Каменноугольные отложения карбона. Угленосные области и тропическая природа карбоновых углей

Я остановился здесь несколько подробнее на псевдогляциальных явлениях пермокарбона потому, что до сих пор, видимо, лишь я один  возражаю против ледникового происхождения Сквантум-тиллита и поэтому должен был дать подробное обоснование моим возражениям. Теперь посмотрим, как располагаются надежные данные о климате карбона и перми в свете гипотез теории дрейфа материков.

Важнейшие из них нанесены на карты. Достоверные следы оледенения обозначены буквой Е. Как мы видим, все участки, покрытые в то время ледниками, сомкнулись вокруг Южной Африки и заняли на земной поверхности область радиусом около 30°. Одновозрастные свидетельства полярного климата теперь, следовательно, ограничены таким же по площади ареалом, как и в современной климатической системе. Это подтверждение нашей гипотезы, лучше которого нечего и желать.

Как же получается, что многим доказательствам материкового льда у Южного полюса не противостоят таковые на Северном полюсе? Объяснение заключается в том, что Северный полюс лежал в Тихом океане в том месте, которое далеко отстояло от всех континентов.

От середины области оледенения, т. е. от Южного полюса, на наших рисунках проведены соответствующие ему линии экватора и параллелей 30 и 60° северной и южной широт, а также Северный полюс. Эти линии в принятой проекции, естественно, сильно искривлены; экватор, представляющий в действительности самую большую окружность на шаре, изображен изогнутой, несколько более толстой линией. Как же на такой схеме располагаются остальные показатели климата?

Большая зона каменноугольных отложений карбона, которая проходит через Северную Америку, Европу, Малую Азию и Китай, опоясывает Землю на нашей реконструкции (не на современной Земле!) таким образом, что полюс оказывается в центре области оледенения, а сама зона совпадает с нашим экватором.

Уголь, как уже говорилось, указывает на влажный климат. Пояс дождей (гумидный), который в данном случае охватывает Землю в виде большого круга, может быть несомненно только экваториальным. Если к тому же можно установить, как это получилось на нашей реконструкции, что этот пояс расположен в 90° от центра обширной области материкового оледенения, то мы тем более вправе сделать вывод об его экваториальном положении.

Важно уяснить себе, что этот вывод совершенно неизбежен, независимо от того, исходим ли мы при этом из теории дрейфа или нет. Современные европейские угленосные области карбона лежат точно в 80° к северу от детально изученных, достоверных следов материкового льда этого же периода в Южной Африке, где мы находим подтверждение того, что снеговая граница, подобная той, какая теперь существует только в Антарктике, достигала уровня моря. С учетом смещения, произошедшего в альпийском цикле горообразования, это расстояние в третичном периоде было, вероятно, в карбоне на 10—15° больше, чем сейчас.

Однако положение Европы по отношению к Южной Африке не претерпело существенных изменений. Поэтому не может быть ни малейшего сомнения в том, что европейские угли каменноугольного периода во время образования были удалены как раз на четверть земной окружности от центра обширной области материкового оледенения, независимо от того, какие гипотезы строятся о положении других континентов в то время. На расстоянии 90° от полюса можно находиться, несомненно, только на экваторе.

Шпицберген расположен на Европейском континентальном блоке и, следовательно, в карбоне должен был иметь такое же положение по отношению к Европе, как теперь. Его мощные карбоновые залежи гипса свидетельствуют о субтропическом аридном климате и показывают, что северная зона субтропического климата лежала в то время еще на 30° севернее европейских угленосных отложений. В соответствии со сказанным неизбежен вывод, что европейские карбоновые угли образовались в экваториальной дождливой зоне. Такой вывод можно сделать, даже не опираясь на теорию дрейфа.

Это доказательство настолько неопровержимо, что рядом с ним все другие критерии должны отступить на задний план. Конечно, все же справедлив вопрос, совпадает ли с этим результатом характер остатков растений, встречающихся в европейских угленосных отложениях каменноугольного периода и в смежных с ними слоях. По заключению лучшего знатока карбоновой флоры А. Потонье, это действительно так. Его исследование по этому вопросу [169] до сих пор является наилучшим и самым подробным; в нем исключительно на основе ботанических данных ученый приходит к заключению, что европейские угленосные отложения карбона являются ископаемыми торфяными болотами типа тропических болот на низменных равнинах.

Основания, которые Потонье приводит для своей концепции, конечно, не побуждают к строго однозначному выводу, ибо очень трудно определить характер климата по такой древней флоре. Эту неопределенность особенно подчеркивали его противники, которых немало среди современных палеоботаников. Однако примечательно, что последние, насколько мне известно, не в состоянии опровергнуть доводы Потонье тем, что они нашли для приводимых им характерных черт флоры более вероятное, другое толкование климата, или тем, что они могут назвать другие характерные черты этой флоры, указывающие при этом на иной климат. Приводимые противниками Потонье возражения всегда носят скорее общий характер. Именно по этой причине, поскольку ботанические доказательства Потонье, видимо, все еще совершенно неоспоримы, интересно познакомиться с ними.

Он приводит главным образом шесть характерных признаков, указывающих на тропический генезис флоры.

1.         Насколько можно судить по органам размножения ископаемых папоротников, обнаруживается их родство с семействами, распространенными в настоящее время в тропиках. Между прочим, достойно упоминания родство многих карбоновых папоротников с современными мараттиевыми.

2.         В карбоновой флоре в основном преобладают древовидные папоротники и вьющиеся или лианоподобные папоротники. Древовидные формы преобладают также в группах, которые в настоящее время большей частью являются травянистыми.

3.         Многие карбоновые папоротники, например древовидный папоротник Pecopteris, имеют афлебии, т. е. неравномерно рассеченные перья в месте прикрепления боковых стержней, сильно отличающиеся от правильного перистого расчленения остальной части листа (вайи). Они оказываются полностью сформированными, в то время как нормальные перья еще свернуты. Такие афлебии наблюдаются сейчас только у тропических' папоротников.

4.         Значительное число карбоновых папоротников имело такие большие вайи, какие встречаются только в тропиках. Бывают листья площадью в несколько квадратных метров.

5.         Зоны прироста (годичные кольца) полностью отсутствуют в стволах европейских деревьев каменноугольного периода. Таким образом, рост, вероятно, не прерывался ни периодическими засухами, ни периодическими похолоданиями. Мы можем теперь добавить: напротив, на Фолклендских островах и в Австралии, расположенных, как показывают  35 и 36, в высоких южных широтах, были найдены пермокарбоновые деревья с отчетливыми годичными кольцами.

6.         Каулифлория установлена как у «каламитовых, так и у лепидофи- тов, а среди последних именно у некоторых лепидодендроновых (относя-1 щихся к „роду" Ulodendron, выделенному исключительно на основе тех больших рубцов на стволе, которые соответствуют местам прикрепления стробилов) и у сигилляриевых... Распространение деревьев, цветки которых прорываются сбоку через прежнюю древесину (стволов и ветвей); в настоящее время почти целиком ограничено тропическими дождевыми лесами... Возможно, это интенсивная борьба за свет, обусловленная густым, тропическим растительным покровом, которая выражается в том, что светолюбивая листва часто занимает исключительно верхушки побегов, в то время как органы размножения встречаются на тех часткх1 растений, которые менее доступны свету, где они во всяком случае никоим образом не препятствуют эффективной жизнедеятельности листвы»:

Хотя эти ботанические выводы считают, как отмечалось, ненадежными, можно определенно утверждать: такая флора не могла существовать в районах ни с холодным, полярным климатом, ни с умеренным климатом, который теперь господствует в местах ее произрастания; речь может идти только о тропическом или субтропическом климате. Во-вторых, все признаки отлично подходят к нашему, найденному другим, бо^ лее надежным путем выводу о возникновении этих угленосных отложений в экваториальной зоне ливневых дождей.

Противники Потонье придерживаются большей частью точки зрения, что речь идет не о тропическом, а о субтропическом климате. Для обоснования этого раньше утверждали (я не знаю, утверждает ли это тетерь еще кто-нибудь), что в нынешней экваториальной зоне ливневых дождей якобы не существовало торфяных болот и не могло существовать, поскольку торф будто бы не образуется выше некоторой температуры из-за более быстрого разложения растительных остатков в таком жарком климате. Эти соображения можно проще всего опровергнуть тем, что в последнее время почти повсюду в современной экваториальной зоне ливневых дождей были найдены торфяные болота, в частности на Суматре, Цейлоне, у озера Танганьика и в Британской Гвиане. Много других, еще неизвестных болот находится, вероятно, в болотистых областях Конго и Амазонки. Их существование весьма вероятно, судя по чайному цвету «черных вод» многих рек в этих районах. Таким образом, в данном возражении речь идет не о чем другом, как о заблуждении, вызванном недоступностью тропических болот и обусловленном этим их недостаточным знанием. Разумеется, на экваторе каменноугольного периода образованию торфяных болот особенно благоприятствовали происходящие одновременно перемещения земной поверхности во время интенсивной кар- боновой складчатости, вследствие которых нарушался естественный сток воды и на весьма обширных пространствах создавались болота.

В качестве другого довода, подтверждающего наличие субтропического климата, приводился тот факт, что древовидные папоротники, которые часто попадаются в углях карбона, теперь реже встречаются в тропиках, чем в субтропиках, причем на увлажненных склонах гор. Но, с одной стороны, это не убедительный довод, ибо в действительности древовидные папоротники сейчас встречаются, хотя относительно редко, но также и в торфяных болотах экваториальной зоны ливневых дождей. Возможно, здесь их отчасти вытеснили лучше приспособившиеся новые формы, которых еще не было в каменноугольное время и которые не могли поэтому конкурировать с ними. Кроме того, сравнение с современными субтропиками плохо подходит постольку, поскольку они засушливы, за исключением областей мусонных дождей на восточных краях континентов, так что столь протяженный пояс болот, какой соответствует главным областям карбонового угленакопления, если учитывать климатические реконструкции, не мог разместиться в субтропиках. Угленосные пояса могут соответствовать только экваториальному или умеренно холодному климату. В последнем, однако, произрастание древовидного папоротника исключено.

Если, наконец, некоторые авторы сомневаются в объяснении Потонье по той причине, что он якобы ошибся  также при климатическом истолковании третичных бурых углей, то мы, видимо, вправе не принимать этого во внимание, ибо вывод, что тот, кто однажды ошибся, должен поэтому ошибаться всегда, наверняка еще менее надежен, чем доказательства Потонье о тропической природе европейских карбоновых углей.

Весь этот спор о тропической или субтропической природе углей ведется по причинам, не носящим принципиального характера. Этому не следует удивляться, имея в виду такую древнюю флору. Однако я повторяю, что расположение этих углей на расстоянии четверти земной окружности от центра несомненно полярной области материкового оледенения является совершенно убедительным доказательством их образования в экваториальном дождливом климате и, как подчеркивалось, совершенно не зависит от проблемы перемещения континентов.

Теория дрейфа только дополняет это доказательство, присоединив внеевропейские звенья рассматриваемого большого угленосного пояса, современное расположение которого без учета континентального дрейфа приводит к противоречиям.

Идентичность флоры и тем самым климатических условий формирования угленосных отложений карбона в Северной Америке, Европе, Малой Азии и Китае ныне признается всеми. Поскольку европейские звенья этого пояса должны были непременно возникнуть в экваториальной гу- мидной зоне, то необходимо это считать обязательным и для других звеньев. Их современное положение служит прямым доказательством теории дрейфа, ибо оно сейчас не требует, чтобы все эти места угленакоп- ления были расположены на одном большом круге. Для поясйения мы даем на  37 нарисованную Крейхгауэром [5] карту Земли для карбона с предполагаемым им экватором. Мы видим здесь картину, к которой можно было бы прийти без теории дрейфа: для Европы, Африки и Азии она приблизительно совпадает с нашей, но экватор на ней проходит не через восток Соединеных Штатов, где он должен бы быть согласно данным о климате, а через Южную Америку, где он не мог находиться, так как в этом месте, на расстоянии около 10°, было распространено внутриматериковое оледенение. Естественно, снова резко бросается в глаза несовместимость положения Индостана и Австралии с их следами материкового льда.

Большая мощность угольных пластов в главном угольном поясе карбона, которая делает его таким для нас ценным, отлично согласуется с его образованием в экваториальной зоне ливневых дождей. Значительно менее мощными являются угольные пласты, образовавшиеся на южных континентах в пермском периоде всюду на основных моренах растаявшего внутриматерикового льда (ср.  36). Соответствующая флора, названная глоссоптерисовой по травянистому папоротнику Glossopteris, была характерна для прохладного климата. Речь идет о болотах южной субполярной гумидной зоны (зоны дождей) совершенно такого же происхождения, что и зона четвертичных и послечетвертичных торфяных болот Северной Европы и Северной Америки. Эти угленосные формации и глоссоптерисовая флора также требуют объединения областей, которые теперь занимают пространство, гораздо более обширное, чем существовавшая в то время климатическая зона, в которой они могли развиваться.

Другие показатели климата карбона и перми также подтверждают результаты, представленные на  35 и 36, причем зональность их распределения подтверждается только тогда, когда расположение континентов принимается согласно теории дрейфа.

Рассматривая оба субтропических климатических пояса, включающих аридные области, особенно хорошо можно проследить северный пояс в карбоне и перми. При этом наблюдается не только его существование, но также и его перемещение на юг в пермском периоде, вследствие чего экваториальная гумидная зона (зона ливневых дождей) была вытеснена из Северной Америки и Европы и сменилась аридной. В карбоне на Шпицбергене и в западной части Северной Америки в больших количествах отлагался гипс (см. G на  35), а встречаемые в последней из указанных областей мощные красноцветные отложения пермокарбона повсюду свидетельствуют о климате пустынь.

Экваториальная гумидная зона охватывала только восточную часть Северной Америки, но в пермском периоде уже вся Северная Америка и Европа были в зоне пустынь. В позднем карбоне на Ньюфаундленде над последними угольными пластами уже появляется соль (см. S на  35 и 36), а в пермском периоде большие месторождения гипса образуются в Айове, Техасе и Канзасе, в последнем штате — также месторождения соли. В то же время в Европе, через которую в карбоне проходила экваториальная зона ливневых дождей, в пермском периоде образовались крупные залежи соли в Германии, Южных Альпах, Южной и Восточной России. Только в одной Германии Арльдт [11] указывает девять пермских соляных месторождений, среди них известное месторождение Штассфурт. Это передвижение климатических зон Европы на юг и их одновременное перемещение на юго- восток в Северной Америке, вместе с перемещением областей внутримате- рикового оледенения из Южной Африки в Австралию доказывают некоторое, хотя и умеренное, перемещение полюсов с каменноугольного по пермское время.

Насколько позволяют судить существующие наблюдения, южная аридная зона каменноугольного периода оставила следы главным образом в районе Сахары, где образовались многочисленные крупные соляные месторождения, и в Египте, где отлагались песчаники пустынь. Эти отложения изучены далеко не так детально, как в Европе, особенно в отношении определения времени их формирования.

Наконец, в картину климатических зон без труда вписываются также коралловые рифы каменноугольного возраста Европы (от Ирландии до Испании) и Северной Америки (от озера Мичиган до Мексиканского залива), а также пермские рифообразующие рихтгофениды в Альпах, на Сицилии и в Восточной Азии.

Из вышеизложенного видно, что не только следы пермокарбонового оледенения, но также и ископаемые данные о климате в своей совокупности укладываются по теории дрейфа материков в систему, которая полностью соответствует современной климатической системе, если передвинуть Южный полюс в район Южной Африки. При современном расположении континентов, напротив, свести их в понятную климатическую систему вообще невозможно. Благодаря этому подобные наблюдения становятся одним из самых веских доказательств правильности теории дрейфа материков.

Палеоклиматические доказательства теории дрейфа были бы, однако, неполными, если бы они были применимы только для карбона и перми и непригодны для последующих периодов. (Для предшествующих периодов их еще пока нельзя применить, потому что для них в настоящее время еще отсутствует картографическая основа). Однако это вовсе не так. В написанных мной совместно с Кёппеном книге [151] рассматриваются по порядку все последующие геологические эпохи таким же образом, как здесь, вкратце, рассматривались карбон и пермь.

Ограниченность места не позволяет нам повторить эти рассуждения, и мы поэтому вынуждены отсылать читателя к нашей книге. Результат оказывался постоянно один и тот же: при использовании в качестве картографической основы реконструкции, выполненной на основе теории дрейфа материков, показатели климата всегда располагаются в системе, принципиально одинаковой с современной. В то же время, если исходить из се- годняшего положения континентов, в них появляются противоречия. Чем ближе мы подходим к современности, тем меньше, естественно, этих противоречий, потому что положение континентов все больше приближается к существующему в настоящее время, и тем слабее поэтому становится доказательная сила таких свидетельств для подтверждения теории дрейфа материков.

Впрочем, следует заметить, что при истолковании доисторических климатов, особенно в более поздние эпохи, важнейшую роль играет миграция полюсов. Миграция полюсов и дрейф континентов, дополняя друг друга, образуют упорядочивающий принцип, с применением которого имевшаяся до сих пор путаница разрозненных фактов, казалось бы, противоречащих друг другу, преобразуется в картину, снова поражающую своей простотой и полной аналогией с современной климатической системой, что необычайно убедительно. Но этим мы обязаны только теории дрейфа, ибо без нее теория перемещения полюсов смогла бы дать удовлетворительное решение в лучшем случае только для новейших эпох.

К содержанию книги: О теории дрейфа континентов