Текст книги "Следы трав индейских"

Автор книги: Сергей Мейен

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 12 страниц)

Рис. 8. Реконструкция томиодендрона (слева) и лофиодендрона (Lophiodendron) из раннего карбона Ангариды

У еврамерийских плауновидных отношение только неразветвленной части ствола к его толщине у комля составляет от десяти до тридцати к одному. Судя по имеющимся фрагментам, стволы ангарских плауновидных сужались вверх очень постепенно, так что отношение длины ствола к диаметру было не менее двадцати к одному. По листовым подушкам на стволах можно судить о динамике роста ствола. В отдельных его участках подушки сильно сближены и как бы стиснуты, а выше и ниже расположены более свободно. Возможно, так отразились на росте ствола сезоны года или периоды размножения. Сопоставляя эти и некоторые другие факты, можно заключить, что стволы беспрепятственно росли несколько лет. Получалась длинная неветвящаяся палка с пучком листьев наверху и ежиком отсохших листьев ниже по стволу. Можно попытаться представить себе этот странный ландшафт. По берегам рек и озер тянется унылая щетка из палок разной величины. Некоторые завалились. Вода подхватывает их и несет, сбивает кучами в заводях. Местами щетка прерывается зарослями папоротниковидных растений с округлыми листьями-перышками. Остатки таких листьев, еще сидящих на побегах, обычно встречаются в раннекаменноугольных толщах Сибири. Осеннего листопада, наверное, еще не было. Вместе с этими растениями никогда не встретишь ни косточки какого-нибудь четвероногого, ни крылышка насекомого. Тихо было в зарослях.

Когда мы однажды обсуждали эти странные ландшафты с М. И. Грайзером, много лет изучавшим нижнекаменноугольные отложения Сибири, он обратил мое внимание еще на одно обстоятельство. В раннем карбоне Ангариды, считает он, было сухо, и не только на юге – в Минусинском бассейне или в Кузбассе, но и на севере. В бассейне реки Оленек в отложениях низов карбона есть гипсоносные толщи, которые, по всем литологическим канонам, могли откладываться только в сухом (аридном) климате. Можно предположить, что те растения, остатки которых мы находим в немалом количестве в нижнем карбоне Ангариды, селились поближе к воде, а возвышенные места были голыми. Об этом косвенно свидетельствует и тот факт, что даже там, где скапливалось особенно много растительных остатков, дело не доходило до образования угольных пластов, нет даже тонких прослоев угля. С голых возвышенностей, надо думать, непрерывно сносились песок и глина. Накопление же угля возможно лишь тогда, когда песчаные и глинистые частицы не подмешиваются в большом количестве к скоплению растительных остатков.

Здесь надо заметить, что отсутствие угленакопления не было особенностью раннекаменноугольной эпохи вообще. В экваториальной области угленакопление тогда уже шло вовсю, скажем, на Урале, в Подмосковном бассейне, на Шпицбергене и в других местах, хотя главные эпохи образования углей в экваториальной области наступят позже. Появление угленосных толщ в раннем карбоне, причем не только по побережьям морей; но и во внутриконтинентальных впадинах, – важное свидетельство того, что растительность покрывала склоны и сдерживала их размывание, препятствуя сносу песчано-глинистого материала на дно впадин. Только поэтому в болотах на дне впадин могли накапливаться угольные пласты.

В классификации современных климатов не заготовлена ячейка, куда можно поместить условия раннего карбона на Ангарском материке. Поэтому вполне можно говорить о том, что это был по-настоящему «вымерший» климат. Для него еще надо придумать название. Можно сказать, например, так: высокоширотный аридно-безморозный климат. Но лучше, может быть, не обращаться к такой терминологии, поскольку над свойствами этого «вымершего» климата еще предстоит поломать голову. Поэтому лучше воспользоваться другим способом обозначения климатов. Им широко пользовался В. Кеппен, один из крупнейших климатологов нашего столетия. Он говорил о «климате березы» или о «климате фуксии», и это не было стремлением к одной лишь образности языка. Кеппен понимал, что, классифицируя климаты по растениям и растительности, мы сразу получаем легко понимаемые и четко отграничиваемые типы. В такой классификации автоматически учитываются вариации климата по годам, поскольку за долгий срок существования рода растений или определенного типа растительности характеристики климата как бы осредняются. Тем самым отделяются климаты с определенной амплитудой в температуре, влажности и других показателях.

В. А. Красилов использовал тот же прием для климатов геологического прошлого и предложил называть климат Еврамерийской области карбона климатом стигмарии. К сожалению, и этот прием, хотя и наиболее перспективный, пока нельзя использовать для обозначения вымершего ангарского климата. Надо полнее узнать соответствующие роды растений, как следует изучить их распределение в разрезе и на площади. Возможно, что в такой роли в будущем выступят роды Tomiodendron или Lophiodendron, широко распространенные в нижнем карбоне Ангариды.

После всего сказанного об ангарском «вымершем» климате у читателя могут возникнуть вопросы: почему вообще был возможен такой климат, есть ли другие факты, подтверждающие палеоботанические свидетельства, почему произошло крупное похолодание в конце раннего карбона, как отразилось это похолодание по другую сторону от Еврамерийской области, на гондванских материках, и был ли там до похолодания тоже безморозный климат? Все эти вполне естественные и действительно важные вопросы еще ждут обстоятельного ответа. Сейчас можно предложить вместо ответа лишь отдельные соображения, во многом гипотетические.

Прежде всего надо учесть, что безморозный климат в высоких широтах – далеко не уникальная черта раннего карбона. Судя по палеонтологическим свидетельствам, морозные зимы захватывали полярные области лишь в отдельные эпохи документированной истории Земли. Поэтому современная климатическая картина с крупными полярными шапками, покрытыми снегом и льдом, скорее исключение, чем правило в геологической истории. Это значит, что мы должны искать ответа не на вопрос, почему в раннем карбоне или какой-либо иной эпохе не было у Земли ледниковых шапок, а на вопрос, отчего они иногда образовывались и меняли весь климат планеты.

Для последнего оледенения, начавшегося еще в неогеновом периоде, покрывавшего в четвертичном периоде (антропогене) огромные площади в северном и южном полушариях и еще не закончившегося, вопрос так и ставится. Над причинами этого оледенения ученые ломают голову более столетия, так и не достигнув единодушия.

Очевидно, к причинам оледенений надо подбираться не изолированно для каждой эпохи, а сопоставляя черты таких эпох. Кроме того, разумно относиться к оледенениям не как к каким-то посторонним событиям, накладывающимся на рутинную климатическую историю планеты, а как к естественным и закономерным фазам этой истории, ее крайним, а не экстраординарным случаям. Приняв эти установки, можно и оценить ранее выдвигавшиеся гипотезы, и наметить пути дальнейших исследований.

В изучении дочетвертичных климатов, начавшемся еще в прошлом веке, центральное место долго занимали броские климатические события – эпохи оледенений, иссушений климата, сильных потеплений. Картина получалась драматичной, и причины климатических переворотов хотелось искать в необычных происшествиях. Приходили в голову космические катастрофы, путешествие Земли через облака космической пыли, отделение или удаление Луны и пр. В последние десятилетия внимание ученых привлекли сравнительно небольшие климатические колебания. Это изменение интересов можно сравнить с тем, что произошло в истории. Когда-то историки интересовались главным образом войнами, революциями, дворцовыми переворотами и в этом видели основной смысл исторического исследования. Лишь много позже они обратились к повседневной экономической жизни народов. Исследования малозаметных событий гораздо более трудоемки, но они восстанавливают прошлое в его полноте, а не в виде набора единичных впечатляющих событий. Расшифровка повседневной жизни позволяет понять и крупные происшествия.

Существует немало способов реконструировать климатическую обстановку прошлого. Используются признаки осадочных пород и их сочетаний, состав остатков организмов в породах. По изотопному составу кислорода в раковинах можно восстановить температуру воды, в которой жило животное. Еще в начале века было установлено, что у цветковых растений листья с ровным краем чаще встречаются в тропиках, чем в умеренных широтах. Листья с таким же краем, но мелкие характерны для сухого климата.

Благодаря привлечению этих и других показателей климата, с которыми нам еще предстоит столкнуться в последующих главах, удалось выявить непрерывные перемены в климатических условиях в последние геологические периоды. Потепления сменялись похолоданиями, более влажные условия – сухими, сужались и расширялись климатические зоны. Вместо однонаправленных тенденций, гипотетически выдвигавшихся исследователями раньше (утверждали, например, что климат всей Земли становится все суше или все холоднее), стала вскрываться сложная, но небеспорядочная картина.

Рис. 9. Палеоклиматические кривые для разных районов Земли и отраженные в изменениях разных признаков: а – палеотемпературы поверхностных вод Карибского моря; б – изменение уровня океана под влиянием таяния ледников, установленное по коралловым террасам острова Барбадос; в – палеоклиматическая кривая Европейской части СССР по комплексу данных; г – палеоклиматические колебания, установленные по составу планктонных фораминифер западнее Ирландии; д – процент пыльцы древесных растений в осадках одного из озер Македонии; е – палеотемпературные кривые по изотопному составу кислорода в толще льда Гренландии (по X. А. Арсланову, Н. В. Кинд и др.)

Наиболее важная черта этой картины – высокая степень синхронности климатических событий в разных частях планеты, глобальный характер не только крупных перестроек, но и небольших перемен. Сначала эта интереснейшая закономерность была установлена для конца четвертичного периода, т. е. для последних десятков тысяч лет. Большую роль здесь сыграли определения возраста отложений с помощью изотопов углерода в органических остатках (радиоуглеродный метод). Еще до этого по остаткам спор и пыльцы во многих районах Земли были установлены небольшие климатические колебания, отразившиеся в смещении растительных зон и осадконакоплении. Эти колебания считали чем-то местным и соответствующие климатические эпизоды в европейской части СССР и, скажем, в Северной Америке называли по-разному. Радиоуглеродные исследования убедительно показали высокую степень синхронности эпизодов на разных материках – в Европе, Америке, Австралии, Африке, Азии (рис. 9).

Эти данные о постоянных климатических переменах и о синхронности похолоданий и потеплений в разных частях планеты заставляют с сомнением относиться к гипотезам, объясняющим оледенения космическими причинами, например, такой, как прохождение Солнечной системы через облако космической пыли. Хотя роль некоторых космических факторов (например, изменение параметров земной орбиты) отрицать рискованно, но едва ли именно космос был непосредственной причиной климатических перемен в истории Земли. Более вероятно допущение, что климат менялся под влиянием палеогеографических перестроек, воздействовавших на циркуляцию атмосферных и водных масс. При этом изменения в одном месте провоцировали отклик в других местах в соответствии с афоризмом «Щелкни кобылу в нос, она махнет хвостом». Некоторые точки Земли особенно чувствительны, и перемены в них могут иметь особенно серьезные последствия.

Сейчас предпринимаются попытки реконструировать климаты далекого прошлого, построив палеогеографические карты и рассчитав циркуляцию течений и атмосферных масс. В нашей стране такую работу недавно предприняли С. С. Зилитинкевич, Д. Д. Квасов и А. С. Монин. Вот что они писали в 1976 г. на страницах журнала «Природа»: «Проведенные расчеты показали, что изменения климата, происходившие в геологическом прошлом, могут быть объяснены «земными» причинами… Главной из них является зависимость климата от изменений расположения суши и моря, а также глубин океана и рельефа суши. Труднее всего объяснить с этой точки зрения быстрые и резкие колебания климата, происходившие в ходе чередования ледниковых и межледниковых эпох на протяжении последних 700 тыс. лет. За это время не произошло существенного перемещения материков. Но, по нашему мнению, сами ледниковые щиты были теми формами рельефа, которые существенно изменяли облик суши. Снижение уровня океана приводило к уменьшению его глубин, а также к осушению шельфов, что значительно изменяло расположение суши и моря. Во время межледниковий оно было благоприятным для начала оледенения умеренных широт, а когда последнее достигало больших размеров, становилось иным – неблагоприятным для его дальнейшего существования. Расчеты изменений климата во время четвертичных оледенений предстоит еще провести в будущем».

В этой цитате важно не пропустить слово «расчеты». Современная климатология – не та наука, где можно строить гипотезы, не прибегая к математическим методам, к расчетам течений, температур и многого другого. «Качественные» (в противовес «количественным») гипотезы сохраняют свой интерес на первых стадиях разработки проблемы, но без математической опоры уже не могут претендовать на истинность. К сожалению, эти расчеты очень сложны просто с математической точки зрения. Впрочем, главная трудность даже не в этом. К расчетам можно приступать, только получив карту распределения материков и океанов и имея представление о рельефе суши и глубинах морей. Хотя при составлении этих карт математика тоже может помочь, но главную роль здесь играют нематематизированные исследования геологического строения разных участков нынешней Земли, распределения в прошлом животных и растений. Расхождения же между геологами, как и между палеонтологами, обычно настолько велики, что многообразие предлагаемых карт может обескуражить кого угодно.

Тем не менее пробные расчеты, выполненные для некоторых эпох, показывают, что, приняв некоторые из предложенных палеогеографических реконструкций, можно хотя бы оценить, каким принципиально мог быть климат. В частности, удалось показать, что нет ничего необычного в климате без полярных шапок и со средней температурой океанических вод около 15°. Про такие времена в уже цитировавшейся статье С. С. Зилитинкевича с соавторами написано, правда с оговоркой, что этот вывод предварительный: «Более интенсивный перенос тепла из низких в высокие широты приводил к тому, что в тропиках температура почти не отличалась от современной, а в полярных районах была гораздо выше». Это как раз то, что надо для принципиального понимания безморозного климата по всей Земле в раннем карбоне и в другие геологические эпохи.

Вынос тепла из экваториального пояса в высокие широты подразумевает систему соответствующих течений. Свободная циркуляция океанических вод должна была отразиться и на распределении морской фауны, климатическая зональность которой должна быть ослаблена. Именно это мы и видим в раннем карбоне. Нельзя сказать, чтобы состав морской фауны этого времени был всюду одинаковым. Палеозоологи выделяют раннекарбоновые области и провинции. И тем не менее общность морских фаун была достаточно высока. Не случайно по остаткам морских моллюсков, плеченогих, кораллов, фораминифер и других организмов удается проследить на огромных пространствах одни и те же стратиграфические подразделения. В Европе нижний карбон делится на турнейский и визейский ярусы. Выше в европейской схеме размещается намюр, относимый уже к верхнему карбону (силезию). В нашей стране карбон делят на три отдела (нижний, средний и верхний), причем нижний намюр выделяют в самостоятельный серпуховский ярус и включают еще в нижний карбон. Каждому ярусу во времени ставится в соответствие одноименный век. Так вот все три яруса нижнего карбона отечественной схемы можно протянуть на всех материках. Наиболее благополучно обстоит дело с турнейским и визейским ярусами. Серпуховский ярус прослеживается уже несколько хуже, но и его отложения можно указать не только в Подмосковном бассейне, где он был выделен, но и, например, на Таймыре, а также и в Австралии.

Поднявшись еще немного вверх по разрезу, мы теряем возможность столь широких корреляций, или они становятся слишком противоречивыми по разным группам морских организмов. Не случайно палеонтологи так долго путались с острогской фауной и даже считали ее пермской. В морях, омывавших Ангариду с севера в послесерпуховское время, морская фауна сначала резко обеднилась, а затем приобрела местный облик. Эту бореальную фауну, появившуюся в среднем карбоне и эволюционировавшую почти до конца перми, иногда называют верхоянской. Происхождение верхоянской фауны неизвестно, а ее своеобразие можно объяснять по-разному. Причину искали в более холодных водах арктических морей или в изоляции бореального бассейна. Возможна и связь обеих причин.

На границе раннего и среднего карбона на больших пространствах временно прекратилось осадконакопление. В геологической летописи образовались пропуски. Например, почти по всей Северной Америке среднекарбоновые отложения (нижняя часть «пенсильванской системы» по схеме Геологической службы США) лежат на нижнем карбоне (миссисипской системе) с крупным перерывом. Вообще лишь в немногих местах планеты можно видеть непрерывную серию слоев верхов нижнего – низов среднего карбона. Интересно, что как раз на серпуховский век и начало среднего карбона приходятся крупные события в истории магнитного поля Земли. В это время несколько раз происходила инверсия магнитного поля, т. е. Южный и Северный магнитный полюсы менялись местами. Палеомагнитологи называют этот интервал разреза дебальцевской зоной (или дебальцевским «супермагнетемом», по новейшей терминологии).

Можно предположить, что на рубеже раннего и среднего карбона в недрах Земли произошло что-то значительное. Это «что-то» вызвало тектонические подвижки с перерывами в осадконакоплении, а с другой стороны – палеомагнитные инверсии. Ограничилась связь арктических вод с экваториальными. Изоляция привела сначала к обеднению фауны на севере, а затем и к появлению верхоянской фауны. Эта же изоляция приполярного арктического бассейна могла превратить его в мощный холодильник, поскольку его воды плохо прогревались полярным солнцем, а приток теплых вод с юга был ограничен. Причинно-следственная цепь раскручивалась все дальше. Морской приполярный холодильник положил конец безморозному климату по всей Ангариде и даже основательно тряхнул тропическую растительность, вызвав здесь «флористическое обеднение» («флористический скачок» Готана). События не прошли незамеченными и в Гондване, но о ней не будем говорить до главы V.

Естественно, что похолодание климата Ангариды не могло не сказаться и на осадконакоплении. Гипотеза о послесерпуховском похолодании, первоначально выдвинутая, как мы видели, исключительно по палеоботаническим материалам, получила неожиданную поддержку от литологов. Об этом стоит рассказать. Как раз в то время, когда начали появляться мысли о том, что раннекаменноугольные ангарские плауновидные свидетельствуют о безморозном климате, возрос интерес к поискам бокситов в Сибири.

Чтобы поиски шли успешно, надо прежде всего отбросить заведомо бесперспективные отложения. К этому времени уже была хорошо известна фитогеографическая схема Г. П. Радченко, который, как помнит читатель, поместил Сибирь раннего карбона далеко от тропиков. Даже более южную Шотландско-Казахстанскую область он связывал с умеренным климатом. Климат Сибири считал умеренно холодным и умеренно влажным. Бокситы в таких условиях не накапливаются. Им нужен безморозный климат. Помня о выводах Г. П. Радченко, один геолог, в докторской диссертации которого помимо прочего рассматривались и перспективы бокситоносности Сибири, с полным основанием заключил: нижнекаменноугольные отложения Сибири можно заведомо исключить из сферы поисков. К счастью, до поисковых партий эта рекомендация или не дошла вообще, или дошла с опозданием. Я сказал «к счастью» потому, что вскоре после защиты диссертации сразу в нескольких местах Сибири и как раз в нижнем карбоне были найдены небольшие залежи аллитов – алюминиевых руд, отличающихся от кондиционных бокситов несколько меньшим содержанием алюминия. Гипотеза безморозного климата Сибири в раннекарбоновую эпоху нашла неожиданное подтверждение, а с другой стороны, и еще более неожиданно, приобрела практический смысл.

Что же было в Сибири после похолодания? Этому посвящена следующая глава. Но прежде чем переходить к ней, не могу удержаться от некоего «моралите».

Когда-то Ж. Кювье выдвинул свою нашумевшую «теорию катастроф», которую его последователи развили до представления о переворотах, преобразовывавших буквально весь земной шар. На смену этой идее после знаменитых исследований Ч. Лайеля пришло убеждение, что на Земле как сейчас, так и раньше в общем было не так уж беспокойно. Хотя то тут, то там случались землетрясения, обвалы, наводнения, извержения вулканов, но ничто не свидетельствует, что раньше они происходили чаще и с большей синхронностью в разных местах, чем сейчас. Ведь никто не призывает эвакуировать жителей из окрестности Везувия даже тогда, когда просыпается не так уж далеко расположенная Этна. Чем дальше, тем все больше всплывало различий между геологической историей разных регионов. Постепенно в сознании большинства геологов утвердилась «мозаичная модель» структуры и развития Земли. Наша планета представлялась огромной мозаикой, участки которой связаны слабо и сама связь их спорадическая. Катастрофизм стал чуть ли не ругательным словом в лексиконе геологов, и от обвинений в катастрофизме старались откреститься.

Тем временем, пока вытравливались остатки и рецидивы катастрофизма из сознания геологов, накапливалось все больше и больше данных о крупных дефектах мозаичной модели. На фоне местной пестроты начинали просвечивать не замечавшиеся ранее широкие межрегиональные связи, выявлялась подозрительная сопряженность во времени весьма разнородных процессов. В самом деле, нужно было время и серьезное усовершенствование стратиграфических шкал, чтобы можно было поставить в связь, пусть гипотетическую, исчезновение плауновидных в Сибири, дебальцевский «супермагнетем», появление верхоянской фауны и перерыв в осадконакоплении между миссисипской и пенсильванской системами Северной Америки. Если все это действительно следы одного события, по-разному проявившегося в разных местах и на разных компонентах геосистем, то можно говорить о некоем глобальном происшествии, пусть не столь драматическом, как представляли себе катастрофы последователи Кювье. Теперь уже дело не в словах. Кто хочет, может назвать гипотетическую перестройку на рубеже раннего и среднего карбона катастрофой. Здесь уже важно не слово, а понимание происшедшего.

Нам еще предстоит познакомиться с подобными событиями в истории Земли, и не буду забегать вперед с рассказом о них. Я только хочу одновременно и сделать вывод из уже сказанного, и сразу обострить внимание читателя к тому, о чем еще пойдет речь. Наверное, надо воспринимать Землю не как мозаику и не как клавиатуру, клавиши которой работают независимо, а как целостную, органично связанную систему. Обычно мы стараемся постичь мир, классифицируя его явления, а затем незаметно навязываем миру свои классификационные ячейки, втискиваем в них какие-то фрагменты действительности, отрывая их от целого. Разойдясь по факультетам и институтам, мы забываем о том, что природу можно разделить соответственно нашим интересам, лишь прибегая к насилию (которое мы зовем абстракцией). Такое размежевание исследователей давно произошло в геологии. Надо ли удивляться после этого, что геологи наблюдают разные проявления одного события и порой не догадываются о том, что их наблюдения надо только свести воедино и получить живую картину происшедшего на самом деле!

Конечно, груз традиций тяжел. Поэтому прослеживание длинных и разветвленных причинно-следственных связей идет медленно. Не случайна и подозрительность ученых к такой работе, ведь они знакомы с попытками связать что угодно с чем угодно и как угодно. Выход растений на сушу объясняли удалением Луны, вымирание динозавров – вспышкой сверхновой звезды. От таких гипотез, с которыми трезвому и вдумчивому исследователю в общем-то просто нечего делать, зарекаться рискованно. Мало ли что насочиняют люди! И все же будущее наук о Земле – не в дальнейшем разобщении данных, сообщаемых разными дисциплинами или касающихся разных регионов. Их будущее – в глубоком и разностороннем синтезе. Главное, что мы должны делать на пути к нему, – это отождествлять то, что раньше разъединяли. Когда-то было подвигом человеческой мысли отождествить в некотором отнюдь не тривиальном смысле падение яблока и движение планет вокруг Солнца. Отождествления, которые еще ждут науки о Земле, будут не менее тривиальными и порой рискованными из-за соблазна необоснованных спекуляций. Чтобы этот риск был минимальным, требуются учет прошлого опыта, широкая эрудиция, разработанная теория исследований. Как ни труден этот путь, иного, по-видимому, нет.