Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты

Тем временем австрийский геолог Эдуард Зюсс, ведущий последователь европейской школы в теории контракции, был специалистом по географии Альп и применил теорию контракции для объяснения формирования этой горной цепи в своем труде «О строении высокогорных массивов Центральной Европы» (Ueber den Aufbau der mitteleuropäischen Hochgebirge), опубликованном в 1873 г. Работа Джеймса Даны в Америке оказала значительное влияние на Зюсса, и он стал первым, кто использовал термин «тектоника» (от греч. τεϰτονιϰός – строительный) применительно к теории, которая объясняет движения, деформацию и изменение формы крупных блоков земной коры со временем по отношению друг к другу. Зюсс описал, как фрагменты коры «борются» за свое положение, в результате чего происходит сокращение передних сторон блоков при их столкновении друг с другом и растяжение, когда они разделяются. Такие новаторские идеи, изложенные в теории контракции, прямо противоречили теории униформизма, поддерживаемой Лайелем, о медленных и постоянных процессах.

Исходный материал для горных систем должен был откуда-то взяться. Соответственно, теория геосинклиналей, выдвинутая американским геологом Джеймсом Холлом, объединила теорию перманентности Даны с представлениями об осадочных бассейнах. Холл предположил, что большие бассейны, образовавшиеся в местах прогиба коры и наполненные осадками, в конце концов в результате сжатия или скольжения блоков земной коры поднимались, образуя горные цепи. Эти бассейны получили неуклюжие названия: геосинклинали, миогеосинклинали и эугеосинклинали. Тем не менее некоторые из этих слов, подобно устойчивым к выветриванию породам, сохранились в геологической литературе.

Рис. 5.1. Физическая карта Америки, Африки и Атлантического океана, 1849 г., 24 × 28 см, масштаб не указан (Woodbridge, 1838; из коллекции карт Дэвида Рамзи; с любезного разрешения Центра карт Дэвида Рамзи, библиотеки Стэнфордского университета. https://purl.stanford.edu/zh174hj7174)

В теории контракции имелось несколько проблем и несоответствий. Если она была верна, тогда все горы должны были сформироваться в одно время и быть одинакового возраста, а геологи не могли это подтвердить. Более того, температуры внутри Земли должны были бы понижаться, но данные указывали на повышение температуры по мере увеличения глубины – на существование геотермического градиента, порождаемого энергией ядра Земли и распадом радиоактивных элементов. Теория контракции не могла объяснить распределение зон землетрясений и зон, где землетрясений не бывает. Кроме того, ученым давно было известно, что большие массивы гор, благодаря своему гравитационному притяжению, вызывают отклонение свинцового отвеса от его истинной вертикальной оси. Валлийский землемер и географ сэр Джордж Эверест, в честь которого названа гора, провел такое исследование при выполнении геологической съемки для Британской империи в Индии и Гималаях. Расчеты Джорджа Эвереста показали, что отвес отклоняется не настолько далеко, как ожидалось, исходя из массы одноименной горы. Ученый сделал вывод, что гора Эверест, должно быть, имеет меньшую плотность, чем предполагалось, а ее основание находится глубоко в коре, поддерживая ее массу. Но если бы континентальные массы были менее плотными, чем океаническая кора, тогда кора в районе гор не могла бы погружаться и превращаться в океаническую кору, и наоборот. Это был еще один гвоздь в крышку гроба теории контракции.

Эдуард Зюсс стал знаменит благодаря предположению о том, что наблюдаемые сегодня континенты в далеком прошлом, вероятно, были объединены в один континент. Зюсс назвал континент Гондваной в честь пластов осадочных пород верхнего карбона и нижнего мела, расположенных в исторической области Гондвана в Индии. Непрерывная последовательность горных пород включала залежи угля и примечательные растения глоссоптерисы, Glossopteris, – род ископаемых голосеменных, – которые сыграли значительную роль в развитии теории тектоники плит. Глоссоптериды, Glossopteridales, порядок вымерших растений, к которому относятся глоссоптерисы, обнаруживаются в «угольных болотах» с карбона до конца пермского периода (рис. 5.2). Зюсс публиковал полученные данные в своем главном труде «Лик Земли» (Das antlitz der Erde) начиная с 1883 г., последний том вышел в 1909 г.[226], и в том же году был опубликован его перевод на английский язык[227].

Рис. 5.2. Листья ископаемого растения глоссоптерис из пластов пермского периода в Австралии (поле обзора 12,4 см в ширину). (James St. John, 2014)