Строение земного шара

8. Строение и развитие земной коры

До сих пор мы занимались в основном Землею в целом. Следовало бы теперь несколько ближе заняться вопросом о земной коре.

Как уже говорилось, «земная кора» обычно отождествляется с сиалической оболочкой; другими словами, к земной коре относятся «слои» гранитный и базальтовый. В таком случае мощность, т. е. толщина земной коры в пределах обширных равнинных пространств материков, будет определяться цифрой порядка 40–50 км, под горными хребтами — до 80 км, а под океаном сходит на нет.

Можно предложить другой вариант: считать, что земная кора — это наружная кристаллическая твердая оболочка земного шара, в пределах которой температура меняется от 0° на поверхности до 1300–1500° на глубине (т. е. возрастает до температуры плавления горных пород). В таком случае толщина земной коры всюду будет равна 100–130 км, независимо от состава слагающих ее пород и независимо от того, где мы ее рассматриваем — на материке или в океане.

Какое бы значение термину «земная кора» ни придавать, нас, обитающих на поверхности Земли, особенно интересует строение самых поверхностных частей ее, сложенных по преимуществу осадочными породами.

Изучая состав, расположение и прочие особенности и свойства осадочных пород, мы обнаруживаем следующее важное обстоятельство.

Обширные пространства равнин — таких, как Русская или Сибирская — с поверхности сложены разнообразными осадочными породами, образующими слои малой мощности и горизонтального залегания. Действительно, в любом обрыве, в овраге, на склоне подмытого рекою берега или в искусственном карьере вы можете увидеть подобные породы — пески или песчаники, глины или известняки, залегающие в форме ясно выраженных горизонтальных слоев, далеко распространяющихся в стороны, но быстро сменяющих Друг друга в вертикальном направлении. По своему происхождению эти породы чаще всего оказываются морскими, о чем говорят заключенные в них окаменевшие остатки морских животных, например белемниты, аммониты и т. п.; нередко встречаются породы и континентального, наземного происхождения, о чем говорят заключенные в них остатки растений прежних времен; таковы, скажем, каменный уголь и торф.

Подобные породы очень мало изменены временем. Конечно, они уплотнены; по сравнению с тем первоначальным рыхлым осадком, из которого образовались, они приобрели новые черты, но все же процесс уплотнения не нарушил их структуры, не изменил условий залегания, не повредил ископаемых. В некоторых случаях породы сохраняют свою свежесть в такой степени, что кажутся отложившимися только сейчас; таковы, скажем, кембрийские глины под Ленинградом. Этим глинам не менее 500 миллионов лет, а они так свежи и податливы, будто образовались совсем недавно.

Среди подобных спокойно залегающих пластов мало измененных осадочных пород изверженные породы почти не встречаются; здесь, среди равнин, как правило, не бывает ни вулканов, ни гейзеров, ни горячих источников, ни других проявлений вулканической жизни; здесь не возникают и землетрясения.

Все описанные выше свойства присущи тем участкам земной коры, которые именуются «платформами». В пределах платформ тектонические движения проявляются очень слабо. Они выражаются лишь в том, что платформа вся в целом или отдельные ее части испытывают очень медленные, едва заметные подъемы или погружения, сменяющие друг друга со временем, что приводит то к наступлению моря на сушу, то к отступлению. Отсюда — изменение в составе осадков, накапливающихся на платформах. В этом выражаются так называемые колебательные движения. Следовательно, под платформами следует понимать сравнительно устойчивые, малоподвижные участки земной коры, в пределах которых накапливаются осадки малой мощности, слои залегают в ненарушенном положении, проявлений вулканизма нет, землетрясений нет, горных кряжей нет.

Полную противоположность платформам составляют так называемые «складчатые зоны», примером которых могут служить такие горные системы, как Карпаты или Кавказ. Прежде всего, здесь нас удивляет огромная мощность осадочных пород: если на платформах мощность осадочных толщ измеряется десятками или, реже, сотнями метров, то в пределах складчатых зон — многими тысячами метров. Как могли накопиться такие огромные массы осадков, и притом, как правило, морских? У нас нет другого объяснения, как только предположить, что параллельно с накоплением осадков дно соответствующего бассейна прогибалось, давая тем самым место новым порциям осадка. Отсюда следует, что в истории развития складчатой зоны нужно выделять некоторый ранний этап, характеризующийся преобладанием погружений над поднятиями. Погружения были достаточно крупными по масштабу и весьма длительными по времени. Подобный ранний этап в развитии складчатой зоны именуется «геосинклинальным», а участок коры, находящийся в таком состоянии, «геосинклиналью». Геосинклинальный режим сохраняется обычно на протяжении нескольких периодов (например, для Урала — в течение всего палеозоя, для Кавказа — еще дольше) и приводит к накоплению тех огромных по мощности толщ осадков, о которых говорилось выше.

Затем наступает второй этап в развитии геосинклинали. В ее пределах начинают проявляться разнообразные и в высшей степени интенсивные процессы движения. В первую очередь это собственно тектонические движения, которые сминают пласты, приводят к образованию складок, порою грандиозных и очень сложных, к разрывам и перемещениям одних участков относительно других. Достаточно взглянуть на разрезы коренных пород, которые во множестве предстают перед нами в любой горной стране, чтобы убедиться в том, что здесь почти невозможно найти ненарушенный участок: всюду пласты измяты (рис. 14) и изогнуты или стоят вертикально, а порою и опрокинуты и разорваны. Подобные тектонические нарушения — один из главных объектов изучения той отрасли геологии, которая именуется «тектоникой».

Рис. 14. Обнажение горных пород в современной складчатой зоне (Памир). Хорошо видны складки, в которые собраны пласты.

Но не только тектонические нарушения в пластах отличают складчатую зону. Сами породы здесь изменены настолько, что порою трудно представить себе, какими они были прежде. Вместо известняка возникает мрамор, вместо песчаника — кварцит, вместо плотной глины — кристаллический сланец и т. д. В этом сказываются так называемые процессы «метаморфизма» (изменения). Они состоят в воздействии на породы высокой температуры и высокого давления — как от веса пород, лежащих над данной точкой, так и от тектонических сил. В итоге породы перекристаллизовываются, приобретают иную структуру, в них появляются новые минералы, и от прежнего облика не остается почти ничего. Таковы породы, которые именуются метаморфическими; они широко распространены в пределах складчатых зон.

Еще одна особенность складчатых зон — обилие изверженных пород. Вулканические явления здесь крайне разнообразны. Обширные внедрения кислой или основной магмы в толщу осадочных пород, которые после застывания магмы превращаются в огромные погребенные кристаллические тела — «батолиты»; внедрения, застывающие ближе к поверхности и дающие грибообразные формы — «лакколиты»; разнообразные жилы, межпластовые внедрения магмы, небольшие по размерам «штоки» и т. д., вплоть до обыкновенных вулканов и подводных извержений — таковы бесчисленные по разнообразию и масштабам формы проявления вулканических сил, приводящие к накоплению в толще коры массивов изверженных пород. Взаимодействие между изверженными породами и осадочными представляет объект геологических исследований, так как в контакте между теми и другими нередко появляются важные полезные ископаемые.

Характеристика складчатой зоны должна быть дополнена тем, что период оживления тектонических движений заканчивается, как правило, общим осушением данного участка геосинклинали, поднятием его и образованием высоких гор. Параллельно с этим в области развивающейся складчатой зоны проявляется множество землетрясений.

Итак, после длительного этапа геосинклинального развития начинают проявляться тектонические движения большой интенсивности как колебательные, так и складкообразовательные; возникают многочисленные складки и разрывы в толще накопившихся ранее пород, отмечается интенсивная вулканическая и сейсмическая деятельность; повсеместно проявляются процессы метаморфизма, и, наконец, формируются горы. Геосинклиналь, таким образом, превращается в складчатую зону.

В дальнейшем все описанные выше процессы затухают, и горы, подвергаясь длительному воздействию различных внешних агентов — рек, ветра, солнечных лучей, мороза и т. п., — разрушаются, сглаживаются и постепенно исчезают, уступая место плоской равнине. Следовательно, на месте прежней геосинклинали возникает платформа. Геосинклиналь через стадию складчатой зоны переходит в платформу.

Разумеется, геосинклинали, складчатые зоны и платформы могут быть разного возраста. Так, в Норвегии геосинклинальный режим прекратился еще в начале палеозойской эры (в силурийском периоде). Урал в течение всего палеозоя представлял собой геосинклиналь; в конце палеозойской эры здесь с большой интенсивностью проявлялись тектонические движения, и, наконец, с середины мезозойской эры на месте Урала образовалась устойчивая малоподвижная платформа. На Кавказе геосинклинальный режим сохранялся дольше, до конца мезозойской эры; сейчас Кавказ — типичная складчатая зона, находящаяся в процессе интенсивного развития. Пройдет несколько миллионов лет, процессы внутреннего происхождения затихнут, и Кавказ начнет превращаться в платформу. Русская платформа тоже когда-то (очень давно, еще до палеозоя) переживала эпоху чрезвычайно сильных движений, с обильными внедрениями изверженных пород и сильнейшей метаморфизацией всех толщ, а к началу палеозойской эры здесь почти всюду оформился уже платформенный режим. Следы бурных революций прошлого мы видим в тех породах — метаморфических и изверженных, которые вскрываются под палеозойским осадочным покровом в тех или иных местах на Русской платформе — в Карелии, на Украине и т. д.