Америки — Травертиновая порода в Италии — Рост известняка в озере Сольфатара близ Тиволи — Инкрустации Анио — Формирование травертина на ваннах Сан-Филиппо и Сан-Виньоне.
Осадочные породы, о которых мы говорили в последних двух главах, называются геологами механическими, поскольку они обязаны своим существованием главным образом действию механической силы. Следует заметить, однако, что весьма значительная доля в производстве этих пород должна быть приписана, нередко, химическому влиянию. Химическое действие помогает подготовить материалы, из которых они состоят; и химическое действие также поставляет известковые, кремнистые и другие минеральные цементы, с помощью которых они в значительной степени консолидируются. Существует, однако, второй класс осадочных пород, которые производятся почти исключительно действием химических законов и которые мы, соответственно, назвали слоистыми породами химического происхождения. Именно о них мы намерены говорить в настоящей главе. Они составляют гораздо меньшую долю земной коры, чем механические или органические породы. Но история их формирования любопытна и поучительна. Мы ограничимся одним или двумя простыми и знакомыми примерами.
В ходе этих иллюстраций нам придется много говорить о карбонате кальция в состоянии раствора; и, возможно, будет полезно объяснить, прежде всего, что подразумевается под раствором в техническом языке химии. Если ложку соли положить в стакан воды, частицы соли через некоторое время перестают сцепляться друг с другом и становятся настолько рассеянными в воде, что уже не видны глазу, хотя их присутствие в каждой части можно легко определить на вкус. Тогда говорят, что соль растворена, а вода, в которой она растворена, называется раствором соли. Важно отличать случай раствора от случая простой механической смеси. Если бы вместо соли мы положили в стакан воды ложку очень мелкого песка, то мы получили бы смесь, но не раствор. Энергично перемешивая содержимое стакана, мы могли бы, действительно, добиться очень тесного соединения между частицами воды и частицами песка: но это соединение было бы совершенно иным по роду, чем соединение, которое наблюдалось в первом случае между частицами воды и частицами соли. Во-первых, песок оставался бы видимым для глаза, делая воду мутной и обесцвеченной; тогда как соль полностью исчезла, оставив воду прозрачной и чистой, как прежде. Опять же, если дать воде отстояться, песок со временем упадет на дно, тогда как соль — нет.
Но существует предел способности воды удерживать соль в растворе. Если добавлять ложку за ложкой, то будет обнаружено, когда достигнута определенная точка, что вода в конце концов не может растворить больше. Тогда это называется насыщенным раствором соли. Если бы в этом случае часть воды ушла путем испарения, ясно, что мы имели бы то же количество соли, что и раньше, в меньшем количестве воды. Следствием было бы то, что вся соль не могла бы удерживаться в растворе, и часть ее упала бы на дно; или, на химическом языке, на дне стакана образовался бы осадок соли. Теперь, согласно теории геологов, многие породы толщиной в сотни футов, достаточно твердые, чтобы сформировать стены наших дворцов, наших церквей и наших замков, были произведены в земной коре именно таким процессом. В поддержку их теории мы собираемся показать, что процесс действительно происходит в наше время и открыт для изучения всем, кто пожелает изучить его самостоятельно.
Мы начнем с формирования сталактитов и сталагмитов. Способ, которым эти своеобразные массы породы приводятся в существование, очень ясно объяснен, а живописный вид, который они так часто представляют глазу, очень графично описан доктором Мантеллом в его «Чудесах геологии», откуда взяты следующие отрывки: «Одно из самых распространенных явлений в известняковых пещерах — это формирование того, что называется сталактитами, от греческого слова, означающего дистилляцию или капание. Всякий раз, когда вода просачивается сквозь известняковую породу, она растворяет ее часть; и, достигая какого-либо отверстия, такого как пещера, просачивается со сторон или крыши и образует каплю, влага которой вскоре испаряется воздухом, и остается небольшая круглая пластинка или кольцо известкового вещества; другая капля следует на том же месте и добавляет по той же причине свежий слой инкрустации. Со временем эти последовательные добавления производят длинный, неправильный, конический выступ с крыши, который обычно полый и постоянно увеличивается за счет свежего притока воды, нагруженной известковым или меловым веществом: оно откладывается на внешней стороне уже сформированного сталактита и, стекая вниз, добавляет ему длины, оседая на кончике и испаряясь, как прежде; точно так же, как в морозную погоду сосульки образуются на краях карнизов крыши. Когда приток воды, удерживающей известь в растворе, слишком быстр, чтобы позволить ее испарению у основания сталактита, она капает на пол пещеры и, постепенно высыхая, образует таким же образом сталагмит, поднимающийся вверх от земли, вместо того чтобы свисать с крыши; это называется для отличия сталагмитом».
«Часто случается, когда эти процессы непрерывны, что сталактит, свисающий с крыши, и сталагмит, образованный непосредственно под ним из избыточной воды, увеличиваются до тех пор, пока не соединятся, и таким образом образуют естественную колонну, по-видимому, поддерживающую крышу грота. Именно гротескным формам, принимаемым сталактитами и этими естественными колоннами, пещеры обязаны интересными видами, описанными в столь восторженных выражениях теми, кто видит их впервые. Одна из самых красивых сталактитовых пещер в Англии находится в Клэпхеме, недалеко от Инглборо. В Чеддерских скалах, Сомерсетшир, была обнаружена похожая пещера, богато инкрустированная шпатовыми конкрециями. Есть и другие в Дербишире».
«Грот Антипарос в Греческом архипелаге, недалеко от Пароса, давно знаменит. Стены и крыша его главной полости покрыты огромными инкрустациями известкового шпата, которые образуют либо сталактиты, свисающие сверху, либо неправильные колонны, поднимающиеся с пола. Несколько идеальных колонн, достигающих потолка, были сформированы, и другие все еще находятся в процессе, путем соединения сталактита сверху со сталагмитом снизу. Они, будучи составлены из медленно откладывающегося вещества, приняли самые фантастические формы; в то время как чистый, белый и блестящий шпат красиво ловит и отражает свет факелов посетителей этого подземного дворца, таким образом, что всякое удивление исчезает перед романтическими сказками, рассказываемыми об этом месте — о его пещерах алмазов и его рубиновых стенах; простая правда, когда лишена всякого преувеличения, достаточна, чтобы вызвать восхищение и трепет».
«Иногда линейная трещина в крыше, по направлению, которое она придает капанию лапидифицирующей воды, образует совершенно прозрачную занавесь или перегородку. Замечательный пример такого рода встречается в пещере в Северной Америке, называемой пещерой Уайера. Эта пещера расположена в гряде известняковых холмов, идущих параллельно Голубым горам. Узкая и неровная трещина ведет в большую пещеру, где самые гротескные фигуры, образованные просачиванием воды сквозь пласты известняка, предстают перед взором, в то время как глаз, скользя вперед, наблюдает тусклые и далекие мерцания огней проводников — одни в углублении внизу, а другие в галереях наверху. Проходя из этих углублений, проход ведет к лестнице, которая ведет в большую пещеру неправильной формы и большой красоты. Ее размеры около тридцати футов на пятьдесят. Здесь инкрустации висят точно как лист воды, который замерз, когда падал; там они поднимаются в красивую сталактитовую колонну; а вон там составляют возвышенное сиденье, окруженное шпатовыми вершинами. За этой комнатой находится другая, более неправильная, но более красивая; ибо помимо того, что она имеет шпатовые украшения, общие с другими, крыша над головой имеет самое восхитительное и необычное формирование. Она полностью покрыта сталактитами, которые подвешены к ней как перевернутые вершины; и они из самого тонкого материала, и наиболее красиво сформированы и украшены рельефом. В другом помещении огромный лист прозрачного сталактита, который простирается от пола до крыши, издает при ударе глубокие и мягкие звуки, подобные звукам приглушенного барабана».
«Дальше находится еще одна сводчатая камера, которая имеет сто футов в длину, тридцать шесть в ширину и двадцать шесть в высоту. Ее стены заполнены гротескными конкрециями. Эффект огней, расставленных проводниками на разных высотах и оставляющих скрытым больше, чем они открывают, чрезвычайно хорош. На краю другого ряда помещений внезапно появляется великолепный зал длиной двести пятьдесят футов и высотой тридцать три фута. Здесь находится великолепный лист каменной кладки, идущий по центру комнаты и придающий ей вид двух отдельных и благородных галерей. Эта перегородка поднимается на двадцать футов над полом и оставляет прекрасный пролет сводчатой крыши нетронутым. Здесь есть красивая конкреция, которая имеет форму и драпировку гигантской статуи; и все место заполнено сталагмитовыми массами самого разнообразного и гротескного характера. Прекрасная перспектива этой комнаты, в четыре раза превышающая длину обычной церкви, и изумительная сводчатая крыша, раскинувшаяся над головой без какой-либо поддержки столба или колонны, производят самый поразительный эффект. В другом помещении, которое имеет высоту пятьдесят футов, на одном конце есть возвышенное углубление, украшенное группой подвесных сталактитов необычного размера и необычайной красоты. Они такие же большие, как трубы полноразмерного органа, и расположены с большой регулярностью: при ударе они издают мягкие звуки различных тонов, не похожие на тона музыкальных стаканов. Длина этой необычайной группы пещер составляет не менее одной тысячи шестисот футов».
В случае сталактитов и сталагмитов фактическое формирование известняка под влиянием химического действия доводится до сознания и, в некотором смысле, делается ощутимым для чувств. Мы перейдем теперь к другим примерам, в которых процесс едва ли менее открыт для наблюдения и в которых известняк принимает несколько более массивную и похожую на породу форму. Каждый, кто был в Италии, знаком с известняковой породой, называемой травертином. Ее можно увидеть в древних стенах и почтенных храмах Пестума, которые невредимыми выдержали разрушительную руку времени на протяжении более двадцати столетий. В Риме, тоже, этот камень ассоциируется в нашем сознании как с прочными памятниками древности, так и с внушительным великолепием христианского искусства. Колизей, самый грандиозный из руин, и собор Святого Петра, самый возвышенный из храмов, построены из травертина. На самом деле, кажется, что он был во все времена главным строительным камнем, используемым в архитектуре Вечного города; и карьеры, из которых он брался в древние времена, все еще можно увидеть в Понте-Лукано, недалеко от Тиволи. Теперь это интересный факт, что близ этого самого места, у озера Сольфатара с одной стороны и у самого Тиволи с другой, формирование травертина происходит в наше время путем осаждения извести из состояния раствора.
Озеро Сольфатара, расположенное примерно в четырнадцати милях от Рима, на дороге в Тиволи, снабжается непрерывным потоком теплой воды, пропитанной углекислым газом и насыщенной карбонатом кальция. Количество карбоната кальция, которое вода способна удерживать в растворе, зависит главным образом от трех вещей: во-первых, от присутствия углекислого газа; во-вторых, от высокой температуры воды; и в-третьих, от ее количества. Теперь углекислый газ постоянно поднимается пузырьками на поверхность и уходит; температура воды понижается при контакте с более прохладной атмосферой; и ее количество уменьшается за счет испарения. Таким образом, способность, которую вода сначала имела для удержания карбоната кальция в растворе, заметно уменьшается, и часть извести выпадает в осадок на дно в твердой форме или цепляется за растительное вещество, с которым она входит в контакт.
Очень простой и интересный эксперимент, проведенный в начале текущего столетия сэром Гемфри Дэви, проиллюстрирует быстроту, с которой формирование твердого камня происходит даже сейчас. В мае он закрепил палку в русле озера и оставил ее стоять до следующего апреля, когда обнаружил, что она покрыта инкрустацией известняка толщиной в несколько дюймов. Точно так же новые слои травертина ежегодно откладываются в русле озера и инкрустируются на его каменистом крае; и поэтому само озеро становится все меньше и меньше из года в год. Нам говорят, что в середине семнадцатого века оно было милю в окружности, а теперь оно чуть больше четверти мили. Здесь, следовательно, у нас есть огромная масса компактной известняковой породы, построенная природными агентами за последние два столетия.
В Тиволи, примерно в четырех милях за Сольфатарой и в двух милях от карьеров Понте-Лукано, демонстрируются явления того же рода. Воды Анио, которые насыщены карбонатом кальция, образуют инкрустации травертина на берегах реки; и у знаменитых водопадов, где весь объем потока прыгает одним махом с высоты трехсот двадцати футов, самые красивые сталактиты образуются пеной.
Формирование травертина происходит с не меньшей активностью в других частях Итальянского полуострова. На ваннах Сан-Филиппо в Тоскане есть три теплых источника, которые содержат очень большое количество минерального вещества в растворе. Вода, которая снабжает ванны, падает в пруд, где, как известно, она отложила твердый пласт породы толщиной тридцать футов за двадцать лет. В том же районе находятся минеральные ванны Сан-Виньоне. Источник, из которого течет вода, расположен на вершине холма не более чем в нескольких сотнях ярдов от шоссе между Сиеной и Римом; и так быстро происходит формирование камня, что полфута твердого травертина откладывается каждый год в трубе, которая ведет воду к ваннам. В этом месте у нас есть очень хорошая иллюстрация аргумента, который мы сейчас рассматриваем. По мере того как поток воды течет вниз по склонам холма, тонкий слой травертиновой породы образуется на поверхности земли, почти на наших глазах; и так было до нашего времени, и так было веками, как свидетельствуют история и традиция. Количество, производимое каждый год и каждый век, сравнительно невелико, но мы не можем сомневаться, что оно было произведено описанными средствами. Теперь, под поверхностью Земли, непосредственно под этими современными образованиями, происхождение которых мы так ясно установили, мы находим пласты того же рода, состоящие из тех же материалов и расположенные таким же образом, слой покоится на слое, до глубины двухсот футов: и геолог объясняет формирование одного согласно тем же законам, которые он видел в действии при производстве другого.
ГЛАВА VIII. СЛОИСТЫЕ ПОРОДЫ ОРГАНИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ — ИЛЛЮСТРАЦИИ ИЗ ЖИВОТНОГО МИРА.
Природа органических пород — Карбонат кальция, извлеченный из моря посредством вмешательства мельчайших анималькулей — Меловая порода — Ее обширный масштаб — Предположительно органического происхождения — Пласт того же рода, растущий сейчас на дне Атлантического океана — Коралловые рифы и острова — Их общий вид — Их географическое распределение — Их органическое происхождение — Структура зоофита — Различные иллюстрации — Действие зоофита в строительстве коралловой породы — Как затонувший риф превращается в остров и заселяется растениями и животными — Трудность, предложенная и рассмотренная — Гипотеза мистера Дарвина — Коралловый известняк в твердой земной коре.
Мы теперь переходим к третьему разделу осадочных пород, а именно тем, которые, как полагают, возникли главным образом благодаря действию животной и растительной жизни и поэтому называются органическими. Изучение этих пород проводилось с немалым рвением в течение последних тридцати лет; и факты, которые были выявлены, безусловно, являются одними из самых любопытных и интересных во всем диапазоне физической науки. Действительно, мы убеждены, что простое повествование об исследованиях, которые недавно были проведены по этому предмету, и открытиях, к которым эти исследования привели, было бы не менее привлекательным и едва ли менее удивительным, чем сказка. Но не нам блуждать по этому обширному и заманчивому полю исследований. Мы должны ограничиться одним или двумя примерами, которые могут помочь проиллюстрировать процесс индуктивного рассуждения, на котором основаны общие принципы геологической науки.