Мы подошли к сути того открытия, которое собираемся обсуждать в этой главе. Геологи установили, что земная кора континентов не однородна ни по составу, ни по строению. Она делится (в первом приближении) на две крупные категории структур: жесткие массивные глыбы (платформы) и мобильные узкие пояса, сложенные преимущественно осадочными образованиями разного возраста. Пояса эти получили название геосинклиналей. Геосинклинали чаще всего сжаты, как в мощных тисках, платформами.
Открытие это недаром отнесено нами к категории «великих». Если попытаться кратко оценить значимость сделанного, то она заключается в том, что стали ясными принципиальные различия двух типов тектонических структур, их происхождение и развитие, а значит, и эволюция земной коры в целом как отражение процессов, происходящих в глубинных горизонтах Земли. Иными словами, данное открытие дало геологам ключ к описанию и интерпретации геологического строения конкретных районов. А эти знания для геологической науки – главное. Без них она просто не может существовать.
До этого же геологи только рассуждали о теориях Земли, а сами теории были в значительной мере надуманными. Фактов не было, следовательно, не существовало и оснований для серьезных обобщающих работ. С открытием же делимости земной коры на геосинклинали и платформы стали возможными крупные эмпирические обобщения. Не теории в строгом смысле слова, но именно обобщения. И самым впечатляющим из них был капитальный трехтомный труд австрийского геолога Эдуарда Зюсса «Лик Земли», изданный почти через 30 лет после открытия геосинклиналей.
Открытие это более ста лет подпитывало геологическую науку, было, как это часто говорят, «одним из краеугольных камней теоретической геологии». Возможно. Главное все же состоит в том, что это открытие действительно зафиксировало факты огромной важности. И несмотря на то что в настоящее время эти элементы строения земной коры интерпретируются совсем с других позиций, тем не менее открытие геосинклиналей и платформ занимает подобающее место в истории науки. В определенном смысле оно служит геологии и сегодня.
Геосинклинальный марафон
Ничего таинственного или необычного при рождении очередного геологического «учения» не было (оговорюсь: слово «учение» почему-то очень любимо именно в России; никак, вероятно, россиянину не обойтись ни без учителей, ни без учений). Просто американский геолог (правильнее все же – палеонтолог) Джеймс Холл (1811-1898) в течение четырех лет (1855- 1858 гг.) вел геологическую съемку в штате Айова и при составлении отчета о ней указал на необычное поведение мощности осадочных толщ, слагающих Аппалачи, – к западу от них мощность падала почти скачкообразно с 12 до 1 км. В 1859 г. Холл публикует статью, в которой излагает свои соображения по этому поводу. Заметим, – не просто факты, но н суждения о них. Появился предмет для разговора. Родилась новая концепция.
Что же отметил Холл? Прежде всего, что складчатые горы формируются на месте и за счет мощных толщ осадков. Такие идеи всегда являются сильными интеллектуальными раздражителями, ибо порождают массу вопросов.
На самом деле, выходит, что весь длительный отрезок времени (сотни миллионов лет палеозоя) существовал бассейн, не только интенсивно прогибавшийся, но столь же интенсивно заполнявшийся осадками. Благодаря чему такая избирательная пластичность коры? Далее, какие мистические горные вершины поставляли в этот бассейн осадочный материал в совершенно немыслимых количествах? Где располагались эти горы? И наконец, самое, возможно, трудное для понимания. Что вдруг случилось с этим бассейном, который, доверху заполнившись осадками, вдруг взял да и выгнулся в противоположную сторону, как кошка выгибает усталую от лежания спину, и, словно по мановению волшебной палочки, превратился в горную систему со складками, разрывами, сбросами и прочими непременными атрибутами структурной тектоники.
Итак, хотя сам термин «геосинклиналь» Холл не употребил, основы будущей концепции были заложены, ибо уже стало известно главное: существуют в земной коре обширные участки интенсивного и устойчивого прогибания, синхронного с накоплением осадков; впоследствии области прогибания таинственным образом трансформируются в свою противоположность – в величайшие горные системы мира. В основе обобщения Холла лежали неопровержимые факты: во-первых, мощность палеозойских толщ Аппалачей составляла более 12 км, а во-вторых, осадки были мелководные, о чем неоспоримо свидетельствовала фауна. В этом палеонтолог Холл ошибиться не мог. Ученые сейчас единодушны в том, что открытие американского геолога составило «эру в истории развития геологических наук».
Необходимо все же два слова сказать о самом Джеймсе Холле. Без преувеличения, для американской геологии он фигура такого же масштаба, как А. П. Карпинский – для русской, Э. Зюсс – для австрийской, Ганс Штилле (1876-1966) – для немецкой, Ч. Лайель – для английской. Холл – автор многотомного энциклопедического издания «Палеонтология Нью-Йорка». Он инициатор создания геологических служб в ряде американских штатов, основатель и первый президент Американского общества научного прогресса и Национальной академии наук, инициатор создания и первый президент Геологического общества Америки. За год до смерти в возрасте 86 лет Холл приезжает в Петербург на VII сессию Международного геологического конгресса, где знакомится с Карпинским и другими известными русскими геологами.
Легко понять, что столь радикальное обобщение, какое предпринял Холл, не могло оставить геологов равнодушными. В американской периодике началась дискуссия. Самой заметной в ней оказалась статья Джеймса Дуайта Дэна (1873 г.). Это действительно так, ибо уже в 1875 г. ее перевели на русский язык и опубликовали в двух номерах «Горного журнала». (Заметим в скобках, что сам факт перевода полного текста статьи – крайне редкое для того времени явление, и не потому, разумеется, что русские геологи не желали знать работ своих западных коллег, просто они получили иное воспитание и, как правило, читали на двух-трех европейских языках.) В переводе на русский название статьи Дэна выглядело неуклюже и совсем не соответствовало очень тонкому и изящному подходу ее автора к идеям Холла. А называлась она так: «О некоторых результатах земного сжимания вследствие охлаждения вместе с рассуждением о происхождении гор и свойствах внутренности Земли».
Что же дала науке эта работа одного из авторов великого геологического открытия? Образно говоря, если Холл нашел крупный алмаз, то Дэна, отшлифовав его, превратил находку в уникальный бриллиант, поместив его к тому же в изящную и дорогую оправу. Каждый сделал то, что сделал. Дэна сразу принял чрезвычайно глубокое обобщение своего коллеги. Взглянув же глазами Холла на прекрасно ему знакомые горы Аллеганской цепи, Зеленые горы и долины Коннектикута, где он проработал более 30 лет, Дэна представил историю их развития совсем в ином свете.
Область интенсивного прогибания и накопления осадков Дэна назвал геосинклиналью, а воздымание смежной территории – геоантиклиналью.
Дэна, разумеется, как и Холл, задумался над тем, отчего это земная кора вдруг оказывается столь пластичной, что может прогибаться на 10-20 км. Доводы Холла, что главная причина прогибания – это вес осадков, Дэна не убедили. Чтобы принять такой механизм, надо было допустить, что земная кора в этом конкретном районе крайне тонкая, существенно тоньше, чем в смежных областях. А с какой это стати? Для таких предположений данных не было. Значит, и доводы о весе осадков не впечатляли.
И тут Дэна пришла счастливая идея привлечь для истолкования этого феномена гипотезу контракции французского геолога Эли де Бомона. Гипотеза эта была обнародована еще в 1830 г., однако автора она не удовлетворила, и в 1852 г. он вновь обращается к ней, публикуя развернутое, но не очень убедительное объяснение механизма контракции.
Поэтому и в данном случае Дэна был вынужден взять только саму идею сжимания и сокращения поверхности земного шара при остывании (процесс контракции), но сам механизм продумал столь тщательно, изложил его настолько просто, логично и убедительно, что более чем на сто лет усыпил мысль геологов, которые никакого иного механизма глобальных тектонических процессов, кроме контракционного, не признавали.
Но и этого мало. Дэна решил, что геосинклинали образуются по краям континентов. Этот его вывод дал основание современному французскому геологу Жоржу Обуэну, автору последней, вероятно, в истории геологии монографии «Геосинклинали», считать, что Дэна хотя и не очень четко сформулировал, но все же заложил основы представлений о разрастании материковых платформ за счет океанических площадей. «Эти морщины, подобные морщинам высыхающего яблока, располагаются на местах соприкосновения материков (будущих) с дном океана». Красиво и точно сказано. Но это слова не Дэна и не Обуэна. Так писал ровно за сто лет до Обуэна Головкинский. Ни англичане, ни французы по-русски не читают. А жаль. При неполном знании начинает действовать механизм своеобразной «исторической контракции» и объективность при этом корежится до неузнаваемости.
