Мы можем получить более отчетливое
представление о том, как разрастаются шельфы, на примере части
Атлантического шельфа Северной Америки, лежащей у берегов штата Северная
Каролина. Мы располагаем необычайно богатой информацией о строении
этого шельфа, полученной геофизическими исследованиями и глубинным
бурением при поисках нефти и газа.
На рисунке 17 можно видеть морские
отложения, окаймляющие побережье и подстилающие его. Такие отложения
достигают местами 3,2 километра, мощности, однако при детальном изучении
выявлены такие их физические свойства, которые присущи мелководным
отложениям, и комплекс ископаемых организмов, обитавших на мелководье.
Эти слои не могли образоваться на глубине более трех километров. Но
тогда как же могли накопиться такие мощные слои? Эта задача может быть
решена, если мы предположим, что земная кора вдоль континентальной
окраины медленно прогибалась одновременно с накоплением слоев осадков. В
этом случае совсем не обязательно, чтобы в какой-либо момент глубина
была особенно большой. Таблица 1 показывает, что прогибание, если оно
имело место, должно было быть очень медленным. Мы можем судить об этом
потому, что меловой период, в течение которого отложилась большая часть
осадков, длился более 80 миллионов лет. Залегающие выше кайнозойские
слои маломощны по -сравнению с нижележащими. Представляется вероятным,
что прогибание и накопление осадков в основном происходило ранее
образования позднейших кайнозойских слоев. Если мы предположим (в
соответствии с изображенной на рис. 17 картиной), что трехкилометровая
толща отложений накопилась за 80 миллионов лет, то средняя скорость
прогибания составит немногим более одного миллиметра за 30 лет. С точки
зрения человека скорость накопления около 2,5 миллиметра за время жизни
одного поколения представляется ничтожной. Но в геологических масштабах
времени накапливающиеся отложения очень скоро становятся мощными и
тяжелыми, и это влечет за собой важные последствия. Особенно значим вес
этих огромных масс породы. Он вызывает прогибание шельфа, что создает
условия для накопления сверху новых толщ отложений.
Рис. 17. Прибрежная равнина и
континентальный шельф в Северной Каролине, которые сложены
кайнозойскими, меловыми и более древними отложениями, накапливавшимися в
мелководном (шельфовом) море. Ниже этих слоев, постепенно погружавшихся
и достигших большой мощности, залегают палеозойский и более древние
метаморфические породы. Отметьте сходство с рисунком 14. Накопление
осадков на шельфах увеличивает площадь континентов
Кроме того, на некоторых участках побережья
(не показанных на рис. 17) слои, слагающие шельф, изогнуты таким
образом, что создают длинные узкие впадины, параллельные берегу. Эти
впадины служат как бы ловушками, в которых скапливаются более молодые
осадки. Существование впадин является еще одной причиной того, почему
большая часть продуктов разрушения континентов отлагается вблизи
материковых окраин, а не уносится дальше в океан. Действительно, по
данным расчетов, около 9/10 всех осадков, поступающих с суши, отлагается
на континентальных шельфах или их внешних склонах. Только 1/10 часть
осадков представляет настолько мелкие частицы, что они уносятся дальше и
отлагаются в глубоководных областях дна океана.
Таким образом, очевидно, что отложения,
которые сносятся с континента, осаждаются вокруг континентальных окраин и
образуют своего рода платформы, которые постепенно надстраивают внешнюю
часть материка. Объем их огромен. Общая площадь шельфов во всем мире
составляет в настоящее время около 57% общей площади материков. Но
далеко не вся толща материала, слагающего шельфы, заслуживает названия
"осадков". Значительная часть его уже преобразована в осадочные породы.
Это преобразование явилось в основном результатом воздействия медленно
циркулирующих грунтовых вод, постепенно отлагавших в порах между
частицами осадка цементирующее вещество. Со временем другие процессы
поднимут "новые" пласты осадочных пород и сделают их частью собственно
континента.
Однако на этом история роста континентов
далеко не заканчивается. Новообразованные пласты становятся частью суши и
подвергаются разрушительному действию эрозии. При этом продукты эрозии
неизбежно будут снова выноситься в море и создавать новый шельф. Мы
можем с некоторой уверенностью предсказать это, так как имеющиеся данные
показывают, что подобные условия неоднократно были в прошлом. Большая
часть морских осадочных пластов, которые мы сейчас находим на
континентах, представляет собой мелководные осадки, накапливающиеся на
глубине до 200 метров, а не такие, какие мы находим на дне океана на
больших глубинах. Размер частиц осадков, особенности слоистости, а также
ископаемые остатки, содержащиеся в осадках, - все свидетельствует об
одном и том же. Мы имеем дело главным образом с мелководными морскими
отложениями, накопившимися или на шельфе у окраины континента, или в
ложбинах и впадинах во внутренней части континента.
Рис. 18. Возраст гранитных и
метаморфических пород, определенный радиометрическими методами,
позволяет выделить в Северной Америке три геологические провинции,
последовательно образовавшиеся и в плане образующие концентрический
рисунок. Условные обозначения: 3 - моложе 600 миллионов лет; 2 - от 1 до
2,5 миллиарда лет; 1 - старше 2,5 миллиарда лет
Это означает, что ббльшая часть материала
горных пород снова вовлекается в кругооборот, не попадая в сферу
воздействия больших глубин океана. Действительно, в течение миллиардов
лет континенты, по-видимому, надстраиваются путем аккумуляции по мере
того, как накопившиеся осадки, преобразованные в породы, включаются в
состав континента. Но эти "новые" породы по большей части представлены
материалом шельфа, состоящим из уплотненных наносов, образовавшихся при
размыве самого континента. Таким образом, континент до некоторой степени
надстраивается и расширяется частично за счет продуктов своего же
разрушения.
Но на этом история не заканчивается. Тонкие
осадки глубоководных областей океана тоже возвращаются на континенты,
хотя и в измененной форме и особым путем, о котором читатель узнает из
последующей главы книги.
Химическая сортировка
Сортировка материала происходит двумя
способами. Первый и наиболее очевидный способ - механическая сортировка,
осуществляемая реками, которые выносят осадки пород из внутренних
частей континента к шельфам, а также волнами и течениями после того, как
осадки достигают моря. Второй способ, менее очевидный, но такой же
важный, - это химическая сортировка. Она осуществляется не реками, но
процессами химического выветривания, в ходе которых химические элементы
растворяются и выносятся в океан сначала грунтовыми водами, а затем
реками. Некоторые элементы, находящиеся в растворах, осаждаются
химическим или биохимическим путем в мелководных бассейнах или на
шельфах, а другие уносятся в глубоководные области. Остаточный материал
отличается от исходных пород, так как в результате выветривания он
теряет некоторые элементы.
Химическая сортировка осадков напоминает
то, что происходит с телом дикого животного после его смерти. Ткани его
тела поедаются различными животными или сгнивают и в результате
удаляются. То, что остается, представляет собой наиболее устойчивые
части - кости, зубы, возможно, рога, копыта или когти. Химический состав
этих сохранившихся частей отличается от состава тела животного при
жизни. Этот процесс можно назвать биохимической сортировкой.
Однако элементы, входившие в состав
мертвого тела - углерод, водород, кислород и другие, - хотя они и были
удалены при "сортировке", продолжают существовать, входя в состав других
организмов. Одно животное прекратило существование, но жизнь других
продолжается. Подобно этому, продолжается существование континента.
Породы и минералы, слагавшие его, разрушены, но элементы, некогда
входившие в состав этих минералов, подвергшиеся сортировке и
преобразованные в новые соединения, создали новые минералы и породы. И
таким образом континент сохраняется. |
