Чтение онлайн

Эвапоритовые отложения мезозоя оказались полезным средством при прослеживании этапов распада Пангеи. С помощью определения их возраста геологи смогли установить последовательность образования рифтов и тем самым хронологию распада Пангеи. Связь между начальными этапами рифтообразования в Пангее и соляными отложениями была впервые установлена в 1975 году Кевином Берком, работавшим тогда в Университете штата Нью-Йорк в Олбани. На рис. 9.2 приведена схематическая карта, показывающая размещение эвапоритов, образовавшихся, согласно Берку, в результате рифтинга Пангеи, и пути проникновения в рифтовые зоны морской воды. Сначала вы должны представить себе склеенными в одно целое четыре континента, соответствующие современным Северной Америке, Европе, Африке и Южной Америке, как показано на рис. 8.4, без Атлантического океана и Средиземного моря. Как уже было разъяснено выше, такова была ситуация в конце палеозойской эры. Затем, после прорыва пролива Тэтис с востока на запад, начался раскол сверхматерика. В узких рифтах, предшествовавших полному развитию этого пролива, откладывались эвапориты. Их возраст относят к раннему триасу; они принадлежат к древнейшим из солевых отложений мезозоя. Североамериканские аналоги этих отложений образовывались вдоль континентального шельфа восточной Канады в период, когда рифты начали отщеплять Северную Америку от Европы и Северной Африки.

Рис. 9.2. Соляные отложения (участки на рисунке с косой штриховкой) образовались, когда морские воды хлынули в рифты, возникшие при расколе Пангеи. Приводится с изменениями по рисунку 1 из статьи К. Берка в журнале Джиолоджи, ноябрь 1975, стр. 614. Геологическое общество Америки.

С течением времени рифтообразование продолжало перемещаться на запад и на юг, пройдя через район Мексиканского залива и в конце концов отколов Южную Америку от Северной. И только к середине юрского периода образовались крупные месторождения солей Мексиканского залива. Полагают, что вода, из которой отложились эти эвапориты, поступала в рифт с тихоокеанского края континента. Эти отложения встречаются как на территории самого Мексиканского залива, так и на прилегающей суше, будучи погребенными под морскими осадками Техаса, Луизианы и Мексики. Эвапориты Мексиканского залива особенно хорошо изучены геологами, поскольку в некоторых местах соль, в силу ее низкой плотности, поднялась в виде больших компактных масс сквозь окружающие осадочные породы, деформируя их и образуя структурные ловушки, в которых накапливались большие количества нефти. Эти так называемые соляные купола, погребенные ниже уровня донной поверхности и обнаруживаемые только с помощью геофизических методов, являются поэтому притягательной мишенью при поисках нефти.

Еще одна группа эвапоритов образовалась из морской воды, затопившей ранние узкие рифты, с которых началось отделение Африки и Южной Америки. Эти отложения моложе, чем европейские или эвапориты Мексиканского залива, и относятся к началу мелового периода. Таким образом, возраст солевых отложений, располагающихся вдоль окраин современных континентов, дает нам очень точную и поучительную хронику постепенного распада на части Пангеи. Конечно, эвапориты не являются единственными памятниками континентального рифтообразования, но они особенно полезны, поскольку представляют собой морские осадки и их возраст обычно может быть определен довольно точно по окаменелостям, встречающимся в более нормальных осадках, с которыми эвапориты переслаиваются.

Не все континентальные рифты создавали условия для образования эвапоритовых отложений. Тем не менее даже очень древние рифты обычно могут быть идентифицированы на основе типичной последовательности пород, которая встречается внутри них и позволяет проследить их эволюцию. По мере того как континентальная кора начинает разделяться и раздвигаться, в рифтах накапливаются осадки, характерные для каждой постепенно опускающейся долины с обрывистыми стенками, то есть мощные толщи материала, смытого со стенок долины, характерные породы типа конгломератов, представляющих собой смеси сравнительно крупных обломков разного размера и разных пород, скрепленных между собой более тонкозернистым цементом. Часто вдоль больших рифтов образуются озера, в конце концов оставляющие после себя участки относительно тонкозернистых осадков. Хорошим современным примером рифта, находящегося на этой стадии развития, является Восточно-Африканская рифтовая долина. Она отмечается длинной цепочкой озер, крупнейшими из которых являются Танганьика и Ньяса. Обычным явлением для рифтов является также вулканическая деятельность, поскольку в таких местах земная кора растянута и утончена, а вещество мантии поднимается кверху и начинает плавиться. Хороший современный пример — Восточно-Африканская рифтовая долина, усеянная вулканами, самый известный из которых Килиманджаро. Таким образом, набор характерных признаков каждого настоящего рифта, его, так сказать, автограф уникален и с высокой вероятностью включает конгломераты, озерные отложения, вулканические породы и, возможно (если рифт достаточно развит, чтобы оказалось возможным проникновение в него морской воды), эвапоритовые отложения. Иногда рифту так и не удается расколоть и раздвинуть континентальную кору; тогда образованный им большой шрам постепенно заполняется осадками, почти не оставляя на поверхности каких-либо явных следов своего существования.

Но если он продолжает расширяться, то спорадическое поступление в него морской воды в конце концов становится постоянным и рифт превращается в полноценное море или океан, как случилось с пангейскими рифтами, которые в конце концов стали Атлантическим океаном. Когда это случается, уникальная последовательность осадков, отмечающая ранние стадии развития рифта, сохраняется только в виде узких полосок вдоль противоположных берегов нового океанического бассейна, которые могут быть отделены друг от друга тысячами километров.

ДИКИЙ ЗАПАД

Из обзора событий, сделанного в главе 8, очевидно, что в геологическом смысле восточная часть Северной Америки была в палеозойскую эру очень активна. Аппалачский горный комплекс, образовавшийся во время объединения континентов в будущий сверхматерик Пангею, — вот наследие событий, которые произошли в этой области. Но когда Пангея снова распалась, последующая история была уже совсем другой. Конечно, кое-какой вулканизм продолжался вдоль края подвергнувшегося рифтообразованию континента, но по мере расширения рифта континентальный край все дальше и дальше удалялся от границы плиты и тем самым от средоточия большей части геологической активности. Восточный берег Северной Америки превратился в пассивную окраину, а активность переместилась на запад.

Вдоль западного берега от Мексики до Аляски за весь мезозой к Северо-Американскому континенту добавилась обширная масса осадочного материала. Это произошло не путем склеивания в один массив больших идентифицируемых континентальных масс, подобно тому, как Африка, Америка и Европа объединились, образовав Пангею. Это произошло, скорее, путем постепенного присоединения множества мелких обломков корового материала. Если и существует современный пример такого процесса, то это скорее всего будет западная часть Тихого океана. Если бы все островные дуги и микроконтиненты этого региона от Камчатки и Японии до Андаманских островов сдвинуть на запад и прижать к азиатскому массиву суши, то результат был бы, вероятно, подобен тому, что произошло во время мезозоя с западной частью Северной Америки.

Геологи назвали мелкие обломки континентальной коры, которые были собраны или сдвинуты вместе в крупные континентальные блоки, «экзотическими», «подозрительными» или «перемещенными» территориями. Все три названия говорят о необычной природе этих блоков. Впервые они были выделены по такому признаку, как резкие контакты со своим окружением, имеющим обычно и другой возраст, содержащим различные ископаемые остатки организмов и сложенным различными породами, отличными от пород, слагающих соседние части земной коры. Экзотические территории встречаются не только в западной части Северной Америки — они были обнаружены и в области Аппалачских гор, и во многих других регионах. Но Западная часть Северной Америки, где было выделено около 200 (!) таких фрагментов, — это классический пример. Большая часть этих экзотических континентальных обломков была присоединена к континенту в течение мезозоя. Рис. 9.3 показывает только некоторые из самых крупных блоков, которые были здесь выделены.

В силу наличия этого как бы лоскутного одеяла, сшитого из обломков континентов, геология западной части Северной Америки очень сложна в деталях. Но главные черты ее истории нетрудно себе представить. В течение большей части мезозоя вдоль всего западного края континента располагалась зона субдукции. Дно океана, двигаясь на восток, погружалось под континент в глубины мантии, таща за собой все острова и микроконтиненты, которые там оказались. Но в отличие от океанской коры, эти обломки не имели достаточной плотности, чтобы погрузиться внутрь мантии, и они прибивались и припаивались к континенту, как только достигали западного края Северной Америки. Имеются признаки того, что временами здесь возникало одновременно несколько зон субдукции, ориентированных более или менее параллельно берегу, и каждая со своей связанной с нею цепью вулканических островов, создающих новые порции земной коры, которые в конце концов сталкивались с материком Северной Америки и прикреплялись к нему. Экзотические территории сложены самыми разнообразными породами, включая не только вулканические породы, подобные породам современных островных дуг, но и океанические осадки, щепки самой океанической коры, которые оказались зажатыми между двумя сходящимися плитами и вытолкнутыми к востоку на континент. Мост Золотые Ворота в Сан-Франциско опирается как раз на такую «щепку» или отщеп. Фактически в границах города Сан-Франциско можно наблюдать много интересных геологических фактов, указывающих на события, происходившие вдоль Западного Берега в мезозое. Геолог Клайд Вааргафтиг из Калифорнийского университета в Беркли написал небольшой путеводитель, в котором описываются некоторые из таких мест. Он назвал ее «На трамвае к субдукции». Официальный камень — символ штата Калифорния — серпентин, плотная, мягкая, зеленовато-серая порода, характерная для местностей, в которых дно океана оказалось надвинутым на континентальную кору в зону субдукции. Эта порода хорошо представлена в местностях вокруг Сан-Франциско, которые описал Вааргафтиг в своем полевом путеводителе. Она образуется в результате взаимодействия воды с породами самой верхней части мантии; ее присутствие в зонах субдукции означает, что куски океанической литосферы, которые во время столкновения двух плит были надвинуты на континенты, имеют иногда достаточную толщину, чтобы сохранить в себе материал как коры, так и мантии. В дополнение к процессу спайки, с помощью которого экзотические территории прикреплялись к континенту, западная часть Северной Америки получала новое вещество в мезозое в результате вулканической деятельности. Наряду с зоной субдукции, расположенной в море параллельно берегу, здесь существовал и связанный с нею материковый пояс вулканической активности, очень похожий на современные Анды. В течение юрского и мелового периодов этот вулканический пояс простирался от Аляски до Мексики, образовав широкую и величественную горную цепь. Последующие поднятие и эрозия стерли и снесли большую часть этих вулканических пород, оставив только небольшие участки — «карманы» — в качестве свидетелей их возраста и природы. Но корни этих высоких гор, огромные массы гранитной породы, которые кристаллизовались и отвердели глубоко внутри коры, ниже вершин активных вулканов, теперь выходят на поверхность. Одним из наиболее известных таких остатков являются горы Сьерра-Невада — большое пятно красного и розового цвета на геологической карте Калифорнии. Иосемитский Национальный парк, эта Мекка для туристов и альпинистов, находится в самом сердце Сьерра-Невады. Но хотя породы, слагающие Сьерра-Неваду и столь любимые натуралистом Джоном Мьюиром и поколениями последующих бродяг с рюкзаками, обязаны своим происхождением в конце концов событиям далекого мезозоя, их современный рельеф представляет собой гораздо более современное образование.

Рис. 9.3. Западная часть Северной Америки почти целиком состоит из мелких кусков «экзотического» материала коры, которые были «пришиты» к континенту в течение мезозоя. Некоторые из более крупных фрагментов обозначены в левой части карты, закрашенной светло-серым светом. Более темный тон обозначает более древнюю кору (рис. 4.3). Приводится с изменениями по рисунку 16.25 из книги: В. Дж. Скиннер и С. С. Портер. «Динамическая Земля», изд-во «Джон Уайли и Сыновья», 1995. Используется с разрешения.

Уже 40-50 миллионов лет назад, почти в середине кайнозоя, мало что оставалось от великой горной страны; в стремлении к морю большие реки пересекли гребень современной Сьерра-Невады. Среди геологов, изучающих эволюцию западной части Соединенных Штатов, ведутся жаркие споры о том, когда именно началось поднятие, создавшее современный хребет, но большая часть его произошла, по-видимому, чуть раньше последних пяти миллионов лет. Весь огромный блок коры, слагающий Сьерра-Неваду, поднялся и наклонился к западу в ответ на все еще продолжающуюся перегруппировку сил в западной части Северной Америки, связанную с изменениями на границе плиты — от зоны субдукции, проходящей вдоль берега, к трансформному разлому Сан-Андрэас, — которая началась около тридцати миллионов лет назад (см. рис. 5.6). Потрясающие глубокие долины и падающие каскадами водопады Сьерры еще моложе. Они были вырезаны из поднявшегося гранитного блока наступающими и отступающими ледниками в течение последних двух-трех миллионов лет. А через сто миллионов лет после нас увенчанные снегами вулканические вершины