В нескольких следующих замечаниях о породах Чили я буду ссылаться исключительно на их фолиацию и кливаж. В гнейсе вокруг Вальпараисо простирание фолиации очень изменчиво, но я думаю, что наиболее распространенным направлением является север к западу и юг к востоку; это также справедливо для кливажа измененных полевошпатовых глинистых сланцев, которые изредка встречаются на побережье на девяносто миль севернее Вальпараисо. Некоторые полевошпатовые сланцы, чередующиеся со слоями глинистого порфира в Бель-де-Кильота и в Хахуэле, и поэтому, возможно, относящиеся к более позднему периоду, чем метаморфические сланцы на побережье, имели кливаж в этом же направлении. В Восточных Кордильерах, на перевале Портильо, находится грандиозный массив слюдяного сланца, фолированного по линии север — юг, с крутым западным падением: в хребте Успальята глинистый сланец и граувакка имеют сильно наклоненный, почти север-южный кливаж, хотя в некоторых частях простирание нерегулярно: в главном, или Кумбре, хребте направление кливажа в полевошпатовом глинистом сланце — северо-запад и юго-восток.
Между Кокимбо и Уаско есть две значительные формации слюдяного сланца, в одной из которых порода иногда переходила в обычный глинистый сланец, а иногда в блестящую черную разновидность, очень похожую на ту, что встречается в архипелаге Чонос. Фолии и кливаж этих пород простирались между [севером и северо-западом к северу] и [югом и юго-западом к югу]. Вблизи порта Уаско несколько разновидностей измененного глинистого сланца имеют совершенно нерегулярный кливаж. Между Уаско и Копьяпо есть некоторые кремнистые и тальковые сланцы, имеющие кливаж по линии север — юг, с восточным падением от 60 до 70 градусов: высоко в главной долине Копьяпо также есть слюдяной сланец с крутым восточным падением. На всем пространстве между Вальпараисо и Копьяпо восточное падение встречается гораздо чаще, чем противоположное, западное.
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ О КЛИВАЖЕ И ФОЛИАЦИИ.
В этой южной части южного полушария мы видели, что пластины кливажа простираются на обширных территориях с поразительным единообразием, прямо пересекая плоскости наслоения, но при этом оставаясь параллельными по простиранию главным осям поднятия и, как правило, очертаниям побережья. (В своей статье о Фолклендских островах «Геологический журнал», том 3, стр. 267, я привел любопытный случай, основанный на свидетельстве капитана Суливана, королевский флот, о сильно смятых пластах глинистого сланца, в некоторых из которых кливаж перпендикулярен горизонту, а в других он перпендикулярен каждому изгибу или складке пласта: это кажется новым случаем.) Падение, однако, столь же изменчиво, как по углу, так и по направлению (то есть иногда наклонено в одну сторону, а иногда в прямо противоположную), как единообразно простирание. Во всех этих отношениях наблюдается тесное согласие с фактами, приведенными профессором Седжвиком в его знаменитом мемуаре в «Геологических записках» и сэром Р. И. Мурчисоном в его различных превосходных дискуссиях по этому предмету. Фолклендские острова и, особенно, Огненная Земля предлагают поразительные примеры того, как линии кливажа, главные оси поднятия и очертания побережья постепенно меняют свои направления вместе. Направление, которое преобладает на всей Огненной Земле и Фолклендских островах, а именно от запада с некоторым отклонением к северу до востока с некоторым отклонением к югу, также свойственно нескольким хребтам в Северной Патагонии и в западных частях Банда-Ориенталь: в этой последней провинции, в Сьерра-Тапалькен и на Западном Фолклендском острове, хребты, идущие на запад к северу, или западно-северо-запад и восточно-юго-восток, пересекаются под прямым углом другими, простирающимися на северо-северо-восток и юго-юго-запад.
Тот факт, что пластины кливажа в глинистом сланце Огненной Земли, где они пересекают плоскости наслоения и где, следовательно, не может быть сомнений в их природе, слегка различаются по цвету, текстуре и твердости, кажется мне очень интересным. В мощной толще слоистого, полевошпатового и измененного глинистого сланца, залегающего между двумя крупными пластами порфирового конгломерата в Центральной Чили, и где не могло быть почти никаких сомнений относительно напластования, я наблюдал подобные незначительные различия в составе, а также некоторые отчетливые тонкие слои эпидота, параллельные сильно наклоненному кливажу массива. Опять же, я случайно заметил в Северном Уэльсе, где ледники проходили по срезанным краям сильно наклоненных пластин глинистого сланца, что поверхность, хотя и гладкая, была изношена в мелкие параллельные волнистости, вызванные тем, что компетентные пластины имели слегка разную степень твердости. («Лондонский философский журнал», том 21, стр. 182.) Относительно сланцев Северного Уэльса профессор Седжвик описывает плоскости кливажа как «покрытые хлоритом и полукристаллическим веществом, которые не только просто определяют рассматриваемые плоскости, но и проходят параллельными чешуйками через всю массу породы». («Геологические записки», том 3, стр. 471.) В некоторых из тех блестящих и твердых разновидностей глинистого сланца, которые часто можно видеть переходящими в слюдяной сланец, мне казалось, что плоскости кливажа образованы чрезвычайно тонкими, как правило, слегка извилистыми фолиями, состоящими из микроскопически мелких чешуек слюды. Из этих нескольких фактов, и особенно из случая с глинистым сланцем на Огненной Земле, я думаю, следует сделать вывод, что та же сила, которая придала сланцу его сланцеватую структуру или кливаж, стремилась изменить его минералогический характер в параллельных плоскостях.
Перейдем теперь к фолиации метаморфических сланцев — предмету, которому уделялось гораздо меньше внимания. Как и в случае с пластинами кливажа, фолии сохраняют на очень больших площадях единообразное простирание: так, Гумбольдт обнаружил на расстоянии 300 миль в Венесуэле, и даже на гораздо большем пространстве, гнейс, гранит, слюдяной и глинистый сланец, простирающиеся очень единообразно на северо-восток и юго-запад и падающие под углом от 60 до 70 градусов на северо-запад («Личное повествование», том 6, стр. 59 и сл.); из фактов, приведенных в этой главе, даже следует, что метаморфические породы на всей северо-восточной части Южной Америки обычно фолированы в пределах двух румбов от северо-востока и юго-запада. На восточных частях Банда-Ориенталь фолиация простирается с большим наклоном, очень единообразно с северо-северо-востока на юго-юго-запад, а на западных частях — по линии запад к северу и восток к югу. На протяжении 300 миль на берегах островов Чонос и Чилоэ мы видели, что фолиация редко отклоняется более чем на один румб компаса от простирания на север 19 градусов запад и юг 19 градусов восток. Как и в случае с кливажем, угол падения в фолированных породах обычно высок, но изменчив и чередуется с одной стороны линии простирания на другую, иногда становясь вертикальным: в северных островах Чонос, однако, фолии почти всегда наклонены на запад; почти таким же образом пластины кливажа на южной Огненной Земле, безусловно, падают гораздо чаще на юго-юго-запад, чем в противоположную точку. В восточной части Банда-Ориенталь, в частях Бразилии и в некоторых других районах фолиация идет в том же направлении, что и горные хребты и прилегающие береговые линии: среди островов Чонос, однако, это совпадение нарушается, и я привел свои причины подозревать, что одна гранитная ось прорвала и наклонила уже наклонные фолии слюдяного сланца: в случае с кливажем совпадение между его простиранием и простиранием главного напластования иногда, по-видимому, нарушается. (Случаи приведены мистером Джуксом в его «Геологии Ньюфаундленда», стр. 130.) Фолиация и кливаж напоминают друг друга тем, что плоскости огибают конкреции и становятся извилистыми там, где изобилуют кварцевые жилы. (Я видел в Бразилии и Чили конкреции, таким образом облеченные фолированным гнейсом; и Маккаллох в «Нагорьях», том 1, стр. 64, описал подобный случай. Аналогичные случаи в глинистом сланце см. в мемуарах профессора Хенслоу в «Кембриджских философских записках», том 1, стр. 379, и в «Классификации пород» Маккаллоха, стр. 351. Что касается того, что как фолиация, так и кливаж становятся извилистыми там, где изобилуют кварцевые жилы, я видел примеры вблизи Монтевидео, в Консепсьоне и на островах Чонос. См. также «Критический обзор» мистера Грино, стр. 78.) На склонах гор, как на Огненной Земле, так и в других странах, я наблюдал, что плоскости кливажа часто падают под большим углом внутрь; и это давно было замечено фон Бухом в Норвегии: этот факт, возможно, аналогичен складчатой, веерообразной или радиальной структуре в метаморфических сланцах Альп, в которых фолии в центральных гребнях вертикальны, а на двух склонах наклонены внутрь. (Студер в «Эдинбургском новом философском журнале», том 23, стр. 144.) Там, где массы сланцеватых и фолированных пород чередуются, кливаж и фолиация во всех случаях, которые я видел, параллельны. Там, где в одном районе породы сланцеваты, а в другом прилегающем районе они фолированы, плоскости кливажа и фолиации также, как правило, параллельны: это случай с полевошпатовыми однородными сланцами в южной части группы Чонос по сравнению с тонкими фолированными слюдяными сланцами северной части; так же и глинистый сланец всей восточной стороны Огненной Земли имеет кливаж точно по той же линии, что и фолированный гнейс и слюдяной сланец западного побережья; можно было бы привести и другие аналогичные примеры. (Я привел случай в Австралии. См. мои «Вулканические острова».)
Что касается происхождения фолий кварца, слюды, полевого шпата и других минералов, составляющих метаморфические сланцы, профессор Седжвик, мистер Лайель и большинство авторов полагают, что составные части каждого слоя были отдельно отложены в виде осадка, а затем метаморфизованы. Это мнение, в большинстве случаев, я считаю совершенно несостоятельным. В тех нередких случаях, когда масса глинистого сланца при приближении к граниту постепенно переходит в гнейс, мы ясно видим, что фолии различных минералов могут возникать в результате метаморфизма однородной сланцеватой породы. (Я описал в «Вулканических островах» хороший пример такого перехода на мысе Доброй Надежды.) Отложение, можно заметить, бесчисленных чередований чистого кварца и элементов слюды или полевого шпата не представляется вероятным событием. (См. некоторые превосходные замечания по этому предмету в «Трактате по геологии» д'Обюссона, том 1, стр. 297. Также некоторые замечания мистера Дана в «Американском журнале Силлимана», том 45, стр. 108.) В тех районах, где метаморфические сланцы фолированы в плоскостях, параллельных кливажу пород в прилегающем районе, должны ли мы верить, что фолии обязаны своим происхождением осадочным слоям, в то время как пластины кливажа, хотя и параллельные, не имеют никакого отношения к таким плоскостям отложения? С этой точки зрения, как мы можем примирить обширность площадей, на которых простирание фолиации единообразно, с тем, что мы видим в нарушенных районах, состоящих из истинных пластов: и особенно, как мы можем понять крутое и даже вертикальное падение на многих обширных территориях, которые не являются гористыми, и на некоторых, как в западной части Банда-Ориенталь, которые даже не являются холмистыми? Должны ли мы признать, что в северной части архипелага Чонос слюдяной сланец сначала накапливался в параллельных горизонтальных фолиях до толщины около четырех географических миль, а затем был поднят под углом сорок градусов; в то время как в южной части этого же архипелага пластины кливажа близкородственных пород, которые никто не заподозрил бы в том, что они когда-либо были горизонтальными, падают под почти таким же углом, почти в ту же точку?
Видя, таким образом, что фолированные сланцы бесспорно иногда образуются в результате метаморфизма однородных сланцеватых пород; видя, что фолиация и кливаж столь тесно аналогичны в нескольких вышеперечисленных отношениях; видя, что некоторые сланцеватые и почти однородные породы показывают начальные минералогические изменения вдоль плоскостей своего кливажа, и что другие породы со сланцеватой структурой чередуются с разновидностями с фолированной структурой и переходят в них, я не могу сомневаться, что в большинстве случаев фолиация и кливаж являются частями одного и того же процесса: в кливаже происходит лишь начальное разделение составных минералов; в фолиации — гораздо более полное разделение и кристаллизация.
Факт, часто упоминаемый в этой главе, о том, что фолиация и так называемые пласты в метаморфической серии — то есть чередующиеся массы различных разновидностей гнейса, слюдяного сланца, роговообманкового сланца и т. д. — параллельны друг другу, на первый взгляд кажется совершенно противоречащим мнению, что фолии не имеют отношения к плоскостям первоначального отложения. Там, где так называемые пласты не очень толстые и сильно различаются по минералогическому составу друг от друга, я не думаю, что есть какие-либо трудности в предположении, что они возникли аналогичным образом с отдельными фолиями. Мы должны помнить, какие мощные пласты в обычных осадочных массах были явно сформированы в результате конкреционного процесса. В толще вулканических пород на острове Вознесения есть пласты, различающиеся по внешнему виду не меньше, чем обычные разновидности метаморфических сланцев, которые, несомненно, были образованы не последовательными потоками лавы, а внутренними молекулярными изменениями. Вблизи Монтевидео, где напластование, как его назвали бы, метаморфической серии в большинстве частей особенно хорошо развито, будучи, как обычно, параллельным фолиации, мы видели, что масса хлоритового сланца, пронизанная кварцевыми жилами, переплетена с гнейсом таким образом, что показывает, что она определенно возникла в результате какого-то процесса сегрегации: опять же, в другом месте гнейс стремился перейти в роговообманковый сланец, чередуясь со слоями кварца; но эти слои кварца почти наверняка никогда не отлагались отдельно, ибо они были абсолютно непрерывны с многочисленными пересекающимися кварцевыми жилами. У меня никогда не было возможности проследить на какое-либо расстояние, вдоль линии как простирания, так и падения, так называемые пласты в метаморфических сланцах, но я сильно подозреваю, что они не простирались бы с тем же характером очень далеко по линии ни их падения, ни простирания. Поэтому я склонен полагать, что большинство так называемых пластов имеют природу сложных фолий и не отлагались отдельно. Конечно, это мнение нельзя распространить на МОЩНЫЕ массы, включенные в метаморфическую серию, которые имеют совершенно иной состав, чем соседние сланцы, и которые широко распространены, как это иногда бывает с кварцем и мрамором; они, как правило, должны иметь природу истинных пластов. (Маккаллох в «Классификации пород», стр. 364, утверждает, что первичные известняки часто встречаются в виде нерегулярных масс или крупных конкреций, «которые едва ли можно назвать имеющими стратифицированную форму!») Такие пласты, однако, почти всегда будут простираться в том же направлении, что и фолии, благодаря тому, что оси поднятия в большинстве стран параллельны простиранию фолиации; но они, как правило, будут падать под другим углом, чем фолиация; а угол фолиации сам по себе почти всегда сильно варьирует: следовательно, при пересечении метаморфизованного сланцевого района потребовалось бы особое внимание, чтобы отличить истинные пласты отложения от сложных фолированных масс. Само присутствие истинных пластов посреди набора метаморфических сланцев не является аргументом в пользу того, что фолиация имеет осадочное происхождение, если в каждом случае не будет дополнительно показано, что фолии не только простираются, но и падают повсюду в параллельных плоскостях с плоскостями истинного напластования.
Поскольку в некоторых случаях представляется, что там, где сланцеватая порода подвергалась частичному метаморфическому воздействию, например, от извержения гранита, фолиация накладывалась на уже существующие плоскости кливажа; так, возможно, в некоторых случаях фолиация породы могла быть определена первоначальными плоскостями отложения или косыми слоями течения: я, однако, сам никогда не видел такого случая, и я должен настаивать на том, что в большинстве обширных метаморфических областей фолиация является крайним результатом того процесса, первым эффектом которого является кливаж. Что фолиация может возникнуть без какого-либо предварительного структурного расположения в массе, мы можем заключить из того, что инъекционные, а следовательно, когда-то разжиженные породы, как вулканического, так и плутонического происхождения, иногда имеют «зерно» (как выразился профессор Седжвик), а иногда состоят из отчетливых фолий или пластин разного состава. В своей работе «Вулканические острова» я привел несколько примеров этой структуры в вулканических породах, и она нередко встречается в плутонических массивах — так, в Кордильерах Чили есть гигантские горные массивы красного гранита, которые были внедрены в разжиженном состоянии и которые, тем не менее, местами демонстрируют решительно пластинчатую структуру. (Как отмечалось в предыдущей части этой главы, я подозреваю, что смело конические горы гнейсо-гранита вблизи Рио-де-Жанейро, в которых составные минералы расположены в параллельных плоскостях, имеют интрузивное происхождение. Мы не должны, однако, забывать урок осторожности, преподанный любопытными глинисто-порфировыми породами Порт-Дизайра, в которых мы видели, что разрушение и агрегация тонкослоистой туфовой массы дали породу, полупорфировую с кристаллами полевого шпата, расположенными в плоскостях первоначального отложения.)
Наконец, мы видели, что плоскости кливажа и фолиации, то есть начального процесса и конечного результата, как правило, простираются параллельно главным осям поднятия и очертаниям суши: простирание осей поднятия (то есть линий трещин с пластами, вздыбленными по их краям), согласно рассуждениям мистера Хопкинса, определяется формой области, претерпевающей изменения уровня, и последующим направлением линий напряжения и трещин. Теперь, в той замечательной толще вулканических пород на острове Вознесения, о которой несколько раз упоминалось (и в некоторых других случаях), я попытался показать, что ламинация различных разновидностей и их чередования были вызваны тем, что движущаяся масса непосредственно перед своей окончательной консолидацией подвергалась (как в леднике) воздействию плоскостей различного напряжения; это различие в напряжении влияет на кристаллизационные и конкреционные процессы. (В «Вулканических островах».) Одна из разновидностей породы, полученная таким образом на острове Вознесения, на первый взгляд поразительно напоминает мелкозернистый гнейс; она состоит из совершенно прямых и параллельных зон чрезвычайной тонкости, из более или менее окрашенного кристаллизованного полевого шпата, отчетливых кристаллов кварца, диопсида и оксида железа. Эти соображения, несмотря на эксперименты, проведенные мистером Фоксом, показывающие влияние электрических токов в создании структуры, подобной кливажу, и несмотря на, казалось бы, необъяснимое изменение как в наклоне пластин кливажа, так и в их падении сначала в одну, а затем в другую сторону от линии простирания, заставляют меня подозревать, что плоскости кливажа и фолиации тесно связаны с плоскостями различного напряжения, которым область долго подвергалась ПОСЛЕ того, как были сформированы главные трещины или оси поднятия, но ДО окончательной консолидации массы и полного прекращения всякого молекулярного движения.