«Принципы и задачи геологии с особым упором на геологию Египта»

ПРИНЦИПЫ И ЗАДАЧИ ГЕОЛОГИИ.

МИНИСТЕРСТВО ФИНАНСОВ ЕГИПТА.

ДЕПАРТАМЕНТ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ.

ПРИНЦИПЫ И ЗАДАЧИ ГЕОЛОГИИ С ОСОБЫМ УКЛОНОМ НА ГЕОЛОГИЮ ЕГИПТА,

Сочинение д-ра У. Ф. Хьюма (W. F. Hume), члена Королевского общества Эдинбурга и др. директора Геологической службы Египта.

Технические лекции, прочитанные в Департаменте геодезии и картографии в Гизе 20 января и 10 февраля 1910 года.

КАИР: Отпечатано в Национальном департаменте печати и распространяется в отделе продаж при Геологическом музее в садах Министерства общественных работ; в Департаменте геодезии и картографии в Гизе (мудирия); а также через любую книготорговую организацию.

1911.

Цена 5 пиастров.

ИЛЛЮСТРАЦИИ.

PAGE.

Fig. 1. — Two Anticlines and a Syncline

6

„ 2. — Overfolding of Strata

7

„ 3. — Unconformity exhibited in the Fayûm

8

„ 4. — Fault exhibited by a Coal-seam

8

„ 5. — Sand-erosion of Sandstone Cliff at Gebel el Tunb Facing 10

„ 6. — Water-worn Amphitheatre in Side-valley of Um Leseifa „ 10

„ 7. — Denudation Effects in a District of Sedimentary Rocks „ 11

„ 8. — Denudation Effects in a District of Igneous Rocks „ 11

ПРИНЦИПЫ И ЗАДАЧИ ГЕОЛОГИИ С ОСОБЫМ УКЛОНОМ НА ГЕОЛОГИЮ ЕГИПТА.

I. — ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

Систематическое изучение геологического строения Египта, осуществленное Геологической службой за последние тринадцать лет, в сочетании с предыдущими исследованиями выявило тот факт, что поверхность страны сложена весьма разнообразными материалами: известняками, песками, глинами, песчаниками, гранитами, сланцами и т. д. Согласованный взгляд на распределение этих горных пород, представленный на геологической карте, далее показал, что они расположены не хаотичным образом, а между ними существуют вполне определенные соотношения. Если, например, подняться на холмы Мокяттам за Цитаделью, то можно обнаружить, что нижняя часть уступа сложена белым известняком, который перекрыт толщей песчанистых известняков и глин, различающихся как по цвету, так и по скорости их размывания потоками, образующимися из-за редких, но разрушительных зимних дождей. Наконец, вершина увенчана слоями, в которых важнейшую роль играют валуны кремня и кварца, поскольку связующая их песчаная матрица давно была удалена под действием ветра.

Аналогично, если мы направимся на юг к Асуану, то заметим изменение в характере и составе горных пород, слагающих обрывы, которые обрамляют долину Нила. От Каира до Кены преобладают известняки; однако оттуда далее на юг до Эсны глины играют большую роль в основании известняков, и соскальзывание последних по этим более мягким пластам привело к образованию «пересеченной» местности, которая столь заметно выделяется между Армантом и Матаной. К югу от Эсны глины, в свою очередь, исчезают, в то время как песчаник, залегающий под ними у Махамида, становится преобладающим компонентом холмов от окрестностей Эдфу до района Асуана; в этом пункте сам песчаник исчезает, за исключением того, что он образует изолированные шапки на граните, который является главной горной породой в хорошо известном районе Первого порога.

Тот же урок относительно порядка последовательности горных пород в Египте навязывается сам собой, если мы двинемся от Кены на восток к холмам Красного моря или на юго-запад к оазису Харга. К востоку от Кены глины представляют собой заметный элемент в основании удаленных известняковых холмов (Абу-Хад и др.), а они, в свою очередь, залегают на песчанике, образующем поразительные плато, прорезанные глубокими ущельями, которые открывают доступ в сердце холмов Красного моря. При пересечении этих ущелий попадаешь в холмистую местность сложного строения из гранита (облагороженного выветриванием до валунов на поверхности) или темно-зеленых сланцев, на вершинах которых песчаник встречается в виде изолированных останцев вблизи основного массива песчаника, а на востоке исчезает полностью.

Подобным же образом, двигаясь на запад и пересекая великую известняковую пустыню, по достижении края уступа, ограничивающего оазисы, из-под известняков появляются глины, которые, в свою очередь, залегают на песчаниках, образующих днища котловин оазисов. Более детальное исследование показывает, что в верхней части толщи песчаников прослои глин чередуются с песчаными слоями, а в той части обрыва, где преобладают глинистые полосы, с ними чередуются пласты известняка.

В общих чертах можно констатировать, что в южном Египте известняк залегает на глинах, чередующихся с известняком, те — на песчаниках, в верхней части которых чередуются глины, а песчаник — на граните и метаморфических породах (глинистых сланцах, сланцах и т. д.). Наклон или падение различных пластов таковы, что если бы бурение было произведено вблизи Каира через известняк, можно было бы ожидать достижения сначала толщи пород с преобладанием глин, затем пластов песчаника и, наконец, серии, видным представителем которой является гранит Асуана. В северном Египте условия обратные: песчаники и глины перекрывают известняки вблизи Каира, но никогда не достигают тех масштабов и значения, которые они имеют в обнаженном виде на юге.

Эти факты требуют объяснения, которое геологическая наука дает в следующем кратком виде: каждая из наблюдаемых горных пород имеет определенное происхождение или формирование; характер их современного распределения обусловлен последующими движениями или деформацией; различные действующие метеорологические агенты приводят к преобразованию первоначальных структур, в результате чего образуется новая серия горных пород, состоящих из материалов, полученных от разрушения более древних отложений.

II. — ПРОИСХОЖДЕНИЕ ИЛИ ФОРМИРОВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД.

Самая простая иллюстрация формирования горной породы — это то, что житель Египта может наблюдать ежегодно во время разлива Нила. «Красная вода» Нила, если собрать ее в этот период и выпарить досуха, оставляет после себя мелкозернистый осадок, или нильский ил, образующий почву, которой эта земля обязана своим плодородием; в то время как в центральных частях реки более крупный материал, состоящий главным образом из песчаных зерен, переносится более сильным течением. В результате река течет по большей части по песчаному руслу, а глины ограничены берегами, где вода движется менее быстро, или полями, на которые отлагается более мелкий осадок. Эта «красная вода» была прослежена шаг за шагом до ее первоисточника и оказалась происходящей от разрушения широко распространенных вулканических пород Абиссинии, дезинтегрированных разницей температур и т. д. и подвергшихся денудации разрушительными ливнями, которые обрушиваются на этот регион в начале лета. Столь же хорошо известно из опыта, что при высыхании этот осадок переходит из состояния мягкой и липкой грязи в твердую и устойчивую глину, которая, высыхая в жару лета, растрескивается во всех направлениях. Речной характер этих глинистых отложений часто обнаруживается по присутствию заключенных в них речных раковин, а в каждый последующий год небольшие различия в составе приносимого материала обозначаются тем, что слои резко отграничены друг от друга и тем самым представляют привычный слоистый облик. Кроме того, много песка и глины уносится к морю и отлагается, причем песок, как правило, ближе к суше из-за его большего удельного веса и менее тонкодисперсного характера.

Эти глины и пески образуются как на суше, так и в море — момент, который не нуждается в детальном рассмотрении; однако при рассмотрении происхождения известняков и того, каким образом они кажутся временами сложенными из ископаемых раковин, обычный студент, как правило, затруднился бы с ответом. Исследования в великих океанах, которые проводились с таким усердием в последние годы, показали, что верхние слои их вод кишат огромным количеством живых организмов, по-видимому, простых по структуре, но обладающих способностью извлекать растворенную углекислоту и строить раковины сложной и красивой формы. По мере гибели животных эти крошечные раковины дождем падают на ложе океана, медленно образуя мучнисто-белую известковую пасть, которая заключает в себе морских ежей и других обитающих на глубине моря морских животных. Таким образом, шаг за шагом, илы (которые при высыхании являются столь же подлинными известняками, как и те, что ныне слагают утесы и уступы Египта) отлагаются друг на друга, разделяясь на пласты всякий раз, когда некоторое внешнее изменение, например добавление глинистого материала, принесенного разлившейся рекой, слегка изменяет состав. Впоследствии это изменение обозначается либо изменением оттенка, либо различной устойчивостью к разрушительным воздействиям метеорологических агентов. Но каким образом эти глинистые илы превращаются в твердые глины, пески — в песчаники, а известковые илы — в окаменелые известняки? Каким образом эти рыхлые материалы консолидировались, образовав те компактные массивы горных пород, с которыми мы знакомимся при самом беглом изучении физического строения Египта?

III. — ДЕФОРМАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД.

Исследование обнажений горных пород во многих местах в окрестности Каира свидетельствует о том, что пласты известняка, отложившиеся горизонтально на дне моря, больше не находятся в том положении, которое они некогда занимали, а теперь наклонены к горизонтальной плоскости под углами, легко поддающимися обнаружению. Это особенно заметно в двух неглубоких выемках под Великой пирамидой, где пласты наклонены на 5 градусов к югу, раскрывая причину, по которой весь склон пирамиды столь быстро спускается в южном направлении. Опять же, если встать у основания этого же мощного сооружения и позволить взгляду блуждать по широким просторам долины Нила до уступа холмов Мокяттам за Цитаделью, то будет видно, что белый известняк их нижних склонов образует не длинную горизонтальную стену, а свод, круто наклоняющийся как к северу, так и к югу от Цитадели. Очевидно, произошло изменение формы, но как оно произошло?

Мы с удивлением узнаем, что толчок землетрясения в далеком Сан-Франциско или в негостеприимных регионах Туркестана зарегистрировался с помощью чувствительного прибора в Хелуане задолго до того, как мрачные вести о разрушениях пронеслись по телеграфному проводу в том же направлении. Приходит осознание нестабильности земной коры, несмотря на солидность ее слагающих частей, но хотя внезапные толчки доносят эту истину, не столь легко уразуметь, что изо дня в день и из часа в час части земной коры медленно поднимаются, а другие опускаются, создавая суровые проблемы для жителей побережий, где эти изменения происходят наиболее заметно. На восточных берегах Англии города и леса погружаются под натиском неумолимо наступающего моря; на побережьях Скандинавского полуострова и т. д., с другой стороны, пляжи, некогда находившиеся под водой, ныне стоят высоко над воздействием ее волн, а в Египте коралловые рифы, некогда росшие под водами Красного моря, местами поднимаются более чем на двести метров над ним в виде смелых холмов или крутосклонных террас. Хотя эти движения, возможно, имеют гораздо большую важность и значение, чем внезапные катаклизмы, оставившие столь глубокий след в сознании человека, они тем не менее столь незаметны, что привлекают мало внимания.

Второй тип деформации отмечается там, где тяжелые массы одной горной породы залегают на других и более мягких материалах. Подстилающие пласты при этом часто сжимаются и сминаются в складки; глины, например, вытягиваются в более тонкие листочки, образуя глинистые сланцы, в то время как массивные породы сверху либо скользят по поверхности нижележащих, если те непроницаемы, позволяя образовываться водному слою вдоль поверхности контакта, либо опускаются под собственной тяжестью, порождая хаотичную зону перемешанных материалов перед все еще не разрушенными обрывами. Примеры подобного рода изобилуют в Египте везде, где эоценовые известняки залегают на меловых глинах; на железной дороге от Арманта до Матаны результирующие эффекты хорошо наблюдаются вблизи Шагаба. Здесь в главном обрыве массивные известняки лежат на мягких голубоватых глинах, в то время как перед ними простирается пустыня низких холмов, в которой известняки и глины перемешаны, разбиты и смяты в складки. Но в то время как эти деформации могут быть нерегулярными и локальными, остаются более мощные последствия давления, которые носили региональный характер и под воздействием которых твердые породы оказались сложены в складки самым удивительным образом, а некогда горизонтальные пласты были выброшены в виде сводов, или антиклиналей, и чашеобразных изгибов, или синклиналей. Важность этих изменений невозможно переоценить, и некоторые из характерных черт египетского пейзажа напрямую зависят от этих эффектов. Упоминание уже делалось о наклоне плато пирамид, однако характер Египта в гораздо более широких чертах зависит от результатов этих давлений и порожденных ими складкообразований. Взгляда на карту достаточно, чтобы показать, что многие из выдающихся особенностей этой страны обнаруживают удивительное сходство и параллелизм. Восточная стенка обрыва оазиса Харга сохраняет примечательный параллелизм с частью долины Нила, хотя последняя отделена многими километрами дикого пустынного плато от оазиса; другая часть долины Нила также совпадает с Суэцким заливом в общих чертах своего простирания.

Рис. 1. — Две антиклинали и одна синклиналь.

Разрез, проведенный от Бахарии или оазиса Харга к берегам Красного моря, показывает, что собственно Египет ограничен на западе невысоким пологим сводом, который вынес подстилающие песчаники ближе к поверхности, породив великие оазисы. Последние главным образом присутствуют в областях распространения песчаников и отчасти ограничены обрывистыми стенами, сложенными во многих случаях глинами в основании и известняками на вершине. К востоку, с другой стороны, поднимаются холмы Красного моря — центральный ядро крутонаклонного свода, в котором устойчивые граниты и сланцы ныне возвышаются высоко над низменной страной песчаников, фланкирующей их. Между этими двумя сводами залегает пологопластовая синклиналь, в которой нуммулитовый известняк является заметным элементом, вследствие чего пласты в центральном Египте имеют получашевидную форму, из которой одна половина, северная, могла исчезнуть в результате разлома под водами Средиземного моря. Эта чашевидная структура может быть обусловлена тем, что Египет не только подвергся складкообразованию в северо-западном и юго-восточном направлениях, но также почти под прямым углом к ним, причем это последнее складкообразование привело к возникновению таких примечательных черт, как вади Араба, Кенинский изгиб и, возможно, предоставило фундаментальное объяснение великих S-образных изгибов Нила. В других и более гористых регионах, таких как Альпы и Гималаи, эти твердые земные волны могут подвергаться столь огромному давлению, что их гребни начинают сначала опрокидываться, подобно гребням набегающей морской волны, а затем могут разрываться таким образом, что мощные массы пластов разрываются на части, причем самые верхние их порции надвигаются на огромные расстояния поверх нижележащих пластов. Эти экстремальные складки, заканчивающиеся разрывом, или тектонические покровы, пока еще мало известны в Египте, хотя д-р Болл сообщил об интересном случае из окрестностей Абу-Харбы, а некоторые явления дислокации, наблюдаемые вблизи берегов Суэцкого залива, возможно, могут быть объяснены как результат движений подобного рода.

Рис. 2. — Опрокинутая складчатость пластов.

Эти интенсивные движения маскируются под влиянием денудационной руки времени, смятые в складки пласты могут снова погрузиться под море, новые слои отлагаются горизонтально на срезанных краях более древней серии, и результатом является образование несогласия между двумя членами, которые различаются по возрасту, наклону и ископаемым остаткам. Иногда окатанные фрагменты более древнего пласта вклиниваются между ним и новыми перекрывающими слоями, дополнительно обнаруживая активность денудации до того, как началось отложение более молодого элемента.

Если разрыв посредством надвига неизвестен в Египте, другой тип разрыва произвел эффекты далеко идущего характера. В определенных регионах Земли складкообразование перестает быть преобладающим методом, посредством которого компоненты горных пород ее коры смещаются по отношению друг к другу. Во многих случаях наблюдаются небольшие трещины, в которых пласты с одной стороны были опущены на более низкий уровень, чем с другой. Эти сбросы часто являются результатом сильных землетрясений, причем множество ярких примеров таких событий было отмечено во время крупных тектонических движений за последние сто лет. Действительно, вполне вероятно, что многие из наиболее значительных среди них, такие как разрушительное землетрясение в Мессине, обусловлены дальнейшим оседанием пластов относительно уже сформированных линий разломов. Естественно, это подразумевает, что на большой глубине под поверхностью Земли образуются определенные пространства, которые позволяют предпринимать усилия по укреплению слабых мест путем заполнения пустот. На крайних окраинах Египта эти линии сбросов произвели удивительные и поразительные эффекты, наиболее заметным из которых является примечательная депрессия, которая, начинаясь у залива Акаба, проникает далеко вглубь континента Азии, давая начало Мертвому морю (находящемуся на многие сотни метров ниже уровня Средиземного моря), долине Иордана, озеру Тивериадскому и долине, продолжающей эту линию на север. У меня была возможность лично изучить некоторые из этих линий сбросов на Синайском полуострове, проследив их от сводчатой складки на севере, борта которой опускались сбросами ступенчато, до грабена, в котором более молодые пласты смещены целиком между более древними. Там, где они не нарушены, последовательность на Синае показывает залегание песчаника на граните и известняка (содержащего определенные группы ископаемых) на песчанике. В долинах, обязанных своим происхождением этим грабенам, гранитные холмы возвышаются на 500 метров с каждой стороны, будучи увенчаны небольшими останцовыми фрагментами перекрывающего песчаника, в то время как в самой долине единственными видимыми горными породами являются известняки и песчаники, часто наклоненные под большими углами и тем самым обнажающие колоссальное смещение, которому они подверглись.

Рис. 3. — Несогласное залегание во Файюме.

Рис. 4. — Сброс, проявленный в угольном пласте.

Рассматривая тектонические движения Египта в целом, данные показывают, что складкообразование было более важным типом смещения на его западной стороне, в то время как интенсивное сбросообразование было наиболее заметным на востоке, тогда как между этими двумя крайностями относительная важность складкообразования и сбросообразования останется предметом споров. Дискуссия завершится лишь тогда, когда границы долины Нила и Суэцкого залива будут закартированы с точностью и прецизионностью Геологической службы в Европе — благочестивое пожелание, осуществление которого вряд ли приходится надеяться, пока все еще заполняется общая геологическая картина.

Итак, Египет прошел через долгую историю, летопись которой, представленная в догматичной форме, выглядит следующим образом. Древние сланцы и граниты, составляющие центральное ядро его восточного свода, или антиклинали, — холмов Красного моря, являются свидетелями периода осадконакопления, вулканической деятельности и влияния глубоко залегающих расплавленных магматических масс. Шаг за шагом они обнажались денудацией, становясь частью древнего континента. В дополнение к краткому морскому вторжению в карбоновый период происходило второе наступление моря в мезозойскую эру (меловой период), которое представлено сначала отложением таких грубых обломочных материалов, как пески, слагающие нубийские песчаники. Затем, по мере углубления депрессии, до египетского региона доходили лишь более тонкие глинистые материалы, и наконец, море покрыло если не всю, то по меньшей мере большую часть его площади на длительный период. С окончанием эоценовой эпохи началось обратное движение, в результате которого чистые белые морские известняки холмов Мокяттам были перекрыты песчанистыми известняками и глинами, образующими окрашенные в коричневые тона пласты их верхней части, а все это, в свою очередь, было покрыто грубым кремниевым и кварцевым гравием, который, содержа окаменелые деревья, является главным образователем пустыни в непосредственной близости от Каира, а также значительной площади на северо-западе Египта. Любое приобретение за счет моря со времени этого периода было сравнительно локальным и ограниченным, и нынешние условия заставляют предположить, что суша наступает на море, а не наоборот. Крупные складчатые движения, которые, как мы видели, определяют столь многие важные черты, являются относительно очень поздними по времени в этой серии событий; от их характера и положения зависят современный облик и видимое распространение различных формаций.

IV. — ФИЗИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД.

Геологические особенности Египта в их сегодняшнем виде являются результатом формирования в изменяющихся условиях и последующей деформации горных пород, слагающих его твердую кору; далее мы можем рассмотреть различные агенты, под действием которых они в настоящее время претерпевают преобразование. Сравнительно небольшая часть этой страны подвергается эрозии со стороны моря, и если поднятие все еще продолжается, то наблюдается скорее приобретение суши за счет моря, чем разрушение ею.

Совсем иными являются метеорологические агенты, действующие на формирование суши в целом, причем эффекты переносимого ветром песка, дождя и реки имеют первостепенное значение. В этом отношении Восточная и Западная пустыни Египта различны. Если исследовать западный берег реки в южном Египте и особенно в Нубии, то вид огромных масс золотистого песка, заполняющих каждую защищенную от ветра ложбину, вполне может создать впечатление, будто обширная пустынная равнина позади покрыта пеленой песка. Более пристальное изучение показало, что эти продуваемые ветрами пространства не дают никакой защиты или места для покоя более мелким пескам, и следовательно, их днище должно быть сложено более твердыми материалами, которые ветер не может нести перед собой. Если это осознать, то не вызовет удивления тот факт, что поверхность Ливийской пустыни сложена известняком или грубыми гравиями, из промежутков между более крупными обломками которых весь мелкий песок был выметен.

Рис. 5. — Ветровая эрозия обрыва песчаника у Гебель-эль-Тунб. Вади-Кена, Восточная пустыня.

Рис. 6. — Амфитеатр в боковой долине Ум-Лесейфа к северо-востоку от Кены, обусловленный эрозией известняка под воздействием временных бурных потоков.

[стр. 10, напротив].

Тем не менее переносимый ветром песок оставляет свой след на известняках, которые местами изрознены тонкими бороздками, параллельными направлению песчано-воздушной струи, а в других местах, где они мягче, высечены в виде невысоких холмиков, часто разбросанных на огромных пространствах страны. Сам песок имеет странно локальное распределение, продвигаясь по пустыне полосами огромной длины и обычно имея почти меридиональное простирание. Приток идет не с юга или юго-запада, как можно было бы ожидать с первого взгляда, а с севера, и большинство крупных систем дюн, которые встречаются вокруг и за пределами великих оазисов, имеют свое окончание в южном направлении. Даже цепочки дюн высотой более 100 метров, которые помешали отряду Рольфса продвигаться на запад из Дахлы в Куфру, заканчиваются дальше к югу, оставляя широкие равнины песчаников обнаженными. В оазисе Харга преобладающий продольный тип сменяется огромными серповидными дюнами, которые, разделенные широкими свободными от песка пространствами, следуют одна за другой по линии север-юг и не останавливаются в своем поступательном марше даже грядами значительных размеров. Причины появления этих линий особой концентрации песка еще предстоит выяснить, хотя при изучении района порогов Амары было замечено, что первоначальное формирование системы дюн определялось локальной депрессией, которая обеспечивала достаточную защиту для образования песчаного основания, на котором затем могла наращиваться дюна.

Эффекты денудации в районе осадочных пород.

Рис. 7. — Лагерь Ум-Лесейфа (вид на запад). Более твердые пласты известняка образуют обрывистые уступы.

Эффекты денудации в районе изверженных пород.

Рис. 8. — Вид диоритовых холмов близ Гебель-Собеир, Восточная пустыня Египта.

[стр. 11, напротив].

Известняки не только испещрены бороздками и рассечены, но и определенные участки Западной пустыни покрыты любопытными дынеподобными массами — более твердыми конкреционными участками, остающимися после того, как более мягкие материалы пластов были унесены ветровой деятельностью, в то время как в регионе к востоку от Нила эти конкреции все еще заключены в более мягких известняках.

Еще более поразителен эффект переносимого ветром песка в областях распространения песчаников и гранитов. Здесь сложный состав гранита сделал его легкой добычей. Более мягкие полевые шпаты и слюда, разрушенные ударами, оставляют зерна кварца рыхлыми на поверхности и придают горной породе «источенный» облик. На наветренной стороне глыб образовались выемки, и содержащийся в них песок отчетливо указывает на агент, которому они обязаны своим происхождением.

Вблизи восточного края Западной пустыни эффекты водного воздействия становятся более заметными: на границах Файюма формирование террас является выраженной особенностью, и происходит переход к преобладающим характеристикам, отличающим известниковую страну к востоку от Нила. Здесь глубокие и замысловатые системы долин были вырезаны в плато, которое в нескольких километрах от Нила так же плоско, как и великие западные равнины. Одним из наиболее известных примеров является вади Хоф близ Хелуана с его ответвлениями, оканчивающимися крутыми скалистыми обрывами со всеми признаками «сухих водопадов». Любое сомнение относительно активного агента в их образовании рассеивается при изучении превосходных фотографий, сделанных различными наблюдателями во время великих штормов, которые почти ежегодно обрушиваются на этот регион. (Лекция была проиллюстрирована серией слайдов, показывающих вади Хоф в период паводка и каскады, спускающиеся по «водопадам», которыми заканчиваются его боковые каналы; они были любезно предоставлены автору г-ном Цюстом из Электрической службы Министерства общественных работ). Большие годовые и суточные колебания температуры (более 50 °C) способствуют работе денудации, подготавливая огромное количество раздробленного материала посредством производимых ими сжатия и расширения. Поскольку любой материал расширяется и сжимается в зависимости от того, нагревается он или охлаждается, различные составляющие части горных пород, слагающих земную кору, находятся в постоянном движении по отношению друг к другу, и чем они менее однородны, тем сильнее эффект их раскалывания на мелкие массы или частицы. Эти ослабленные обломки, покрывающие поверхность пустыни, оказываются готовыми к тому, чтобы быть унесенными дождевыми водами, и, как мы уже видели, именно благодаря этим эффектам, наложенным на более тонкие изменения, о которых пойдет речь далее, старые вулканические породы Абиссинии дают богатый ил или грязь долины Нила. Было бы трудно оценить скорость, с которой эти дикие ущелья углубляются, путем какого-либо сравнения с эффектами размывания водой в Европе. Любые пласты мягких песков и глин быстро расчленяются водами ливней, что легко объясняет отсутствие заметных холмов в Восточной пустыне к востоку от Эсны, где меловые глины образуют доминирующий компонент в геологическом строении страны. Каковы бы ни были эффекты ветровой эрозии в Западной пустыне или дождевой эрозии на холмах и плато Восточной пустыни Египта, они относительно мало привлекают внимание жителя Нила, для которого речная эрозия и переотложение новых материалов приобретают первостепенное значение.

Даже мощный агент мороза не может быть полностью исключен из рассмотрения в Египте. Вследствие расширения воды при ее превращении в лед горные породы, в трещинах которых накопилась вода, раскалываются, и, как мы недавно отмечали, в Каире во время нынешней зимы (1910 г.) регистрировались температуры ниже 2 °C. На великом пустынном плато, простирающемся от оазиса Харга до долины Нила, также наблюдались температуры 24 °F и 30 °F, а на холмах Красного моря и на Синае мороз должен быть обычным явлением, так как на одну из гор на последнем полуострове поднимались по снегу, а более высокие пики часто покрыты белой пеленой.

Природа речной системы не требует здесь детального рассмотрения, так как я уже обсуждал этот вопрос в «Survey Notes» за апрель 1907 года под заглавием «Характеристики рек на примере Нила». Тем не менее полезно напомнить, что нормальная река проходит через три отчетливые фазы активности. В своем горном течении (поскольку большинство крупных рек берут начало в более высоких высотах) наблюдается максимальная эрозия и обратный рост речной системы. В своей центральной части, или долинном течении, поток действует как транспортировщик размытого материала, и такая эрозия, какая имеет место, направлена скорее вниз, чем в бока. Наконец, равнинное течение является областью отложения переносимых таким образом материалов, причем эрозия здесь является латеральной, а рост речного русла происходит вперед в форме веерообразной дельты там, где переносимые пески и глины впадают в море.

Но эта общая последовательность может еще более усложняться обстоятельствами, зависящими от геологических условий. В Египте и Судане Нил переходит из областей, где он течет мирно и спокойно, обычно значительной ширины и окаймленный плодородными землями, в другие, где он сужается, срываясь вниз по крутым склонам порогами и водопадами. Геологическое исследование показало, что в первом случае река течет по осадочным однородным горным породам и между ними, таким как известняки и песчаники, в то время как во втором случае она вошла в регионы, сложенные разнородными изверженными и метаморфическими породами, такими как граниты, гнейсы и сланцы. Возникновение этих порожистых участков обусловлено сочетанием крутого уклона и разницы между более твердыми и более мягкими материалами: быстро движущиеся воды размывают то, что легче поддается денудации, в то время как плотные элементы остаются препятствиями на пути их продвижения и лишь медленно размываются вдоль плоскостей отдельности и других ослабленных зон. В Третьем пороге жесткие гряды гранита, выступающие сквозь более мягкий гнейс перпендикулярно течению реки, создали основные пороги; в других местах, например у Баб-эль-Кебир близ Вади-Халфы, река воспользовалась тонкой дайкой мягкой породы, пересекающей чрезвычайно твердый диорит, так что поток вымыл узкое ущелье между крутыми скалистыми стенами, где интенсивность стремительного течения воды значительно возрастает из-за ее сдерживания и стеснения узостью прохода. В некоторых случаях тот же результат был произведен благодаря существованию линии разрыва, или сброса, поперек потока, причем воды воспользовались этой линией наименьшего сопротивления. Общая эрозия на этих порогах сопровождается крупными локальными эффектами там, где образуются водовороты и вихри, а песок и каменные обломки действуют как абразивные агенты. В твердой горной породе образуются эрозионные котлы, которые быстро углубляются под воздействием интенсивных эффектов подобного рода, возникающих во время паводков, и этот результат блестяще иллюстрирован на некоторых из небольших островов Первого порога у Асуана.

Река является, по сути, главным агентом, объединяющим эффекты преобразования и переотложения, причем новые пласты образуются в ее равнинном течении в результате эрозионной деятельности в ее верховьях. Большая часть обломочного материала также уносится к морю для формирования отложений морских песков и илов вдоль береговых линий континентов, причем они сами становятся, в случае последующего дифференциального движения суши и моря, песчаниками и глинами будущих континентальных областей.

Но в земной коре и на ней действуют и другие агенты-преобразователи. В большинстве горных пород имеется серия разделяющих плоскостей, которые могут быть либо вертикальными, либо наклонными и которым дано название трещин отдельности. Они могут возникать по разным причинам. Как в осадочных, так и в изверженных горных породах они частично обусловлены сокращением при консолидации: в первых — когда они теряют содержащуюся в них воду, во вторых — когда они затвердевают из расплавленного состояния. Трещины отдельности могут также возникать под воздействием внутренних давлений и движений внутри земной коры; такие структуры были экспериментально воспроизведены Обри (Daubrée) в материалах, подвергнутых стрессу кручением и простым давлением. Гранит Асуана демонстрирует такую отдельность в заметной степени, порождая примечательные холмы, состоящие из огромных валунов гранита, нагроможденных друг на друга.

V. — ХИМИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД.

Помимо механических эффектов реки, дождя и ветра, на поверхности земли и под ней происходят другие изменения, чье далеко идущее значение невозможно переоценить. Химическое воздействие медленно производит эффекты первостепенной важности для человека. Дождевая вода обладает способностью поглощать значительные количества углекислого газа и кислорода из атмосферы. В среднем дождевая вода содержит 1,77 процента по объему растворенного углекислого газа и 33,76 процента растворенного кислорода. Проходя через почву, дождевая вода также поглощает органические кислоты, образующиеся при разложении растительных остатков. Эти растворенные газы и органические кислоты делают дождь активным химическим агентом в изменении горных пород, причем его эффекты удобно классифицировать по рубрикам: (1) окисление; (2) растворение; (3) образование карбонатов; и (4) гидратация.

(1) Окисление приводит к образованию тонких корочек на поверхности горных пород, причем соединения марганца и железа, столь часто присутствующие в них, также окисляются или гидратируются под действием дождевой воды. Ничто не является более поразительным, чем присутствие темных пленок на пустынных известняках в регионах, подверженных определенному количеству осадков, и ничто не является более убедительным в отношении их происхождения, чем их отсутствие в тех частях юго-западной пустыни Египта, где дождь крайне редок. Вблизи Нила, Красного моря и Средиземного моря роса может играть роль дождя в действии, и в некотором смысле результаты ее активности могут казаться более интенсивными, так как дождь склонен смывать продукты собственного труда.

(2) Эффекты растворения имеют важнейшее значение, причем известняк растворяется в степени примерно 1 часть на 1000 в воде, насыщенной углекислотой. Во многих известняковых странах мира эффекты растворения отмечены образованием подземных пещер и каналов, а в некоторых частях северо-восточной пустыни Египта, где мелкоземистые известняки являются основным компонентом, это действие произвело замечательные результаты: крупные пещеры, цилиндрические каналы и естественные мосты встречаются не редкость.

(3) Образование карбонатов. Вследствие того что дожди в Египте весьма кратковременны, но тем не менее чрезвычайно активны, пока они продолжаются, растворимый материал в состоянии нестабильного бикарбоната кальция переносится на небольшое расстояние и, теряя свою слабо связанную углекислоту, переотлагается в трещинах горных пород в виде жил карбоната кальция или в качестве цементирующего материала, с помощью которого раздробленные обломки консолидируются в компактные брекчии. Это действие можно увидеть в поверхности утеса к югу от Пирамид, около Сфинкса, где песчанистые известняки, слагающие вершину холма, подверглись воздействию дождевой воды, содержащей углекислоту. Известковые раковины в песчанистых известняках были растворены, оставив после себя лишь песчаные внутренние ядра раковин, а удаленный таким образом материал был переотложен в виде замысловатых переплетающихся жил в глинистой полосе непосредственно ниже. Жила может иногда расти за счет аккреции последовательных слоев, которые из-за локальных причин, таких как относительное содержание оксида железа и т. д., могут проявлять слегка отличающиеся цвета, причем одним из результатов является получение столь интересной горной породы, как египетский алебастр, представляющий собой карбонат кальция. Как правило, термин алебастр применяется к сульфату, а не к карбонату кальция. Вероятно, много карбоната кальция также переносится в растворенном виде в море и там образует источник материала, которым завладевают сотни живых животных для производства раковин, в которых они обитают. Меня очень поразило в прошлом году во время поездки из Пирамид в Васту отметить, как устричники одной эпохи (плиоцен) сформировались поверх устричников гораздо более раннего периода (эоцен), вероятно, из-за большего количества карбоната кальция в этих местах, присутствующего вследствие растворения более ранних ракушечных структур.

То, что жилы карбоната кальция должны присутствовать в известняковых районах, учитывая вышесказанное, не удивительно, но поначалу кажется несколько неожиданным обнаружить заметные отложения карбоната кальция, выстилающие днища и борта русел бурных потоков в районах, целиком состоящих из изверженных или вулканических пород сложного минерального состава. Опыт показал, однако, что силикаты кальция, столь обильные в более основных представителях изверженной серии, таких как диабазы и диориты, подвержены атаке дождевых вод, содержащих углекислоту, в результате чего в ходе реакции образуется карбонат кальция.

(4) Из результатов гидратации наиболее яркими примерами в Египте являются образование каолина близ Асуана, обусловленное поглощением воды полевыми шпатами гранитных и гнейсовых пород, и мощная зона продуктов разложения (каолиновых), которая была прорезана при выемке судоходного канала в сиените, являющемся главной горной породой в этой местности.

Совокупный эффект всех вышеупомянутых метеорологических влияний приводит к выветриванию поверхности горных пород, включая размягчение и крошение более твердых материалов, но иногда приводя к затвердеванию материалов, ранее слабо связанных веществами, остающимися в качестве цементирующих агентов после испарения воды, содержащей их в растворе.

В дополнение к различным прямым результатам метеорологической деятельности на поверхности земли существуют и другие, указывающие на более тонкие изменения. Возможно, среди наиболее интересных из них — образование конкреций, тел, состоящих из одного материала, собранного в более или менее округлую или нерегулярную форму в горной породе другого состава. Среди наиболее интересных и распространенных из них — слои кремня, образующие поразительно параллельные полосы в известняках Верхнего Египта. Они еще не подвергались детальному изучению, которому подверглись подобные конкреции в Европе, но мало сомнений в том, что они в значительной мере представляют собой скопление студенистого кремнезема вокруг разлагающихся органических материалов, причем раковины организмов и каркасы кремнистых губок часто образуют их центр. В некоторых случаях, как в ископаемых деревьях, замещение, по-видимому, происходило молекула за молекулой, поскольку очертания каждой клетки некогда древесного волокна ныне замещены кремнеземом. В результате хорошо известного перехода этот некогда студенистый материал теперь стал одним из самых твердых веществ.

Железистые конкреции, состоящие из оксида железа, присутствуют во многих египетских песчанистых глинах, причем некоторые из красиво окрашенных фиолетовых, желтых и красных охр встречаются в таком виде; местные жители собирают их для использования женщинами в качестве декоративной краски.

Большее значение для мира в целом имеют постепенные изменения, которым подверглось растительное вещество (собранное при особо благоприятных условиях без всякой примеси песка и глины) в течение огромных периодов времени, вызывая медленную эволюцию кислорода, водорода и углерода, первоначально присутствовавших, с постепенным преобладанием углерода. Этот переход от растительного вещества к углю был отмечен в Египте в связи с нубийским песчаником, причем пласты углеродистого материала, заслуживающие названия бурого угля или даже битуминозного угля, были обнаружены в различных местах. Отложения, найденные до настоящего времени, столь тонки, что на основе имеющихся данных невозможно высказывать оптимистичные мнения о возможном наличии разрабатываемого угля в Египте, но все же они представляют достаточный интерес, чтобы держать их под постоянным контролем, пока Геологическая служба продолжает свои исследования. Время от времени сообщалось об обнаружении угольных пластов в Эдфу, в Харге, в Сагиет-эль-Тейр и Абу-Радхаме в Восточной пустыне, но предпринимавшиеся до сих пор попытки завершились неудачей.

Имеющиеся до сих пор данные показывают, что великие реки впадали в море в Нубии в ранний геологический период (меловой), типичные пресноводные раковины были найдены к югу от Асуана, покрытые трубками морских червей; отпечатки листьев многочисленны в некоторых песчаных слоях, и в единичных случаях они скапливались в достаточном количестве, чтобы дать начало буроугольным и битуминозным угольным пластам чрезвычайной тонкости, показывая, что это интересное и важное изменение произошло, по крайней мере до некоторой степени, в самом Египте. Изучение угледобывающих регионов склоняет к мысли, что превращение в уголь высокого коммерческого качества требует не только условий, благоприятных для потери более летучих газов, но также чтобы пласты были вовлечены в крупные тектонические движения, ускорившие тенденцию к их обогащению углеродом, — таким образом, для получения столь желаемого результата требуются как благоприятные условия осадконакопления, так и выраженное нарушение слоев.

Действуют и другие внутренние химические процессы, производящие изменения, которые до сих пор являются причиной дебатов и усердного изучения. Происхождение нефти несомненно должно прослеживаться до химических преобразований сложного характера, если судить по числу экспериментальных методов, дающих нефть в качестве продукта. Все мнения сходятся на том, что минеральное масло происходит посредством какой-то формы химического действия, хотя проистекает ли оно из разложения органических остатков или имеет неорганическое происхождение, все еще остается предметом споров. Студенты-геологи в целом встали на сторону первой точки зрения, указывая на то, что нефтяные месторождения все связаны с осадочными пластами, будь то пески или известняки. Неорганическая точка зрения столь же упорно отстаивается рядом лиц, имеющих опыт в поиске нефти, и допускает аргумент, что сернистый газ и сероводород при одновременном образовании могут привести к изменению известняка в гипс, причем в ходе реакции также получаются самородная сера и нефть.

В этой связи интересно отметить, что гипс, сера и нефть ассоциированы в Джемсе на Суэцком заливе.

Одной из наиболее интересных особенностей, связанных с нефтью, является феномен, наблюдаемый на большинстве нефтяных месторождений: нефтяные скважины, разделенные, возможно, всего тридцатью метрами, выбрасывают нефть под давлением одновременно; а также высокие давления, указываемые замечательными фонтанами, которые постоянно встречаются на главных нефтяных месторождениях.

VI. — ФОРМИРОВАНИЕ ИЗВЕРЖЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД.

Таким образом, внешние и внутренние преобразующие агенты представляют глубочайший интерес и высочайшее экономическое значение, а дальнейшее изучение глубоких изменений ведет непосредственно к рассмотрению формирования и непрерывной активности расплавленных материалов, находят свое главное современное выражение в явлениях вулканов. Их распространение в прошлом также обнаруживается денудационной рукой времени в широком распространении крупнокристаллических гранитов и других изверженных пород, некогда глубоко залегавших, а ныне обнаженных в регионах, которые являются либо ядрами древних континентов, либо центрами исключительной деформации.

Магматическая деятельность и движения земной коры находятся в тесной взаимосвязи, что было четко изложено д-ром Харкером (Harker): «Оставляя в стороне процессы, происходящие в гипотетических межкоровых магматических бассейнах или вообще в неизвестных глубинах земной коры, мы признаем фактические проявления магматической деятельности главным образом в выдавливании расплавленных магм из более низкого уровня на более высокий в пределах коры или через кору на поверхность». Это изучение привело непосредственно к признанию трех фаз магматической деятельности, две из которых являются интрузивными (фазы, в которых расплавленные материалы поднимаются с более низкого уровня на более высокий в пределах земной коры), а третья — эффузивной фазой, в которой эти материалы поднимаются на поверхность и изливаются там в виде лав.

Изучение в различных частях земного шара также показало, что эти события подчиняются определенной последовательности или циклу магматической активности, которая начинается с вулканических явлений, за которыми следует движение глубинных магматических расплавов (представляющих плутоническую фазу) и которое завершается рядом мелких интрузий, способных прорывать как вулканические, так и плутонические и осадочные пласты. Египет наглядно иллюстрирует эту замечательную последовательность и тем самым дает дополнительные основания считать ее имеющей фундаментальное значение. Вулканическая активность развивалась в гигантских масштабах, когда отлагались самые древние осадочные породы Египта, ныне образующие складчатые и измененные глинистые и сланцеватые породы холмов Красного моря. К этой части цикла относятся некоторые из наиболее интересных горных пород страны: имперский порфир Дохана, темные андезиты, венчающие самые высокие вершины Синая, и вмещающие породы, в которых расположены некоторые из древнейших золотых рудников Египта. Сюда же относятся полосчатые и столбчатые лавы Шестой катаракты, а также обломки вулканических пород, играющие важную роль в характерных конгломератах Восточной пустыни.

Еще более заметной является фаза плутонической активности, когда огромные массы гранита, диорита и других высококристаллических пород в виде расплавленной магмы соприкасались с вышележащими осадками и вулканическими материалами или внедрялись в них. От Синая до Судана наблюдается сложный в географическом отношении комплекс, обусловленный переплетением этих глубинных магматических пород с более древними и метаморфизованными вулканическими и осадочными членами. Безлюдные вулканические холмы тускло-зеленого оттенка, склоны которых покрыты выветрелыми обломками неправильной формы, чередуются с широкими равнинами, из которых поднимаются округлые массивы гранита, или с горными хребтами, отвесные склоны и зазубренные очертания которых составляют одну из самых поразительных особенностей пейзажа холмов Красного моря.

Финальная фаза — фаза мелких интрузий — прекрасно иллюстрируется в Египте: обширные пространства пустыни состоят из невысоких гребней, образованных параллельными полосами или дайками твердых пород, которые прорезали более мягкий гранит, причем последний впоследствии подвергся разрушению в результате эрозии. В других случаях дайка имеет более основной состав и разрушается денудацией легче, чем соседние породы.

При исследовании этих свидетельств прошлой магматической активности обнаруживается взаимодействие столь разнообразных и сложных химических и физических эффектов, что для изложения всей совокупности наблюдаемых фактов потребовался бы целый том. Из них приходится ограничиться лишь самым неполным кратким изложением. Горные породы обладают весьма переменным химическим составом и для целей обсуждения их сложных взаимосвязей были подразделены на три серии в зависимости от содержания в них кремнекислоты (кремнезема), а именно: кислые породы с содержанием кремнезема от 50 до 70 процентов; промежуточные породы с содержанием кремнезема от 50 до 60 процентов; основные породы с содержанием кремнезема менее 50 процентов. В целом горные породы представляют собой соединения силикатов глинозема, магнезии, извести, поташа и соды с оксидом железа; силикаты глинозема, соды и поташа наиболее обильны на кислом конце шкалы, а силикаты извести, магнезии с оксидами железа и фосфатами — на основной крайности. Вследствие этого основные породы обычно имеют более темный цвет и тяжелее более кислых разновидностей. Горные породы обладают не только переменным составом, но и переменной структурой, зависящей от различий в происхождении и положении. Мы можем отметить, что их история включает несколько стадий, а именно: (1) затвердевание из исходной расплавленной магмы; (2) деформацию под воздействием мощных тектонических давлений; (3) преобразование под влиянием метеорологических факторов на поверхности Земли или вблизи нее. Кроме того, происходят контактные изменения, возникающие вблизи их стыков с вышележащими пластами, как внутри самих пород, так и в пластах, затронутых расплавленным материалом.

Поведение расплавленной магмы сильно меняется в зависимости от ее положения: затвердевание той части, которая оставалась глубинной в скрытом резервуаре под земной корой, происходит медленно и незаметно. Такая горная порода, как гранит, образуется не внезапно в результате мгновенного остывания, а постепенно: отдельные минералы кристаллизуются из сложного раствора и стремятся развиваться в виде правильных и часто прекраснейших кристаллов. Большинство людей с удивлением узнают, что бо́льшая часть минеральных веществ, если им предоставлена свобода развиваться из раствора без внешних помех, стремится образовывать твердые тела, созданные по геометрическим принципам, что представляет собой одну из самых интересных и загадочных проблем, стоящих перед научной мыслью. Минералы, как правило, стремятся кристаллизоваться непосредственно в порядке своей основности: оксиды железа с их восьмигранными кристаллами оказываются одними из первых, так что их октаэдрические очертания обычно хорошо сохраняются. Другие минералы пород следуют в определенной последовательности; иногда возникают сложные срастания вследствие того, что два кристалла разного состава начинают свое формирование в одно и то же время в одной и той же части раствора. Наконец, последним сформировавшимся минералам приходится занимать промежутки, оставленные их затвердевшими соседями, и в более кислых породах это незавидное положение обычно отводится свободному кремнезему, образующему кварц. Эти глубокозалегающие массы, медленно затвердевшие и полностью кристаллические по своей структуре, получили название плутонических пород; примером, знакомым всем жителям Египта, является красный асуанский, или монументальный, гранит. В нем полевые шпаты, слюды или роговые обманки стремятся принять свою истинную кристаллическую форму, в то время как кварц заполняет промежутки между ними.

Промежуточное положение между излившимися вулканическими породами и высококристаллическими разновидностями внутренних резервуаров расплавленного материала занимают дайки, или гипабиссальные породы, которые в виде узких вертикальных или почти вертикальных интрузий переходят, по всей вероятности, из глубокозалегающего источника к поверхности Земли, порождая при своем достижении вулканические эффекты. Дайки имеют тенденцию располагаться параллельно друг другу и в некоторых регионах являются наиболее заметными элементами рельефа: будучи тверже вмещающей породы, они образуют выраженные гребневидные возвышения, во многих случаях разделенные сравнительно мелкими долинами. Немало главных вершин в горах Красного моря и на Синае приобрели свою нынешнюю форму и очертания благодаря неравномерной денудации одной из таких твердых полос, в то время как немало подъемов, которые в противном случае были бы отнюдь не лишены опасности, облегчаются образованием оврагов, возникающих из-за выветривания более мягких и основных элементов этой серии.

В гипабиссальных разновидностях, равно как и в поверхностных потоках, изучение штуфов часто обнаруживает присутствие более крупных кристаллов (обычно называемых порфировыми кристаллами), рассеянных в основной массе, в которой какая-либо определенная структура не видна нигде, кроме как под микроскопом. Они отчасти могли сформироваться еще до того, как расплавленная магма породы начала свое движение вверх, но в целом они, как и более мелкозернистая основа, кристаллизовались в сходных условиях. Микроскопическое исследование основной массы также показывает, что она полностью кристаллический по своей природе, однако ее отдельные составляющие имеют очень малый размер.

С другой стороны, в излившихся вулканических породах порфировые кристаллы, вероятно, значительно древнее вмещающей их основной массы, причем последняя затвердела на поверхности, где охлаждение происходило быстро, давление внезапно падало, а многие газообразные компоненты могли легко улетучиваться. Поскольку для формирования кристаллов требуются определенная температура и медленное выделение тепла, во многих вулканических породах быстрое охлаждение приводит к образованию стекла вместо кристаллического агрегата, так что само присутствие стекловатой матрицы служит свидетельством быстрой потери тепла.

VII. — ОБРАЗОВАНИЕ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД

Все материалы, как осадочные, так и магматические, составляющие земную кору, подвержены вовлечению в движения деформации, подвергаясь воздействию давлений и химических агентов, которые часто носят интенсивный характер и вызывают далеко идущие внутренние изменения. В результате образуется серия пород, которые могут иметь различное происхождение, но, утратив свои первоначальные характеристики, могут быть сгруппированы как метаморфические. Под действием сжатия и смещения не только происходит складкообразование или разрушение крупных масс, но и их отдельные составляющие приводятся в новые соотношения как в отношении внешних условий, так и внутреннего молекулярного строения. Там, где боковое давление действовало на более мелкозернистые породы, такие как глины, отдельные частицы располагаются своими длинными осями под прямым углом к давлению, в результате чего возникает сланцеватость или кливаж — структура, совершенно отличная от первоначальных плоскостей напластования пластов.

Глины при таких обстоятельствах переходят в сланцы, в которых не наблюдается какой-либо очень четкой минеральной полосчатости, или в шиферные сланцы (шиисты), в которых отдельные минералы, такие как слюда и кварц, имеют тенденцию приобретать псевдослоистый вид, хотя при внимательном рассмотрении отдельные слои оказываются чечевицеобразными, а не параллельными по форме. Эти шиисты и глинистые сланцы развиты в больших масштабах в горах Красного моря и на Синае.

Степень, до которой дошло сжатие и растяжение в этих древних осадочных пластах, хорошо видна на Синае, где округлые гальки кварца оказались разломаны, обе расколотые части несколько раздвинуты, а все это зацементировано заново в сланцеватой матрице.

Во многих случаях для объяснения наблюдаемых явлений помимо механического напряжения приходится привлекать еще один фактор метаморфизма пород. Минеральные изменения в этих породах происходят вследствие наложения теплового воздействия, обусловленного их непосредственным контактом с расплавленными массами гранитных и других плутонических пород. Так, на Синае под действием этих контактных эффектов возникают новые минералы: вблизи контактов образуются представители группы андалузита, формирующиеся при высоких температурах, в слюдяных сланцах в зоне, несколько более удаленной от зоны контакта, присутствуют гранеты, в то время как за ними простирается пояс, где пласты глинистых сланцев показывают лишь следы формирования новых минералов в виде нечетких узелков или обособлений, образующих так называемый «узловатый сланец» (Knotenschiefer) немецких исследователей.