«Руководство по элементарной геологии»

Гипс. — Гипс — это порода, состоящая из серной кислоты, извести и воды. Обычно это мягкая беловато-желтая порода с текстурой, напоминающей кусковой сахар, но иногда она целиком состоит из чечевицеобразных кристаллов. Он нерастворим в кислотах и не вскипает, как мел и доломит, потому что не содержит углекислого газа, или связанного воздуха, так как известь уже соединена с серной кислотой, к которой она имеет более сильное сродство, чем к любой другой. Безводный гипс — редкая разновидность, в которую вода не входит как составная часть. Гипсовый мергель — это смесь гипса и мергеля. Алебастр — это зернистая и плотная разновидность гипса, встречающаяся в массах, достаточно крупных для использования в скульптуре и архитектуре. Иногда это чистое белоснежное вещество, как, например, алебастр из Вольтерры в Тоскане, хорошо известный тем, что из него вырезают произведения искусства во Флоренции и Ливорно. Это более мягкий камень, чем мрамор, и его легче обрабатывать.

Формы стратификации. — Серия пластов иногда состоит из одной из вышеупомянутых пород, иногда из двух или более в чередующихся слоях. Так, например, в угольных районах Англии мы часто проходим через несколько пластов песчаника, некоторые из более тонкого, другие из более грубого зерна, некоторые белые, другие темного цвета, а под ними — слои глинистого сланца и песчаника или пласты сланца, делимые на листовидные пластинки и содержащие прекрасные отпечатки растений. Затем мы снова встречаем пласты чистого и нечистого угля, чередующиеся со сланцами и песчаниками, а под всем этим, возможно, находятся известковые пласты или пласты известняка, наполненные кораллами и морскими раковинами, причем каждый пласт отличается от другого определенными окаменелостями или обилием конкретных видов раковин или зоофитов.

Это чередование различных видов пород создает наиболее отчетливую стратификацию; и мы часто находим пласты известняка и мергеля, конгломерата и песчаника, песка и глины, повторяющиеся снова и снова, почти в регулярном порядке, на протяжении серии из многих сотен пластов. Причины, которые могут вызывать эти явления, различны и были подробно обсуждены в моем трактате о современных изменениях земной поверхности. Там показано, что реки, впадающие в озера и моря, несут осадки, варьирующиеся по количеству, составу, цвету и зернистости в зависимости от сезона; воды иногда бывают полноводными и быстрыми, в другие периоды — низкими и слабыми; различные притоки, также дренирующие особые страны и почвы и поэтому несущие особые осадки, разливаются в разные периоды. Было также показано, что морские волны и течения подмывают скалы во время зимних штормов и уносят материалы в глубину, после чего наступает период спокойствия, когда только самый тонкий ил разносится движениями океана по той же подводной области.

Целью настоящей работы не является описание этих операций, повторяющихся из года в год и из века в век; но я могу предложить объяснение того, как возникли некоторые слюдяные песчаники, те, в которых мы видим бесчисленные тонкие слои слюды, разделяющие слои тонкого кварцевого песка. Я наблюдал такое же расположение материалов в свежем иле, отложившемся в эстуарии Ла-Рош-Сен-Бернар в Бретани, в устье Луары. Окружающие породы состоят из гнейса, который при своем разрушении поставляет ил: когда он высыхает во время отлива, обнаруживается, что он состоит из коричневой ламинированной глины, разделенной тонкими прослойками слюды. Разделение слюды в этом случае, или в случае слюдяных песчаников, можно понять следующим образом. Если мы возьмем горсть кварцевого песка, смешанного со слюдой, и бросим его в чистый проточный поток, мы увидим, как материалы немедленно сортируются водой: зерна кварца падают почти прямо на дно, в то время как пластинки слюды тратят гораздо больше времени, чтобы достичь дна, и уносятся дальше вниз по потоку. В первый момент вода мутная, но сразу после этого видны только плоские поверхности пластинок слюды, отражающие серебристый свет, по мере того как они медленно опускаются, образуя отчетливую слюдяную пластинку. Слюда — более тяжелый минерал из двух, но она дольше остается во взвешенном состоянии из-за своей большой площади поверхности. Поэтому легко понять, что там, где на такой ил воздействует речное или приливное течение, тонкие пластинки слюды будут уноситься дальше и не отлагаться в тех же местах, что и зерна кварца; а поскольку сила и скорость потока время от времени меняются, слои слюды или песка будут последовательно отлагаться на одной и той же площади.

Первичная горизонтальность. — Обычно говорят, что верхняя и нижняя поверхности пластов, или плоскости стратификации, как их называют, параллельны. Хотя это не совсем верно, они приближаются к параллельности по той же причине, по которой осадки обычно отлагаются сначала почти горизонтальными слоями. Причину такого расположения ни в коем случае нельзя приписывать первоначальной ровности или горизонтальности морского дна; ибо установлено, что в тех местах, где в последнее время не отлагалось никакого вещества, дно океана часто бывает таким же неровным, как и суша, имея, подобным образом, свои холмы, долины и овраги. Однако если бы море отступило или вода ушла вблизи устья большой реки, где формировалась дельта, мы увидели бы обширные равнины ила и песка, обнажившиеся на суше, которые глазу казались бы совершенно ровными, хотя в действительности они имели бы легкий наклон от суши к морю.

Эта тенденция вновь образованных пластов принимать горизонтальное положение возникает главным образом из-за движения воды, которая перемещает частицы песка или ила по дну и заставляет их оседать в углублениях или впадинах, где они менее подвержены воздействию течения, чем когда они покоятся на возвышенностях. Скорость течения и движение поверхностных волн уменьшаются от поверхности вниз и минимальны в тех углублениях, где вода наиболее глубока.

Рис. 1.

Хорошую иллюстрацию упомянутого здесь принципа можно иногда увидеть в окрестностях вулкана, когда разрез, естественный или искусственный, открывает взору последовательность разноцветных слоев песка и пепла, выпавших ливнями на неровную почву. Пусть A B (рис. 1) будут двумя гребнями с промежуточной долиной. Эти первоначальные неровности поверхности были постепенно сглажены пластами песка и пепла c, d, e, причем поверхность в точке e стала совершенно ровной. Будет видно, что, хотя материалы первых слоев в значительной степени приспособились к форме почвы A B, каждый пласт наиболее толст в нижней части. Сначала множество частиц под действием собственной тяжести скатывалось бы по крутым склонам A и B, а другие впоследствии сдувались бы ветром, падая с гребней, и оседали бы в углублении, которое таким образом становилось бы все более сглаженным по мере накопления пластов от c до e. Эта выравнивающая операция, возможно, станет более понятной для студента, если предположить, что на равнине движущегося песка, подобной африканской пустыне, вырыто несколько параллельных траншей, и в этом случае ветер вскоре заставил бы исчезнуть все следы этих траншей, и поверхность стала бы такой же однородной, как прежде. Теперь вода в движении может оказывать эту выравнивающую силу на подобные материалы легче, чем воздух, ибо почти все камни теряют в воде более трети веса, который они имеют в воздухе, при этом удельный вес горных пород в целом составляет 2 1/2 по сравнению с удельным весом воды, который принимается за 1. Но плавучесть песка или ила была бы еще больше в море, так как плотность соленой воды превышает плотность пресной.

Тем не менее, какой бы однородной и горизонтальной ни была поверхность новых отложений в целом, все же существуют многие возмущающие причины, такие как водовороты в воде и течения, движущиеся сначала в одном, а затем в другом направлении, которые часто вызывают неровности. Мы можем иногда проследить пласт известняка, сланца или песчаника на протяжении многих сотен ярдов непрерывно; но обычно в конце концов обнаруживаем, что каждый отдельный пласт выклинивается и позволяет пластам, которые ранее находились выше и ниже него, встретиться. Если материалы грубые, как в гравелитах и конгломератах, те же пласты редко можно проследить на многие ярды, не меняясь в размерах и часто внезапно обрываясь. (См. рис. 2.)

Рис. 2.

Разрез пластов песчаника, гравелита и конгломерата.

Рис. 3.

Разрез песка на Сэнди-Хилл, близ Бигглсуэйда, Бедфордшир. Высота 20 футов. (Зеленопесчаная формация.)

Диагональная или косая стратификация. — Существует также другое часто встречающееся явление. Мы находим серию более крупных пластов, каждый из которых состоит из ряда второстепенных слоев, расположенных наклонно к общим плоскостям стратификации. Этому диагональному расположению было дано название «ложная или косая стратификация». Так, на прилагаемом разрезе (рис. 3) мы видим семь или восемь крупных пластов рыхлого песка, желтого и коричневого, а линии a, b, c отмечают некоторые из основных плоскостей стратификации, которые почти горизонтальны. Но большая часть подчиненных пластинок не соответствует этим плоскостям, а часто имеет крутой наклон, причем наклон иногда направлен в противоположные стороны света. Когда песок рыхлый и несвязный, как в представленном здесь случае, отклонение от параллельности наклонных пластинок невозможно объяснить никакой перегруппировкой частиц, приобретенной во время консолидации породы. Каким же образом такие неровности могут быть обусловлены первичным отложением? Мы должны предположить, что на дне моря, так же как и в руслах рек, движения волн, течений и водоворотов часто заставляют ил, песок и гравий отлагаться кучами в определенных местах, вместо того чтобы распределяться равномерно по широкой площади. Иногда, когда таким образом образуются банки, течения могут прорезать в них проходы, точно так же, как река формирует свое русло. Предположим, что банка A (рис. 4) сформирована таким образом с крутым наклонным боком, и вода находится в спокойном состоянии, слой осадка № 1 отлагается на ней, почти соответствуя ее поверхности. Впоследствии другие слои, 2, 3, 4, могут отлагаться последовательно, так что формируется банка B C D. Если затем скорость течения увеличивается, оно может срезать верхнюю часть этой массы до пунктирной линии e (рис. 4) и отложить удаленные таким образом материалы дальше, чтобы сформировать слои 5, 6, 7, 8. Теперь у нас есть банка B C D E (рис. 5), поверхность которой почти ровная и на которой затем могут накапливаться почти горизонтальные слои 9, 10, 11. На рис. 3 было показано, что диагональные слои последовательных пластов могут иногда иметь противоположный наклон. Это хорошо видно на некоторых скалах из рыхлого песка на побережье Саффолка. Часть одной из них представлена на рис. 6, где слои, которых около шести на дюйм толщины, состоят из кварцевых зерен. Это расположение могло быть обусловлено измененным направлением приливов и течений в том же месте.

Рис. 4.

Рис. 5.

Рис. 6.

Скалы между Мизмером и Данвичем.

Рис. 7.

Разрез от Монте-Кальво к морю по долине Маньян, близ Ниццы.

A. Доломит и песчаник. (Зеленопесчаная формация?)

a, b, d. Пласты гравия и песка.

c. Тонкий мергель и песок Сент-Мадлен, с морскими раковинами.

Приведенное выше описание наклонного положения второстепенных слоев, составляющих один пласт, в определенных случаях применимо в гораздо более грандиозном масштабе к массам толщиной в несколько сотен футов и протяженностью во много миль. Прекрасный пример можно увидеть у подножия Приморских Альп близ Ниццы. Горы здесь резко обрываются в море, так что глубина во много сотен саженей часто обнаруживается на расстоянии броска камня от берега, а иногда глубина в 3000 футов на расстоянии полумили. Но в определенных точках пласты песка, мергеля или конгломерата залегают между берегом и горами, как на прилагаемом рис. 7, где обширную последовательность наклонных пластов гравия и песка можно проследить от моря до Монте-Кальво, на расстояние не менее 9 миль по прямой линии. Падение этих пластов удивительно равномерно, будучи всегда направленным на юг или к Средиземному морю, под углом около 25°. Они открыты взору в почти вертикальных обрывах, варьирующихся от 200 до 600 футов в высоту, которые ограничивают долину, по которой течет река Маньян. Хотя в общем виде пласты кажутся параллельными и однородными, при внимательном рассмотрении обнаруживается, что они имеют клиновидную форму и выклиниваются, если проследить их на несколько сотен футов или ярдов, так что мы можем предположить, что они были первоначально сброшены на склон крутой банки, где река или альпийский поток впадали в глубокое и спокойное море и формировали дельту, которая постепенно продвигалась от подножия Монте-Кальво на расстояние 9 миль от первоначального берега. Если бы впоследствии эта часть Альп и морское дно поднялись на 700 футов, побережье приобрело бы свою нынешнюю конфигурацию, дельта вышла бы на поверхность, и река могла бы прорезать через нее глубокий канал.

Хорошо известно, что потоки и ручьи, которые сейчас спускаются с альпийских склонов к берегу, ежегодно, когда тает снег, приносят огромное количество гальки и песка, а затем, по мере их спада, тонкий ил, в то время как летом они почти или полностью сухие; так что можно с уверенностью предположить, что отложения, подобные отложениям долины Маньян, состоящие из грубого гравия, чередующегося с тонким осадком, все еще продолжают формироваться во многих точках, как, например, в устье Вара. Они должны продвигаться на Средиземное море в виде больших отмелей, заканчивающихся крутым талусом; таковым является первоначальный способ накопления всех грубых материалов, переносимых в глубокую воду, особенно там, где они состоят в значительной части из гальки, которая не может транспортироваться на неопределенные расстояния течениями умеренной скорости. Из-за невнимания к фактам и выводам такого рода иногда делалась очень преувеличенная оценка предполагаемой глубины древнего океана. Нет сомнений, например, что пласты a, рис. 7, или те, что ближе всего к Монте-Кальво, старше тех, что обозначены b, а те, в свою очередь, сформировались до c; но вертикальную глубину гравия и песка в любом одном месте нельзя доказать даже в 1000 футов, хотя она, возможно, гораздо больше, но, вероятно, никогда не превышает в любой точке 3000 или 4000 футов. Но если бы мы предположили, что все пласты когда-то были горизонтальными и что их нынешнее падение или наклон обусловлены последующими движениями, мы были бы вынуждены сделать вывод, что море глубиной 9 миль было заполнено чередующимися слоями ила и гальки, сброшенными один на другой.

В рассматриваемой местности, расположенной в нескольких милях к западу от Ниццы, существует много геологических данных, детали которых здесь привести невозможно, и все они ведут к мнению, что когда формировалось отложение Маньян, форма и очертания альпийских склонов и берега во многом напоминали то, что мы сейчас видим во многих точках в окрестностях. То, что пласты a, b, c, d являются сравнительно современными, доказывается тем фактом, что в прослойках суглинистого мергеля, залегающих между галечными пластами, находятся ископаемые раковины, половина из которых принадлежит видам, ныне живущим в Средиземном море.

Рис. 8.

Плита песчаника со знаками ряби (нового красного) из Чешира.

Знаки ряби. — Знаки ряби, столь обычные на поверхности песчаников всех возрастов (см. рис. 8) и столь часто наблюдаемые на морском берегу во время отлива, по-видимому, возникают в результате дрейфа материалов вдоль дна воды, очень похожим образом на тот, который может объяснить описанные выше наклонные слои. Эта рябь не ограничивается только пляжем между отметками высокого и низкого уровня воды, но также образуется на песках, которые постоянно покрыты водой. Подобные волнистые гребни и борозды также можно иногда увидеть на поверхности дрейфующего снега и надувного песка. Ниже описан способ, которым я однажды наблюдал, как движение воздуха производит этот эффект на большой площади ровного пляжа, обнаженного во время отлива близ Кале. Облака мелкого белого песка сдувались с соседних дюн, покрывая берег и отбеливая темную ровную поверхность песчанистого ила, и этот свежий слой песка был красиво покрыт рябью. Выровняв все маленькие гребни и борозды этой ряби на площади в несколько квадратных ярдов, я увидел, что они полностью восстановились примерно через десять минут, причем общее направление гребней всегда было под прямым углом к направлению ветра. Восстановление началось с появления здесь и там небольших отдельных кучек песка, которые вскоре удлинялись и соединялись вместе, образуя длинные извилистые гребни с промежуточными бороздами. Каждый гребень имел одну сторону слегка наклонную, а другую крутую; подветренная сторона всегда была крутой, как b, c — d, e; наветренная сторона — пологий склон, как a, b — c, d, рис. 9. Когда порыв ветра дул с достаточной силой, чтобы гнать облако песка, было видно, как все гребни приходят в движение одновременно, каждый надвигаясь на борозду перед ним и в течение нескольких минут заполняя место, которое занимали борозды. Способ продвижения заключался в постоянном дрейфе зерен песка вверх по склонам a b и c d, многие из которых, достигнув b и d, переваливали через откосы b c и d e и оказывались под защитой от ветра; так что они оставались неподвижными, покоясь, в зависимости от своей формы и импульса, на разных частях спуска, и лишь немногие скатывались до самого дна. Таким образом, было отчетливо видно, как каждый гребень медленно движется вперед всякий раз, когда сила ветра возрастала. Иногда часть гребня, продвигаясь быстрее остальных, настигала гребень непосредственно перед ним и сливалась с ним, вызывая тем самым те разветвления и ответвления, которые столь обычны и два из которых видны на плите, рис. 8. Мы можем наблюдать эту конфигурацию в песчаниках всех возрастов, и в них также, как сейчас на морском побережье, мы часто можем обнаружить две системы ряби, интерферирующие друг с другом; одна более древняя и наполовину сглаженная, и новая, в которой желоба и гребни более отчетливы и имеют другое направление. Это пересечение двух наборов ряби возникает из-за изменения ветра и нового направления, в котором волны выбрасываются на берег.

Рис. 9.

Знаки ряби обычно являются признаком морского пляжа или воды глубиной от 6 до 10 футов, ибо волнение, вызываемое волнами даже во время штормов, распространяется на очень небольшую глубину. Однако из этого правила есть некоторые исключения, и недавние знаки ряби наблюдались на глубине 60 или 70 футов. Также было установлено, что течения или большие массы воды в движении могут взмучивать ил и песок на глубине 300 или даже 450 футов.

ГЛАВА III.

РАСПОЛОЖЕНИЕ ОКАМЕНЕЛОСТЕЙ В ПЛАСТАХ — ПРЕСНОВОДНЫЕ И МОРСКИЕ.

Последовательное отложение, указываемое окаменелостями — Известняки, образованные кораллами и раковинами — Доказательства постепенного нарастания пластов, полученные из окаменелостей — Серпула, прикрепленная к спатангусу — Дерево, просверленное терединой — Триполи и полуопал, образованные инфузориями — Мел, происходящий главным образом от органических тел — Различие пресноводных отложений от морских — Роды пресноводных и наземных раковин — Правила распознавания морских моллюсков — Гирогонит и хара — Пресноводные рыбы — Чередование морских и пресноводных отложений — Лим-Фьорд.

Рассмотрев в предыдущей главе формы стратификации, насколько они определяются расположением неорганического вещества, мы можем теперь обратить внимание на то, как органические остатки распределяются в стратифицированных отложениях. Мы часто не смогли бы обнаружить никаких признаков стратификации или последовательного отложения, если бы определенные виды окаменелостей не встречались здесь и там на определенных глубинах в массе. На одном уровне, например, преобладают одностворчатые раковины одного или нескольких видов; на другом — двустворчатые раковины; а на третьем — кораллы; в то время как в некоторых формациях мы находим слои растительного вещества, обычно происходящего от наземных растений, разделяющие пласты.

Новичку может показаться немыслимым, как горы толщиной в несколько тысяч футов могли наполниться окаменелостями сверху донизу; но трудность устраняется, когда он размышляет о происхождении стратификации, как объяснено в предыдущей главе, и отводит достаточно времени для накопления осадков. Он никогда не должен упускать из виду тот факт, что в процессе отложения каждый отдельный слой был когда-то самым верхним и непосредственно покрывался водой, в которой жили водные животные. Каждый пласт, по сути, как бы глубоко он ни лежал сейчас под поверхностью, когда-то был в состоянии гальки, рыхлого песка или мягкого ила на дне моря, в котором раковины и другие тела легко становились заключенными.

Обращая внимание на природу этих остатков, мы часто можем определить, было ли отложение медленным или быстрым, происходило ли оно в глубоком или мелком море, вблизи берега или далеко от суши, и была ли вода соленой, солоноватой или пресной. Некоторые известняки состоят почти исключительно из кораллов, и во многих случаях очевидно, что нынешнее положение каждого ископаемого зоофита было определено тем, как он рос изначально. Ось коралла, например, если его естественный рост вертикальный, все еще остается под прямым углом к плоскости стратификации. Если пласт сейчас горизонтален, круглые сферические головки определенных видов остаются сверху, а точки их прикрепления направлены вниз. Это расположение иногда повторяется на протяжении большой последовательности пластов. Из того, что мы знаем о росте подобных зоофитов в современных рифах, мы делаем вывод, что скорость их роста была чрезвычайно медленной, и некоторые из окаменелостей должны были процветать веками, подобно лесным деревьям, прежде чем достигли столь большого размера. В течение этих веков вода оставалась чистой и прозрачной, ибо такие кораллы не могут жить в мутной воде.

Рис. 10.

Ископаемая Gryphæa, покрытая как снаружи, так и изнутри ископаемыми серпулами.

Точно так же, когда мы видим тысячи взрослых раковин, рассеянных повсюду по всей длинной серии пластов, мы не можем сомневаться, что для размножения последовательных поколений требовалось время; и доказательство медленного накопления становится еще более поразительным благодаря доказательствам, столь часто обнаруживаемым, того, что ископаемые тела некоторое время лежали на дне океана после смерти, прежде чем были погребены в осадке. Ничто, например, не является более обычным, чем видеть ископаемых устриц в глине с серпулами, или морскими желудями (балянусами), или кораллами и другими существами, прикрепленными к внутренней стороне створок, так что моллюск, безусловно, не был погребен в глинистом иле в момент своей смерти. Должен был существовать интервал, в течение которого он все еще был окружен чистой водой, когда моллюски, ныне прилипшие к нему, выросли из эмбрионального состояния до полной зрелости. Прикрепленные раковины, которые являются чисто внешними, как некоторые из серпул (a) на прилагаемом рисунке (рис. 10), часто могли вырасти на устрице или другой раковине, пока животное внутри было еще живо; но если они найдены внутри, это могло произойти только после смерти обитателя раковины, которая служит опорой. Таким образом, на рис. 10 видно, что две серпулы выросли внутри, одна из них точно в том месте, где был прикреплен приводящий мускул Gryphæa (разновидность устрицы).

Некоторые ископаемые раковины, даже если они просто прикреплены к внешней стороне других, служат полным свидетельством упомянутого выше вывода, а именно, что между смертью существа, к раковине которого они прилипают, и погребением оной в иле или песке проходил интервал. Морские ежи, или Echini, столь обильные в белом мелу, дают хорошую иллюстрацию. Хорошо известно, что эти животные в живом состоянии неизменно покрыты многочисленными иглами, которые служат органами движения и поддерживаются рядами бугорков, последние видны только после смерти морского ежа, когда иглы отпадают. На рис. 12 представлен живой вид Spatangus, обычный на нашем побережье, с одной половиной раковины, лишенной игл. На рис. 11 ископаемое того же рода из белого мела Англии показывает обнаженную поверхность, которую особи этого семейства демонстрируют, когда лишены своих щетинок. Следовательно, взрослая Serpula, которая сейчас прилипает снаружи, не могла начать расти, пока Spatangus не умер и иглы не были отсоединены.

Рис. 11.

Serpula, прикрепленная к ископаемому Spatangus из мела.

Рис. 12.

Современный Spatangus с иглами, удаленными с одной стороны.

b. Игла и бугорки, нат. вел.

a. То же, увеличенное.

Теперь серию событий, засвидетельствованных здесь одной окаменелостью, можно продолжить еще на шаг. Так, например, мы часто встречаем морского ежа в мелу (см. рис. 13), к которому прикреплена нижняя створка Crania, рода двустворчатых моллюсков. Верхняя створка (b, рис. 13) почти неизменно отсутствует, хотя иногда встречается в состоянии идеальной сохранности в белом мелу на некотором расстоянии. В этом случае мы ясно видим, что морской еж сначала жил от юности до старости, затем умер и потерял свои иглы, которые были унесены. Затем молодая Crania прилипла к обнаженной раковине, выросла и погибла в свою очередь; после чего верхняя створка отделилась от нижней, прежде чем Echinus стал заключен в меловом иле.

Рис. 13.

a. Echinus из мела, с прикрепленной нижней створкой Crania.

b. Верхняя створка Crania, отсоединенная.

Стоит упомянуть еще одну иллюстрацию того, как отдельные окаменелости могут иногда проливать свет на прежнее состояние вещей, как на дне океана, так и на некоторой прилегающей суше. Мы встречаем много фрагментов дерева, просверленных корабельными червями на различных глубинах в глине, на которой построен Лондон. Целые ветви и стволы деревьев, длиной в несколько футов, иногда выкапываются, просверленные повсюду отверстиями этих сверлильщиков, причем трубки и раковины моллюска все еще остаются в цилиндрических полостях. На рис. 15 e представлено изображение куска современного дерева, пронзенного Teredo navalis, или обычным корабельным червем, который разрушает деревянные сваи и корабли. Когда цилиндрическая трубка d была извлечена из дерева, на более крупном конце видна раковина, состоящая из двух частей, как показано на c. Точно так же кусок ископаемого дерева (a, рис. 14) был перфорирован животным родственного, но вымершего рода, названного Ламарком Teredina. Известковая трубка этого моллюска была соединена и как бы припаяна к створкам раковины (b), которые поэтому не могут быть отделены от трубки, подобно створкам современного Teredo. Дерево в этом ископаемом образце теперь превратилось в каменную массу, смесь глины и извести; но оно когда-то должно было быть плавучим и дрейфовать в море, когда на нем жили Teredinæ, перфорируя его во всех направлениях. Опять же, прежде чем колония поселилась на плавнике, ветвь дерева должна была быть снесена рекой в море, вырвана с корнем, возможно, наводнением, или оторвана и брошена в волны ветром: и таким образом наши мысли переносятся в более ранний период, когда дерево годами росло на суше, наслаждаясь подходящей почвой и климатом.

Ископаемое и современное дерево, просверленное перфорирующими моллюсками.

Рис. 14. a. Ископаемое дерево из лондонской глины, просверленное Teredina.

b. Раковина и трубка Teredina personata, правая фигура — вид с брюшной стороны, левая — вид со спинной стороны.

Рис. 15. e. Современное дерево, просверленное Teredo.

d. Раковина и трубка Teredo navalis, из того же.

c. Вид створок спереди и сзади, отделенных от трубки.

Уже было отмечено, что существуют породы во внутренних частях континентов, на различных глубинах в земле и на больших высотах над уровнем моря, почти целиком состоящие из остатков зоофитов и моллюсков. Такие массы можно сравнить с современными устричными банками и коралловыми рифами; и, подобно им, скорость их нарастания должна была быть чрезвычайно постепенной. Но существует множество каменных отложений в земной коре, которые, как теперь доказано, произошли от растений и животных, органическое происхождение которых до последних лет не подозревалось даже натуралистами. Поэтому большое удивление вызвало недавнее открытие профессора Эренберга из Берлина, что определенный вид кремнистого камня, называемый триполи, целиком состоит из миллионов остатков органических существ, которые прусский натуралист относит к микроскопическим инфузориям, но которые большинство других теперь считают растениями. Они изобилуют в пресноводных озерах и прудах в Англии и других странах и называются диатомовыми водорослями теми натуралистами, которые верят в их растительное происхождение. Упомянутое вещество давно хорошо известно в искусстве, будучи используемым в виде порошка для полировки камней и металлов. Оно было получено, среди прочих мест, из Билина в Богемии, где один пласт, простирающийся на широкой площади, имеет толщину не менее 14 футов. Этот камень, при исследовании под мощным микроскопом, оказывается состоящим из кремнистых пластинок или панцирей вышеупомянутых диатомовых водорослей, соединенных вместе без какого-либо видимого цемента. Трудно передать представление об их крайней миниатюрности; но Эренберг оценивает, что в билинском триполи содержится 41 000 миллионов особей Gaillonella distans (см. рис. 17) в каждом кубическом дюйме, который весит около 220 гран, или около 187 миллионов в одном гране. Таким образом, при каждом движении, которое мы делаем этим полировальным порошком, несколько миллионов, возможно, десятки миллионов идеальных окаменелостей раздавливаются в атомы.

Рис. 16. Bacillaria vulgaris?

Рис. 17. Gaillonella distans.

Рис. 18. Gaillonella ferruginea.

Эти фигуры увеличены почти в 300 раз, за исключением нижней фигуры G. ferruginea (рис. 18 a), которая увеличена в 2000 раз.

Фрагмент полуопала из большого пласта триполи, Билин.

Рис. 19. Нат. вел.

Рис. 20. То же, увеличенное, показывающее круговые сочленения вида Gaillonella и спикулы Spongilla.

Остатки этих диатомовых водорослей состоят из чистого кремнезема, и их формы различны, но очень выражены и постоянны в конкретных родах и видах. Так, в семействе Bacillaria (см. рис. 16) окаменелости, сохранившиеся в триполи, демонстрируют те же деления и поперечные линии, которые характеризуют живые виды родственной формы. С ними также иногда перемешаны кремнистые спикулы или внутренние опоры пресноводной губки, или Spongilla Ламарка (см. игловидные тела на рис. 20). Эти кремнистые панцири и спикулы, хотя и твердые, очень хрупкие, ломаются как стекло, и поэтому превосходно приспособлены при растирании для измельчения в тонкий порошок, пригодный для полировки поверхности металлов.

Помимо триполи, состоящего исключительно из описанных выше ископаемых остатков, в верхней части мощного пласта у Билина встречается другой, более тяжелый и плотный камень, разновидность полуопала, в котором бесчисленные части диатомовых водорослей и спикулы губок Spongilla заполнены кремнистым веществом, сцементировавшим их. Предполагается, что кремнистые остатки наиболее хрупких диатомовых водорослей были растворены водой, что и привело к образованию этого опала, в котором более прочные ископаемые сохранились подобно насекомым в янтаре. Это мнение подтверждается тем фактом, что количество органических тел и четкость их очертаний уменьшаются по мере увеличения количества опалового цемента.

В богемском триполи, описанном выше, как и в триполи из Планица в Саксонии, виды диатомовых водорослей (или инфузорий, как их называл Эренберг) являются пресноводными; однако в других странах, например в триполи с острова Иль-де-Франс, они относятся к морским видам, и все они принадлежат к отложениям третичного периода, о которых речь пойдет далее.

Хорошо известное вещество, называемое болотной железной рудой, часто встречающееся в торфяниках, также, согласно исследованиям Эренберга, состоит из бесчисленных членистых нитей желто-охристого цвета, сложенных частично кремнем, а частично оксидом железа. Эти нити являются панцирями мельчайшего микроскопического организма, называемого Gaillonella ferruginea (рис. 18).

Cytheridæ и Foraminifera из мела.

Рис. 21. Cythere, Müll. Cytherina, Lam.

Рис. 22. Фрагмент Nodosaria.

Рис. 23. Cristellaria rotulata.

Рис. 24. Rosalina.

Очевидно, что потребовалось немало времени для накопления пластов, в которые внесли свой вклад бесчисленные поколения диатомовых водорослей; и эти открытия естественным образом заставляют нас предположить, что другие отложения, материалы которых обычно считались неорганическими, в действительности могли быть образованы микроскопическими органическими телами. То, что это справедливо для белого мела, предполагалось давно, поскольку было замечено, что эта порода изобилует разнообразными морскими ископаемыми, такими как раковины, морские ежи, кораллы, губки, ракообразные и рыбы. Мистер Лонсдейл, изучая в октябре 1835 года в музее Лондонского геологического общества образцы белого мела из различных частей Англии, при тщательном их растирании в воде обнаружил, что то, что на глаз кажется просто белыми зернами, на самом деле является хорошо сохранившимися ископаемыми. Он получил более тысячи таких остатков из каждого фунта мела; некоторые из них были фрагментами крошечных кораллов, другие — целыми фораминиферами и Cytheridæ. Прилагаемые рисунки дадут представление о прекрасных формах многих из этих тел. Фигуры a a изображают их естественный размер, но, какими бы крошечными они ни казались, самые мелкие из них, такие как a на рис. 24, являются гигантскими по сравнению с панцирями диатомовых водорослей, упомянутыми ранее. Более того, недавно было обнаружено, что камеры, на которые разделены эти фораминиферы, зачастую заполнены тысячами хорошо сохранившихся органических тел, которые в изобилии присутствуют в каждом мельчайшем зерне мела и особенно заметны в белом налете на кремнях, часто сопровождаясь бесчисленными игольчатыми спикулами губок. Размышляя над этими открытиями, мы естественным образом приходим к догадке, что, подобно тому как бесформенный цемент в полуопале из Билина возник в результате разложения остатков животных и растений, так и те части меловых кремней, в которых невозможно распознать органическую структуру, тем не менее могли составлять часть микроскопических анималькулей.

«Пыль, по которой мы ступаем, когда-то была живой!» — Байрон.

Как слабо это восклицание поэта передает истинные чудеса природы! Ведь здесь мы обнаруживаем доказательства того, что известковая и кремнистая пыль, из которой сложены холмы, не только когда-то была живой, но и почти каждая частица, пусть и невидимая невооруженным глазом, до сих пор сохраняет органическую структуру, которая в неисчислимо далекие времена была запечатлена в ней силами жизни.

Пресноводные и морские ископаемые. — Пласты, независимо от того, отложились ли они в соленой или пресной воде, имеют одинаковые формы; но заключенные в них ископаемые в этих двух случаях сильно различаются, поскольку водные животные, обитающие в озерах и реках, отличаются от тех, что населяют море. В северной части острова Уайт встречается формация мергеля и известняка мощностью более 50 футов, в которой раковины принадлежат преимущественно, если не исключительно, к вымершим видам. Тем не менее мы признаем их пресноводное происхождение, поскольку они относятся к тем же родам, что и ныне в изобилии встречающиеся в прудах и озерах как в нашей стране, так и в более теплых широтах.

Во многих частях Франции, например в Оверни, встречаются пласты известняка, мергеля и песчаника мощностью в сотни футов, содержащие исключительно пресноводные и наземные раковины, а также остатки наземных четвероногих. Количество наземных раковин, рассеянных в некоторых из этих пресноводных отложений, чрезвычайно велико; существуют районы в Германии, где породы почти не содержат никаких других ископаемых, кроме раковин улиток (helices); как, например, известняк на левом берегу Рейна, между Майнцем и Вормсом, в Оппенгейме, Финдхайме, Буденхайме и других местах. Чтобы объяснить это явление, геологу достаточно изучить небольшие дельты горных потоков, впадающих в швейцарские озера в период низкой воды, такие как недавно образованная равнина в месте впадения реки Кандер в Тунское озеро. Там он увидит песок и ил, усеянные бесчисленными мертвыми наземными раковинами, которые были принесены из альпийских долин прошлой весной во время таяния снегов. Далее, если мы исследуем пески на берегах Рейна в нижнем течении, мы обнаружим бесчисленные наземные раковины вперемешку с раковинами видов, принадлежащих к озерам, стоячим водоемам и болотам. Эти особи были смыты с аллювиальных равнин великой реки и ее притоков: одни — из горных районов, другие — с низменностей.

Хотя пресноводные формации часто достигают большой мощности, они обычно весьма ограничены по площади по сравнению с морскими отложениями, точно так же как озера и эстуарии имеют небольшие размеры по сравнению с морями.

Мы можем отличить пресноводную формацию, во-первых, по отсутствию многих ископаемых, почти неизменно встречающихся в морских пластах. Например, здесь нет морских ежей, кораллов и почти нет зоофитов; нет камерных раковин, таких как наутилус, и микроскопических фораминифер. Но главным образом мы руководствуемся формами моллюсков при определении данного вопроса. В пресноводных отложениях количество отдельных раковин часто столь же велико, если не больше, чем в морских пластах; однако разнообразие видов и родов здесь меньше. Этого и следовало ожидать, исходя из того факта, что родов и видов современных пресноводных и наземных раковин немного по сравнению с морскими. Так, роды настоящих моллюсков согласно системе Бленвиля, исключая вымершие виды и формы без раковин, насчитывают около 200, из которых наземные и пресноводные роды составляют едва ли больше шестой части.

Рис. 25.

Cyclas obovata; ископаемая. Гэмпшир.

Рис. 26.

Cyrena consobrina; ископаемая. Грейс, Эссекс.

Рис. 27.

Anodonta Cordierii; ископаемая. Париж.

Рис. 28.

Anodonta latimarginatus; современная. Баия.

Рис. 29.

Unio littoralis; современная. Овернь.

Почти все двустворчатые раковины, или раковины безголовых моллюсков, являются морскими; лишь около десяти из девяноста родов — пресноводные. Среди последних четыре наиболее распространенные формы, как современные, так и ископаемые, — это Cyclas, Cyrena, Unio и Anodonta (см. рисунки); причем две первые и две последние настолько близки, что переходят друг в друга.

Рис. 30.

Gryphæa incurva, Sow. (G. arcuata, Lam.) верхняя створка. Лейас.

Ламарк разделил двустворчатых моллюсков на Dimyary, или тех, которые имеют два крупных мускульных отпечатка на каждой створке, как a b у Cyclas (рис. 25), и Monomyary, таких как устрица и морской гребешок, у которых имеется только один такой отпечаток, как видно на рис. 30. Поскольку ни один из последних, или одномышечных двустворчатых моллюсков, не является пресноводным, мы можем сразу предположить, что отложение, в котором мы находим любого из них, является морским.

Рис. 31.

Planorbis euomphalus; ископаемая. Остров Уайт.

Рис. 32.

Lymnea longiscata; ископаемая. Гэмпшир.

Рис. 33.

Paludina lenta; ископаемая. Гэмпшир.

Наиболее характерными для пресноводных отложений брюхоногими раковинами являются Planorbis, Lymnea и Paludina (см. рисунки). Но к ним иногда добавляются Physa, Succinea, Ancylus, Valvata, Melanopsis, Melania и Neritina (см. рисунки).

Рис. 34.

Succinea amphibia; ископаемая. Лёсс, Рейн.

Рис. 35.

Ancylus elegans; ископаемая. Гэмпшир.

Рис. 36.

Valvata; ископаемая. Грейс, Эссекс.

Рис. 37.

Physa hypnorum; современная.

Рис. 38.

Auricula; современная. Ава.

Рис. 39.

Melania inquinata. Парижский бассейн.

Рис. 40.

Physa columnaris. Парижский бассейн.

Рис. 41.

Melanopsis buccinoidea; современная. Азия.

Что касается одного из них, Ancylus (рис. 35), мистер Грей отмечает, что он иногда ничем не отличается от морской Siphonaria, за исключением самого животного. Однако раковина Ancylus обычно тоньше.

Рис. 42.

Neritina globulus. Парижский бассейн.

Рис. 43.

Nerita granulosa. Парижский бассейн.

Некоторые натуралисты включают Neritina (рис. 42) и морскую Nerita (рис. 43) в один род, поскольку их почти невозможно различить по хорошим родовым признакам. Но, как общее правило, речные виды мельче, глаже и более шарообразны, чем морские; и у них никогда, в отличие от Neritæ, внутренний край наружной губы не бывает зубчатым или зазубренным (см. рис. 43).

Рис. 44.

Cerithium cinctum. Парижский бассейн.

Несколько родов, среди которых Cerithium (рис. 44) является наиболее многочисленным, встречаются как в реках, так и в море, имея виды, свойственные каждой среде. Другие роды, такие как Auricula (рис. 38), являются амфибиями, обитающими в болотах, особенно вблизи моря.

Рис. 45.

Helix Turonensis. Фалуны, Турень.

Рис. 46.

Cyclostoma elegans. Лёсс.

Рис. 47.

Pupa tridens. Лёсс.

Рис. 48.

Clausilia bidens. Лёсс.

Рис. 49.

Bulimus lubricus. Лёсс, Рейн.

Наземные раковины — все брюхоногие. Наиболее многочисленные роды среди них, как в современном, так и в ископаемом состоянии, — это Helix (рис. 45), Cyclostoma (рис. 46), Pupa (рис. 47), Clausilia (рис. 48), Bulimus (рис. 49) и Achatina; причем два последних тесно связаны и переходят друг в друга.

Рис. 50.

Ampullaria glauca, из Джамны.

Ampullaria (рис. 50) — еще один род раковин, обитающих в реках и прудах в жарких странах. Многие ископаемые виды были отнесены к этому роду, но они были найдены главным образом в морских формациях, и некоторые конхиологи подозревают, что они принадлежат к Natica и другим морским родам.

Все брюхоногие раковины наземных и пресноводных видов, за исключением Melanopsis (рис. 41) и Achatina, имеющей небольшое углубление, имеют цельные устья; и это обстоятельство часто может служить удобным правилом для различения пресноводных и морских пластов; поскольку, если встречаются какие-либо брюхоногие, устья которых не являются цельными, мы можем предположить, что формация является морской. Апертура считается цельной у таких раковин, как Ampullaria и наземные раковины (рис. 45–49), когда ее контур не прерывается углублением или выемкой, подобной той, что видна в точке b у Ancillaria (рис. 52); или не продолжен в канал, как тот, что виден в точке a у Pleurotoma (рис. 51).

Рис. 51.

Pleurotoma rotata. Субапеннинские холмы, Италия.

Рис. 52.

Ancillaria subulata. Лондонская глина.

Устья значительной части морских брюхоногих имеют такие выемки или каналы, и почти все такие виды являются плотоядными; тогда как почти все моллюски с цельными устьями питаются растениями, независимо от того, является ли вид морским, пресноводным или наземным.

Существует, однако, один род, который дает случайное исключение из одного из вышеуказанных правил. Cerithium (рис. 44), хотя и снабжен коротким каналом, включает некоторые виды, обитающие в соленой, другие — в солоноватой, а третьи — в пресной воде, и говорят, что все они питаются растениями.

Среди ископаемых, очень распространенных в пресноводных отложениях, встречаются раковины Cypris, крошечного ракообразного животного, имеющего раковину, весьма напоминающую раковины двустворчатых моллюсков. Многие мелкие живые виды этого рода кишат в озерах и стоячих водоемах Великобритании; но их раковины, если рассматривать их отдельно, не являются окончательным доказательством пресноводного происхождения отложения, поскольку большинство видов другого родственного рода того же отряда, Cytherina Ламарка (см. выше, рис. 21, стр. 26), обитают в соленой воде; и, хотя животное немного отличается, раковину едва можно отличить от раковины Cypris.

Семенные коробочки и стебли Chara, рода водных растений, очень часто встречаются в пресноводных пластах. Эти семенные коробочки до того, как их истинная природа стала известна, назывались гирогонитами и считались раковинами фораминифер. (См. рис. 53, a.)

Charæ обитают на дне озер и прудов и процветают главным образом там, где вода насыщена карбонатом кальция. Их семенные коробочки покрыты очень прочной оболочкой, способной противостоять разложению; этому обстоятельству мы можем приписать их обилие в ископаемом состоянии. На прилагаемом рисунке (рис. 54) изображена ветвь одного из многих новых видов, найденных профессором Амичи в озерах Северной Италии. Семенная коробочка у этого растения более шарообразная, чем у британских Charæ, и поэтому по форме более близка к вымершим ископаемым видам, найденным в Англии, Франции и других странах. Стебли, как и семенные коробочки этих растений, встречаются как в современном ракушечном мергеле, так и в древних пресноводных формациях. Они обычно состоят из крупной трубки, окруженной более мелкими трубками; весь стебель разделен через определенные интервалы поперечными перегородками или узлами. (См. b, рис. 53.)

Рис. 53.

Chara medicaginula; ископаемая. Остров Уайт.

a. Семенная коробочка. Увеличено в 20 раз.

b. Стебель, увеличен.

Рис. 54.

Chara elastica; современная. Италия.

a. Сидячая семенная коробочка между делениями листьев женского растения.

b. Поперечный срез ветви с пятью семенными коробочками, увеличен, вид снизу вверх.

Нередко можно встретить слои растительного вещества, отпечатки листьев и ветвей деревьев в пластах, содержащих пресноводные раковины; также мы иногда находим зубы и кости наземных четвероногих неизвестных ныне видов. То, каким образом такие остатки иногда переносятся реками в озера, особенно во время паводков, было подробно рассмотрено в «Принципах геологии».

Остатки рыб иногда полезны при определении пресноводного происхождения пластов. Некоторые роды, такие как карп, окунь, щука и голец (Cyprinus, Perca, Esox и Cobitis), а также Lebias, являются исключительно пресноводными. Другие роды содержат как пресноводные, так и морские виды, например Cottus, Mugil и Anguilla, или угорь. Остальные либо встречаются как в реках, так и в море, как лосось, либо являются исключительно характерными для соленой воды. Вышеприведенные наблюдения относительно ископаемых рыб применимы только к более современным или третичным отложениям; ибо в более древних породах формы настолько сильно отклоняются от форм существующих рыб, что очень трудно, по крайней мере при нынешнем состоянии науки, получить какую-либо положительную информацию из ихтиолитов относительно среды, в которой отлагались пласты.

Чередование морских и пресноводных формаций, как в малом, так и в большом масштабе, является хорошо установленным фактом в геологии. Когда это происходит в малом масштабе, это могло возникнуть из-за попеременного занятия определенных пространств речной водой и морем; ибо в сезон паводков река вытесняет океан и опресняет его на большой площади, отлагая в то же время свои наносы; после чего соленая вода снова возвращается и, занимая свое прежнее место, приносит с собой песок, ил и морские раковины.

Существуют также лагуны в устьях многих рек, таких как Нил и Миссисипи, которые отделены от моря песчаными косами и которые попеременно заполняются соленой и пресной водой. Они часто сообщаются исключительно с рекой в течение месяцев, лет или даже столетий; а затем, когда в песчаной косе образуется прорыв, они на долгие периоды заполняются соленой водой.

Лим-фьорд в Ютландии предлагает отличную иллюстрацию аналогичных изменений; ибо за последнюю тысячу лет западная оконечность этого длинного залива, длина которого вместе с изгибами составляет 120 миль, четырежды была пресноводной и четырежды соленой, так как песчаная коса между ним и океаном столько же раз образовывалась и разрушалась. Последнее вторжение соленой воды произошло в 1824 году, когда Северное море вошло в залив, погубив все пресноводные раковины, рыбу и растения; и с того времени до настоящего момента морская водоросль Fucus vesiculosus, вместе с устрицами и другими морскими моллюсками, сменила Cyclas, Lymnea, Paludina и Charæ.

Но изменения, подобные тем, что происходят в Лим-фьорде, и те, что были упомянуты ранее как происходящие в устьях великих рек, объясняют лишь некоторые случаи морских отложений частичного распространения, залегающих на пресноводных пластах. Когда мы находим, как на юго-востоке Англии, большую серию пресноводных слоев мощностью 1000 футов, залегающих на морских формациях и снова перекрытых другими породами, такими как меловые, мощностью более 1000 футов и глубоководного происхождения, мы сочтем необходимым искать иное объяснение этих явлений.

ГЛАВА IV.

КОНСОЛИДАЦИЯ ПЛАСТОВ И ОКАМЕНЕНИЕ ИСКОПАЕМЫХ.

Химические и механические отложения — Цементация частиц — Уплотнение при воздействии воздуха — Конкреционные стяжения — Консолидирующее действие давления — Минерализация органических остатков — Как образуются отпечатки и слепки — Ископаемая древесина — Эксперименты Гёпперта — Осаждение каменного вещества наиболее быстрое там, где идет процесс гниения — Источник извести в растворе — Кремнезем, происходящий от разложения полевого шпата — Доказательства окаменения некоторых ископаемых вскоре после захоронения, других — когда они уже сильно разложились.

Рассмотрев в предыдущих главах характеристики осадочных формаций, зависящие как от отложения неорганического вещества, так и от распределения ископаемых, я могу теперь перейти к консолидации слоистых пород и окаменению заключенных в них органических остатков.

Химические и механические отложения. — Геологи проводят различие между отложениями химического и механического происхождения. Под последним названием обозначаются слои ила, песка или гальки, образованные действием текучей воды, а также скопления камней и шлаков, выброшенных вулканом, которые заняли свое нынешнее место под действием силы тяжести. Но вещество, образующее химическое отложение, не было механически взвешено в воде, а находилось в состоянии раствора, пока не выделилось в результате химического воздействия. Таким образом, карбонат кальция часто осаждается на дне озер и морей в твердой форме, что хорошо видно во многих частях Италии, где изобилуют минеральные источники и где отлагается известковый камень, называемый травертином. В этих источниках известь обычно удерживается в растворе избытком углекислого газа или за счет тепла, если это горячий источник, до тех пор, пока вода, выходя из земли, не остынет или не потеряет часть своей кислоты. Тогда известковое вещество выпадает в твердом виде, покрывая коркой раковины, фрагменты дерева и листья и скрепляя их вместе.

В коралловых рифах крупные массы известняка образуются каменными скелетами зоофитов; они вместе с раковинами сцементируются карбонатом кальция, часть которого, вероятно, поступает в морскую воду при разложении мертвых кораллов. Даже раковины животных, которые все еще живут на этих рифах, очень часто оказываются покрытыми твердой известковой коркой.

Если песок и галька переносятся рекой в море и сразу же скрепляются карбонатом кальция, такое отложение можно описать как имеющее смешанное происхождение — частично химическое и частично механическое.

Замечания, сделанные ранее в главе II о первоначальной горизонтальности пластов, строго применимы к механическим отложениям и лишь частично — к отложениям смешанной природы. Те, что являются чисто химическими, могут образовываться на очень крутом склоне или даже покрывать вертикальные стенки трещин, имея одинаковую мощность на всем протяжении; но такие отложения имеют небольшое распространение и по большей части ограничены жильными породами.

Цементация частиц. — Консолидация происходит главным образом в случае известковых пород во время их отложения. Но существует множество отложений, в которых процесс цементации начинает действовать гораздо позже. Мы иногда можем наблюдать, как там, где вода железистых или известковых источников протекала через слой песка или гравия, железо или карбонат кальция отлагались в промежутках между зернами или галькой, так что в определенных местах все это скреплялось в камень, в то время как тот же набор пластов в других частях оставался рыхлым и несвязным.

Доказательства подобного цементирующего действия видны в породе у Келлоуэя в Уилтшире. Особая полоса песчаных пластов, принадлежащая к группе, называемой геологами оолитом, прослеживается через несколько графств; песок по большей части рыхлый и неконсолидированный, но становится каменистым вблизи Келлоуэя. В этом районе много ископаемых раковин, которые разложились, оставив по большей части лишь свои слепки. Полученное отсюда известковое вещество, очевидно, служило в какое-то время цементом для кремнистых песчаных зерен, и таким образом образовался твердый песчаник. Если мы возьмем фрагменты многих других глинистых песчаников, сохраняющих слепки раковин, и погрузим их в разбавленную соляную или другую кислоту, мы увидим, как они немедленно превращаются в обычный песок и ил; известковый цемент, полученный из раковин, растворяется кислотой.

Следы отпечатков и слепков часто бывают чрезвычайно слабыми. В некоторых рыхлых песках недавнего происхождения мы встречаем раковины в столь поздней стадии разложения, что они рассыпаются в порошок при прикосновении. Ясно, что вода, просачивающаяся через такие пласты, может вскоре удалить известковое вещество раковины; и если обстоятельства не вызовут повторного отложения карбоната кальция, песчаные зерна не будут сцементированы, и в этом случае от ископаемого не останется никаких следов. Отсутствие органических остатков во многих водных породах можно объяснить таким образом; но мы можем предположить, что во многих из них ископаемые никогда не были заключены, поскольку существуют обширные пространства на дне существующих морей даже умеренной глубины, на которых при драгировании невозможно обнаружить ни одного фрагмента раковины, коралла или другого живого существа. С другой стороны, существуют глубины, где приближается предел животной жизни; как, например, в Средиземном море на глубине около 230 саженей, согласно исследованиям профессора Э. Форбса. В Эгейском море на глубинах более 230 саженей происходит отложение желтоватого ила очень однородного характера, близко напоминающего мел, и эта формация должна быть полностью лишена органических остатков.

О том, каким образом кремнезем и карбонат кальция могут широко распространяться в небольших количествах через воды, проникающие в земную кору, будет сказано далее, при рассмотрении окаменения ископаемых тел; но я могу заметить здесь, что такие воды всегда проходят в случае термальных источников из более горячих в более холодные части недр земли; и как только температура растворителя понижается, минеральное вещество имеет тенденцию отделяться от него и затвердевать. Таким образом, каменный цемент часто поставляется любому песку, гальке или фрагментарной смеси. В некоторых конгломератах, таких как пудинг-стоун из Хартфордшира, галька кремня и песчаные зерна соединены кремнистым цементом настолько прочно, что при раскалывании блока трещина проходит так же легко через гальку, как и через цемент.

Вероятно, многие пласты становились твердыми в то время, когда они выходили из вод, в которых отлагались, и когда впервые становились частью суши. Хорошо известный факт, по-видимому, подтверждает эту идею: подавляющее большинство камней, используемых для строительства и дорожных работ, гораздо мягче сразу после добычи из карьера, чем после того, как они долгое время подвергались воздействию воздуха; и такие камни, будучи однажды высушенными, могут впоследствии погружаться на любое время в воду, не становясь снова мягкими. Поэтому считается желательным придавать форму камням, которые будут использоваться в архитектуре, пока они еще мягкие и влажные, и пока они содержат свою «карьерную воду», как ее называют; также следует разбивать камень, предназначенный для дорог, пока он мягкий, а затем оставлять его сохнуть на воздухе в течение месяцев, чтобы он затвердел. Такое отвердение, возможно, можно объяснить, предположив, что вода, проникающая в мельчайшие поры пород, при испарении отлагает карбонат кальция, железо, кремнезем и другие минералы, ранее находившиеся в растворе, и тем самым частично заполняет поры. Эти частицы при кристаллизации не только сами лишались бы свободы движения, но и связывали бы другие части породы, которые ранее были слабо агрегированы. По тому же принципу влажный песок и ил становятся твердыми, как камень, при замерзании; потому что один ингредиент массы, а именно вода, кристаллизуется, прочно удерживая вместе все отдельные частицы, из которых состояли рыхлый ил и песок.