Текст книги "Великие геологические открытия"
Автор книги: Сергей Романовский
сообщить о нарушении
Текущая страница: 9 (всего у книги 20 страниц)
Все выше по лестнице, ведущей в прошлое
Почти два столетия ломали копья по поводу то катастрофизма, то актуализма, непременно желая доказать полезность лишь одной из этих мировоззренческих концепций. Не получилось. Казалось бы, чего проще: обе концепции объединяются и… извольте выбирать – катастрофический актуализм или актуалистический катастрофизм.
Как ни странно, но именно так и вышло. Причем не логическая простота привела к такому результату. В основе – факты.
Если для последовательного сторонника актуалистической концепции основной фактор, влияющий на ход геологических процессов, – это время, то для приверженцев теории катастроф время – лишь мерило дистанции между двумя последовательными катаклизмами, а сама история – это бесконечная череда сменяющих друг друга геологических катастроф. Современная наука все более и более склоняется ко второй точке зрения.
Давайте задумаемся над такой аналогией. Она прояснит суть разбираемого вопроса. Мы привыкли трактовать историю человеческого общества как длинную цепь войн. Но ведь любая война – это разрушение, она уничтожает и людей и достижения человеческой цивилизации. Общество же развивается и духовно мужает только благодаря культуре. Чем выше уровень духовной культуры общества, тем меньше вероятность того, что оно станет источником очередной войны. Однако Землю населяет человеческое со-общество, состоящее из множества государственных образований, находящихся на разной ступени культурного и социального развития. Эти различия (в широком смысле) и служили источником войн.
Почему же история человечества не пишется в контексте культурного прогресса, а непременно через войны? Не через созидание, а через разрушения.
Ответ простой. Потому только, что война – это всегда аномалия, катастрофа. Она всегда оставляет след, отметину; ее временные рубежи всегда ясны. Это – как шрам на гладкой коже. Он всегда бросается в глаза.
Поэтому, когда заглядываешь в бездонную пропасть истекшего времени, то само время становится фикцией, мы замечаем лишь те реликты, которые сохранила геологическая история. Эти реликты – всегда «шрамы» на земной поверхности, чаще всего – следы былых геологических катастроф.
Спрессуем мысленно всю геологическую историю в один год. Зимой выпал снег, земля замерзла, листва на деревьях исчезла, живность в лесу попряталась. Это естественное состояние природы. Затем пришла весна и от зимы не осталось и следа. За весной – лето со своими прелестями, за летом – осень. Затем эта круговерть повторяется.
Мы прекрасно изучили такой ход событий и знаем, что он закономерен. С точностью до дня нам известно, когда одно время года уступит место другому. Только в силу того, что нам твердо ясна последовательность событий, мы не принимаем их за катастрофы.
Следовательно, там, где человек обнаружил в природе определенный порядок следования событий, он даже аномальные явления не трактует как катастрофы. Их масштаб перестает играть решающую роль. (Это, разумеется, только в аспекте изучения, а не влияния на жизнь людей.) Пока же такой порядок не установлен, а он вовсе не обязан иметь место для любых явлений, каждое новое событие оказывается неожиданным, оно и воспринимается поэтому как «катастрофа».
Не это ли обстоятельство явилось причиной того, что геологи так увлекаются поиском непременно периодических источников событий, видят ритмические чередования в характере напластования пород, зональное строение рудоконтролирующих структур, циклическую смену геологических формаций в разрезе. Хочется, очень хочется видеть во всем временнóй порядок, а если он не усматривается в явном виде, непременно возникает желание истолковать чередование объектов как результат периодически повторяющейся цепи событий.
Рассуждение такое: есть временной порядок, значит, имеет место периодический характер геологических процессов, а это уже – наука со своим «режимом дня». Если нет порядка, нет и науки, а есть лишь нагромождение не упорядоченных во времени фактов, которые поэтому иначе, как «катастрофы», и называть неприлично.
С другой стороны, геолог всегда имеет дело с набором изолированных друг от друга объектов. Их упорядочение во времени означает только одно – выстраивание этих объектов в виде своеобразной очереди. Причем дискретность этой очереди всегда сохраняется. О непрерывном ходе геологических процессов, о непрерывном «воздействии» времени на геологическую историю (пусть в духе Лайеля) мы рассуждаем, лишь уверовав в эту непрерывность. То есть сначала мы допускаем непрерывность, так сказать, активной геологической истории, а затем, опираясь на это допущение как на результат научного анализа, считаем доказанным фактом развитие всей цепи геологических событий в духе лайелевского актуализма. Согласимся, что в плане логики познания прошлого здесь не все так безупречно, как кажется на первый взгляд.
Если же непрерывный ход геологической истории не постулировать, то остается только один вывод, который сделал еще в начале прошлого столетия Жорж Кювье: история Земли – это чередование геологических катастроф.
Чтобы не шокировать публику, воспитанную в духе постепенного, к тому же эволюционного развития Земли, смягчим эту формулировку: геологическая история – это чередование громадных отрезков времени относительного покоя, когда «время», образно говоря, не оставляет никаких следов, и отрезков, когда время спрессовано в геологические мгновения, но зато именно тогда и свершаются все важнейшие события, по которым мы судим о геологическом прошлом. С такими оговорками эти события и будем называть катастрофами.
Катастрофы (простите за столь ненаучный термин, конечно – события) бывают глобальными (всеземными, региональными и местными). Они стали содержательным ядром специальной, сравнительно недавно народившейся на свет новой научной дисциплины – событийной стратиграфии. Ее цель – отыскивать в геологических разрезах былых осадочных бассейнов события (шрамы), расшифровывать их природу (биотические они или абиотические), фиксировать их положение на оси геологического времени (Международной стратиграфической шкале) и на этом основании синхронизировать «события» в рамках региональной или межрегиональной корреляции. Возможную взаимоувязку причин глобальных событий иллюстрирует рис. 3, который мы заимствовали из новейшего руководства по событийной стратиграфии, изданного во ВСЕГЕИ в 2000 г.
И еще одна иллюстрация связи геологических процессов со временем. Если мы представим себе, что численность какой-либо популяции растет (или убывает) линейно, то на графике это выразится в виде прямой линии. Если же эта прямая внезапно разрывается «скачком» нашей функциональной зависимости (рис. 4), то это означает «перерыв» в монотонно протекавшем процессе, причиной которого скорее всего явилась некая катастрофа, а в разрезе она выразилась внезапным исчезновением конкретных видов фауны. А это – событие!
Чтобы судить о масштабах катастроф-событий, конечно, надо владеть своеобразной базой знаний, т. е. располагать информацией, собранной по наблюдениям за соответствующими явлениями, которые произошли на памяти человечества. В этом отношении актуалистическое мировоззрение полностью сохраняет свое значение, но поскольку изменилось отношение к трактовке последовательности событий, то правильнее всего было бы методологии геологического познания сменить терминологический костюм. Появились новые истины, надо одеть их в новые слова. Теперь будем говорить, что лестница, по которой мы поднимаемся, чтобы спуститься в прошлое, носит название актуалистического катастрофизма.
Что мы знаем о наиболее распространенных катастрофах? Не густо. И прежде всего надо сказать, что чем дальше в глубь веков мы погружаемся, тем эти катастрофы происходят реже. На самом деле, конечно, не так. Просто в памяти человечества сохраняются только самые выдающиеся события, и с течением времени они также неизбежно переоцениваются. Изменение шкалы ценностей влечет за собой укорачивание «памяти». Это также своеобразная информационная катастрофа.
Проиллюстрируем эту мысль на примере наиболее крупных землетрясений.
В XX веке их насчитывают около двадцати. Каждое сопровождалось сильными разрушениями и гибелью тысяч людей. Вот наиболее известные из них. В 1908 г. сицилийский город Мессина был превращен в руины, которые погребли более 80 тыс. человек. В 1923 г. произошло сильнейшее землетрясение с эпицентром в бухте Сагами. Пострадали города Токио и Иокогама, более 140 тыс. человек погибло и около 1 млн жителей остались без крова. В 1976 г. более 600 тыс. жизней унесло землетрясение в районе китайского города Таншань. В 1988 г. землетрясение силой 10 баллов было зафиксировано в Армении с эпицентром в городе Спитак. Оно унесло более 25 тыс. жизней. И так далее.
В XIX веке в памяти людей остались два сильных землетрясения: в 1896 г. гигантская волна накрыла приморский городок Санрику (Япония) и смыла в океан более 27 тыс. человек, разрушив около 11 тыс. зданий. Через год, в 1897 г., в индийском штате Ассам произошло самое сильное в истории человечества землетрясение, в одно мгновение изменившее рельеф местности на площади 23 тыс. квадратных километров.
XVIII век отмечен землетрясением в городе Калькутта (Индия), когда погибло более 300 тыс. человек. Было это в 1737 г. В 1755 г. произошло знаменитое лиссабонское землетрясение, полностью разрушившее столицу Португалии. Оно до глубины души взволновало нашего Ломоносова. Под его впечатлением он написал свое знаменитое «Слово о рождении металлов от трясения Земли…» В 1783 г. тряхнуло итальянскую область Калабрия, да так, что в мгновение ока погибли около 60 тыс. человек.
Наконец, известно землетрясение в XVI веке, в 1556 г., когда в китайских провинциях Ганьсу и Шэньси были погребены почти 800 тыс. человек.
Все это – трагедии человечества. Нас же интересуют в данном случае их следы, своеобразные отметины, по которым можно было бы судить об аналогичных катастрофах в доисторическое время, когда никто, кроме разве самой Природы, их не регистрировал. С этой точки зрения интересно следующее…
В 1692 г. произошло землетрясение на Ямайке, разрушившее город Порт-Ройял. В итоге земля просела на 10-15 м. Это уже геологический «шрам». Далее. В 1898 г. в результате землетрясения на Аляске, в заливе Якутат земля, напротив, поднялась на 15 м. Во время землетрясения в Сан-Франциско в 1906 г. по разлому Сан-Андреас произошло горизонтальное смещение на 7 м. Это то, что зафиксировала наука.
Катастрофы представляются страшными по разрушительной мощи, испытываемой на себе людьми. Но геологические разрезы хранят память о землетрясениях такой силы, какую и вообразить невозможно. Геологи нередко фиксируют сбросы с амплитудой смещения в десятки, сотни и даже тысячи метров. В земной коре сохраняются отметины не только землетрясений, но и извержений вулканов, цунами, ураганов, пыльных бурь и прочих подарков природы.
Однако какой бы разрушительной силы эти бедствия ни были, они все же носят локальный, реже региональный характер. Являясь катастрофой для населения какой-либо территории (сейчас для Homo sapiens прежде всего, раньше – для других видов фауны), они тем не менее не могли повлиять на эволюционную цепь развития, эта цепь не прерывалась.
Но не все виды катастроф локальны. В истории Земли за многие сотни миллионов лет случалось всякое, в частности и такие потрясения, на которые реагировала вся Земля. Это то, что современная событийная стратиграфия именует глобальными событиями.
Такого масштаба катастрофа произошла 65 млн лет назад – на границе временных рубежей, названных геологами меловым и палеогеновым периодами. Именно в этот «миг» (он был, конечно, растянут на несколько миллионов лет) выпали из эволюционного развития гигантские ящеры – динозавры. Их очень жалеют и палеонтологи, и физики, и геологи, и писатели-фантасты. Все они непременно хотят знать: что же такое погубило столь симпатичных гигантов? Гипотез было множество. О динозаврах написаны горы книг. Поэтому мы эту коллекцию пополнять не будем. Заметим лишь, что вместе с динозаврами (на суше) исчезли и многие обитатели морей: аммониты, белемниты и другие группы моллюсков, многие морские рептилии.
И все же, почему причина катастрофы представляется ныне глобальной? Потому, что несколько лет назад наши зарубежные коллеги, не то чтобы более внимательно изучающие природу, но имеющие возможность более точно анализировать результаты своих наблюдений, установили, что в геологических разрезах на территории Дании, Италии, Испании, Новой Зеландии, а также в колонках осадков из Тихого и Атлантического океанов есть слой с аномально высоким содержанием иридия (соответственно в 30 и 160 раз больше, чем обычно в осадочных породах). Ни в подстилающих, ни в перекрывающих слоях ничего подобного не фиксировалось. Значит, слой с иридием – всеземная аномалия. Дальше – больше. Временные датировки показали его возраст 65 млн лет. Связать же это в одну цепь с гибелью ящеров труда не составило. Более проблематичным оказался вопрос о природе такой аномалии. Точки зрения и на этот счет разошлись (в геологии иначе и не бывает). Одни утверждали, что это результат падения на Землю крупного астероида. Причем спорили так рьяно, будто были чудом спасшимися свидетелями этой катастрофы. Ученые из Палеонтологического института АН СССР не захотели остаться в стороне от диспута. Их позиция такова: динозавры вымерли раньше этого гипотетического астероидного удара, а иридий, мол, мог иметь и земное происхождение, например, быть продуктом вулканического извержения.
Здесь, как в капле воды, видна доказательная состоятельность любых геологических споров. Подобная аргументация мало кого убеждает.
Важнее другое. На примере слоя с иридием твердо можно убедиться только в одном, но для нас главном: любая граница в разрезе земной коры, являющаяся глобальным, региональным или даже местным временным репером, всегда есть результат некоего катастрофического события. Ряд этих событий по своему масштабу сравним с вычисленной (слава Богу, только на бумаге) «ядерной зимой». Таких «зим» в истории Земли было несколько тысяч. Что будет с человеком – господствующим биологическим видом четвертичного периода – после очередной подобной «зимы», догадаться не трудно.
И еще. Само понятие «катастрофа» для геолога отнюдь не ассоциируется всегда с мгновенным проявлением неведомых сил. Катастрофа – это когда, образно говоря, сталкиваются два или несколько процессов, протекающих одновременно, но с существенно разными скоростями. Например, часто говорят, что причиной вымирания многих групп фауны и появления в геологическом разрезе очередной резкой границы были интенсивные колебания климата. Если при очередном глобальном оледенении процесс уменьшения среднегодовой температуры более интенсивен, чем к нему могут приспособиться отдельные виды организмов, то это и служит причиной их гибели. Для них наступление ледникового периода является катастрофой.
Как катастрофы могут трактоваться и крупные регрессии моря в пермский период. Мелководные моря (самая благоприятная для жизни среда) сократились тогда с 43 % от общей площади, занятой морем, до 13 %, что привело к массовому вымиранию беспозвоночных.
Если «катастрофы» понимать так, как мы предложили, тогда легко будет смириться и с тезисом, казавшимся долгие годы еретическим, ставившим шлагбаум на пути планомерного познания плавного течения природных явлений, а именно: геологическая история – это непрерывная цепь катастроф.
Так оно и есть. Даже если не вдаваться в глубокомысленный философский анализ этой проблемы, а ограничиться напоминанием того факта, что до нас дошли лишь единичные свидетели геологической истории, плотно уложенные в виде пластов в разрез земной коры, то станет ясно, что даже события, разделенные между собой десятками и сотнями тысяч лет, будут восприниматься нами как непрерывные. Мы поясним этот очень важный тезис на примере одной крайне любопытной группы отложений – турбидитов.
Однако прежде надо сделать небольшое замечание. Оно только на первый взгляд может показаться чисто терминологическим. На самом деле речь пойдет о материализации некоей мистически-философской категории явлений, называемых «катастрофами», в результате чего одна из них вычленяется и становится вполне осязаемой, как бы трансформируясь в конкретный геологический процесс, который с успехом изучается в современных условиях. Найдена также генетически однородная группа отложений, обязанная своим образованием этому процессу.
Итак, речь пойдет о турбидитах. Турбидиты – это отложения плотностных водных потоков, т. е., если использовать образную аналогию, это подводные селевые потоки, хотя чаще всего они не переносят крупные валуны и обломки пород, а отличаются от обычного придонного течения только плотностью – их плотность всегда выше, чем плотность окружающей морской воды.
Там, где река впадает в море, как правило, есть подводная дельта. Чаще она занимает небольшую площадь, реже достигает бровки шельфа, т. е. глубин порядка 200 м. Там образуются крупные промоины – своеобразные ловушки, куда река в период паводка выносит огромные массы взвешенного осадочного материала. Продолжением подводной дельты на континентальном склоне, т. е. это уже до глубин 4000 м, являются подводные каньоны. По ним вся накопившаяся на шельфе разжиженная масса осадка эпизодически сбрасывается вниз в виде плотностного потока. Поток либо разгружается в основании континентального склона, либо (в ряде случаев) переносит взвесь еще на более низкие отметки – в глубоководные желоба.
В потоке, как легко догадаться, во взвешенном состоянии могут находиться минеральные частицы разных размеров – от первых микронов до первых сантиметров. При разгрузке они оседают на дно по закону Стокса: вначале более тяжелые, затем легкие. Поэтому образованный слой такого осадка неоднороден и по составу и по размеру слагающих его частиц. Он напоминает слоеный пирог со смазанными внутри границами. Такой слой и получил название турбидита. Это от английского термина turbidity current – мутьевой поток.
Открыли это явление в конце прошлого столетия в Женевском озере. После того как в 1929 г. в районе Большой Ньюфаундлендской банки сошедшие мутьевые потоки порвали во многих местах бронированный трансатлантический телеграфный кабель, ученые поняли, что с этим явлением надо считаться.
В 1958 г. известный голландский ученый Филипп Кюнен (1902-1976) доказал, что турбидиты – это не специфически «сегодняшний» осадок. У него есть предки в самых разных геологических периодах. Ранее эти отложения называли флишем, флишоидами, морской молассой, и по поводу их генезиса гипотезы высказывали самые фантастические.
Попробуем взглянуть на это явление с других позиций. Обычно в морях осадконакопление идет так же, как снег в морозный зимний день, иначе говоря, «частица за частицей». Тогда, если этот процесс непрерывен (что же может его прервать?), осадок на дне океана должен быть нерасслоенным. Между тем это не так. Бурение показало, что осадок имеет вполне четкие внутренние границы. Их образование можно объяснить только тем, что на этот медленный, монотонно протекающий, процесс время от времени накладывается другое, но более интенсивное по силе воздействия явление – либо активизация придонного течения, либо изменение климата, либо тектонические подвижки. Прерывистость изменения, таким образом, это реальность, а не артефакт, порожденный неполнотой геологической летописи. Одним словом, и здесь, пусть и незначительные, но все же катастрофы (события).
А что же такое тогда мутьевой поток, если взглянуть на него с точки зрения специалиста по седиментологии (науки об образовании осадков)? Никакой регулярности, а тем более периодичности в его появлении нет. Как установили недавно морские геологи по кернам скважин глубоководного бурения, заметный мутьевой поток, оставляющий след в геологической летописи слойком турбидита мощностью хотя бы 2-5 см, бывает один раз в 5-10 тыс. лет. Если же эти слойки турбидита уже легли друг на друга в разрезе, то раскрутить историю вспять, т. е. вычислить время, когда именно они образовались, невозможно. Следовательно, «катастрофичность» предопределена как бы самой природой этого явления. Такой тип осадочного процесса в 1978 г. я предложил называть инъективным седиментогенезом.
Мутьевой поток – это своеобразная инъекция осадка в зону седиментации. Осмысливание именно этого явления как явно катастрофического по способу проявления и в то же время вполне доступного для непосредственного изучения в современных обстановках, как своеобразного гомолога ряда осадочных образований геологического прошлого навело некоторых специалистов по седиментологии на мысль, что мутьевые потоки фокусируют – и притом очень удачно – оба классических взгляда на геологическую историю: актуалистический и катастрофистский. Их-то и объединили под названием «актуалистический катастрофизм». Это название весьма точно отражает суть дела, хотя мне и не очень нравится. Но ничего другого, более благозвучного, придумать пока не удалось [6] [6] А. И. Айнемер предложил вариант: «событийный актуализм», по-видимому, по аналогии с «событийной стратиграфией». Этот вариант мне кажется все же менее точным.
[Закрыть].
И эту мысль о соединении актуалистического и событийного (катастрофического) взгляда на ход геологических процессов мы проиллюстрируем графически. На рис. 5 показаны три разных способа (по характеру отношения к геологическому времени) наслоения горных пород в разрезе.
Первый из них (рис. 5а), когда процесс осадконакопления развивается непрерывно во времени. Тогда в разрезе фиксируется симметрично устроенный элементарный цикл пород. Примерами таких циклов могут служить циклы угленосных и соленосных отложений.
Второй вариант (рис. 5б): процесс развивается непрерывно во времени, но образующиеся при этом последовательности пород (седиментационные циклы) устроены несимметрично, как например ленточные глины.
Третий вариант (рис. 5в) описывает дискретный (прерывный во времени) процесс циклического осадконакопления. Это означает, что осадок поступает в бассейн лишь в отдельные (очень краткие) промежутки времени. В остальное время осадки, накапливающиеся в бассейне, заметных следов в разрезе не оставляют. Именно так формируются циклы турбидитов, являя собой классический пример дискретного, или катастрофического, или, наконец, событийного седиментогенеза.
Итак, с позиций актуалистического катастрофизма геологическая летопись должна трактоваться как непрерывная цепь длительного «ленивого покоя», изредка (как часто – сказать невозможно) прерываемая взрывами активности. Этот новый современный взгляд нашел отражение и в математике: в 1975 г. Рене Том опубликовал математические основы теории катастроф. Она, разумеется, родилась совсем на другой фактологической базе, но вполне «ложится» и на интересующие нас методологические проблемы познания прошлого.
И в заключение отдадим должное двум ученым, которые первыми уловили связь двух, казалось бы, принципиально нестыкуемых методологических платформ: катастрофизма и актуализма. Это американский седиментолог Роберт X. Дотт и швейцарский геолог Джинхва Хсю.
