Медленные движения земной коры особенно хорошо заметны на берегах морей, где они выражаются то в опускании некоторых участков суши под уровень моря, то, наоборот, в поднятии и осушении части морского дна.
Издавна, например, жители берегов Скандинавии замечали, что море от одного десятилетия до другого близ побережья мелеет, из-под воды все выше поднимаются камни, которых раньше не было видно, образуются новые острова, а некоторые прежние острова присоединяются к суше и становятся полуостровами. На севере Ботнического залива в городе Торнео сохранилась старинная гавань, которая в настоящее время настолько обмелела, что к ее причалам не могут подойти не только большие корабли, но и маленькие лодки. Эти наблюдения показывают, что в Скандинавии поверхность постепенно поднимается. Наоборот, жители Голландии вынуждены уже много веков строить и постоянно надстраивать плотины, защищающие их страну от моря, которое все больше наступает на сушу, стремясь ее затопить. Это происходит потому, что поверхность земли в Голландии понемногу опускается.
Метки, устанавливаемые на берегах морей, позволяют определять скорость поднятия или погружения суши. Оказалось, что Скандинавия поднимается неравномерно — в средней части быстрее, на окраинах медленнее. Таким образом, поверхность здесь выгибается в виде обширного свода или купола. Наибольшая скорость поднятия (до 1 см в год) наблюдается на берегу Ботнического залива. Скорость опускания Голландии несколько больше.
Подобные перемены происходят и на других берегах. Поднятие суши замечается, например, на Мурманском побережье, вдоль берегов Тихого океана в Северной и Южной Америке, во многих местах на берегах Средиземного моря. Опускание суши заметно на берегах Атлантического океана в Северной Америке и во Франции, в Северной Германии и других местах.
Из история мы знаем более сложные случаи неоднократных поднятий и опусканий одного и того же участка земной поверхности. Например, в Италии на берегу Неаполитанского залива близ маленького городка Подцуоли известны остатки древнего храма, построенного во втором веке до нашей эры. Колонны этого храма в полосе между четырьмя и семью метрами над основанием источены раковинами, живущими на скалистом грунте дна залива и высверливающими в этом грунте для себя норки. Отсюда ясно, что было время, когда эти колонны были на ту же высоту залиты морем. В наше время только самое основание их покрыто водой. Следовательно, история такова: храм был построен, когда на этом месте была суша; потом суша опустилась, и колонны храма на 7 м оказались затопленными морем; позже снова произошло поднятие суши, и колонны почти целиком освободились от воды; по наблюдениям за последнее время они снова медленно опускаются, и их основание уже находится на 125 см ниже уровня моря.
Все приведенные примеры касались берегов морей, где движения земной поверхности могут быть легче всего подмечены. Но такие же движения замечаются и вдали от моря, во внутренних областях материков. Здесь они лучше всего устанавливаются с помощью геодезических измерений. Если провести точную нивелировку по какому-либо направлению и потом повторять ее через каждые 10—15 лет, то можно обнаружить, что высоты отдельных пунктов медленно изменяются в ту или другую сторону. Те же медленные колебания земной поверхности могут быть обнаружены с помощью приборов, называемых наклономерами. Эти приборы чувствительны к самым слабым изменениям наклона земной поверхности, а изменения эти происходят там, где один участок поднимается, а рядом другой опускается.
Теперь известно, что совершенно спокойных участков на поверхности земли нет. Скорость медленных вертикальных движений в разных местах весьма-различна: от долей миллиметра до нескольких сантиметров в год. В некоторых горных областях (например, в Средней Азии) поднятие горных хребтов происходит местами со скоростью до 5 см в год. Эти цифры на первый взгляд кажутся небольшими. Но, учитывая масштабы геологического времени, исчисляемого десятками и сотнями миллионов лет, легко понять, что даже столь медленные движения за огромные промежутки времени могут привести к значительным изменениям рельефа: поднятие или опускание земной поверхности со скоростью 1 мм в год приведет спустя миллион лет к изменению высоты местности на 1 км.
Действительно, многие геологические данные показывают огромную роль вертикальных колебаний земной коры в истории образования гор, целых материков и глубоких морских впадин.
Обратимся снова к берегам морей.
Вдоль этих берегов во многих местах тянутся плоские уступы, называемые террасами; нередко несколько террас тянутся одна над другой в виде широкой лестницы. Террасы возвышаются на десятки и даже сотни метров над современным уровнем моря; между тем они сами представляют собой остатки древних берегов. Чтобы представить, как образовались террасы, надо в течение долгого времени регулярно наблюдать за сильным прибоем на скалистом берегу моря. Мы увидим, с какой огромной силой волны ударяют о скалы, как они отламывают от скал куски, дробят их на мелкие камешки, как окатывают эти камешки, придавая им форму округлых галек. За многие годы у подножья скалистого берега образуется галечный пляж, который плоско и полого уходит далеко в море под уровень воды. Этот галечный пляж и есть современная морская терраса. А те террасы, которые мы видим высоко над морем, — это древние морские террасы. Они тоже состоят из скоплений окатанных галек и песка и свидетельствуют, что суша поднялась по сравнению с прежним уровнем. Это подтверждают остатки морских раковин, которые часто находят среди галек древних террас.
В других местах морских берегов, наоборот, можно обнаружить признаки опускания суши. Во многих мелких морях при измерении глубин были прослежены затопленные русла рек. Эти русла могли образоваться только на суше, а теперь они покрыты морем: значит, суша в этом месте опустилась.
Приведена карта дна Северного моря и прилегающей части Атлантического океана; пунктиром показаны затопленные морем русла рек. Мы видим, что эти русла являются продолжением рек, впадающих теперь в Северное море. Несколько десятков тысяч лет назад берег моря находился много севернее и реки впадали в него на несколько сотен километров дальше современных устьев. В то время Англия не была островом, а составляла часть Европейского материка.
Интересно, что на дне Северного моря находят остатки орудий первобытного человека, который жил на суше, затопленной теперь морем. Значит, опускание дна Северного моря происходило буквально на глазах человека, но крайне медленно, в течение многих десятков тысяч лет.
О еще более древних движениях земной поверхности можно судить по остаткам морских ископаемых организмов, находимых на суше во многих горных породах.
Мы видели, что такие горные породы, как песок, глина, известняк, образовались из песчаных, илистых или известковых частиц, оседавших из воды. В большинстве случаев такие породы образуются на дне моря. В том же море (в воде или на дне) живут и различные организмы, в том числе и такие, у которых есть твердая раковина или скелет. Когда эти организмы умирают, они падают на дно, заносятся песком или илом и оказываются внутри горной породы. Мягкие части организма разлагаются, а раковины и скелеты часто сохраняются в окаменелом состоянии. Изучив, где лежат горные породы, содержащие морские окаменелости и, следовательно, образовавшиеся в море, и установив возраст этих пород, можно судить о том, как размещались на Земле в прежние геологические эпохи материки и моря. Можно составить карты древних морей и материков, так называемые палеогеографические карты.
Приведены две такие карты для Европейской части СССР, составленные знаменитым русским геологом акад. А. П. Карпинским. Карта изображает размещение суши и моря на указанной территории для каменноугольного периода (250 млн. лет назад). Мы видим, что тогда большая часть Европейской территории СССР была занята морем и только на западе были незначительные участки суши. Карта показывает размещение суши и моря для более позднего, мелового периода (приблизительно 100 млн. лет назад). К этому времени картина изменилась. Большая часть Европейской территории СССР стала сушей, от моря сохранилась лишь узкая полоса, протягивавшаяся от Каспийского моря к Баренцеву. За Уралом море распространялось от Ледовитого океана в глубь Западно-Сибирской низменности.
Такие же резкие изменения в расположении суши и моря можно установить и для других стран. Оки свидетельствуют, что в прежние геологические времена происходили движения земной поверхности, ее поднятия и опускания, приводившие то к превращению морского дна в сушу, то к затоплению суши морем.
Теми же медленными движениями земной поверхности создаются и горы. Каждый горный хребет имеет свою историю. Горные хребты не всегда существовали: они неоднократно в разных местах возникали и разрушались.
Горы образуются там, где земная кора поднимается в виде огромного вала. По склонам его стекают реки, они бороздят землю, прорезают в ней долины. Чем выше поднимается земная поверхность, тем глубже врезаются реки. Так создается горный ландшафт, в котором сочетаются высокие скалистые водоразделы и глубокие ущелья.
Движения земной коры, вызванные глубинными силами, называются тектоническими движениями. Те движения, о которых только что шла речь, называются колебательными тектоническими движениями.
Если мы будем изучать, как лежат слои горных пород в земной коре, то обнаружим признаки того, что в течение геологической истории в разных местах многократно происходило смятие слоев земной коры в складки. Первоначально все пласты залегали на дне моря или других водоемов горизонтально. Если мы видим пласты, изогнутые в складки, то это значит, что какие-то силы их сжали и заставили изогнуться.
На равнинах слои сохраняют почти горизонтальное положение. Совсем другая картина наблюдается в горах, где слои изогнуты в крутые складки, высота которых иногда достигает нескольких километров.
Смятие слоев в складки представляет собой результат складчатых тектонических движений, или складкообразования.
Кроме образования складок, в земной коре происходят глубокие расколы, по которым отдельные глыбы коры перемещаются друг относительно друга, поднимаясь и опускаясь или двигаясь горизонтально. В связи с этим образуются в одних местах глубокие провалы — грабены, в других высокие выступы — горсты. Большую впадину, образовавшуюся по разломам, представляет собой котловина глубокого озера Байкал. По разломам поднялись многие хребты Средней Азии.
Разрывные тектонические движения приводят к образованию не только крупных расколов, но и множества мелких трещин в горных породах.