Всегда ли было так, как сейчас?

Мы уже знаем, как образуются главные генетические типы горных пород - осадочные, магматические и метаморфические. Но всегда ли в истории Земли возникали одни и те же их виды? Другими словами - одинаково ли на всех этапах геологической истории шло образование пород? На этот вопрос в разное время отвечали по-разному.

В середине XIX в. в геологии утвердилось мнение, что в далеком прошлом Земли действовали те же природные силы, которые действуют и теперь. Земная кора, сказали ученые, никогда не остается в покое, но к наиболее сильным изменениям ее приводят не случайные внезапные катастрофы, а постоянные, непрерывно действующие силы, настолько, казалось бы, слабые, что они почти не улавливаются.

Этот подход к объяснению геологических событий, названный актуалистическим методом (от латинского слова «актуалис»-действительный, настоящий), оказался полезным для объяснения прошлого Земли, однако его нельзя переоценивать. Дело в том, что Земля в ходе своей истории постоянно изменяется, поэтому геологические процессы прошлого нельзя просто отождествлять с процессами, происходящими ныне. В самом деле, не сразу на Земле появились океаны и атмосфера; состав океанической воды и воздуха в прошлом был совершенно иным, он постепенно менялся, пока не приобрел современные черты. Это не могло не отразиться на условиях образования осадочных пород.

Об изменчивости геологических процессов в свое время очень хорошо сказал Чарльз Дарвин в заключении X главы книги «Происхождение видов путем естественного отбора». «Я смотрю, - писал Дарвин, - на геологическую летопись, как на историю мира, сохранившуюся не вполне, написанную на изменившемся наречии... Каждое слово медленно изменившегося наречия более или менее различимо в последовательных главах...»

Нужно также иметь в виду, что некоторые геологические явления вообще не повторялись в истории Земли, так как они возникали только в особых условиях. Например, на древнейшем этапе геологической истории Земли вследствие повышенного содержания углекислого газа в воздухе (тогда ведь не было растений, которые разлагают углекислый газ) происходило мощное выветривание горных пород, в результате которого в древние океаны и моря попало огромное количество железа. Поэтому в докембрийское время геологической истории возникли крупнейшие скопления железных руд (месторождения Кривого Рога, Курской магнитной аномалии в СССР, Кируыавара и Люосовара в Швеции, Верхнего озера в Северной Америке, штата Бихар в Индии и пр.). В последующие геологические эпохи накопление железных руд, хотя и продолжалось, но было значительно меньшим.

В геологическом прошлом образовалось немало пород, для которых мы не находим аналогий среди современных осадков. Например, сейчас в океанах и морях как будто бы не образуются яшмы, кремнистые сланцы, калийные соли, доломиты.

Актуалистический метод становится совершенно бессильным, когда речь идет о процессах, происходящих в глубинах Земли, то есть в условиях, о которых человек пока почти не может судить. Мы очень мало знаем о развитии современного магматизма на глубине, о возникновении там метаморфических пород и других явлениях.

Вот поэтому геологи пришли к выводу, что актуалистический метод ограничен в своих возможностях. И на смену ему пришел сравнительно-исторический метод. Сущность его заключается в сравнении геологических событий и процессов не только с современными, но и с более древними. Такой подход дает возможность уловить изменения в развитии геологических явлений с ходом времени. Сравнительно-исторический метод дал новый толчок развитию геологических наук.

Возвращаясь к разговору о ходе породообразования в геологической истории, нужно прежде всего сказать, что это процесс периодический. В истории Земли выделяются периоды особенно энергичного формирования тех или иных горных пород и месторождений полезных ископаемых. Так, например, в образовании известняков Русской платформы (Древний участок земной кдры, занимающий большую часть Восточной Европы. Нижняя часть его состоит из кристаллических пород, смятых в очень сложные складки, верхняя - из спокойно залегающих осадочных пород) четко выделяются три максимума - во второй половине палеозойской эры, в середине мезозойской и на границе мезозойской и кайнозойской эр (рис. 6).

Рис 6. Периодическое изменение содержания карбонатных пород среди осадков Русской платформы (по А. Б. Ронову из книги В. В. Белоусова, 1962)

Угленосные отложения образовались в основном к концу палеозойской эры, средней части мезозойской эры и палеогеновому периоду, а соленосные - в кембрийском, девонском и пермском периодах геологической истории.

Периодичность осадкообразования характерна не только для карбонатных пород и углей, но буквально для всего разнообразия осадочных пород. Вместе с тем, однотипные, но разновозрастные осадочные породы, несмотря на сходство, никогда не являются точными копиями, а отличаются индивидуальными особенностями. Очень интересны в этом отношении карбонатные породы (известняки, мел и доломиты) Русской платформы. Детальное изучение их химического состава показало, что с ходом времени в них увеличивается примесь стронция. Другая особенность заключается в том, что в карбонатных породах постепенно уменьшается количество магния. Различия есть и в условиях образования и в свойствах углей разного возраста. Древние угли образовались на морских побережьях за счет гигантских плауновых растений, а молодые - на суше, из хвойных и цветковых растений.

Наличие специфических особенностей в одинаковых породах разного возраста отражает необратимость геологического развития Земли. История земного шара идет не по кругу, а по спирали. Пройденное повторяется, но на высшей, качественно иной ступени. Происходит прогрессивное движение от низшего к высшему, от простого к сложному.

Чем вызвана периодичность образования осадочных пород? Главная причина этого процесса заключается в ритмичности движений земной коры. Поднятия коры вызывают энергичное механическое разрушение возвышенностей и образование большого количества обломочного материала. За счет его возникают песчаники, конгломераты - осадочные, горные породы, состоящие из сцементированных гальки и валунов,- и другие обломочные породы. Когда поднятие прекращается, усиливается химическое выветривание, а вынос обломочного материала резко сокращается. В это время происходит обильное образование осадочных пород химического и органического происхождения - карбонатных, железистых, марганцевых, фосфоритовых и др.

В необратимости осадочного породообразования большая роль принадлежит организмам и растениям. Простейшие их формы возникли примерно в середине геологической истории и сразу оказали большое влияние на образование осадочных пород. Благодаря им резко изменился состав земной атмосферы. Первоначально изобиловавшая углекислым газом, аммиаком и метаном, лишенная заметных количеств кислорода, она в конце концов превратилась в нижних слоях в смесь азота и кислорода. Кроме того, организмы, используя для построения раковин и костей растворы кальция, магния, кремния и фосфора, несколько уменьшили количество пород, образовавшихся химическим путем.

Магматические породы с ходом геологической истории также обнаруживают признаки необратимого развития. С. П. Соловьев, например, получил интересные данные о развитии гранитов. Главная масса этих пород сформировалась в древнейший период геологической истории - в докембрийское время. Так, в кристаллических щитах сосредоточено 75-90% разнообразных гранитов, а местами, как например на Украине,- и более. Интересно, что метаморфические граниты возникли в основном в древние геологические эры (рис. 7). Тогда же образовались некоторые типы гранитов (рапакиви, чарнокиты и др.). С ходом геологической истории все меньшей становится роль пегматитов - пород, состоящих из полевого шпата и кварца.

Рис. 7. Схема эволюции гранитов и близких к ним горных пород в истории Земли (по С. П. Соловьеву, упрощено)

Если же перейти от породообразования к другим геологическим процессам, то оказывается, что и для них характерна необратимость. В самом деле, химический состав земной коры медленно, но неуклонно изменяется вследствие радиоактивного распада. Наращивается слоистая осадочная оболочка, увеличивается объем гидросферы. «Дыхание» растений изменяет состав нижних слоев атмосферы.

Какой бы мы не взяли процесс, идущий в глубинах или на поверхности Земли, в нем помимо периодичности всегда можно уловить признаки необратимого развития.

Ход геологического развития - превосходная иллюстрация к представлениям В. И. Ленина о развитии по спирали, заключающемся в прогрессивном движении от низшего к высшему, от простого к сложному. Развитие Земли - очень сложное движение. Оно противоречиво и включает два основных момента: повторяемость, цикличность процессов и непрерывность и необратимость их. Изучение формаций горных пород и закономерностей необратимого развития Земли имеет не только научное, но и большое практическое значение. Оно содействует укреплению минерально-сырьевой базы нашей страны, играет огромную роль в построении материально-технической базы коммунизма.

Недра Советского Союза очень богаты. Однако, чтобы лучше использовать все эти богатства, необходимо так организовать геологические исследования, чтобы подготовить для добычи месторождения полезных ископаемых при минимальной затрате средств и времени. В решении этих экономических вопросов геологической науке принадлежит огромная роль. Ведь именно она выявляет закономерности образования и размещения полезных ископаемых в земной коре. В этом плане исключительно велико значение учения о формациях горных пород, о необратимом развитии геологических процессов. Учение о формациях - фундамент прогнозов распределения в земной коре различных типов полезных ископаемых.