Загальні зміни поверхні Землі
У попередньому розділі ми познайомилися з основним механізмом, що визначає зміни поверхні Землі, з сукупністю геологічних процесів, що створюють велику книгу природи.
Виникає питання, чи залишався незмінним загальний хід геологічних процесів протягом сотень мільйонів і мільярдів років? Дійсно, геологічна літопис відбиває деякі великі зміни в ході геологічних процесів.
Розглядаючи всю сукупність нашарувань осадових порід, ми помічаємо, що кілька разів протягом історії нашої планети чергувалися епохи посиленого і ослабленого відкладення опадів - майбутніх гірських порід. Епохи посиленого накопичення опадів своїм виникненням зобов'язані більш активному підняття материків, створення різкої різниці рівнів між материком і морем, що викликало відступ морів, посилення денудації і відповідно енергійне утворення опадів. Ці епохи, звані епохами епейрогенеза (епейрогенез - освіту підняттів), відрізняються взагалі посиленими рухами земної кори: зминанням величезних товщ в складки, впровадженням розплавлених вивержених порід, посиленням вулканізму. В геологічному літописі ми нараховуємо в основному шість таких епох. Епохи епейрогенеза чергувалися з епохами спокійного стану земної кори, настанням моря, низьким рівнем материків і відповідно більш повільним опадонакопиченням.
Епохи епейрогенеза відрізняються більш різкими кліматичними поясами, в той час як в епохи спокою земної кори майже на всій поверхні земної кулі панував вологий теплий клімат.
До кінця епох епейрогенеза кілька разів в історії нашої планети з'являлися великі зледеніння, які охоплювали величезні області. Сліди цих оледенений у вигляді мас моренних відкладень - глин з валунами або у вигляді згладжених, зрізаних і подряпаних поверхонь скель - ми знаходимо вже в найдавніші періоди історії Землі, ще не датовані органічними залишками. Такі ж сліди виявлені на самому початку датованій історії життя в древнекембрійскіх відкладеннях і знову в середині палеозойської ери (верхній силур). В кінці палеозойської зри і до кінця великої герцинской епохи епейрогенеза існувала величезна заледеніння, яке охопило всі материки Південної півкулі - Австралії, Антарктиди, більшу частину Африки, Південної Америки і поширився на Індію.
До кінця останньої доби епейрогенеза - альпійської - знову почалося велике заледеніння, вкрила потужними льодовиками більшу частину материків Північної півкулі. Це заледеніння було геологічно нещодавно; з території європейської частини СРСР льодовики, які доходили до Чорного моря, зникли близько 75 тис. років тому. У цю епоху вже існувала людина і ми, власне, живемо ще в момент закінчення цього періоду заледеніння. Льоди Арктики, потужні крижані покриви Гренландії і антарктичного материка - це останні залишки колись поширеного крижаного покриву. Тому клімат нашого часу з його морозами в помірному поясі, полярними холодами не можна вважати нормальним. Геологічна літопис показує, що для Землі набагато більше властивий теплий клімат, і епохи теплого клімату були незрівнянно триваліше епох похолодання.
Через 100 тисяч років наші нащадки будуть користуватися набагато більш приємним кліматом, а в нашій країні будуть рости пальми, банани, ананаси та інші тропічні рослини.
Крім зазначеної періодичності геологічних процесів, намічаються інші зміни, поступово все більше посилюються в ході геологічної історії. Таке поступове збільшення швидкості відкладення опадів, зростає з плином геологічного часу. Це прискорення осадкообразованія є результат того, що загальна різкість епейрогенеза - підняттів материків - безперервно зростає в часі. Материки робляться вище, а океанічні западини глибше. Разом з цим відбувається скорочення областей тривалого опускання, раніше накопичується колосальні маси морських опадів. Рухами земної кори осадові шари цих областей були зім'яті в складки, підняті у вигляді гір і увійшли до складу материків. Ці області опускання робилися все менше і в сучасному стані земної поверхні займають незначне місце в порівнянні з величезним поширенням в стародавні періоди історії Землі.
Очевидно, що геологічні процеси, що формують велику книгу природи, зазнають певної еволюції і разом з ними змінюється і характер геологічному літописі. Земна кора, як і життя на ній, розвивається, переходячи поступово до нових форм стійкості, до нових форм існування.
Причини поступового зміни характеру геологічних процесів, як і причини зміни епох епейрогенеза, спокою і виникнення зледенінь, надзвичайно цікавлять сучасну наукову думку. Десятки найрізноманітніших теорій намагаються пояснити еволюцію земної кори і примирити суперечності, наявні в фактичному матеріалі геологічної практики.
Вважають, що перш сила сонячного випромінювання була набагато значніше і більше була швидкість обертання нашої планети. Так само існують теорії зсуву полюсів, відриву місяця, удару місяця, змін нахилу земної осі. Велике значення як і раніше надається теорії пересування материків.
Основним недоліком усіх цих теорій, так само як і в поясненні тектонічних явищ, служить залучення зовнішніх сил з космосу.
Фактичний матеріал, що дається геологічної літописом, суперечить всякому значної зміни космічної обстановки.
Астрономічна наука відкидає колосальні зміни в існуванні Землі як планети. Досить точні дані астрофізики виразно вказують на те, що сила сонячного випромінювання не зазнала суттєвих змін за весь час існування геологічному літописі.
Залишки найдавніших тварин і рослин, особливо наземних, показують, що ці складні і ніжні організми нічим не відрізняються в загальних, головних принципах свого пристрою від сучасних, і, отже, фізичні умови нашої планети в основних своїх висловах - тиску, сонячному випромінюванні, силі тяжкості, характер атмосфери - цілком відповідали сучасним. Будова осадових порід найбільш ранніх сторінок літописи не показує значних відхилень від сучасних типів опадів, отже, говорить про те ж.
Ми бачимо вище, що сила сонячного випромінювання і сила тяжіння представляють собою основні рушійні сили механізму геологічних процесів. Якщо ці сили помітно не змінювалися, то значить зазнала змін третя головна складова сила - коливальні, тектонічні рухи земної кори, обумовлені фізико-хімічними процесами в глибинах нашої планети. Мабуть, саме це і є причиною зміни характеру геологічних процесів. Ми не знаємо ще, які зміни речовини; відбуваються в глибинах Землі і можемо тільки припускати, що вони пов'язані, з одного боку, з переходом речовини з одних молекулярних форм в інші і, з іншого боку, з процесами радіоактивності і взагалі перетвореннями елементів. Подальші успіхи фізико-хімії і фізики атома, безумовно, проллють світло на ці недоступні нам зараз сторони існування нашої планети.
Дещо осібно стоїть питання про величезні заледеніння, що періодично повторюються в історії Землі, Але і для пояснення цих явищ можна обійтися без залучення якихось особливих катастрофічних змін.
Експериментальні дослідження показали, що саме наявність великих, високо піднятих материкових площ серед океанів створює умови для підвищеної вологості клімату і може привести до утворення зледеніння. Згадаймо, що всі періоди зледенінь збігаються з кінцевими, максимальними етапами епох епейрогенеза, епох посилення материкових підняттів і це збіг, звичайно, не випадково. З іншого: боку, є астрономічні причини, що зумовлюють існування періодів відомого похолодання.
У невеликій брошурі ми не маємо можливості докладно розібрати ці причини. Перерахуємо їх коротко: a) нахил кола, по якому рухається Сонце (екліптика), коливається кожні 40 тис. Років на 2,5 ° і в залежності від цього змінюється тривалість і сила дії сонячних променів в високих широтах; b) коливання земної осі, в результаті якого виходить попереджання рівнодення, з періодом в 20 тис. років; c) ексцентриситет земної орбіти, що обумовлює те видалення, то наближення до Сонця, змінюється з періодом в 91 тис. років, відповідно з чим змінюється довжина літніх півріч в південній і північній півкулях і, нарешті, d) коливання полюсів, або нутація, періодично досягають відомого максимуму.
Астрономічні обчислення показали, що, хоча в діяльності кожен з перелічених фактів має порівняно мале значення для клімату нашої планети, але в разі збігу всіх факторів впливу астрономічних причин цілком достатньо для утворення крижаних покривів, тим більше якщо воно збігається з періодом підняття материків і змінами в океанічних течіях. Так, астрономи вирахували тривалість останнього заледеніння, що почався близько мільйона років тому, і встановили чотири періоди максимального розвитку льодовиків. Ці обчислення точно збіглися з даними геологів.