В рамках Геологической службы штата Нью-Йорк было опубликовано шесть ежегодных отчетов объемом 1675 страниц в формате ин-октаво и четыре итоговых геологических отчета на 2079 страницах в формате ин-кварто. Наконец, в 1846 году Эммонс добавил еще один том о почвах и породах штата, в котором он также обсудил таконскую и нью-йоркскую системы; он насчитывает 371 страницу. С завершением первой съемки Холл занялся трудом всей своей жизни под эгидой штата — своей монументальной работой «Палеонтология Нью-Йорка» в пятнадцати томах ин-кварто, содержащих 4539 страниц и 1081 таблиц ископаемых остатков. В дополнение ко всему этому существуют его ежегодные и другие отчеты Регентам штата, так что можно с уверенностью сказать, что он опубликовал не менее 10 000 страниц печатного текста по геологии и палеонтологии Северной Америки.
Что касается этой грандиозной серии трудов, все, что здесь может быть представлено, — это таблица формаций, разработанная Геологической службой штата Нью-Йорк. Практически все ее результаты и названия формаций вошли в общее употребление, за исключением таконской системы Эммонса и терминов деления нью-йоркской системы. (См. с. 88.)
Геологическая съемка штата Нью-Йорк, начатая в 1836 году, продолжалась Джеймсом Холлом с 1843 по 1898 год. За это время он также был государственным геологом Айовы (1855–1858) и Мичигана (1862). С 1898 года Джон М. Кларк успешно продолжает Геологическую съемку штата Нью-Йорк, который остается ведущим в Америке в области науки, и особенно в геологии и палеонтологии.
Западное продолжение нью-йоркской системы. — Еще до того, как Холл завершил свой итоговый отчет, мы обнаруживаем его в 1841 году в «ознакомительной поездке по штатам Огайо, Индиана, Иллинойс, части Мичигана, Кентукки и Миссури, а также территориям Айова и Висконсин». Эта поездка описана в Журнале (42, 51, 1842) под заглавием «Заметки о геологии западных штатов». Его целью было выяснить, насколько нью-йоркская система как эталон для сопоставления «применима при западном продолжении серии». В общих чертах он весьма успешно распространил систему до реки Миссисипи и отчетливо увидел «значительное уменьшение сначала песчаного материала, а затем сланца по мере продвижения на запад, и в целом — сильное увеличение известкового материала в том же направлении». Он также четко отметил складчатый характер пластов, «антиклинальную ось», известную с тех пор как Цинциннатское и Вабашское поднятия и свод Озарк.
Однако Холл впал в целый ряд вопиющих ошибок из-за излишней надежды на литологическую корреляцию и предположительно сходную последовательность. Например, утверждалось, что угленосные толщи Пенсильвании непосредственно перекрывают хэмунгскую группу южного Нью-Йорка, и теперь он обнаруживает ту же картину в Огайо, Индиане и Иллинойсе, упуская из виду, что в большинстве мест между кровлей нью-йоркской системы и угленосными толщами залегала обширная миссисипская серия, которую он обычно смешивал с хэмунгом или включал в «каменноугольную группу». Он заявляет, что портенские слои Нью-Йорка эквивалентны уэверлийским слоям Огайо, а в Луисвилле среднедевонский водный камень сопоставляется с аналогичной породой силура Нью-Йорка. Холл особенно стремился зафиксировать горизонт среднеордовикских свинцононосных пород Иллинойса, Висконсина и Айовы, но, к несчастью, сопоставил их с ниагарскими, в то время как среднедевонские отложения около Колумбуса, Огайо, и Луисвилла, Кентукки, он отнес к тому же горизонту. Ошибка с галенитом и ниагарой была исправлена в 1855 году, но ошибки с девоном и миссисипи оставались неустраненными долгое время, а в Айове — вплоть до конца XIX века.
The Geological Column of the New York Geologists of 1842–1843, according to W. W. Mather 1842.
Quaternary system Alluvial division.
Quaternary division.
Drift division.
Tertiary system These strata are included in the next lower division.
Upper Secondary system Long Island division. Equals the Tertiary and Cretaceous marls, sands, and clays of the coastal plain of New Jersey. New Red system of Emmons and Hall.
Trappean division. The Palisades
Red Sandstone division.
Угольная система Матера и каменноугольная система Холла.
Система древнего красного песчаника Кэтскиллских гор Эммонса; кэтскиллское подразделение Матера и Холла; и кэтскиллская группа Вануксема.
According to Hall 1843, and essentially Vanuxem 1842.
Erie division [Devonian] Chemung, Portage or Nunda (divided into Cashaqua, Gardeau, Portage), Genesee, Tully, Hamilton (divided into Ludlowville; Encrinal, Moscow), and Marcellus.
Helderberg series [Devonian-Silurian] Corniferous, Onondaga, Schoharie, Cauda-alli, Oriskany, Upper Pentamerus, Encrinal, Delthyris, Pentamerus, Waterlime, Onondaga salt group.
Ontario division [Silurian] Niagara, Clinton, and Medina.
Champlain division [Silurian-Ordovician-Upper Cambrian] Oneida or Shawangunk, Grey sandstone, Hudson River group, Utica, Trenton, Black River including Birdseye and Chazy, Calciferous sandrock, and Potsdam.
According to Emmons 1842, Mather 1843, Vanuxem 1842, Hall 1843.
Taconic System [Ordovician and Lower Cambrian] Granular quartz, Stockbridge limestone, Magnesian slate, and Taconic slate.
Primary or Hypogene system Metamorphic and Primary rocks.
Корреляции с Европой. — Первая попытка сопоставить нью-йоркскую систему с европейскими была предпринята Конрадом в его «Заметках по американской геологии» в 1839 году (35, 243). Здесь он сопоставляет ее по фаунистическим признакам с силурийской системой. Более последовательной попыткой была работа Холла 1843 года (45, 157), когда он заявил, что силур Мурчисона эквивалентен нью-йоркской системе и охватывает кембрий, силур и девон, которые он рассматривал как образующие лишь одну систему. Холл в 1844 году и Конрад ранее ошибочно рассматривали средний девон Нью-Йорка (гамильтон) как «эквивалент лудловских пород м-ра Мурчисона» (47, 118, 1844).
В 1846 году Э. П. де Вернёйль провел лето в Америке с целью сопоставления формаций нью-йоркской системы с европейскими. К тому времени он обладал большим опытом полевых исследований во Франции, Германии и России, был президентом Геологического общества Франции и «фактически представителем европейской геологии» (2, 153, 1846). Холл отмечает: «Ни один другой человек не смог бы представить столь ясную и совершенную общую картину» (coup d'oeil). Результаты де Вернёйля были переведены Холлом и с его собственными комментариями опубликованы в журнале в 1848 и 1849 годах под названием «О параллелизме палеозойских отложений Северной Америки и Европы» (On the Parallelism of the Paleozoic Deposits of North America with those of Europe). Де Вернёйль был особенно поражен полнотой развития американских палеозойских отложений и назвал их лучшими в мире. С другой стороны, он не соглашался с детальным расположением формаций в различных подразделениях нью-йоркской системы, и Холл слишком легкомысленно признал, что термины были предложены «в порядке уступки, и весьма прискорбно, что была принята столь искусственная классификация». Сопоставления де Вернёйля выглядят следующим образом:
Силурийская система нижнего отдела начинается с потсдамских слоев, являющихся аналогом оболусового песчаника России и Швеции. Блэк-риверские и трентонские слои соответствуют ортоцератитовым известнякам Швеции и России, в то время как ютицкая и лоррейнская свиты представлены граптолитовыми слоями тех же стран. Обе корреляции содержат частичные ошибки. Он объединяет чейзскую, бердсайскую и блэк-риверскую свиты в одну серию, а трентонскую, ютицкую и лоррейнскую — в другую. Общих для Европы и Америки видов он насчитывает семнадцать.
В верхнесилурийской системе онейдская и шаванкская свиты исключаются из шамплейнского подразделения и вместе с медской свитой относятся к силуру, наряду со всей онтарийской дивизией и нижним хелдербергом. Клинтонские слои рассматриваются как самые верхние слои карадока или как промежуточная ступень между ним и венлоком. Ниагарская группа считается точным эквивалентом венлока, «тогда как пять нижележащих групп хелдербергского подразделения представляют собой породы лудлова». Теперь нам известно, что эти хелдербергские формации имеют нижнедевонский возраст. Де Вернёйль объединяет в одну серию уотерлаймскую, пентамерусовую, дельтиризовую, экринитовую свиты и верхний пентамерус. Из идентичных видов сорок являются общими для Европы и Америки.
Девонскую систему де Вернёйль начинает «после долгих колебаний» с орисканских слоев и определенно с пяти верхних членов хелдербергского подразделения Холла, всех слоев эри и старого красного песчаника. Он также исправляет ошибку Холла, помещая в девон верхний утесный известковец Огайо и Индианы, который Холл рассматривал как силурийский. Орисканские слои сопоставляются с граувакками Рейна, а онондагские или корниевские — с нижнеэйфельскими. Кауда-галли, схохарские и онондагские слои объединены в одну серию; марселлские, гамильтонские, туллийские и генессийские — в другую; а портиджские и хемонгские — в третью. Общих для Европы и Америки видов насчитывается тридцать девять.
Уэверлийские слои Огайо и слои близ Луисвилла в Кентукки, которые Холл называл хемонгскими, де Вернёйль совершенно верно относит к карбону, но Холл с этим не соглашается. Де Вернёйль указывает, что между Европой и Америкой имеется тридцать один общий вид. «А что касается растений, то огромное количество идентичных наземных видов по обе стороны Атлантики доказывает, что уголь формировался вблизи уже поднявшихся участков суши, находившихся в схожих физических условиях».
Анализ палеозойских ископаемых Европы и Америки приводит де Вернёйля к «убеждению, что идентичные виды жили в одну и ту же эпоху в Америке и в Европе, что они имели почти одинаковую продолжительность жизни и сменяли друг друга в том же порядке». Он утверждает, что это не зависит от глубины морей и от «орогенических движений, затронувших поверхность земного шара». Виды определенного периода появляются и исчезают на разных уровнях, а к верхней части системы весь комплекс приобретает характер следующего периода. «Если случается, что в обеих странах определенное число систем, характеризующихся одними и теми же ископаемыми, накладываются друг на друга в одинаковом порядке, какими бы ни были при этом их мощность и количество составляющих их физических групп, с философской точки зрения эти системы следует считать параллельными и синхронными».
Из-за преобладания песчаников и сланцев в восточной части Нью-Йорка де Вернёйль считает, что суша располагалась к востоку. Обильные фукоиды и волноприбойные знаки от потсдамских до портиджских слоев указывали ему на мелководье и близость берега.
Древнейшие геологические эры. — На предыдущих страницах мы видели, как примитивные породы Ардуино и Вернера были сведены, по крайней мере частично, к палеозойским системам, однако по-прежнему оставалось множество областей с древними породами, которые не укладывались в общепринятую схему. Одной из самых обширных таких областей является Канада, где подлинно примитивные формации — граниты, гнейсы, сланцы и даже не определенные осадочные породы — изобилуют и развиты в гораздо больших масштабах, чем где бы то ни было, покрывая более двух миллионов квадратных миль и перекрываясь несогласно палеозойскими и более поздними породами. Первым обратил на них внимание Дж. И. Бигсби, офицер медицинской службы британской армии, в 1821 году (3, 254). Однако именно Уильям Э. Логан (1798–1875), «отец канадской геологии», первым расшифровал их историческую последовательность. Сначала он также называл их первичными, но после большой работы обнаружил в них параллельные структуры и метаморфизованные осадочные породы, залегающие на розовых гранитах и ассоциирующие с ними. Для самых древних масс, по сути гранитов, он предложил термин лаурентская система (1853, 1863), а для измененных и деформированных пластов — название гуронская серия (1857, 1863). Несогласно поверх них залегала третья серия — медоносные породы. С тех пор множество канадских и американских геологв трудились над этой сложнейшей из всех геологических проблем, и теперь мы располагаем следующей предварительной хронологией (Шухерт и Баррелл, 38, 1, 1914):
Late Proterozoic era.
Keweenawan, Animikian and Huronian periods.
Early Proterozoic era.
Sudburian period or older Huronian.
Archeozoic era.
Grenville series, etc.
Cosmic history.
Возрождение таконской системы.
Таконская система была впервые заявлена Эбенезером Эммонсом в 1841 году и четко определена в 1842 году. Она положила начало самым ожесточенным и затяжным спорам в анналах американской геологии. После того как последующие публикации Эммонса представили таконскую систему в трех фазах, Барранд из Богемии в 1860–1863 годах пролил на нее много нового и верного света, утверждая в серии писем Биллингсу, что ископаемые такона похожи на организмы его примордиальной системы или того, что мы ныне называем средним кембрием (31, 210, 1861 и след.).
В серии статей С. У. Форда, опубликованных в Журнале в период с 1871 по 1886 год, получил развитие дальнейший новый факт: в округах Ренселер и Колумбия штата Нью-Йорк так называемая гудзонская речная группа изобилует «примордиальными» ископаемыми, совершенно не похожими на окаменелости потсдамских слоев и относимыми Фордом впоследствии к времени «нижнего потсдама».
Джеймс Д. Дана вступил в область таконских исследований в 1871 году и продемонстрировал, что эта система также изобилует ордовикскими окаменелыми формациями. Затем последовала имеющая далеко идущие последствия работа Чарльза Д. Уолкотта, начатая в 1886 году, которая показала, что на всем пространстве восточной части Нью-Йорка и до севера Вермонта гудзонская речная группа и таконская система изобилуют не только ордовикскими, но и кембрийскими ископаемыми. Наконец, в 1888 году Дана представил «Краткую историю таконских представлений» и предал систему забвению следующими словами (36, 27):
«Прошло почти пятьдесят лет с тех пор, как таконская система внезапно вторглась в геологическую науку. Несмотря на некоторые достоинства, из-за своих крупных ошибок она долгое время служила препятствием для прогресса у нас и за рубежом… Но преобладало ли зло или добро, теперь мы можем надеяться, сердечно почитая профессора Эммонса за его усердные геологические труды и открытия, что таконским идеям будет позволено стать и оставаться частью прошлого».
В качестве эпитафии над останками таконской системы Дана поместил выделенные жирным шрифтом цифры 1841–1888. Однако всем заинтересованным стратиграфам очевидно, что остатки этой системы и сам термин «таконский» все еще живы и требуют повторного рассмотрения. Сейчас не время исправлять положение, и все, что можно сделать в настоящее время, — это указать, что именно продолжает поддерживать жизнь в системе Эммонса.
В типичном районе таконской системы, то есть в округе Ренселер, Эммонс в 1844–1846 годах обнаружил ископаемые Atops trilineatus и Elliptocephala asaphoides. С. У. Форд, как отмечалось выше, позже добыл в том же общем районе множество других ископаемых, возраст которых, как он доказал, древнее потсдамского песчаника. Этот период он назвал нижним потсдамом, доказав тем самым на палеонтологических основаниях, что по крайней мере некоторая часть таконской системы древнее нью-йоркской системы и, следовательно, древнее гудзонской речной группы ордовикского возраста.
В 1888 году Уолкотт представил свои выводы относительно последовательности пластов в типичном таконском районе, а также к северу и к югу от него. Он собрал окаменелости нижнего кембрия в более чем ста пунктах «в пределах типичного таконского района» и заявил, что мощность его «террейна № 5», или «кембрия (Джорджия)», относимого ныне к нижнему кембрию, составляет «14 000 футов или более». Он продемонстрировал, что нижний кембрий тесно скомпонован с нижним и средним ордовиком, и подтвердил утверждение Эммонса о том, что первый залегает на его первичных или докембрийских массах. В другом месте он пишет: «К западу от таконского хребта разрез проходит через известняки (3) [ордовикского возраста] к гидрослюдистым сланцам (2) [возраст которых также может быть раннеордовикским], а от них — к мощному развитию сланцев и аргиллитов с прослоями спаритовых известняков, известковистых и песчанистых толщ, и все они содержат в большей или меньшей степени фауну… Olenellus». К тому времени ему было известно тридцать пять видов в округе Вашингтон, штат Нью-Йорк (35, 401, 1888).
Наконец, в 1915 году Уолкотт заявил, что в Кордильерской области Америки происходило движение, вызвавшее изменения «в осадконакоплении и смене фаун, которые служат для проведения границы между сериями нижнего и среднего кембрия… Продолжительность этого периода перерыва должна была быть значительной… и когда связь с Тихоокеанским регионом восстановилась, новая фауна, развивавшаяся в Тихом океане, проникла в Кордильерское море и составила фауну среднего кембрия. Изменение видов от нижнекембрийской фауны к среднекембрийской очень велико».
Выводы. — Соответственно, представляется, что повсюду в Америке нижнекембрийские формации отделены от отложений среднекембрийского времени длительным периодом континентального перерыва. Эти формации объединяются в естественную систему пород или период времени. Однако между средне- и верхнекембрийским временем в Кордильерском прогибе наблюдается полный переход, связывающий эти две серии отложений в единую естественную или диастрофическую систему. Следовательно, автор предлагает именовать нижний кембрий Америки таконской системой. Серии среднего и верхнего кембрия могут пока именоваться под термином кембрийская система — термином, который, впрочем, отнюдь не пользуется хорошей репутацией для этих образований, что будет продемонстрировано при обсуждении силурийской дискуссии.
Силурийская дискуссия.
Подобно тому как в Америке основание палеозоя было вовлечено в затяжную дискуссию, в Англии кембрийско-силурийская последовательность служила предметом долгих дебатов между Седжвиком и Мурчисоном, а также среди последующих геологов Европы. История этого решения настолько хорошо и справедливо изложена в Журнале Джеймсом Д. Даной под заглавием «Седжвик и Мурчисон: Кембрий и силур» (39, 167, 1890) и сэром Арчибальдом Гейки в его «Учебнике геологии» (1903), что здесь требуется лишь вкратце изложить ее заново и довести решение до современного уровня.