Почти в каждой стране аллювий состоит в своей верхней части из перенесенных материалов, но часто переходит вниз в массу разбитых и угловатых фрагментов, полученных из подстилающей породы. Этому массиву во многих частях Англии дается местное название «щебень» или «браш». Его можно отнести к выветриванию или дезинтеграции камня на месте, воздействию воздуха и воды, солнца и мороза, а также химическому разложению.
Рис. 100.
a. Растительная почва.
b. Аллювий.
c. Масса того же, по-видимому, отделенная.
Нижняя поверхность аллювиальных отложений часто очень неровная, соответствующая всем неровностям фундаментальных пород (рис. 100). Иногда небольшая масса, как на c, кажется отделенной и как бы включенной в подстилающую формацию. Такие изолированные части обычно являются сечениями извилистых подземных полостей, заполненных аллювием. Они могли быть руслами источников или подземных ручейков, которые протекали через естественные трещины и расширяли их; или, в малом масштабе и в мягких пластах, это могут быть пространства, которые когда-то занимали корни больших деревьев, причем гравий и песок были внесены после их распада.
Рис. 101.
Песчаные трубы в мелу в Итоне, недалеко от Нориджа.
Но существуют другие глубокие полости цилиндрической формы, найденные в Англии, Франции и других местах, проникающие в белый мел и заполненные песком и гравием, которые не так легко объяснить. Их иногда называют «песчаными трубами», или «песчаными галлами», и «puits naturels» во Франции. Те, что представлены на прилагаемом рисунке, были замечены мной в 1839 году, вскрытые в большом меловом карьере недалеко от Нориджа. Они имели очень симметричную форму, самая большая более 12 футов в диаметре, и некоторые из них были прослежены бурением на глубину более 60 футов. Меньшие варьировались от нескольких дюймов до фута в диаметре и редко опускались более чем на 12 футов ниже поверхности. Даже там, где три из них встречались, как на a (рис. 101), очень близко друг к другу, разделяющие стены из мягкого белого мела не были пробиты. Все они сужаются книзу и заканчиваются острием. Как правило, песок и галька занимают центральные части каждой трубы, в то время как стороны и дно выстланы глиной.
Мистер Триммер, говоря о явлениях такого же рода в кентском мелу, приписывает происхождение таких «песчаных галлов» воздействию моря на пляже или отмели, где волны, заряженные галькой и песком, не только вырабатывают продольные борозды, такие как те, что можно наблюдать на поверхности мела недалеко от Нориджа, когда удален налегающий гравий, но и высверливают глубокие круговые углубления вращательным движением, придаваемым песку и гальке. Такие борозды, а также вертикальные полости, по его наблюдениям, сейчас образуются на побережье, где берега сложены мелом.
То, что начало многих трубчатых полостей, которые мы сейчас рассматриваем, было обусловлено здесь указанной причиной, у меня мало сомнений. Но такое механическое воздействие не могло выдолбить всю песчаную трубу c и d (рис. 101), потому что несколько крупных меловых кремней, выступающих из стен труб, не были эродированы, в то время как песок и гравий проникли на много футов ниже их. В других случаях, как на b b, подобные неокатанные конкреции кремня, все еще сохраняющие свою неправильную форму и белое покрытие, найдены на различных глубинах посреди рыхлых материалов, заполняющих трубу. Они, очевидно, были отделены от регулярных слоев кремней, встречающихся выше. Также следует отметить, что ход той же песчаной трубы b b прослеживается выше уровня мела на некоторое расстояние вверх, через налегающий гравий и песок, путем стирания всех признаков стратификации. Иногда также, как в трубе d, перекрывающие пласты гравия изгибаются вниз в устье трубы, так что становятся частично вертикальными, как это произошло бы, если бы горизонтальные слои постепенно оседали вследствие отсутствия поддержки. Все эти явления можно объяснить, приписав расширение и углубление песчаных труб химическому воздействию воды, заряженной углекислотой, полученной из растительной почвы и разлагающихся корней деревьев. Такая кислота могла бы разъедать мел и углублять до бесконечности любую ранее существовавшую полость, но не могла бы растворить кремни. Вода, после того как она насытилась карбонатом кальция, могла свободно просачиваться через окружающие пористые стены мела и выходить через них и со дна трубки, так что со временем уносила бы большие массы растворенной известняковой породы и оставляла бы позади себя на краях каждой трубчатой полости покрытие из тонкой глины, которую содержит белый мел.
Я видел трубки, точно такие же и от 1 до 5 футов в диаметре, проходящие вертикально через верхнюю половину мягкого известнякового строительного камня, или мела без кремней, составляющего гору Святого Петра, Маастрихт. Эти углубления заполнены галькой и глиной, полученными из перекрывающих пластов гравия, и все они заканчиваются внизу, как и те, что в Норфолке. Мне сообщили, что в 6 милях от Маастрихта одна из этих труб, 2 фута в диаметре, была прослежена вниз до пласта сплющенных кремней, образующих почти непрерывный слой в мелу. Здесь она резко закончилась, но несколько небольших корнеподобных продолжений ее были обнаружены непосредственно ниже, вероятно, там, где растворяющее вещество проникло в некоторых точках через отверстия в кремнистой массе.
Не так легко, как может показаться на первый взгляд, провести четкую линию различия между фиксированными породами, или регулярными пластами (породы in situ или in place), и аллювием. Если русло потока или реки пересохло, мы называем гравий, песок и ил, оставленные в их руслах, или все, что во время паводков они могли разбросать по соседним равнинам, аллювием. Те же самые материалы, перенесенные в озеро, где они сортируются водой и располагаются в более отчетливые слои, особенно если они содержат остатки растений, раковин или других ископаемых, называются регулярными пластами.
Точно так же мы иногда можем сравнить гравий, песок и разбитые раковины, разбросанные вдоль пути быстрого морского течения, с отложением, сформированным одновременно путем сброса подобных материалов, год за годом, в более глубокую и спокойную часть моря. В таких случаях, когда мы обнаруживаем морские раковины или другие органические остатки, захороненные в пластах, которые позволяют нам определить их возраст и способ происхождения, мы рассматриваем их как часть регулярной серии ископаемых формаций, тогда как, если ископаемых нет, мы часто не имеем возможности отделить их от общей массы поверхностного аллювия.
Обычная редкость органических остатков в пластах рыхлого гравия и песка отчасти объясняется тем, что быстрая и мутная вода, в которой они образовались, была в состоянии, неблагоприятном для обитания водных существ, а отчасти их пористой природой, которая, позволяя свободную фильтрацию дождевой воды, способствовала разложению и удалению органического вещества.
Давно стало предметом общего наблюдения, что большинство рек в настоящее время прорезают свои русла через аллювиальные отложения большей глубины и протяженности, чем те, которые могли бы быть сформированы нынешними потоками. Из этого факта иногда делался поспешный вывод, что реки в целом стали меньше или стали менее подвержены затоплению, чем раньше. Но такие явления были бы естественным результатом любых значительных колебаний уровня суши, испытанных с тех пор, как возникли существующие долины.
Предположим, часть континента, включающая в себя большой гидрографический бассейн, подобный бассейну Миссисипи, опускается на несколько дюймов или футов в столетие, как западное побережье Гренландии, простирающееся на 600 миль с севера на юг, опускалось в течение трех или четырех столетий между 60° и 69° с.ш. В результате этого изменения уровня могло не произойти наступления моря в устье реки, но поскольку падение вод, текущих из внутренних районов, уменьшилось, главная река и ее притоки имели бы меньше силы, чтобы нести вниз к своей дельте и сбрасывать в океан осадочный материал, которым они ежегодно нагружены. Они все начали бы поднимать свои русла и аллювиальные равнины, откладывая в них более тяжелый песок и гальку, смытые с нагорной страны, и эта операция происходила бы наиболее эффективно, если бы величина опускания во внутренних районах была неравномерной, и особенно если бы, в целом, она превышала таковую региона вблизи моря. Если затем та же область суши снова будет поднята до своей прежней высоты, падение, а следовательно, и скорость каждой реки начали бы увеличиваться. Каждая из них была бы менее склонна переполнять свою аллювиальную равнину; и их способность нести земной материал в сторону моря, а также размывать и углублять свои русла продолжалась бы до тех пор, пока, по прошествии многих тысяч лет, каждая из них не размыла бы новое русло или долину через флювиальную формацию современного происхождения. Поверхность того, что когда-то было речной равниной в период наибольшего опускания, оставалась бы окаймляющей стороны долины в виде террасы, по-видимому плоской, но в действительности наклоненной вниз с общим наклоном реки. Везде эта терраса представляла бы утесы из гравия и песка, обращенные к реке. То, что такая серия движений действительно имела место в главной долине Миссисипи и в ее приточных долинах во время колебаний уровня, я пытался показать в своем описании этой страны; и пресноводные раковины существующих видов и кости наземных четвероногих, частично вымерших рас, сохранившиеся в террасах флювиального происхождения, подтверждают исключение моря во время всего процесса заполнения и частичного повторного размыва.
Во многих случаях аллювий, в котором реки сейчас прорезают свои русла, возник, когда суша впервые поднялась из моря. Если, например, появление было вызвано постепенным и равномерным движением, каждый залив и эстуарий, или проливы между островами, медленно высыхали бы, и во время их превращения в долины каждая часть поднятой области в свою очередь была бы морским берегом и могла быть усыпана прибрежным песком и галькой, или каждое место могло быть точкой, где дельта накапливалась во время отступления и исключения моря. Материалы, накопленные таким образом, соответствовали бы общему наклону долины от ее верховья до морского побережья.
Речные террасы. — Мы часто наблюдаем на небольшом расстоянии от нынешнего русла реки крутой утес высотой в несколько футов или ярдов, а на уровне его вершины — плоскую террасу, соответствующую по внешнему виду аллювиальной равнине, которая непосредственно граничит с рекой. Эта терраса снова ограничена другим утесом, над которым иногда встречается вторая терраса: и таким образом, два или три ряда утесов и террас иногда видны на одной или обеих сторонах потока, причем число варьируется, но те, что на противоположных сторонах, часто соответствуют по высоте.
Рис. 102.
Речные террасы и параллельные дороги.
Эти террасы редко бывают непрерывными на большие расстояния, и их поверхность наклонена вниз, с наклоном, подобным наклону реки. Они легко объясняются, если мы примем гипотезу, предложенную ранее, о постепенном поднятии суши; особенно если, в то время как реки формируют свои русла, движение поднятия является прерывистым, так что происходят длительные паузы, в течение которых поток успевает вклиниться в один из своих берегов, чтобы расчистить и выровнять большое пространство. Эта операция, повторяемая впоследствии на более низких уровнях, приведет к нескольким последовательным утесам и террасам.
Параллельные дороги. — Параллельные полки, или дороги, как их называют, Лохабера или Глен-Рой и других прилегающих долин в Шотландии, отличаются как по характеру, так и по происхождению от террас, описанных выше; ибо они не имеют наклона к морю, как русло реки, и не являются результатом денудации. Глен-Рой расположен в западном Хайленде, примерно в десяти милях к северу от Форт-Уильяма, недалеко от западного конца великой долины Шотландии, или Каледонского канала, и недалеко от подножия самой высокой из Грампианских гор, Бен-Невис. На всем своем протяжении, на расстоянии более десяти миль, две, а в нижней части три, параллельные дороги или полки прослеживаются вдоль крутых склонов гор, как представлено на прилагаемом рисунке, рис. 102, каждая из которых сохраняет идеальную горизонтальность и продолжается на точно таком же уровне на противоположных сторонах долины. Видимые на расстоянии, они кажутся полками или дорогами, вырезанными искусственно из склонов холмов; но когда мы находимся на них, мы едва можем распознать их существование, настолько неровна их поверхность и так покрыта валунами. Они имеют ширину от 10 до 60 футов и отличаются от склона горы лишь тем, что являются несколько менее крутыми.
При более внимательном осмотре мы обнаруживаем, что эти террасы стратифицированы обычным образом аллювиальных или прибрежных отложений, как можно видеть в тех точках, где овраги были выработаны потоками. Параллельные полки, следовательно, были вызваны не денудацией, а отложением детрита, точно такого же, который рассеян в меньших количествах по склонам холмов выше. Эти холмы состоят из глинистого сланца, слюдяного сланца и гранита, породы которых были изношены и обнажены в нескольких точках только на линии чуть выше параллельных дорог. Самая высокая из этих дорог находится примерно на 1250 футов выше уровня моря, следующая примерно на 200 футов ниже самой верхней, а третья еще ниже примерно на 50 футов. Только эта последняя, или самая низкая из трех, продолжается по всей Глен-Спиан, большой долине, с которой соединяется Глен-Рой. Поскольку полки всегда находятся на одной и той же высоте над морем, они становятся постоянно более возвышенными над рекой по мере того, как мы спускаемся по каждой долине; и они в конечном итоге заканчиваются очень резко, без какой-либо очевидной причины, будь то форма земли или какое-либо изменение в составе или твердости пород. Я бы превысил пределы этой работы, если бы попытался дать полное описание всех географических обстоятельств, сопровождающих эти необычные террасы, или обсудить остроумные теории, которые были предложены для их объяснения доктором Маккаллохом, сэром Т. Д. Лаудером и господами Дарвином, Агассисом, Милном и Чемберсом. Есть один момент, однако, в котором все согласны, а именно, что эти полки являются древними пляжами или прибрежными формациями, накопленными вокруг краев одного или нескольких водоемов, которые некогда стояли на уровне сначала самой высокой полки, а последовательно на высоте двух других. Хорошо известно, что везде, где существует озеро или морской фьорд, окруженный крутыми горами, подверженными дезинтеграции от мороза или воздействия потоков, некоторое количество рыхлого материала смывается ежегодно, особенно во время таяния снега, и спуск этого детрита задерживается в точке, где он достигает вод озера. Волны затем распределяют материалы вдоль берега и выбрасывают некоторые из них на пляж; их рассеивающая сила усиливается льдом, который часто прилипает к гальке в зимние месяцы и придает ей плавучесть. Прилагаемая диаграмма иллюстрирует способ, которым доктор Маккаллох и мистер Дарвин предполагают, что «дороги» представляют собой лишь углубления в поверхностном аллювиальном покрытии, которое покоится на склоне холма и состоит главным образом из глины и острых неокатанных камней.
Рис. 103.
A B. Предполагаемая первоначальная поверхность породы. C D. Дороги или полки во внешнем аллювиальном покрытии холма.
Среди других доказательств того, что параллельные дороги действительно были сформированы вдоль края водоема, можно упомянуть, что везде, где изолированный холм поднимается посреди долины выше уровня какой-либо конкретной полки, соответствующая полка видна на том же уровне, проходящая вокруг холма, как это произошло бы, если бы он когда-то образовал остров в озере или фьорде. Еще одна очень примечательная особенность этих террас заключается в следующем: каждая из них подходит в какой-то части своего пути к col, или проходу между верховьями долин, объяснение которого будет рассмотрено в дальнейшем.
Те авторы, которые первыми отстаивали доктрину о том, что дороги были древними пляжами пресноводных озер, не смогли предложить никакой вероятной гипотезы относительно формирования и последующего удаления барьеров достаточной высоты и прочности, чтобы запрудить воду. Вводить какое-либо насильственное потрясение для их удаления было несовместимо с непрерывной горизонтальностью дорог и с нетронутым видом тех частей долин, где полки внезапно заканчиваются. Мистер Агассис и доктор Бакленд, желая, подобно защитникам теории озер, объяснить ограничение полок определенными долинами и их отсутствие в прилегающих долинах, где породы того же состава, а наклон и уклон земли очень похожи, выдвинули предположение, что эти долины были когда-то заблокированы огромными ледниками, спускающимися с Бен-Невиса, что привело к тому, что в Швейцарии и Тироле называют ледниковыми озерами. Через некоторое время ледяной барьер был разрушен или растаял, сначала до уровня второй, а затем до уровня третьей дороги или полки.
В подтверждение этого взгляда они утверждали, что аллювий Глен-Рой, как и других частей Шотландии, согласуется по характеру с моренами ледников, видимыми в альпийских долинах Швейцарии. В одиннадцатой главе будет упомянуто о прежнем существовании ледников в Грампианских горах: тем временем легко будет признать, что эта гипотеза предпочтительнее любой предыдущей озерной теории, поскольку она легче объясняет временное существование и полное исчезновение высоких поперечных барьеров, хотя высота, требуемая для воображаемых плотин изо льда, может быть поразительной.
Прежде чем идея, о которой упоминалось в последний раз, была принята, мистер Дарвин исследовал Глен-Рой и пришел к мнению, что полки были сформированы, когда долины были еще рукавами моря, и, следовательно, что никогда не было никаких барьеров. По его словам, суша поднялась во время медленного и равномерного движения вверх, подобного тому, которое сейчас испытывает большая часть Швеции и Финляндии; но в процессе поднятия были определенные паузы, в течение которых воды моря оставались неподвижными в течение столь многих веков, что позволяли накопление необычайного количества детритового материала и выработку в точках непосредственно выше многих глубоких выемок и голых утесов в твердой и прочной породе.