Рис. 463.
Разрез у Куоррингтон-Хилл, к востоку от Дарема. (Седжвик.)
a. Магнезиальный известняк (пермский).
b. Нижний новый красный песчаник.
c. Угольные пласты.
Критерий возраста по налеганию строго применим ко всем слоистым вулканическим туфам в соответствии с правилами, уже объясненными для случая других осадочных отложений. (См. стр. 96.)
Критерий возраста по органическим остаткам. — Мы видели, как вблизи действующих вулканов шлаки, пемза, мелкий песок и обломки пород выбрасываются в воздух, а затем осыпаются на сушу или в соседние озера или моря. В образовавшихся таким образом туфах будут заключены раковины, кораллы или любые другие прочные органические тела, которые могут оказаться разбросанными по дну озера или моря, и, таким образом, они останутся постоянными свидетельствами геологического периода, когда произошло вулканическое извержение. Туфовые пласты, образовавшиеся таким образом в окрестностях Везувия, Этны, Стромболи и других вулканов, действующих ныне на островах или вблизи моря, могут дать информацию об относительном возрасте этих туфов в отдаленном будущем, когда огни этих гор погаснут. С помощью таких доказательств мы можем четко установить совпадение по возрасту вулканических пород и различных первичных, вторичных и третичных ископаемых пластов, которые мы уже рассмотрели.
Упомянутые здесь туфы не являются исключительно морскими, но включают в некоторых местах пресноводные раковины, а в других — кости наземных четвероногих. Разнообразие органических остатков в формациях такого рода вполне объяснимо, если мы задумаемся о широком рассеивании выброшенного материала во время недавних извержений, таких как извержение вулкана Косегуина в провинции Никарагуа 19 января 1835 года. Горячий пепел и мелкие шлаки были тогда выброшены на огромную высоту и при падении покрыли землю слоем толщиной более 10 футов на расстоянии 8 лье от кратера в южном направлении. Птицы, скот и дикие животные были в огромном количестве сожжены и погребены в этом пепле. Часть вулканической пыли выпала в Чиапе, более чем в 1200 милях с наветренной стороны от вулкана, что является поразительным доказательством существования встречного течения в верхних слоях атмосферы; часть выпала на Ямайке, примерно в 700 милях к северо-востоку. В море также, на расстоянии 1100 миль от точки извержения, капитан Иден с корабля «Конвей» проплыл 40 миль через плавающую пемзу, среди которой были куски значительного размера. [399-A]
Критерий возраста по минеральному составу. — Поскольку осадок однородного состава при выносе из устья крупной реки часто откладывается одновременно на обширном пространстве, так и определенный вид лавы, изливающийся из кратера во время одного извержения, может распространиться на обширную территорию; как это было в Исландии в 1783 году, когда расплавленное вещество, изливаясь из Скаптар-Йокуля, текло потоками в противоположных направлениях и образовало непрерывную массу, крайние точки которой находились на расстоянии 90 миль друг от друга. Этот огромный поток лавы варьировался по толщине от 100 до 600 футов, а по ширине — от размеров узкого речного ущелья до 15 миль. [399-B] Теперь, если такая масса впоследствии будет разделена на отдельные фрагменты в результате денудации, мы, возможно, все еще сможем идентифицировать разрозненные части по их сходству в минеральном составе. Тем не менее, этот критерий не всегда будет полезен геологу; ибо, хотя обычно существует преобладающий характер у лавы, извергаемой во время одного и того же извержения, и даже у последовательных потоков, текущих из одного и того же вулкана, все же во многих случаях различные части даже одного лавового потока или, как было сказано ранее, одной непрерывной массы траппа, настолько различаются по минеральному составу и текстуре, что эти признаки имеют второстепенное значение по сравнению с их ценностью в хронологии ископаемых пород.
Однако в последующем описании европейских трапповых пород разных возрастов будет видно, что они часто имели особый литологический характер, напоминающий различия, ранее отмеченные между современными лавами Везувия, Этны и Чили. (См. стр. 378.)
Было отмечено, что в Оверни, Эйфеле и других странах, где присутствуют и трахит, и базальт, трахитовые породы по большей части древнее базальтовых. Эти породы действительно иногда частично чередуются, как в вулкане Мон-Дор в Оверни; но основная масса трахита в целом занимает более низкое положение и прорезается и перекрывается базальтом. Ни в коем случае нельзя сделать вывод, что трахит значительно преобладал в один период истории Земли, а базальт — в другой, ибо мы знаем, что трахитовые лавы образовывались во многие последовательные периоды и до сих пор извергаются из многих действующих кратеров; но кажется, что в каждом регионе, где происходила длинная серия извержений, сначала извергались более полевошпатовые лавы, а затем следовал выход более авгитовых разновидностей. Гипотеза, предложенная г-ном Скроупом, возможно, может дать решение этой проблемы. Минералы, отмечает он, которые в изобилии содержатся в базальте, имеют больший удельный вес, чем те, из которых состоят полевошпатовые лавы; так, например, роговая обманка, авгит и оливин каждый более чем в три раза тяжелее воды; тогда как обычный полевой шпат, альбит и лабрадор имеют удельный вес едва ли более чем в 2,5 раза превышающий удельный вес воды; и разница увеличивается из-за того, что в базальте и зеленокаменных породах гораздо больше железа в металлическом состоянии, чем в трахите и других полевошпатовых лавах и траппах. Если, следовательно, большое количество породы расплавляется в недрах земли под воздействием вулканического тепла, более плотные ингредиенты кипящей жидкости могут опуститься на дно, а более легкие, оставшиеся наверху, в этом случае будут первыми вытолкнуты вверх к поверхности под воздействием расширяющейся силы газов. Те материалы, следовательно, которые занимали самое низкое место в подземном резервуаре, всегда будут извергаться последними и занимать самое верхнее место на внешней стороне земной коры.
Критерий по включенным обломкам. — Мы можем иногда обнаружить относительный возраст двух трапповых пород или водного отложения и траппа, на котором оно покоится, находя обломки одной породы, включенные в другую, в таких случаях, как те, о которых упоминалось ранее, где доказательства одного лишь налегания были бы недостаточными. Также нередко можно встретить конгломераты, почти исключительно состоящие из окатанной гальки траппа, связанные со слоистыми породами в окрестностях масс интрузивного траппа. Если галька в целом согласуется по минеральному характеру с последними, мы можем определить возраст интрузивной породы, зная возраст ископаемых пластов, связанных с конгломератом. Происхождение таких конгломератов объясняется наблюдением галечных пляжей, состоящих из трапповой гальки на современных вулканических островах или у подножия Этны.
Постплиоценовый период (включая современный). — Я выберу теперь примеры современных вулканических пород последовательных геологических периодов, чтобы показать, что магматические причины были активны во все прошлые эпохи мира и что они постоянно меняли места, где происходили их прорывы на поверхность Земли.
Одна часть лав, туфов и трапповых даек Этны, Везувия и острова Искья образовалась в историческую эпоху; другая, и гораздо более значительная часть, возникла в периоды, непосредственно предшествовавшие этому, когда воды Средиземного моря уже были населены существующими видами моллюсков. Южные и восточные склоны Этны окаймлены полосой чередующихся осадочных и вулканических отложений подводного происхождения, как в Адерно, Трецце и других местах. Из шестидесяти пяти видов ископаемых раковин, которые я собрал в 1828 году из этой формации близ Треццы, невозможно было отличить ни одного от видов, живущих ныне в соседнем море.
Рис. 464.
Вид на остров Циклопов в заливе Трецца. [401-A]
Циклопические острова, называемые сицилийцами Dei Faraglioni, в морских утесах которых эти пласты глины, туфа и сопутствующей лавы открыты для обозрения, расположены в заливе Трецца и могут рассматриваться как оконечность мыса, отделенного от материка. Здесь видны многочисленные доказательства подводных извержений, которыми были прорваны и разрезаны глинистые и песчаные пласты и образованы туфовые брекчии. В этих брекчиях заключено много угловатых и затвердевших обломков слоистой глины в различных состояниях изменения под воздействием тепла, перемешанных с вулканическими песками.
Самый высокий из Циклопических островков, или, скорее, скал, имеет высоту около 200 футов, вершина его сложена массой слоистой глины, прослойки которой иногда подразделяются тонкими песчанистыми слоями. Эти пласты падают на северо-запад и покоятся на массе столбчатой лавы (см. рис. 464), в которой вершины столбов выветрены и настолько округлены, что часто становятся полусферическими. В некоторых местах на соседнем и самом большом островке группы, который лежит к северо-востоку от того, что изображен на рисунке (рис. 464), перекрывающая глина была сильно изменена и затвердела под воздействием магматической породы и местами самым необычным образом искривлена; однако слоистость не была стерта, а, напротив, стала гораздо более заметной в результате процесса затвердевания.
Рис. 465.
Искривления пластов на самом большом из Циклопических островов.
На прилагаемом рисунке (рис. 465) я изобразил часть измененной породы размером в несколько квадратных футов, где чередующиеся тонкие прослойки песка и глины приобрели вид, который мы часто наблюдаем в некоторых из наиболее искривленных метаморфических сланцев.
Большая трещина, идущая с востока на запад, почти делит этот большой остров на две части и обнажает его внутреннее строение. В представленном таким образом разрезе видна лавовая дайка, которая сначала прорезает более древнюю массу лавы, а затем проникает в вышележащие третичные пласты. В одном месте лава разветвляется и заканчивается тонкими жилами толщиной от нескольких футов до нескольких дюймов. (См. рис. 466.)
Песчанистые прослойки сильно затвердели в точке контакта, а глины превратились в кремнистый сланец. На этом острове измененные породы приобретают ячеистую структуру на своей выветренной поверхности, что странно контрастирует с гладким и ровным контуром, который те же пласты представляют в своем обычном мягком и податливом состоянии.
Поры лавы иногда покрыты или полностью заполнены карбонатом кальция и цеолитом, напоминающим анальцим, который был назван циклопитом. Последний минерал был также найден в небольших трещинах, прорезающих измененный мергель, что показывает, что та же причина, которая внесла минералы в полости лавы, будь то сублимация или водная инфильтрация, перенесла их также в открытые трещины прилегающих осадочных пластов.
Рис. 466.
Постплиоценовые пласты, прорванные лавой, остров Циклопов (горизонтальный разрез).
a. Лава.
b. Слоистая глина и песок.
c. То же, измененное.
Постплиоценовые формации близ Неаполя. — Я проследил в «Принципах геологии» историю изменений, которые, как известно, претерпел вулканический регион Кампании за последние 2000 лет. Совокупный эффект магматических процессов за этот период далеко не незначителен, включая формирование современного конуса Везувия после 79 года и образование нескольких малых конусов на Искье, вместе с Монте-Нуово в 1538 году. Лавовые потоки также изливались на сушу и вдоль морского дна — вулканический песок, пемза и шлаки осыпались так обильно, что целые города были погребены — участки моря были засыпаны или превращены в отмели — а туфовый осадок переносился реками и паводками в море. Существуют также доказательства, в течение того же недавнего периода, постоянного изменения относительных уровней суши и моря в нескольких местах, и того, что один и тот же участок близ Поццуоли попеременно поднимался и опускался на величину более 20 футов. В связи с этими потрясениями на берегах залива Байя найдены недавние туфовые пласты, заполненные предметами, изготовленными руками человека, и перемешанные с морскими раковинами.
В этой работе (стр. 113) также было сказано, что при исследовании этого же региона обнаруживается, что он в значительной степени состоит из туфовых пластов, датируемых временем до человеческой истории или преданий, которые имеют такую толщину, что образуют холмы высотой от 500 до более чем 2000 футов. Эти постплиоценовые пласты, содержащие современные морские раковины, чередуются с четкими потоками и слоями лавы, которые имели современное происхождение; и мы обнаруживаем, что в самом Везувии древний конус, называемый Сомма, имеет гораздо больший объем, чем современный конус, и пересекается гораздо большим числом даек. При сопоставлении этой древней части горы с частью современного происхождения наблюдается одно главное различие, а именно: большая частота в более старом конусе обломков измененных осадочных пород, выброшенных во время извержений. Мы можем легко представить, что первые взрывы действовали с наибольшей силой, разрывая и дробя любые твердые массы, препятствовавшие выходу лавы и сопутствующих газов, так что большие груды выброшенных кусков породы естественным образом возникали в туфовых брекчиях, образованных самыми ранними извержениями. Но когда проход был однажды открыт и установился постоянный выход, выбрасываемые материалы состояли из жидкой лавы, которая принимала форму песка и шлаков, или угловатых обломков таких твердых лав, которые могли закупорить выход.
Среди обломков, которыми изобилуют туфовые брекчии Соммы, нет более распространенных, чем сахаровидный доломит, предположительно происходящий из обычного известняка, измененного под воздействием тепла и вулканических паров.
Карбонат кальция входит в состав столь многих простых минералов, найденных в Сомме, что М. Митчерлих с большой долей вероятности приписывает их огромное разнообразие воздействию вулканического тепла на подстилающие массы известняка.
Дайки Соммы. — Дайки, видимые в большом уступе, который Сомма представляет по направлению к современному конусу Везувия, очень многочисленны. Они по большей части вертикальны и пересекают под прямым углом пласты лавы, шлаков, вулканической брекчии и песка, из которых сложен древний конус. Они выступают в рельефе на несколько дюймов, а иногда и футов, от поверхности утеса, будучи чрезвычайно плотными и менее подверженными разрушению, чем пересекаемые ими туфы и пористые лавы. По вертикальной протяженности они варьируются от нескольких ярдов до 500 футов, а по ширине — от 1 до 12 футов. Многие из них прорезают все наклонные пласты в уступе Соммы сверху донизу, другие обрываются, не доходя до середины, а некоторые заканчиваются с обоих концов либо острием, либо внезапно. По минеральному составу они почти не отличаются от лав Соммы, порода состоит из основы из лейцита и авгита, через которую рассеяны крупные кристаллы авгита и немного лейцита. [404-A] Не редки примеры того, как одна дайка прорезает другую, и в одном случае в точке пересечения виден сдвиг или сброс.
В некоторых случаях, однако, трещины, по-видимому, заполнялись латерально, когда стенки кратера были разбиты звездообразными трещинами, как видно на прилагаемом рисунке (рис. 467). Но форма этих трещин является исключением из общего правила; ибо ничто не является более примечательным, чем обычная параллельность противоположных сторон даек, которые соответствуют друг другу почти так же регулярно, как две противоположные грани каменной стены. Этот признак кажется поначалу тем более необъяснимым, если учесть, насколько зазубрены и неровны трещины, вызванные землетрясениями в массах гетерогенного состава, подобных тем, что слагают конус Соммы. В объяснение этого явления М. Неккер отсылает нас к отчету сэра У. Гамильтона об извержении Везувия в 1779 году, который записывает следующие факты: «Лавы, когда они либо переливались через край кратера, либо прорывались из конических частей вулкана, постоянно образовывали каналы, столь же правильные, как если бы они были прорезаны искусственно вниз по крутой части горы; и, находясь в состоянии полного плавления, продолжали свой путь в этих каналах, которые иногда были полны до краев, а в другое время более или менее заполнены, в зависимости от количества движущегося вещества.
Рис. 467.
Дайки или жилы у Пунта-дель-Насоне на Сомме. (Неккер. [405-A])
«Эти каналы, при осмотре после извержения, я находил в целом от двух до пяти или шести футов шириной и семи или восьми футов глубиной. Они часто были скрыты от глаз количеством шлаков, которые образовали над ними корку; и лава, будучи проведенной закрытым путем на несколько ярдов, снова выходила свежей в открытый канал. После извержения я ходил по некоторым из этих подземных или крытых галерей, которые были чрезвычайно любопытны, причем стороны, верх и низ были отшлифованы до совершенной гладкости и ровности в большинстве частей силой течений раскаленных лав, которые они проводили в течение многих недель подряд». [405-B]
Теперь стенки вертикальной трещины, через которую лава поднималась на пути к вулканическому выходу, должны были подвергнуться той же эрозии, что и стороны каналов, о которых говорилось выше. Длительное и равномерное трение тяжелой жидкости, когда она принудительно заставляется течь вверх, не может не изнашивать и не сглаживать поверхности, по которым она трется, а интенсивный жар должен расплавить все такие массы, которые выступают и препятствуют проходу раскаленной жидкости.
Текстура везувианских даек различна по краям и в середине. К центру, отмечает М. Неккер, порода более крупнозернистая, составляющие ее элементы находятся в гораздо более кристаллическом состоянии; в то время как по краям лава иногда стекловидная и всегда более мелкозернистая. Тонкая разделительная полоса, приближающаяся по своему характеру к смоляному камню, иногда встречается в месте контакта вертикальной дайки и пересекаемых пластов. М. Неккер упоминает одну из них в месте под названием Примо-Монте, в Атрио-дель-Кавалло; а когда я был на Сомме в 1828 году, я видел три или четыре других в разных частях большого уступа. Эти явления находятся в полном согласии с результатами экспериментов сэра Джеймса Холла и г-на Грегори Уатта, которые показали, что стекловидная текстура является следствием быстрого охлаждения, и что, напротив, кристаллическое зерно образуется там, где расплавленным минералам позволяют затвердевать медленно и спокойно под высоким давлением.