«Столетие науки в Америке: С особым вниманием к Американскому журналу науки (1818–1918)»

С 1880 года начинается период точных структурных полевых работ. Старшие геологи в основном мыслили методами рекогносцировки. С 1870 по 1880 год в геологию пришла группа молодых людей, которые уделяли пристальное внимание начертательной геометрии и механике земных структур. В их руках физическая и динамическая геология начала приобретать статус точной и количественной науки. В области интрузивных пород основополагающей классикой стала работа Гилберта, который в своем томе по геологии гор Генри, опубликованном в 1880 году, открыл миру лакколиты. С началом этого нового периода мы вполне можем оставить тему интрузивных пород и обратиться к прогрессу знаний относительно тех более глубоких и обширных тел, которые ныне известны как батолиты. Их, поскольку эрозия не обнажает их подошвы, Дали отделяет от интрузивов и классифицирует как подчиненные (субджацентные). Батолиты типично состоят из гранита и гранодиорита и вводят нас в проблему гранита.

Взгляды на структурные взаимоотношения гранита.

Добросовестных полевых наблюдений оказалось достаточно для установления истинной природы интрузивных и эффузивных пород. Совсем иначе обстояло дело с природой и взаимоотношениями крупных массивов гранита, которые в структурном смысле можно рассматривать как включающие все видимым образом кристаллические кислые и промежуточные породы, более конкретно известные как гранит, сиенит и диорит.

Крупные тела гранита, структурно классифицируемые как штоки или батолиты, обычно имеют клинья, языки или сети даек, внедряющиеся в окружающие породы. Однако не все взаимоотношения столь просты. Граниты могут занимать огромные площади, они обычно являются более древними породами, они, как правило, связаны с региональным метаморфизмом вмещающих формаций, каковой метаморфизм в настоящее время понимается как обусловленный главным образом теплом и минерализаторами, выделяющимися из гранитного магматического очага, в сочетании с дроблений и сдвигом вмещающих пород. Гранит часто внедрялся последовательными стадиями, которые чередовались со стадиями регионального раздробления. Таким образом развивается параллельная или гнейсовая структура, отчасти обусловленная раздроблением, отчасти — магматическим внедрением. Там, где подъем тепла в кровлю чрезмерен или где блоки отделяются и вовлекаются в магму, последняя может растворять некоторые из более древних пород кровли, даже если они имели осадочное происхождение.

Таким образом, между раздроблением, инъекцией и ассимиляцией генетические связи батолита с его окружением во многих случаях остаются неясными. Тем не менее внимание к более крупным взаимоотношениям показывает, что расплавленная магма зарождалась на больших глубинах в земной коре, далеко под подошвами геосинклиналей, и состоит из первичного магматического материала, а не из расплавленных осадков. С этих глубин она поднялась посредством различных процессов во внешнюю кору, где кристаллизовалась в гранитные массы, которые позже были обнажены эрозией. Количество материала, который может быть растворен и ассимилирован, должно быть невелико по сравнению со всей массой магмы. Первоначальный состав магмы был, вероятно, основным, ближе к базальтовому, чем к гранитному. Считается, что дифференциация расплавленной массы приводит к тому, что верхняя и нижняя части камеры становятся различными, причем более легкая и кислая часть дает начало крупным массивам гранита. За исключением некоторых краевых зон, все это, однако, рассматривается как изверженная порода, поднявшаяся из глубин.

Сложные краевые соотношения, но в особенности определенные академические гипотезы, привели к периоду непонимания и регресса в отношении природы гранитов. Это представляет собой интересную иллюстрацию того, как неверная теория может увести интерпретацию в сторону, главным образом за счет преувеличения второстепенных факторов до главных. Эта история иллюстрирует опасности качественной науки по сравнению с количественной, одиночной гипотезы в сопоставлении с методом множества рабочих гипотез. Этот поток мнений относительно природы гранитов прослеживается на страницах томов Журнала.

Э. Хичкок в 1824 году (6, 12) отметил, что местами гранит казался пластовым, но в других местах существовал в виде жил, которые косо пересекали пласты. Силлиман, хотя и остерегался отрицать водное происхождение некоторых базальтов, все же утверждал, что полевые данные Новой Англии указывают для этого региона на магматическое или хаттоновское происхождение траппа и гранита (7, 238, 1824).

В 1832 году в Журнале появилась следующая статья Хичкока (22, 1, 70):

Отчет по геологии Массачусетса; обследованному под руководством правительства этого штата в течение 1830 и 1831 годов Эдвардом Хичкоком, проф. химии и естественной истории в Амхерстском колледже.

В сноске добавляется, что это «публикуется в этом Журнале с согласия правительства штата Массачусетс и предназначено также для выхода в свет в отдельном виде и распространения среди членов Законодательного собрания этого же штата примерно в то же время, когда оно появится в этой работе. Это, как мы полагаем, первый в нашей стране пример геологической съемки целого штата».

Эта статья включает геологическую карту штата и охватывает предмет экономической геологии. Отчет вызвал следующие замечания французского рецензента в Revue Encyclopédique за август 1832 г., процитированные в Журнале (23, 389, 1833):

«Взгляда на этот отчет достаточно, чтобы каждый убедился в полезности такого труда для штата, который за него взялся; и чтобы пожалеть, что столь незначительная часть французской территории столь же хорошо известна общественности по своему геологическому строению, каково ныне состояние Массачусетса. У Франции тем больше оснований сожалеть о том, что она отстала в этой гонке от Америки, поскольку у нее есть корпус горных инженеров, которые, будь у них средства, в очень короткое время представили бы работу того же рода, еще более полную, по каждому из департаментов».

Полный отчет, опубликованный в 1833 году, представляет собой труд объемом 700 страниц. Страницы с 465 по 517 посвящены теме гранита. Дано множество подробных зарисовок, показывающих контактные соотношения. Девять страниц отведены под теоретические соображения и приведено множество линий доказательств того, что гранит является магматической породой, расплавленной внутренним теплом Земли и внедрившейся в осадочные пласты. Его утверждение является самым ясным из всех опубликованных в мире, насколько это известно автору, до того времени и ставит Эдварда Хичкока в ряд ведущих геологов его поколения как в Европе, так и в Америке. К сожалению, его взгляды были в значительной степени преданы забвению в течение следующего поколения.

В 1840 году первое американское издание «Чудес геологии» Мантелла популяризировало идею о том, что гранит доказанно относится ко всем геологическим возрастам вплоть до третичного (39, 6, 1840). В 1843 году Дж. Д. Дана указал (45, 104), что сланцеватость не является свидетельством осадочного происхождения. Он рассматривал большинство гранитов как магматические, о чем свидетельствуют их структурные соотношения, но считает, что некоторые из них могли иметь осадочное происхождение.

Возникновение и упадок метаморфической теории гранита.

Вплоть до 1860 года гранит на основе полевых фактов рассматривался по существу как интрузивная порода, а гнейс — как метаморфический продукт главным образом осадочного происхождения. Казалось, что надежные методы исследования и интерпретации прочно установлены. Тем не менее в то время возникла новая эпоха спекуляций и модифицированный вернеризм со статьей Т. Стерри Ханта, ознаменовавшей регресс в теории гранита, который продолжался до его смерти в 1892 году.

В ноябре 1859 года Хант прочитал перед Лондонским геологическим обществом доклад «О некоторых вопросах химической геологии», в котором объявил, что магматические породы во всех случаях являются просто расплавленными и перемещенными осадками, причем плавление происходит за счет подъема внутреннего тепла Земли в глубоко погребенные и пропитанные водой массы осадков (см. 30, 133, 1860). Зародыш этой идеи водно-магматического плавления был гораздо старше и принадлежал Бэббиджу и Джону Гершелю, ни один из которых не был геологом, но столь масштабные ее обобщения никогда ранее не публиковались. Хант обладал преимуществом широкого знакомства с геологической литературой и химией. Он писал убедительно о химической и теоретической геологии, но его взгляды не подкреплялись тщательными полевыми наблюдениями. Фактически он уверенно писал о регионах, которые, судя по всему, никогда не видел и где небольшое количество полевых работ показало бы ему его фундаментальную неправоту. Будучи человеком эгоистичного склада характера, он стремился заявить о своем приоритете во многих вопросах и ради охвата темы делал много необоснованных утверждений. Опираясь на другую вернерианскую идею, он утверждал, что многие метаморфические минералы имеют хронологическое значение, сравнимое с ископаемыми, — например, ставролит указывает на досилурийский возраст, — и на этой основе разделил кристаллические породы на пять серий. Хотя в трудах Ханта скрыто много ценного, это трудно распутать, в результате чего его работы сослужили плохую службу геологической науке. Хотя при жизни они имели большой вес, с его смертью они почти канули в небытие.

Марку, обладая ограниченными знаниями об американской геологии и весьма малым уважением к чужим мнениям, опубликовал геологическую карту Соединенных Штатов, содержащую грубые ошибки. В подтверждение своих взглядов он зачитал в ноябре 1861 года доклад о таконских и нижнесилурийских породах Вермонта и Канады. В следующем году его подверг резкой критике «Т.», который в опровержение Марку (33, 282, 283, 1862) категорически заявляет, что «граниты (Зеленых гор) очевидно представляют собой пласты, измененные на месте».

«Мистера Марку следует также проинформировать о том, что граниты альпийских вершин, вместо того чтобы быть эруптивными породами, как некогда предполагалось, теперь известны как измененные пласты более молодого вторичного и третичного возраста. Простая структура характерна и для Британских островов, где, как показал сэр Родерик Мурчисон на своей недавней геологической карте Шотландии, Бен-Невис и Бен-Лоерс состоят из более высоких пластов, залегающих в синклиналях. Этот великий закон горного строения один лишь заставил бы нас предположить, что гнейс Зеленых гор находится вовсе не в основании, а действительно на вершине серии...»

Мы не можем останавливаться здесь на замечании мистера Марку о «неслоистых и древнейших кристаллических породах Белых гор», которые он помещает под нижней таконской серией. Мистер Лесли показал, что эти граниты являются слоистыми, и вместе с мистером Хантом рассматривает их как породы девонского возраста (данный Журнал, т. 31, с. 403). Мистер Марку явился к нам с представлениями о горах, поднятых интрузивными гранитами, и подобными устаревшими традициями, которые ныне, к счастью для науки, почти забыты».

Видно, что Марку, несмотря на общий характер своей работы, в некоторых вопросах оказался ближе к истине, чем его критики, и что «Т.» полностью усвоил взгляды Ханта.

Освобождение геологии от этого периода путаницы было отчасти связано с медленным накоплением противоречащих фактов; в особенности с признанием того факта, что надвинутое положение гранитньх гнейсов в западной Шотландии объяснялось крупными надвигами, а также с доказательствами явно интрузивной природы многих гранитов Кордильер. Однако возвращению к более здравой теории способствовало применение критики Дж. Д. Даны в Журнале. В 1866 году (42, 252) Дана указал, что осадочные породы в Пенсильвании, Новой Шотландии и других регионах, погруженные на глубину по меньшей мере 16 000 футов, не являются метаморфическими. Следовательно, одна лишь глубина погружения осадков была недостаточна для производства метаморфизма и аквео-игнейсного плавления. Необоснованный и умозрительный характер использования минералов в качестве показателя возраста и интерпретации Хантом геологии Новой Англии в целом были показаны Даной в 1872 году (3, 91). В следующем году Дана четко указал, что магматические извержения в целом происходили из глубокого источника и не являлись результатом аквео-игнейсного плавления осадков. Что касается переходов между истинными магматическими породами и расплавленными и перемещенными осадками, он делает следующие утверждения (6, 114, 1873):

«С другой стороны, пластичный материал горных пород, который может быть получен в результате плавления или полуплавления суперкоры (то есть пород первоначально осадочного происхождения), дает начало "магматическим" породам, часто неотличимым от других магматических пород, когда он выбрасывается через трещины далеко от места своего происхождения; в то время как кристаллические породы являются просто метаморфическими, если они остаются в своих первоначальных соотношениях с сопутствующими породами или почти таковыми.

Между последними магматическими породами и метаморфическими могут существовать неопределенные переходы, как утверждал Хант. Но если наши рассуждения верны, для большей части магматических пород можно доказать отсутствие у них такого суперкоркового происхождения. Аргумент, основанный на присутствии влаги или водных минералов в таких породах в пользу их происхождения из расплавленных осадков, оказался несостоятельным».

Внедренные краевые породы и постинтрузивный метаморфизм большинства гранитов Новой Англии тем не менее более или менее затушевали их истинную магматическую природу, так что переход от метаморфических осадков через магматические гнейсы к гранитам можно было прочитать в любом направлении. Эти особенности ввели в заблуждение Дану, который принял господствующую идею об общем метаморфическом происхождении гранита. Дана делает следующее заявление (6, 164, 1873):

«Но Хант прав, считая, что в целом гранит и сиенит (кварцсодержащий сиенит), где они не являются жильными образованиями, несомненно, представляют собой метаморфические породы, как я знаю по изучению множества их примеров в Новой Англии; а жилы являются результатом инфильтрации посредством нагретой влаги из пород, примыкающих к какой-либо части вскрытых трещин, которые они заполняют».

Гранит, хотя в то время он и рассматривался как предел метаморфической серии и происходящий из осадков, считался по своему возрасту типично археанским, хотя в некоторых случаях и более молодым. Подобная доктрина допускала столь крайние неверные толкования, как толкование Кларенса Кинга и С. Ф. Эммонса о природе интрузивного гранита каньона Литл-Коттонвуд в хребте Уосатч. Это тело пересекает 30 000 футов палеозойских пород и, по мнению внимательного наблюдателя, как позже признал Эммонс, обнаруживает явные свидетельства своей трансгрессивной природы. Но в то время общепризнанным считалось, что гранитные горы способны противостоять эрозии в течение всего геологического времени. Следовательно, Кингу и его соратникам не казалось невероятным, что здесь огромный гранитный хребет археанского происхождения возвышался на протяжении палеозойского времени, пока постепенное погружение не позволило ему оказаться погребенным под 30 000 футов осадков. [82]

Читателю наших дней может показаться, что столь неверное толкование, идущее вразрез с фундаментальными геологическими знаниями в их нынешнем понимании, было непростительным; но в свете истории геологии, подробно изложенной здесь, оно видится истолкованием, естественным для того времени. Верно, что тщательное изучение фактов именно этого местонахождения доказало бы постпалеозойский и интрузивный характер того крупного гранитного тела, которое ныне известно как батолит Литл-Коттонвуд, однако Эммонс объяснил быстрый и частичный характер наблюдений, которые они были вынуждены проводить, чтобы не отставать от своего графика работ (16, 139, 1903).

Несколькими годами ранее Уитни обнаружил, что граниты Сьерра-Невады представляют собой магматические породы, внедрившиеся в триасовые и юрские пласты. Геологи района Верхнего озера в восьмидесятые годы начали показывать, что гранит является там интрузивной магматической породой. Р. Д. Ирвинг и Уодсворт отметили эти соотношения. Лоусон в 1887 году подчеркнуто указал (33, 473), что граниты района Дождливого озера, хотя и являясь базальными, моложе лежащих над ними сланцев. Гранитные гнейсы, как он утверждал, имели явно то же магматическое происхождение, что и граниты, и ни те, ни другие не давали полевых свидетельств того, что они являются расплавленными и перемещенными осадками. С этого времени истинно магматическая природа гранита получала все большее признание, пока теперь представление о нем как о состоящем из осадочных пород, размягченных и перекристаллизованных в результате подъема изогеотерм при глубоком погружении, не стало столь же устаревшим, сколь и еще более древняя доктрина нептунистов о том, что гранит отлагался в виде кристаллического осадка на дне первобытного океана.

Признание истинно магматической природы гранитов сменилось в нынешнем поколении чередой исследований их структурных взаимоотношений и способа генезиса. В Журнале появился ряд важных первоначальных статей о различных аспектах структуры и контактных взаимоотношений, однако этот очерк истории вопроса вполне может завершиться введением в данный современный период.

Орогенические структуры.

Взгляды плутонистов и нептунистов.

Орогенические структуры, как следует из самого названия, — это структуры, связанные с зарождением гор. Почти синонимичными терминами являются деформационные или вторичные структуры. В малом масштабе этот раздел охватывает явления, обнаженные в уступе породы или на поверхности карьера, либо в падениях и дислокациях, различающихся от одного обнажения к другому. Эти структуры включают разломы, складки и сланцеватость. В более крупном масштабе сюда относятся соотношения различных хребтов горной системы друг с другом, соотношения с предшествующей геологической историей, соотношения с Землей в целом и с силами, породившими эти структуры.

Чтобы увидеть стадию развития этого предмета в 1818 году и его прогресс, отраженный на страницах публикаций целого столетия, главным образом в Журнале, желательно снова обратиться к тем двум трактатам, вышедшим из Эдинбурга в начале девятнадцатого века и представляющим две противоположные школы мысли — плутонистов и нептунистов.

Плейфер в 1802 году посвящает девятнадцать страниц вопросу изгибания и поднятия пластов. [83] Он делает акцент на характерном параллелизме простирания складчатости на всем пространстве региона, что проявляется в пересечении складок горизонтальной плоскостью эрозии. Он противопоставляет это аркам, видимым в поперечном разрезе, и подробно останавливается на нашей способности изучать глубоко погребенные пласты посредством денудации складчатой структуры. На основе этих соотношений он утверждает, что структуры нельзя объяснить туманными апелляциями нептунистов к силам кристаллизации, к углам первоначального отложения или к проседанию сводов пещер. Причиной, как он доказывает, было тепло в сочетании с давлением. Относительно направлений, в которых действовало давление, он выражается не вполне ясно, но по-видимому рассматривает давление как действующее в виде направленных вверх толчков против осадочных плоскостей, причем последние податливы как искривленные поверхности. Его метод изложения представляет собой индуктивное рассуждение на основе фактов, однако он остановился в шаге от концепции горизонтального сжатия в результате земного сокращения.

Джеймсон, профессор естественной истории в том же университете, в 1808 году с презрением игнорирует работы Хаттона и Плейфера в том, что он называет «уродствами, известными под названием теорий Земли». На пару страниц он запутывает и отметает весь вопрос деформации. Он заявляет: [84]

«Следовательно, это факт, что все наклоненные пласты, за весьма редким исключением, были сформированы таковыми изначально и не обязаны своим наклоном последующему изменению.

Когда мы исследуем структуру горы, мы должны следить за тем, чтобы наши наблюдения не были излишне микрологическими, иначе мы несомненно потерпим неудачу в приобретении четкого представления о ней. Это покажется очевидным, если мы задумаемся о том, что геогностические особенности природы почти все масштабны. Ни в коем случае это правило не должно соблюдаться столь строго, как при исследовании слоистой структуры.

Не уделяя внимания такому методу исследования, геогносты впадали в бесчисленные ошибки и часто придавали обширным участкам страны весьма нерегулярную и запутанную структуру. Спекулятивные умы, строящие свои рассуждения на этих ошибках, представляли всю кору земного шара как нерегулярную и неприглядную массу. Действительно, удивительно, что люди, обладающие хоть каким-то знанием о прекрасной гармонии, царящей в структуре живых существ, могли хоть на мгновение поверить в то, что великое творение самого земного шара — это великолепное проявление Всемогущества — должно быть лишено всякой регулярности в своей структуре и представлять собой не более чем груду руин».

Таково было отношение лидера британского мнения к вопросу деформационной геологии, от которого зарождающейся науке пришлось оправиться, прежде чем можно было добиться прогресса. Ранние карты носили по существу минералогический и литологический характер. Порядок напластования и вытекающая из него возрастная последовательность считались установленными Вернером в Германии и не требующими исследований в Америке. Ранние примеры структур представляли собой разрезы, нарисованные с преувеличенными вертикальными масштабами, а разрезы Маклюра не показывают деталей.

Распознавание аппалачских структур.

После основания Журнала в 1818 году наблюдается рост качества и детальности геологического картирования. Доктор Эйкен, профессор натурфилософии и химии в колледже Маунт-Сент-Мэри, опубликовал в Журнале в 1834 году (26, 219) вертикальный разрез, простирающийся между Балтимором и Уилингем, на расстоянии почти 250 миль, в масштабе около 7 миль на дюйм. Последовательность пород показана тщательно, равно как и направление падения, но не делается попытки показать подземные соотношения, стратиграфическую последовательность и складчатые структуры, столь очевидные в том аппалачском разрезе. Текст также показывает, что автор не распознал складчатую структуру. Более того, там, где складки затухают у фронта Аллеганских гор, плоские пласты показаны залегающими несогласно на сложенных в складки породах к востоку.

Р. К. Тейлор, геолог, гражданский и горный инженер, был с 1830 по 1835 год ведущим исследователем геологии Пенсильвании, о чем свидетельствует публикация в 1835 году четырех статей общей сложностью более 80 страниц в Трудах Геологического общества Пенсильвании. Его работа примечательна точностью в деталях и, без сомнения, сыграла влиятельную роль в установлении высоких стандартов для государственного геологического съезда, последовавшего незамедлительно.

Г. Д. и В. Б. Роджерс заслужили признание в этой стране, а также в Европе как ведущие толкователи аппалачской структуры. Мэрилл называет Г. Д. Роджерса бесспорно ведущим структурным геологом своего времени. [85] По мнению автора, эта приписываемая позиция объясняется скорее его возможностями, чем научной проницательностью. Великолепная, но легко поддающаяся расшифровке складчатая структура Пенсильвании, связи угля и железа с этой структурой, значительные выделенные суммы денег и работа корпуса способных помощников были факторами, которые сделали сравнительно легким достижение важных результатов. В способности взвешивать факты и интерпретировать их Эдвард Хичкок проявил гораздо больше проницательности, чем Г. Д. Роджерс, в то время как в философских и всеобъемлющих аспектах предмета Дж. Д. Дана далеко превосходит его.

Г. Д. Роджерс в своем первом отчете о геологической съемке Нью-Джерси (1836 г.) признает, что кембро-силурийские известняки (нижние вторичные известняки) отлагались как почти горизонтальные пласты, а гряды докембрийского гнейса (первичные) были вытолкнуты в качестве антиклинальных осей (с. 128). Он также четко осознал различие между сланцеватостью и истинным падением, как это показано в ордовикских сланцах (с. 97). Между 1836 и 1840 годами он многое узнал о природе складок, что видно из его отчета по Пенсильвании за 1839 год и структурных разрезов в его отчете по Нью-Джерси за 1840 год.

Р. К. Тейлор, который к тому времени стал президентом совета директоров угольной компании Дофин и Саскуэханна, опубликовал в Журнале в 1841 году (41, 80) важную статью под названием «Уведомление о модели западной части Скулкиллского или Южного угольного поля Пенсильвании в иллюстрацию обращения к Ассоциации американских геологов о наиболее подходящих способах отображения геологических явлений». В этой статье он привлекает внимание к ценности моделирования как средства демонстрации истинных соотношений в трех измерениях. Он осуждает распространенный среди геологов обычай показывать структурные разрезы с преувеличенным вертикальным масштабом и вытекающими отсюда топографическими и структурными искажениями. Тейлор был широко знаком со структурой Пенсильвании, Мэриленда и Виргинии.

Природа сил, вызывающих складкообразование.

В 1825 году доктор Дж. Х. Стил прислал профессору Силлиману два подробных рисунка и описание опрокинутой складки у озера Саратога, штат Нью-Йорк. Относительно значения этой особенности Стил делает следующее заявление (9, 3, 1825):

«Невозможно исследовать это местонахождение без сильного впечатления и веры в то, что положение, принимаемое здесь пластами, не могло быть осуществлено никаким иным образом, кроме как силой, действующей снизу вверх и в то же время обладающей поступательным импульсом; нечто аналогичное тому, что происходит при взломе льда на крупных реках. Продолжающееся разбухание потока сначала преодолевает сопротивление его замерзшей поверхности и, подняв ее до определенной степени, заставляет принять вертикальное положение или опрокидывает на ненарушенный пласт позади силой поступательного движения течения».

Насколько известно настоящему автору, это первое упоминание в геологической литературе свидетельства горизонтально сжимающей и опрокидывающей силы как причины складкообразования.

Э. Хичкоку принадлежит заслуга первенства в описании опрокидывания и инверсии пластов в крупном масштабе, хотя он и не распознал это четко как таковое. В западном Массачусетсе метаморфизм крайне выражен в нижнепалеозойских породах поблизости от надвинутой массы археанского гранито-гнейса, образующего хребет Хусик. Палеозойские породы долины к западу опрокинуты и кажутся падающими под более древние породы. Далее на запад метаморфизм затухает, и серия приобретает нормальное положение. Такое инвертированное соотношение, неизвестное до того времени, описывается в 1833 году Хичкоком в его «Геологии Массачусетса» (стр. 297, 298) следующим образом:

«Но странная аномалия в наложении описанной выше серии пород создает здесь большую трудность. Пласты этих пород почти единообразно падают на восток: то есть более молодые породы кажутся выходящими на поверхность из-под более древних; так что сахаровидный известняк, ассоциированный с гнейсом в восточной части хребта, кажется занимающим самое верхнее положение в серии. Теперь, поскольку напластование имеет большую ценность при определении относительного возраста пород, чем их минеральные характеристики, не должны ли мы заключить, что породы по мере продвижения на запад от горы Хусак действительно принадлежат к более древним группам? Окаменелости, которые некоторые из них содержат, и их решительно обломочный характер не позволяют питать такое предположение ни мгновения. Геологу невозможно ошибиться в свидетельствах, видимых им почти на каждом шагу, что он переходит от более древних к более молодым формациям, как только начинает пересекать долину Беркшир на запад. Мы вынуждены тогда прийти к альтернативе: либо должно существовать заблуждение в видимом выходе на поверхность более молодых пород из-под более древних, либо вся серия пластов была фактически опрокинута так, чтобы самые молодые породы оказались внизу. Последнее предположение столь маловероятно, что я пока не могу его принять».

Хичкок пытался примирить свидетельства с помощью серии несогласий и наклонного осадконакопления, но находит это решение неудовлетворительным.

В том же 1833 году Эли де Бомон, выдающийся французский геолог, опубликовал свою теорию происхождения гор. Он выдвинул идею о том, что, поскольку земной шар остывает, он сжимается, и уже остывшая кора должна подвергаться сжатию при приспособлении к сокращающейся расплавленной внутренней части. На основании данных, полученных в Европе, он заключил, что разрушение коры происходило бурно и быстро через широко разнесенные во времени интервалы. Эта гипотеза ввела идею горного складкообразования под действием горизонтальных сжимающих сил. Теоретическая статья де Бомона вместе с дальнейшими наблюдениями Хичкока и других привела последнего в 1841 году к окончательной вере в инверсию пластов в крупном масштабе под действием горизонтального сжатия. Его выводы выражены в важной статье, опубликованной в Журнале (41, 268, 1841) и представленной 8 апреля 1841 года в качестве Первой юбилейной президентской речи перед Ассоциацией американских геологов. Эта всеобъемлющая сводка американской геологии занимает 43 страницы. Три страницы уделены перевернутой структуре Аппалачей, откуда можно процитировать следующие абзацы:

«Мы все читали об огромных дислокациях и инверсиях пластов Альп; и подобные явления, как говорят, существуют в Андах. Поверим ли мы, что в Соединенных Штатах мы имеем пример еще более грандиозного масштаба, чем любой из описанных до сих пор?..»

«Предположим, что на пласты между реками Гудзон и Коннектикут, пока они еще находились в пластичном состоянии (и это предположение может быть распространено на любой другой разрез через этот пояс страны от Канады до Алабамы), и пока они были лишь слегка приподняты, воздействовала сила у двух рек, направленная в противоположные стороны. Если бы она была достаточно мощной, она могла бы заставить их свернуться в несколько хребтов; и если бы она была мощнее вдоль западной стороны, чем вдоль восточной, они могли бы завалиться так, чтобы принять инвертированное падение, не производя никаких заметных дислокаций, в то время как последующая денудация придала бы поверхности ее нынешние очертания...»

«В-четвертых, мы легко должны признать, что такое складкообразование и инверсия пластов могут происходить в малом масштабе. Если, например, мы надавим на концы серии пластичных слоев длиной в два фута, они легко смогут принять положение, в котороевергнуты рассматриваемые породы. Почему же тогда мы не должны быть столь же готовы признать, что это могло бы с тем же успехом произойти на ширине в пятьдесят миль и длине в двенадцать сотен, при условии, что мы найдем в природе силы, достаточно мощные? Наконец, такие силы существуют в природе и часто действовали».

Передовой характер этих концепций можно оценить, противопоставив их тем, которые были выдвинуты Г. Д. и В. Б. Роджерсами 29 апреля 1842 года на третьем ежегодном собрании того же сообщества (43, 177, 1842) и повторены ими перед Британской ассоциацией в Манчестере двумя месяцами позже. По их собственным словам, братья Роджерс на основе своих исследований складок, наблюдаемых в Пенсильвании и Виргинии, представляли себе горные складки в целом порожденными большим количеством упругого пара, выходящего через множество параллельных трещин, образующихся последовательно, что вызывало сильные волновые колебания выброса на поверхности жидкой Земли под тонкой корой. Таким образом предполагается, что по коре прокатывались настоящие валы. Они не думали, что одно лишь тангенциальное давление может создавать складки. Такие давления рассматривались как вторичные, порожденные распространением волн, и единственным проявлением тангенциальных сил, которое они допускали, было фиксирование складок и удержание их в положении после того, как сильное колебание утихло (44, 360, 1843). Ведущие британские геологи Де ла Беч и Седжвик критически отозвались об этой замечательной теории, заявив, что они не видят такого сходства горных складок с бурными землетрясными волнами и что, по их мнению, медленное приложение тангенциального усилия достаточно для объяснения явлений (44, 362–365, 1843).

Г. Д. Роджерс при проведении геологической съемки Пенсильвании продемонстрировал выдающиеся организаторские способности и упорство в достижении целей, вплоть до личного авансирования значительных сумм денег с надеждой на то, что законодательное собрание штата впоследствии возместит их. Наконец, после многих задержек со стороны штата публикация была передана непосредственно в его ведение, и в 1858 году он выпустил великолепный том кварто объемом более 1600 страниц, прекрасно иллюстрированный и сопровождаемый атласом. С точки зрения описания он превосходен и относится к первому классу. Однако, если оценивать его как вклад в теорию динамической геологии, объяснительные части отставали от времени на тридцать лет. В 1858 году выдвигаются те же гипотезы, что и в 1842 году. Нет никакого принятия взглядов Лайеля относительно принципов униформизма, изложенных этим британским лидером в 1830 году, или природы орогенических сил, опубликованных Эли де Бомоном в 1833 году. Роджерс отвергает мнение о том, что сланцеватость обусловлена сжатием, и предполагает, «что как сланцеватость, так и расщепление обусловлены параллельным переносом плоскостей или волн тепла, пробуждающих молекулярные силы и определяющих их направление». [86] Таким образом, пустая путаница слов заменяет уже опубликованные индуктивные демонстрации.

Следя за ходом этих противоборствующих течений геологической мысли, мы подходим теперь к точке, где в трудах Дж. Д. Даны начинается период блестящего прогресса в познании гор и континентальных структур. В 1842 году Дана вернулся из исследовательской экспедиции Уилкса и в следующем году начал публикацию серии работ, которые на следующее полвека закрепили за ним репутацию лидера в геологической теории в Америке. Его работа, разумеется, должна оцениваться на фоне его эпохи. Его статьи знаменуют собой отчетливые успехи по многим направлениям и насквозь характеризуются широтой концепции и особенно ясным и логичным мышлением. Его работы публиковались преимущественно в Журнале, главным редактором которого спустя несколько лет он стал. Его первый вклад в тему горных структур под названием «Геологические результаты сокращения Земли вследствие остывания» был опубликован в 1847 году (3, 176). Свидетельства горизонтального давления были впервые замечены во Франции, как показывают особенности Альп. Эли де Бомон связал его посредством теории остывающей и сжимающейся Земли с другим крупным фактом увеличения температуры с глубиной в коре. Дана отдает должное братьям Роджерс за то, что они первыми сделали известными складчатые структуры Аппалачей, но возражает против их интерпретации происхождения. С помощью диаграмм он показал, что складки объясняются боковым давлением, причем направление опрокидывания указывает направление, откуда исходила движущая сила.

Братья Роджерс и особенно Джеймс Холл в ходе разработки аппалачской стратиграфии отмечали, что формации, хотя и накапливаясь до максимальной мощности между 30 000 и 40 000 футов, обнаруживали свидетельства отложения последовательных формаций на мелководье. Это навело их на мысль, что вес накапливающихся осадков был причиной опускания, причем каждый фут осадка вызывал фут проседания. Эта идея продолжала кочевать по различным учебникам по геологии на протяжении полувека, однако Дана рано увидел заблуждение и в 1863 году в первом издании своего «Руководства по геологии» (стр. 717) заявляет: «является ли это реальной причиной в геологической динамике или нет, сомнительно». В 1866 году в важной статье «Наблюдения о происхождении некоторых особенностей Земли» Дана более подробно и окончательно разбирает этот вопрос (42, 205, 252, 1866). Он показывает, что такой эффект накапливающегося осадка предполагает тонкий баланс, очень тонкую кору и отсутствие сопротивления внизу. Если бы такая слабость была допущена, Земля была бы не в состоянии удерживать горы. Более того, такое опускание не было регулярным в своем ходе и наконец в ходе долгого геологического времени уступило место обратному движению поднятия.

Холл указал на тот факт, что осадки были наиболее мощными на востоке в области горного складкообразования и утончались до доли этой мощности в широком Миссисипском бассейне. Холл утверждал, что одно лишь проседание прогиба вызовет наблюдаемую складчатость и что складчатость не связана с горообразованием или сокращением коры. В мнимое доказательство он привел тот факт, что Катскиллские горы состоят из несложенных в складки пород, выше региона складчатости к югу и почти так же высоки, как самые высокие метаморфические горы на востоке. [87] Холл и все его современники были ограничены в своих геологических теориях полным непониманием важности субаэральной денудации. За приверженность этим ошибкам своего времени даже самые способные люди не должны нести ответственности. Холл был самой яркой личностью в геологии своего поколения. Его вклад в палеонтологию был превосходен. Его понимание связи, существующей между прогибами мощных осадков и складчатыми структурами, было вкладом первостепенной важности; тем не менее в структурной области его аргумент о создании аппалачских складок простым проседанием во время осадконакопления указывает на замечательную неспособность применить логические последствия своей гипотезы к природе складок, как уже обнародованной Роджерсами. Дана в ответ Холлу указал, что складчатость не соответствует требованиям гипотезы Холла, особенно поскольку складчатость происходила не во время, а после завершения обширного палеозойского осадконакопления. Дана заявляет в заключение по поводу гипотезы Холла (42, 209, 1866), что «это теория происхождения гор, из которой забыли исключить происхождение гор».

Теория геосинклиналей и геоантиклиналей.

Тот факт, что системы сложенных в складки пластов залегают вдоль осей особенно мощных осадков и что это подразумевало проседание во время осадконакопления, был вкладом Холла в геологическую теорию, но, как ни странно, он не сумел, как было показано, связать его с последующей природой горного складкообразования. Он не понимал, почему такие прогибы должны быть слабыми к сопротивлению горизонтальному сжатию. Четкое признание этой взаимосвязи было вкладом Ле Конта, который в статье «Теория формирования крупных особенностей земной поверхности» (4, 345, 460, 1872) пришел к выводу, что «горные цепи образуются путем сминания и вздымания морского дна там, где накопились огромные мощности осадков».

Относительно причины, по которой сминание должно происходить вдоль прогибов мощных осадков, Ле Конт принимает гипотезу аквео-игнейсного плавления, предложенную независимо друг от друга задолго до этого Бэббиджем и Гершелем и разработанную в теорию магматических пород Хантом. Согласно этому взгляду, по мере того как более древние осадки глубоко погребались, тепло земных недр поднималось в них, и поскольку они включали воду осадконакопления, это приводило к размягчению и метаморфизму. Дана, однако, показал шестью годами ранее (42, 252, 1866), как покажет следующая цитата, что метаморфизм осадков требовал большего, чем просто глубокое погребение, и что никакого такого ослабления, какое постулировалось Гершелем, не происходило:

«Правильность принципа Гершеля не вызывает сомнений. Но вопрос о его реальном действии в обычном метаморфизме должен решаться обращением к фактам; и по этому поводу я хотел бы представить здесь несколько фактов на рассмотрение.

Число и крутизна изгибов в породах большинства метаморфических регионов всегда казались мне противоречащими мнению о том, что тепло, вызывающее изменения, поднималось столь тихим методом, который признается в этой теории...»

Но есть и другие факты, указывающие на ограниченную достаточность этого средства метаморфизма. Они предоставляются крупными разломами и разрезами пластов, открытыми для изучения. В Аппалачском регионе, как в Виргинии, так и в Пенсильвании, встречаются разломы, описанные профессорами Роджерс и мистером Дж. П. Лесли, которые дают нам важные данные для выводов. Мистер Лесли, превосходный геолог и геологический наблюдатель, лично исследовавший упомянутые регионы, утверждает, что на крупном разломе округов Джуниата и Блэр, Пенсильвания, породы трентонского периода выведены на уровень пород хэмунгского периода, создавая смещение по меньшей мере в 16 000 и вероятно в 20 000 футов. И тем не менее трентонские известняки и сланцы реки Гудзон не являются метаморфическими. Там происходят некоторые локальные случаи изменения, включая участки кровельного сланца; но большая часть сланцев не тверже обычных сланцев Пенсильванской угольной формации.

На глубине 16 000 футов температура земной коры, допуская увеличение на 1° F на каждые 60 футов погружения, составила бы около 330° F; или при 1° F на 50 футов — около 380° F; любая из этих температур далеко превосходит точку кипения воды; а при более тонкой коре палеозойского времени температура на этой глубине должна была быть еще выше. Но несмотря на это тепло, а также сжатие от столь массивной вышележащей толщи, известняки и сланцы не являются кристаллическими. Изменение частей сланца в кровельный сланец не служит доказательством в пользу эффективности предполагаемой причины; ибо такая причина должна действовать равномерно на больших пространствах».

Следующим вкладом в теорию орогенеза стала серия статей, опубликованных в 1873 году Даной под названием «О некоторых результатах сокращения Земли от охлаждения, включая дискуссию о происхождении гор и природе недр Земли». [88] Этот вклад, рассматриваемый в целом, входит в первую полудюжину работ по науке о горах. Следующие цитируемые абзацы дают представление о масштабе этой статьи:

«Виды и структура гор».

«В то время как горы и горные цепи по всему миру, а также низменности претерпевали в ходе своей долгой истории поднятия, которые не объясняются идеей о том, что все горообразование есть просто то, что может проистекать из складкообразования или сминания, составные части горных цепей — или те простые горы или горные хребты, которые являются продуктом одного процесса создания — могли не получить во время своего первоначального создания никакого поднятия, кроме того, которое проистекает из складкообразования.

Это приводит нас к великому различению в орографии, до сих пор игнорировавшемуся, которое является фундаментальным и представляет наибольший интерес в динамической геологии; различению между —

1. Простой или индивидуальный горный массив или хребет, являющийся результатом одного процесса создания, подобно особи в любом процессе эволюции, и который можно отличить как мологенетический хребет, будучи единым по генезису; и

2. Составной или полигенетический хребет или цепь, состоящий из двух или более объединенных мологенетических хребтов.

Аппалачская цепь — горный регион вдоль атлантической границы Северной Америки — представляет собой полигенетическую цепь; она состоит, подобно Скалистым и другим горным цепям, из нескольких мологенетических хребтов, наиболее важными из которых являются: 1. Хайлендский хребет (включающий Голубой хребет или его части, а также Адирондаки, если они принадлежат к тому же процессу создания), сформировавшийся в досилурийское время; 2. Хребет Зеленых гор в западной Новой Англии и восточном Нью-Йорке, завершенный по существу после нижнесилурийской эры или в течение ее завершающего периода; 3. Аллеганский хребет, простирающийся от южного Нью-Йорка на юго-запад до Алабамы и завершенный непосредственно после каменноугольного периода.

Создание Аллеганского хребта осуществлялось сначала через долго продолжавшееся опускание — геосинклиналь (не истинную синклиналь, поскольку породы изгибающейся коры могли содержать в себе много истинных или простых синклиналей, а также антиклиналей) и последовательное накопление осадков, занимавшее все палеозойское время; и оно завершилось наконец крупными разломами, сбросами и складками или изгибами пластов вместе с другими результатами возмущений.

Эти примеры демонстрируют характеристики большого класса горных массивов или хребтов. Геосинклиналь, сопровождаемая осадочными отложениями и заканчивающаяся катастрофой складкообразования и консолидации, являются основными шагами, в то время как метаморфизм и магматические выбросы суть побочные результаты. Этот процесс производит окончательную стабильность в массе и ее присоединение в целом к более стабильной части континента, хотя и не стабилен против будущих колебаний уровня более широкого диапазона, равно как и против денудации.

Очевидно, что в таком процессе формирования поднятие за счет прямого поднятия подстилающей коры не имеет обязательного места. Сопутствующие складки могут производить возвышения в огромном масштабе, и то же самое могут делать толчки вверх вдоль линий трещин, а сминание может иногда усиливать эффект; но поднятие от восходящего движения изогнутой книзу коры является лишь сопутствующим следствием, если оно вообще происходит.

Таким образом, мы видим, где кроется истина в важном принципе профессора Ле Конта. Он должен иметь в виду исключительно мологенетические горы и только во время их создания. Тогда он будет звучать так, причем складкообразование и толчки вдоль трещин сделаны более заметными, чем сминание:

Складкообразование, толчки вдоль трещин и сминание являются истинными источниками поднятия, происходящего во время создания геосинклинальных мологенетических гор.

И утверждение профессора Холла может быть исправлено, если мы признаем то же различие, а также обратим вспять порядок и причинно-следственную связь двух событий — накопления и опускания; и сделаем его читаемым так:

Регионы мологенетических гор были до и в качестве подготовки к созданию гор областями каждая медленно протекающей геосинклинали и, следовательно, мощных накоплений осадков.

Выдающееся положение и важность в орографии описанных выше горных индивидуальностей, происходящих через геосинклиналь, делают желательным, чтобы они имели отличительное название; и поэтому я предлагаю назвать горный хребет такого рода синклинорием, от синклинали и греческого ὄρος — гора.

Это приводит нас к другому важному различению в орографической геологии — роду второго вида мологенетических гор. Синклинории создавались через развивающуюся геосинклиналь. Те из второго рода, о которых здесь идет речь, производились развивающейся геоантиклиналью. Они представляют собой просто восходящие изгибы в колебаниях земной коры — геоантиклинальные волны, и едва ли требуют специального названия. И все же, если таковое желательно, термин антиклинорий, коррелят синклинория, был бы уместен. Многие из них исчезли в ходе колебаний; и тем не менее некоторые могли быть в течение некоторого времени — возможно, миллионов лет — вполне уважаемыми горами.

Геосинклинальные хребты или синклинории испытали почти во всех случаях со времени своего завершения истинное поднятие через крупные геоантиклинальные движения, но движения, охватывающие более широкий диапазон коры, чем тот, что был задействован в предшествующих геосинклинальных движениях, поистине диапазон коры, который строго подпадает под определение полигенетической массы».

«Состояние недр Земли».

«Состояние недр Земли не относится к числу геологических результатов сокращения от охлаждения. Но эти результаты предлагают аргумент огромного веса относительно внутреннего состояния Земли и делают желательным обсуждение этого вопроса в данной связи. Более того, факты проливают дополнительный свет на предыдущую тему — происхождение гор.

Теперь кажется продемонстрированным астрономическими и физическими аргументами — аргументами, следует отметить, независимыми от прямого геологического наблюдения, — что внутреннее пространство нашего земного шара по существу твердое. Но великие колебания земной поверхности, которые казались требующими для объяснения жидкой внутренней части, все еще остаются фактами и представляют по-видимому большую трудность, чем прежде, для геолога. Взгляды профессора Ле Конта в четвертом томе были предложены им как метод преодоления этой трудности; однако, как он признает в своих заключительных замечаниях, колебания над внутренней частью континента и факт более крупных движений на границах более крупного океана остались им необъясненными. И все же эти колебания не более реальны, чем изменения уровня или более крупные колебания, происходившие вдоль морской границы, где горы были конечным результатом; и поскольку это есть доказанная истина наряду с общей твердостью недр Земли, встает вопрос: как эти две истины совместимы?

Геологический аргумент по этому вопросу (единственный в рамках нашей нынешней цели) часто представлялся. Но он обретает новую силу и дает более ясные откровения, когда факты рассматриваются в свете принципов, объясненных в предыдущей части этой записки.

Аппалачское опускание в Аллеганском регионе на 35 000 – 40 000 футов, происходившее на протяжении всей палеозойской эры, было обусловлено, как было показано, реальным проседанием земной коры через боковое давление, а не локальным сокращением в самих пластах или подстилающих террейнах. Но такое опускание невозможно, если семь миль — то есть семь миль максимальной глубины и более ста общей ширины — если семь миль чего-то не были удалены в ходе его прогресса из региона под ним.

Если вещество внизу не было воздушным, то жидкая или вязкая порода вытеснялась. Будучи фактом, отсюда следовало бы, что под корой не установленной толщины существовало море или озеро подвижной (вязкиой или пластичной) породы, столь же обширное, как и оседающий регион; и также что это великое вязкое море продолжало существовать на протяжении всего периода опускания, или в случае Аллеганского региона на протяжении всего палеозойского времени — эры, оцененной на предыдущей странице в по меньшей мере тридцать пять миллионов лет, если время с начала силурийского века охватывало пятьдесят миллионов лет.

Факты таким образом подкрепляют утверждение о том, что боковое давление произвело не только опускание Аппалачского региона в течение палеозоя, но также одновременно и в качестве необходимого предварительного условия подъем прибрежного поднятия или геоантиклинали, параллельного ему; и что оба движения требовали существования под ними великого моря подвижной породы».

Признание регионального изгибания (warping) в качестве крупного фактора в более крупной структуре горных систем и выражение этого фактора в терминах геосинклиналь и геоантиклиналь образует заметный шаг вперед в геологической мысли. Последующее складкообразование в региональном масштабе приводит к развитию синклинориев и антиклинориев. Ван Хиз придал последним терминам широкое хождение, но по-видимому непреднамеренно использовал синклинорий в ином значении, чем тот, в котором его определял Дана. Дана дал это слово горному хребту, созданному сминанием и поднятием геосинклинали, Ван Хиз определяет его как прогиб крупного порядка величины, охватывающий антиклинали и синклинали внутри себя; антиклинорий он использует для соответствующего поднятия. [89] Райс привлек внимание к этому изменению определения, [90] но употребление Ван Хиза вероятно восторжествует, поскольку они являются необходимыми терминами для более крупной горной структуры и не требуют определения предыдущих пределов поднятия и прогиба — первоначальной денудации и осадконакопления. Более того, геосинклиналь в горном складкообразовании может иметь одну сторону поднятой, другую сторону опущенной, и имеются основания рассматривать складки Пенсильвании, типовой синклинорий Даны, как представляющие лишь западную и опущенную сторону палеозойской геосинклинали. С этой точки зрения сложенные в складки Аппалачи Пенсильвании составляют синклинорий как в смысле Даны, так и в смысле Ван Хиза.

Конечная причина земного сжатия.

Следующий важный шаг в теории гор был сделан К. Э. Даттоном, который в 1874 году опубликовал в Журнале (8, 113–123) статью под названием «Критика контракционной гипотезы». Даттон приводит основания считать, что степень складчатости и укорочения, проявляющаяся в горных хребтах, особенно третичного возраста, гораздо больше по масштабу и отличается по природе и распределению от той, которая давалась бы поверхностным охлаждением земного шара. Следующие цитаты охватывают основные пункты в аргументации:

«Аргумент в пользу гипотезы сжатия исходит из того, что массу Земли можно рассматривать состоящей из двух частей: охлажденной внешней оболочки неопределенной (хотя, вероятно, сравнительно небольшой) мощности и заключенного внутри нее горячего ядра... Предполагается, что вековая потеря тепла у горячего ядра будет больше, чем у внешней оболочки, и вследствие этого более значительное сжатие ядра должно постепенно лишать внешнюю оболочку опоры, что привело бы к ее прогибанию. Возникающие при этом в оболочке напряжения носили бы преимущественно тангенциальный характер. Из-за значительных различий в способности разных участков противоникать развивающимся таким образом напряжениям деформация происходила бы по линиям или в зонах наименьшего сопротивления, а ее последствия проявлялись бы главным образом или полностью в этих местах в виде горных цепей, поясов плоскогорий и нарушений стратификации. Первичное разделение поверхности на области суши и воды объясняется предполагаемой меньшей теплопроводностью материалов, залегающих под сушей, которые отстали при общем стягивании поверхности к центру. Поскольку эти положения считаются главными и основополагающими посылками гипотезы сжатия, излагать различные второстепенные предположения, выдвинутые для объяснения проявления этого процесса в конкретных явлениях, нет необходимости, так как основная посылка, на которой они основаны, представляется несостоятельной.

Не может быть разумных сомнений в том, что масса Земли состоит из охлажденной внешней оболочки, вмещающей горячее ядро, и необходимым следствием этого должно быть вековое охлаждение, вероятно сопровождающееся сжатием остывающих частей. Но когда мы применяем известные законы теплофизики для определения скорости этого охлаждения и его распределения по всей массе, неприемлемый характер гипотезы сжатия становится очевидным.

То, что теорема Фурье при заданных общих условиях выражает нормальный закон охлаждения, признают все математики, которые ее изучали. Единственным предметом для споров могут быть лишь значения, приписываемые константам. Но, по-видимому, не существует таких значений, согласующихся с вероятностью, которые могли бы помочь гипотезе сжатия. Применение этой теоремы показывает, что на глубине более 200 или 300 миль охлаждение до настоящего времени было чрезвычайно малым... В настоящее время, однако, неизбежным выводом из этой теоремы является то, что максимально возможное сжатие вследствие векового охлаждения недостаточно по своей величине для объяснения явлений, приписываемых ему гипотезой сжатия.

Определение приуроченности складчатости к определенным районам сопряжено с трудностями для гипотезы сжатия, которые были недооценены. Предполагалось, что если бы произошло сжатие внутренних частей, деформация внешней коры происходила бы в местах наименьшего сопротивления. Но это могло бы быть справедливым лишь при допущении, что кора способна совершать горизонтальное перемещение, в котором ядро необязательно участвует. Вертикальный разрез через Аппалачский регион на запад до 100-го меридиана показывает сильно дислоцированную поверхность на протяжении примерно двухсот пятидесяти миль и сравнительно ненарушенную на протяжении более тысячи. Никто не станет всерьез утверждать, что сжатие ядра ограничивалось участками, залегающими под дислоцированными областями; однако если сжатие было общим, должно было происходить значительное скольжение какой-то части ненарушенного сегмента по ядру. Такое положение было бы очень трудно защитить, даже если бы исходные посылки были приняты. Кажется, что трение и сцепление коры с ядром были упущены из виду. И они не могли быть малыми, даже если бы кора покоилась на жидкой лаве. Попытки некоторых видных геологами [геологов] недавно объяснить корообразование этим методом явно свидетельствуют об их неспособности тщательно проанализировать систему сил, которую сжатие ядра породило бы в коре. Их обсуждения носили умозрительный, а не аналитический характер. Последний метод исследования показал бы им определенные трудности, несовместимые с их знанием фактов. Приняв аргументативный подход и соглашаясь с их взглядом на внешнюю оболочку как на недостаточно когерентную корку, неспособную поддерживать себя при заметном уменьшении опоры, тенденцию складчатости возникать главным образом вдоль определенных поясов с сериями параллельных складчатостей не объяснить предположением, что эти местности являются зонами слабости. Ибо усадка ядра приводила бы каждый элементарный участок коры в состояние напряжения под действием сил во всех направлениях в пределах его собственной касательной плоскости. Разрядка путем горизонтальной деформации в одном направлении никоим образом не стала бы общей разрядкой.