Transcriber's Notes
За исключением изменений, отмеченных ниже, текст в этом файле идентичен оригиналу печатного издания. К ним могут относиться варианты написания, отличающиеся от современных (например, gneisse), а также пунктуационные и грамматические нюансы. Встречается множество случаев, когда слова написаны как через дефис, так и без него (например, north-west и north west, south-east и south east и т. д.). Кроме того, было вставлено несколько пропущенных точек, которые не указаны в списке ниже. Наконец, в указателе, по-видимому, отсутствуют некоторые ссылки на номера страниц, они оставлены в том виде, в каком были напечатаны изначально.
Typographical Corrections
Page 69: regious => regions Page 101: sourrounding => surrounding Page 102: remains In the peat => ... in ... Page 106: surounding => surrounding
THE GEOLOGICAL STORY OF
THE ISLE OF WIGHT.
Photo by J. Milman Brown, Shanklin. Gore Cliff—Upper Greensand with Chert Beds
The Geological Story
of the
Isle of Wight
BY THE
Rev. J. CECIL HUGHES, B.A.
With Illustrations of Fossils by
MAUD NEAL
LONDON:
EDWARD STANFORD, LIMITED
12, 13, & 14 LONG ACRE, W.C. 2.
1922
PREFACE
Невозможно выбрать лучшего места для начала изучения геологии, чем остров Уайт. Великолепные береговые разрезы по всему побережью, разнообразие пластов на столь небольшой территории, огромный интерес, представляемый этими пластами, белые меловые скалы и цветные пески, обилие интересных окаменелостей, которые можно найти в горных породах, — все это пробуждает у многих жителей острова или его гостей желание узнать хоть что-то об истории, записанной в камнях. Остров Уайт — это классическая территория для геологии. С самых ранних дней существования этой науки он прославился благодаря трудам великих исследователей природы, таких как Мантелл, Бакленд, Фиттон, Седжвик, Оуэн, Эдвард Форбс и другие, которые продолжают эти исследования и по сей день. Многие пласты известны геологам всего мира как типичные; некоторые носят названия местных локаций острова, где они встречаются; некоторые — и они представляют не меньший интерес — не встречаются за пределами острова. Несмотря на то, что их изучают уже много лет, их потенциал неисчерпаем: постоянно совершаются новые открытия и возникают новые вопросы, требующие решения. Эта книга адресована тем, кто заинтересовался горными породами острова и найденными в них окаменелостями, кто хочет научиться читать историю, которую они рассказывают, и узнать о ней хоть что-то. Она задумана как введение в геологию, основанное на геологии острова Уайт, но при этом дающее представление об истории, открывающейся перед нами, когда мы расширяем кругозор и пытаемся проследить весь удивительный путь изменений от начала мира до наших дней.
Я хочу выразить свою глубочайшую благодарность мисс Мод Нил за прекрасные рисунки окаменелостей, иллюстрирующие книгу, и профессору Гренвиллу А. Дж. Коулу, члену Королевского общества, за его любезность при чтении рукописи и за ценные предложения, полученные от него. Я также должен признать свою признательность за новое издание «Мемуаров Геологической службы острова Уайт» 1921 года под редакцией г-на Г. Дж. Осборна Уайта и поблагодарить г-на Дж. Милмана Брауна из Шанклина за три фотографии пейзажей острова, демонстрирующие объекты, представляющие значительный геологический интерес, а также г-на К. Э. Гилкриста, библиотекаря бесплатной библиотеки Сандауна, за любезное прочтение корректурных оттисков книги.
J. CECIL HUGHES.
Mar., 1922.
CONTENTS
Chap.Page I.The Rocks and Their Story1 II.The Structure of the Island10 III.The Wealden Strata: The Land of the Iguanodon15 IV.The Lower Greensand23 V.Brook and Atherfield29 VI.The Gault and Upper Greensand37 VII.The Chalk42 VIII.The Tertiary Era: The Eocene54 IX.The Oligocene63 X.Before and After: The Ice Age70 XI.The Story of the Island Rivers; and How the Isle of Wight became an Island86 XII.The Coming of Man97 XIII.The Scenery of the Island: Conclusion105
ILLUSTRATIONS OF FOSSILS
PLATE I.—Facing page 20. Wealden ... Cyrena Limestone
Vertebra of Iguanodon Lower Greensand ... Perna Mulleti
Meyeria Vectensis (Atherfield Lobster)
Panopæa Plicata
Terebratula Sella
PLATE II.—Facing page 23. Lower Greensand ... Trigonia Caudata
Trigonia Dædalea
Gervillia Sublanceolata Upper Greensand ... (Ammonite) Mortoniceras Rostratum
Nautilus Radiatus
PLATE III.—Facing page 45. Lower Greensand ... Thetironia Minor
Rhynchonella Parvirostris Upper Greensand ... (Pecten) Neithea Quinquecostata Chalk ... (Ammonite) Mantelliceras Mantelli
(Sea Urchins) Micraster Cor-Anguinum Echinocorys Scutatus (Internal cast in flint)
PLATE IV.—Facing page 61. Eocene ... Cardita Plarnicosta
Turritella Imbricataria
Nummulites Lævigatus
(Fusus) Leiostoma Pyrus Oligocene ... Limnæa Longiscata
Planorbis Euomphalus
Cyrena Semistriata
DIAGRAMS
Facing page 1.Coast, Sandown Bay10 2.Coast, Atherfield29 3.Coast, Whitecliff Bay56 4.Section through Headon Hill and High Down. (Strata seen at Alum Bay)58 5.St George's Down79 6, 7.Development of River Systems86 8.The old Solent River94 9.Shingle at Foreland79
PHOTOGRAPHS
Facing page 1. Gore Cliff.Frontispiece. 2. Chalk at the Culver Cliffs.46 3. Chalk at Scratchell's Bay.51
GEOLOGICAL MAP OF THE ISLE OF WIGHT112
Chapter I
THE ROCKS AND THEIR STORY
Прогуливаясь по морскому берегу, столь разнообразному и интересному, многие наверняка время от времени обращали внимание на раковины, которые можно увидеть не лежащими на песке или в лужах, а прочно вкрапленными в твердую породу скал и каменных гряд, уходящих в море, и, возможно, иногда задавались вопросом, как они туда попали. Почти в любой точке побережья острова Уайт, в полосах известняка и пластах глины, в скалах из песчаника или мела, нам не составит труда найти множество раковин. Но раковины можно найти не только в скалах морского побережья. В карьерах, где добывают строительный камень, и в меловых карьерах на холмах мы видим раковины в породе и часто можем заметить их в камнях стен и зданий. Как они туда попали? Мы говорим: здесь когда-то было море. Когда-то оно должно было покрывать эту землю. А теперь давайте подумаем. Мы собираемся прочитать удивительную историю, написанную не в книгах, а в камнях. И будет гораздо ценнее, если мы научимся читать ее сами, а не просто узнаем то, что выяснили другие люди. Мы гораздо лучше усваиваем вещь, если сами видим ответы на вопросы, чем если нам их сообщают, и мы принимаем чьи-то слова на веру. И если мы научимся задавать вопросы природе и получать на них ответы, это будет полезно во всех отношениях на протяжении всей жизни. Теперь посмотрите на раковины в скале утеса и карьера. Как они там оказались? Море не могло просто нахлынуть и оставить их. Порода не могла быть твердой, как сейчас, когда они туда попали. Некоторые породы — это песчаник, очень похожий на песок на морском берегу, но они тверже, и их частицы скреплены вместе. Бывает ли, что песок на морском берегу становится твердым, как камень, так что раковины, погребенные в нем, впоследствии обнаруживаются в твердой породе? Теперь мы подбираемся к ключу к тайне. Мы учимся читать историю камней. Как? Вот так. Оглянитесь вокруг. Посмотрите, происходит ли что-то подобное сегодня. Тогда вы сможете прочитать историю того, что происходило давным-давно, того, как этот мир стал таким, какой он есть сегодня. Мы задали вопрос о песчанике. А как насчет глин и известняка? Как и прежде, что происходит сегодня? Создается ли где-нибудь сегодня известняк и заключаются ли в него раковины? Покрываются ли раковины в море глиной — илом — и живут ли поверх этого другие моллюски; а затем покрываются ли и они? Так что в будущем их найдут в слоях глины и камня, подобных тем, что мы видели в карьерах и на морских утесах?
Мы задали свои вопросы. Теперь мы должны оглядеться вокруг и посмотреть, сможем ли мы найти ответы. После того как два или три дня шли сильные дожди, спуститесь к болотам реки Яр и встаньте на один из мостов через поток. В некоторые дни мы видели, как он течет совершенно прозрачным. Теперь он желтый или коричневый от ила. Откуда взялся ил? Зайдите на вспаханное поле с канавой сбоку. По канаве дождевая вода стекает с поля в ручей. Она густая от ила. Со вспаханного поля в канаву стекают маленькие струйки воды. Каждая приносит с собой землю с поля. Со всей округи дождевая вода стекает, унося землю в канавы, а затем в ручей, а ручей несет ее в море. Теперь подумайте. После каждого ливня земля смывается с суши в море. И это происходит круглый год, год за годом. Если это будет продолжаться достаточно долго —? Загляните далеко вперед, на сто лет, на тысячу, на тысячи лет. Мы скоро будем говорить о том, на что уходят многие тысячи лет. Вы скажете: если это будет продолжаться достаточно долго, вся суша будет смыта в море. Так оно и будет. Так оно и должно быть. Вы видите, как меняется мир. Скоро вы увидите, как он уже изменился, какие удивительные перемены произошли. Вы увидите, что в мире происходили вещи, о которых вы даже не догадывались, пока не начали изучать геологию.
Теперь давайте пойдем немного дальше. Что происходит со всем илом, который ручьи и реки несут в море? Посмотрите на ручей, круто спускающийся с холмов. Как он несется, перекатывая гальку, сметая все на своем пути, расчищая свое русло, полируя камни и унося все, что он соскребает, к морю. А теперь посмотрите на реку возле ее устья на плоской низменности. Она течет теперь гораздо медленнее; и поэтому у нее нет сил нести весь материал, который она смыла с холмов. И поэтому она сбрасывает большую его часть; она постоянно заиливает собственное русло, а во время паводков откладывает свежие слои ила на плоских лугах — аллювиальной равнине, — по которой она обычно течет в последней части своего пути. Но значительная часть осадочных пород выносится рекой в море. Вода реки, замедляясь при впадении в море, теряет все больше сил, чтобы нести свой груз песка и ила, и сбрасывает его на морское дно — сначала более крупные и грубые частицы, такие как песок, затем ил; дальше в море на дно оседают более мелкие частицы ила.
Во время исследовательского плавания «Челленджера» под руководством сэра Уайвилла Томсона в 1872–1876 годах — самого масштабного исследования морских глубин, проведенного до настоящего времени, — было обнаружено, что все, что относится к гравию или песку, оседает в пределах нескольких миль, и только более мелкие илистые отложения переносятся на расстояние от 20 до 50 миль от суши, а самые мелкие из них при наиболее благоприятных условиях редко распространяются далее 150 и никогда не превышают 300 миль от суши в глубокий океан. Так постепенно слой за слоем песок и ил покрывают морское дно вокруг наших берегов; а раковины сердцевидок и литорин, крабов и морских ежей, а также других морских существ, живших на дне моря, погребаются в растущих слоях песка и ила. По мере того как слой формируется на слое, нижние слои спрессовываются и становятся все более твердыми. И таким образом мы значительно продвинулись в понимании процесса образования глины и песчаника с раковинами в них, подобных тем, что мы видели в морских утесах и карьерах.
Но не только дождь и реки разрушают сушу. По всему побережью море делает ту же работу. Мы видим, как волны бьются о берега, вымывая более мягкий материал, выдалбливая пещеры в скалах, постепенно съедая даже самый твердый камень, оставляя на время изолированные скалы, такие как «Иглы», чтобы обозначить прежние границы суши. Большинство людей сами видят работу моря, но не замечают того, что делают дождь и мороз, ручьи и реки. Но именно они разрушают почву по всей стране, в то время как море съедает только береговую линию. Таким образом, вся суша постепенно разрушается, а песок и ил выносятся в море и откладываются там, становясь материалом для новой суши под водой.
Как эти пласты снова поднимаются, так что мы находим их с морскими раковинами в карьерах? Что ж, мы смотрим на море, поднимающееся и опускающееся с приливами, и считаем сушу твердой и неподвижной. И все же суша также постоянно поднимается и опускается — очень медленно, гораздо медленнее, чем это можно заметить, но тем не менее верно. Точные причины этого пока не вполне поняты, потому что мы мало знаем о недрах земли. Самая глубокая шахта уходит лишь на небольшое расстояние. Мы знаем, что части недр земли чрезвычайно горячи. Температура в шахте повышается в среднем примерно на 1°F на каждые 60 футов глубины. Мы знаем, что местами существуют огромные количества расплавленной породы, которая при извержении вулкана изливается на поверхность в виде потоков лавы. Огромное количество воды превращается в пар от жара, и при извержении пар вырывается из кратера вулкана, как облака пара из трубы паровоза. Люди, живущие рядом с вулканом, живут, так сказать, на вершине котла паровой машины; и их страна иногда сотрясается вверх и вниз, как крышка чайника от вырывающегося пара. В такой стране уровень суши часто меняется. В нескольких милях от Неаполя, в Поццуоли, древних Путеолах, можно увидеть колонны того, что кажется древним рыночным залом, хотя оно носит название Храма Сераписа. Примерно на полпути вверх по колоннам видны отверстия, просверленные моллюсками-камнеточцами, которых мы можем найти на берегу здесь во время отлива. Из этого мы видим, что с тех пор, как здание было построено в римские времена, суша опустилась, увлекая колонны в море, и моллюски просверлили их. Затем суша поднялась и снова подняла колонны из моря.
Но суша движется не только в окрестностях вулканов. Не внезапно и не бурно, а медленно и постепенно огромные участки суши поднимаются и опускаются. Иногда суша может долгое время оставаться почти неподвижной. Южное побережье Англии, по-видимому, находится на том же уровне, что и во времена римлян 1500 или 2000 лет назад. С другой стороны, существуют доказательства, которые, по-видимому, показывают, что побережье Норвегии в течение некоторого времени постепенно поднимается.
Одно время считалось, что недра земли жидкие, как расплавленная лава, и что суша, которую мы видим, — это сравнительно тонкая корка над ними, как корка пирога. Но сейчас по разным математическим причинам считается, что основная масса земли тверда, как сталь. Тем не менее под поверхностными породами должно находиться некоторое количество полужидкого вещества, похожего на расплавленную породу, и на нем твердая суша покачивается, подобно тому как мы видим, как лед на пруду покачивается под давлением конькобежцев. Таким образом, твердая суша, сжимаемая внутренними силами, поднимается и опускается, как упругий лед, иногда опускаясь и позволяя морю затопить себя, а затем снова поднимаясь и вынося сушу из-под моря.
Опять же, по мере того как нагретые недра земли постепенно остывают за счет излучения земного тепла в космическое пространство, они будут стремиться сжаться, удаляясь от более холодных пород земной коры. Тогда кора, проседая на сжимающиеся недра, будет сминаться в складки, как кожица на сморщенном яблоке. Видя, как мы часто это делаем, пласты породы, смятые в многочисленные складки, так что они занимают горизонтальное пространство, гораздо меньшее, чем то, в котором они были первоначально отложены, мы едва ли можем усомниться в выводе, что сжатие остывающих недр земли было главной причиной величайших движений поверхности и бокового давления, которому, как мы часто обнаруживаем, подвергались пласты.
Изучая геологию, мы найдем массу доказательств того, что суша действительно поднимается и опускается, что там, где сейчас суша, было море, что суша когда-то простиралась там, где сейчас море, хотя многое в причинах этих движений до сих пор не вполне понятно. Мы видели, как многие породы образуются в море — песчаники и глины, — но есть еще два других вида пород, о которых мы должны сказать несколько слов. Первые — это магматические породы, что означает породы, созданные огнем. Эти породы затвердели, чаще всего в кристаллической форме, из расплавленной массы. Лава, которая течет горячей и жидкой из вулкана и при остывании становится пластом твердой породы, является магматической породой. Некоторые магматические породы затвердевают под землей под большим давлением и становятся кристаллическими породами, такими как гранит. Мы не найдем этих пород на острове Уайт. Мы нашли бы их в Корнуолле, Уэльсе и Шотландии; и, если бы мы могли углубиться достаточно сильно, мы бы обнаружили такие породы, как гранит, под другими породами по всему миру. Другие породы, такие как песчаники и глины, называются осадочными породами, потому что они образованы из осадка — материала, переносимого морем и реками и оседающего на дно. Их также называют стратифицированными породами, потому что они образованы пластами, то есть слоями, как мы видим в утесах и карьерах.
Но мы видели еще один вид породы — известняки. В заливе Сандаун по направлению к скалам Калвер полосы известняка проходят через темные глинистые утесы, а разбитые фрагменты лежат на берегу, выглядя как куски мостового камня. Изучая их, мы обнаруживаем, что они состоят из раковин: одна полоса — из мелких устриц, другие — из раковин иных видов. Вы видите, как они образовались. Существовала устричная банка, раковины спрессовались и каким-то образом слиплись, образовав пласт породы. Они слипаются таким образом. Атмосфера содержит небольшое количество диоксида углерода, а почва — большее количество, результат разложения растительности. Дождевая вода поглощает его и переносит в горные породы, просачиваясь в землю. Этот газ обладает свойством соединяться с карбонатом кальция — материалом, из которого состоят раковины и известняк. Образующийся таким образом бикарбонат кальция растворим в воде, чего нельзя сказать о простом карбонате. Вода, содержащая диоксид углерода, просачиваясь в известняковую породу или массу раковин, растворяет часть карбоната кальция и переносит его с собой. Когда она попадает в открытое пространство, содержащее воздух, часть диоксида углерода выделяется, снова оставляя нерастворимый карбонат кальция. Так постепенно пустоты заполняются, и образуется твердый пласт породы. Даже во время накопления в море фрагменты раковин могут цементироваться за счет отложения карбоната кальция из морской воды, содержащей больше растворимого бикарбоната, чем она может удержать.