До недавнего времени удовлетворительно были изучены лишь три последние геологические эры жизни нашей планеты — палеозой, мезозой и кайнозой, охватывающие примерно период в 500—600 млн. лет.
Более древние эпохи, которые объединяются в понятие «докембрий», были изучены хуже, так как длительное время не было найдено достаточных критериев для определения возраста толщ, настолько смятых, что установить их последовательность, особенно при сопоставлении различных районов, — задача весьма и весьма трудная.
Нельзя, конечно, утверждать, что все трудности в изучении докембрийских отложений позади. Напротив, их еще много, но сейчас арсенал науки пополнился новыми методами, которые помогают в решении этих вопросов. Сюда относятся прежде всего методы определения возраста пород по их радиоактивности. Кроме того, многое может дать анализ спор и других остатков растений, находимых в этих слоях.
Изучение докембрийских отложений значительно продвинулось в связи с исследованиями, проведенными в районах, где они наиболее широко развиты, т. е. на древних платформах Южной и Северной Америки, Индии и особенно Африки. В ходе этих работ были получены интересные данные. Участки земной коры, в строении которых различаются два этажа: нижний, лежащий на глубине от нескольких десятков до первых тысяч метров н состоящий из древних пород, смятых в складки, и верхний — от поверхности Земли до поверхности нижнего этажа, сложенный почти горизонтально лежащими осадочными породами.
Так, если до последнего времени считалось, что сравнительно молодые зоны складчатости как бы обтекают древние ядра материков — подобно водам речного потока, огибающим острова,— то новые факты сильно поколебали эту точку зрения. Особенно поучительны в этом отношении данные, обобщенные советским геологом Ю. М. Шейнманном, по Южной Африке. Как выяснилось, вся ее территория состоит из сочетания резко отличающихся и отделенных четкими границами разновозрастных участков. Направление складчатости в каждом из них свое собственное, не связанное с соседним. Очень хорошо это видно в районе озера Виктория (верх рисунка), где несколько раз перемежаются два резко различных по возрасту комплекса: примерно широтно простирающиеся складки комплекса отложений Руссиси (возраст 2—2,3 млрд лет от современного момента) и примерно меридионально направленные складки Кибаро-Урундййского комплекса (1,2—1,4 млрд. лет.).
Как объяснить соседство столь разновозрастных участков?
В геологии известен принцип унаследованности, согласно которому слои, лежащие сверху, в значительной степени повторяют форму и ориентировку слоев, лежащих внизу. Поэтому если бы в основании молодых зон, расположенных на юге Африканской платформы, были древние породы, аналогичные породам окружающих участков, то простирание структур молодых поясов должно было быть сходным с простиранием окружающих участков. В действительности этого нет, и мы вправе предположить, что молодые зоны представляют собой новообразования, генетически не связанные с окружающими участками и являющиеся среди них чужеродным телом. В противоположность ему окружающие зоны настолько тесно связаны одна с другой единством происхождения и простирания структур, что если мысленно удалить молодые вкрапления, то зоны древних структур можно было бы непосредственно сомкнуть. К аналогичным выводам можно прийти, анализируя данные по другим докембрийским платформам. Так, сочетание разновозрастных участков четко прослеживается на примере Канадского (Североамериканского) шита, на котором каждая зона складчатости, возникшая позднее, по данным американского геолога Г. Гэстила, обрезает более древнюю: складки возраста 2,4—2,7 млрд лет обвеваются с северо-запада складками возраста 1,25—1,45 млрд лет, которые, в свою очередь, обрезаются складками возраста 0,95—1,1 млрд лет.
Подобные сочетания разновозрастных участков прослеживаются и в Индии.
Все эти примеры наталкивают на мысль, что молодые зоны — результат взламывания и растяжения древних участков земной коры.
Теперь, в свете изложенных представлений, необходимо установить, каким образом в прошлом на Земле «укладывались» древние континенты и их структуры.
Для выяснения этого нужно было попытаться построить соответствующую модель земного шара с поперечником 0,5—0,6 от современного, так как сложность контуров материков и иная степень их выпуклости (зависящая от радиуса Земли) делала умозрительное решение этой задачи практически невозможным. Построением моделей и занялся И. В. Кириллов. Причем до последнего времени наибольшее внимание он уделял моделированию смыкания материков в их современных контурах («коровая Земля»), так как сделать это было легче, чем конструировать в пределах материков смыкание древних зон, контуры которых достоверно не известны.
Основная модель, построенная И. В. Кирилловым, представляет собой реконструкцию Земли для времени: середина мела — начало третичной эпохи (60—100 млн. лет назад). Эта модель чрезвычайно важна для доказательства излагаемой гипотезы. Поэтому расскажем о ней подробнее. Морфологические данные океанического дна, морских берегов, а также структурная геология, география растений и животных облегчили поиски правильного взаиморасположения материков и дали возможность получить модель — единую по контурам материков, их структуре и ареалам распространения живых существ.
Прежде всего остановимся на вопросе о единстве контуров.
Межматериковые связи на описываемой модели выглядят следующим образом. Два южноатлантических материка — Южная Америка и Африка смыкались так, что Бразильское плато точно «сидело» в области Гвинейского залива. Это соотношение, наиболее очевидное, было правильно найдено еще Вегенером. Теперь в работах некоторых современных авторов оно прослежено не только как внешнее совпадение береговых линий, но и как внутреннее единство тектонических структур обоих материков.
Однако если атлантические связи, показанные на модели И. В. Кириллова, выглядят для нашего глаза довольно привычно — ведь это результат смыкания противоположных, примерно параллельных между собой берегов океана, то буквально приходится «протирать глаза», когда впервые знакомишься с межконтинентальными связями, установленными И. В. Кирилловым для Тихого океана. Попробуйте только представить себе непосредственное смыкание западных берегов обеих Америк при довольно слабо измененном взаимном положении восточных берегов этих континентов. Однако такая связь западных берегов все же существовала, хотя трудно не поражаться такому феномену природы. И только представители одной отрасли науки — сферической тригонометрии — не найдут здесь ничего странного, ибо перемещение Америк, как и все остальные, менее грандиозные сдвиги материков, совершалось в полном соответствии с законами именно сферической тригонометрии.
Смыкание нынешних западных берегов обеих Америк выглядело так: центральная часть западного побережья Северной Америки входила в область Атакамской впадины (западный берег Южной Америки), а район Патагонии оказывался в районе Аляскинского залива. Аляска не соединялась с Южной Америкой, а располагалась на территории современного моря Росса (Антарктида), а зона Центральной Америки оказывалась в Средиземном море, по соседству с Апеннинским и Пиренейским полуостровами, последний как бы входил в «пасть» Мексиканского залива.
Очень сложно выглядит сочленение материков с Антарктидой. К ней примыкали Северная и Южная Америка, южное окончание современной Африки, а также значительными участками Австралия и Азия. При этом интересно, что сама Антарктида была повернута так, что восточная Антарктида оказывалась на западе, а западная — на востоке.
Остается лишь добавить, что наш Север непосредственно смыкался с Канадским (так что Гренландия оказывалась между ними), а Австралия, помимо Антарктиды, соединялась с Африкой, Индией, Индокитаем и Индонезией,
Как черепки разбитого горшка «подобраны» И. В. Кирилловым не только материки, но и мелкие образования — полуострова, острова, архипелаги — Индонезия, Полярная Канада и др.
Казалось бы, самого факта смыкания сложнейших береговых линий на протяжении многих десятков тысяч километров достаточно, чтобы разбить сомнение в правоте гипотезы. И тем не менее автору не раз приходилось встречать скептиков, которые говорили: а не случайно ли совпадение контуров? Иными словами, вопрос сводится к тому, явилось ли смыкание материков выражением общих закономерностей развития Земли, или это результат случайного стечения обстоятельств?
Предположим, что контуры материков и островов совпали случайно. Что это должно означать? Очевидно, то, что из множества различных вариантов сочетаний нами счастливо найден наиболее правдоподобный. Какова с точки зрения теории вероятности возможность столь удачной находки? Математики отвечают, что она практически равна нулю.
Таким образом, предположение о случайности найденных на моделях И. В. Кириллова соотношений материков отпадает. И следовательно, они — явление закономерное.
Воссозданная единая коровая оболочка Земли — наглядное свидетельство того, что, вероятно, некогда действительно существовала Земля, в два раза меньшая, чем современная.
Реальность модели «коровой Земли», построенной И. В, Кирилловым, на наш взгляд, доказывается также и тем, что крупные геологические структуры Земли образуют на ней единый узор, переходящий с одного континента на другой. Причем этот узор, как мы далее увидим, очень прост. Это следует, в частности, из сравнения его с современной структурой земной коры.
Сложность современной структуры в отличие от древней заключается в наличии громадных океанических впадин, лишенных мощной материковой коры. Причем участки коры океанического типа проникают и вглубь материковых зон (Средиземное море, Мексиканский залив, Японское море и т. п.), расчленяя единые в прошлом структуры.
Поэтому докембрийские платформы разделены не только молодыми складчатыми зонами, но и просторами океанов: Русская (Восточно-Европейская) платформа обрывается Атлантическим н Северным Ледовитым океанами, Восточно-Сибирская — Северным Ледовитым и Тихим, Восточно-Антарктическая — всеми океанами, за исключением, конечно, Северного Ледовитого.
Не менее раздроблены сейчас также палеозойские зоны. Это особенно хорошо видно на примере каледонских структур (нижний палеозой), разобщенные участки которых обнаружены в пределах различных континентов и островных групп — на арктических островах, на Алтае, в Скандинавии, Англии, на юго-востоке Северной Америки, а также, по-видимому, имеются в центре Южной Америки и в Антарктиде.
Как далее будет показано, это куски некогда единого целого.
А где распространены более молодые — мезозойские и особенно кайнозойские зоны? Мезозойская складчатость представлена на Земле несколькими разобщенными участками, в основном на западе Северной Америки и востоке Азии. Доказано, что, в свою очередь, мезозоиды возникли на месте раздробившихся палеозойских платформ.
Участки кайнозойской складчатости, теперь еще активно развивающиеся, встречаются сейчас в основном в двух зонах: вдоль побережий Тихого океана (Тихоокеанское кольцо) и в приэкваториальных широтах. Эти зоны разорваны, благодаря чему в них сочетаются типичные материковые и океанические участки коры.
Неоднородность Тихоокеанского кольца усугубляется и тем, что здесь даже в пределах материковых участков структура весьма сложна.
В относительно молодые геологические образования, такие, как Южные Сандвичевы острова, остров Сахалин, Японские острова, как бы впаяны докембрийские и палеозойские участки — остаток разрушенной докембрийской платформы, являвшейся когда-то, судя по реконструкции, частью древнего материка Антарктиды. Эта необычайная пестрота характерна также и для материковых участков, прилегающих к Тихому океану; здесь среди молодых мезозойских структур, по данным Ю. М. Пущаровского и А. М. Смирнова, сохранились обломки Дальневосточной и Китайской докембрийских платформ.
В зоне Индокитая и Индонезии Тихоокеанское кольцо смыкается с великими альпийскими цепями Азин (Гималаи) и Европы (Кавказ, Карпаты, Альпы). И в этой зоне разобщение между отдельными кайнозойскими участками велико. Они разделены не только островами, но и внутрнматериковыми бассейнами, такими, как южная часть Каспийского моря. Черноморская, Средиземноморская, Мексиканская, Карибская и другие впадины, тип коры в которых океанический.
Как видим, геологическая структура современной Земли чрезвычайно сложна.
Совсем по-иному выглядело геологическое строение Земли в доокеанический период ее развития.
На севере и юге «коровой Земли» располагались два громадных древних массива — Лавразия и Гондвана. В первом из них сочетались докембрийские и палеозойские зоны, второй был почти целиком докембрийским. Между ними простиралась полоса мезозойских складок и только формировавшихся тогда кайнозойских геосинклиналей, составлявших складчатый пояс, вытянутый в пределах низких широт. Такую картину структур «коровой Земли» вряд ли можно считать случайной. Расположение молодых складчатых зон в низких широтах, несомненно, было связано с тем, что перестройка фигуры Земли, особенно интенсивная в период ее быстрого роста, должна была нарушить целостность коры у экватора, что и облегчило возникновение здесь геосинклиналей и складчатых зон.
Особенно важно для доказательства правильности модели «коровой Земли» соотношение нижнепалеозойских (каледонских) структур, ныне сильно разобщенных. Поэтому рассмотрим их детальнее.
На доокеанической Земле все эти участки слагались в две основные зоны (не ясен лишь вопрос об изолированном (?) Алтайском пятне), вернее в два единых пояса. Один из них простирался из района Гренландии через Чукотку и Аляску, по данным Г. Штиле, непосредственно, как это показал А. Шалимов, до Антарктиды, видимо, пересекая ее поперек; как уже говорилось, древняя Аляска располагалась на месте современного моря Росса. Трудно представить, что находящиеся теперь в 14 тыс. км один от другого районы некогда соприкасались! Каким же грандиозным должно было быть растяжение в области Тихого океана! Но, может быть, такого смыкания в прошлом в действительности и не существовало? Вряд ли! Ведь каледониды достаточно редки, чтобы так «случайно» совпасть. Кстати, как на Аляске, так и в Антарктиде они и в последующее, герцинское время (верхний палеозой) продолжали развиваться как горные системы, тем самым подтверждая общность не только структурную, но и историческую.
Другой, восточный, меридиональный пояс каледонид, расположенный почти целиком в пределах Северной и Южной Америки, не менее показателен. В Северной Америке он состоит из участков, давно выявленных как каледонские (с наложением герцинских движений), наличие же каледонид в пределах Южной Америки ранее и не предполагалось, так как укоренилось мнение, что, за исключением кайнозойской зоны Анд и палеозойских цепей юга Южной Америки, остальная часть занята обширной Бразильской (докембрийской) платформой, включающей в себя также район Амазонки и Гвианский участок. И вдруг неожиданно на модели Аппалачи «уткнулись» в район Амазонки. Это делало возможным предположение, что и в ее зоне имеются каледониды.
Крупные специалисты отнеслись к этому предположению автора весьма скептически. Однако данные (вначале косвенные) подтверждали своеобразие Амазонской впадины.
Так, в ее устье была обнаружена четырехкилометровая толща четвертичных осадочных пород. Такие мощности четвертичных отложений совершенно несвойственны докембрийским платформам. Кроме того, долина Амазонки отделена от окружающих районов почти прямыми линиями, которые подчеркивают резкую обособленность ее структуры от соседних зон.
Но это были все косвенные предположения. И лишь недавно мы получили прямое подтверждение наличия в районе Амазонки каледонид.
По сообщению Пимьенты, непосредственно изучавшего геологию Амазонки, к северу от Бразильского щита (здесь последний трактуется в узком смысле, без Гвианской зоны) находится система складок, сложенных породами нижнего палеозоя, которые круто погружаются к северу и уходят под дно долины Амазонки, где они перекрыты почти горизонтально лежащими отложениями девона (середина палеозоя). Это означает, что процесс формирования складчатости в районе Амазонки завершился в первой половине палеозоя, в течение каледонского этапа.
Таким образом, нам кажется, и геологически была подтверждена правильность модели И. В. Кириллова, причем в наиболее удивительной зоне — зоне смыкания западных побережий Северной и Южной Америки. С другой стороны, концепция дала возможность нам, даже еще не имея прямых данных, разгадать структуру Амазонской впадины, как и значительной части материка Антарктиды.
Но не только в единстве контуров материков и их геологических структур лежит доказательство правильности доокеанической модели. Модель подтверждается также и единством биологических ареалов, часто не зависящих от контуров материков. Однако, прежде чем перейти к детальному рассмотрению этого вопроса, вспомним некоторые общие сведения о закономерностях расселения животных и растений. Это нам необходимо для уяснения проблемы.
Ареал, как уже указывалось, всегда первоначально един. Случайные заносы семян или отдельных экземпляров хотя и возможны, однако они не могут осуществляться на таких значительных расстояниях (сотни и тысячи километров), о которых пойдет речь, и поэтому не могут объяснить основных особенностей в расселении сообществ живых организмов.
Вот почему виднейший советский геоботаник В. В. Вульф в своей великолепной монографии «Историческая география растений» не устает повторять, что растения с помощью ветра, птиц «распространяются лишь на небольшие расстояния».
В то же время известны ли случаи, когда одни и те же виды встречаются в местах, разделенных громадными расстояниями? Известны, и прежде всего на просторах Тихого океана. Именно здесь наблюдаются весьма интересные связи, которые так и не смогла объяснить вегенеровская концепция. Вот некоторые примеры. Острова Хуан-Фернандес, расположенные у берегов Чили, и остров Лорд-Хау (к востоку от Австралии) разделены всем пространством Тихого океана. И несмотря на это, из 209 видов, встречающихся на втором острове, 162 вида имеются и на первых! Что это — случайный занос птицами или течениями? Конечно нет!
Также чрезвычайно интересна, с точки зрения тихоокеанских связен, растительность острова Кергелен, расположенного на юге Индийского океана, неподалеку от Антарктиды. По своей флоре он ближе всего стоит к… субантарктической зоне Южной Америки, несмотря на то что удален от нее на 7400 км, в то же время он совершенно не схож по растительному покрову с Африкой, находящейся сейчас к нему гораздо ближе, чем Южная Америка.
Если несколько выйти за пределы Тихоокеанского бассейна и побывать на Канарских островах, расположенных непосредственно к западу от Северной Африки, то нельзя не увидеть, что встречающиеся здесь виды растений, помимо Средиземноморского бассейна и Африки, на восток более не распространяются (no Е. В. Вульфу). Зато они имеют родственников в Центральной и Южной Америке и, больше того, не только там, но и в юго-восточной Азии.
Чтобы понять гигантские «прыжки» некоторых видов растений, достаточно взглянуть на схему доокеанической Земли, на которой видно, что разгадку таких связей растительного царства следует искать в малоисследованной пока Антарктиде. Именно через нее должны были осуществляться эти связи в период непосредственного смыкания названных зон.
Теперь приведем несколько примеров из зоологии Тихоокеанского бассейна. Гавайские острова находятся вдалеке от всех материков, в центре северной части Тихого океана. По данным советского исследователя Г. У. Линдберга, очень интересен состав обитателей вод у этих островов. Из 229 неэндемичных видов прибрежных рыб (т. е. не встречающихся в открытом океане) 34 вида имеются в прибрежных водах Мексики, 142 — Полинезии, 53 — у берегов Японии. Из 13 видов фауны, развитой в пределах батиального (материкового) склона Гавайских островов, 10 аналогичных видов обнаружены в Австралии, восточной Индии и в Индийском океане, а один даже у юго-западных берегов Южной Америки.
Такое же единство некоторых видов животных характерно для Галапагосских, Полинезийских, Микронезийских и других островов.
О чем это говорит? О том, что, очевидно, некогда эти участки были тесно связаны один с другим и что потом они были разобщены.
Столь же убедительно выглядят, на наш взгляд, на модели трансарктические связи, также не объясненные Вегенером.
Так, мятлик распространен в Сибири, на Новой Земле, Земле Франца-Иосифа, Шпицбергене, в Гренландии и Арктической Америке. Также интересно отметить, что некоторые сибирские виды растений попадали на Новую Землю, минуя остров Вайгач, располагающийся сейчас как раз на пути между континентом и Новой Землей. Это могло легко осуществляться лишь в случае непосредственного смыкания Новой Земли с Сибирью, которое и подтверждается моделью доокеанической Земли.
Некогда едиными были, судя по модели, и области распространения животных и растений, встречающихся сейчас лишь в районах относительно высоких широт обоих полушарий — так называемые биполярные ареалы. Так, например, нахождение тимофеевки (аржанец) одновременно на острове Южная Георгия (Южные Сандвичевы острова) и в горах северного полушария может быть объяснено лишь тем, что в прошлом эти зоны представляли собой единый ареал на стыке материков Северной и Южной Америки, Азии и Антарктиды.
Итак, реконструкция, как нам кажется, хорошо подтверждается также ранее существовавшими биологическими связями.
Рассмотрев модель, расскажем коротко о принципах и технике ее создания.
Для построения модели требовались некоторые знания из сферической тригонометрии. Известно, что при расширении Земли идет процесс распластывания материков, т. е. постепенное превращение сферы в плоскость. Именно вследствие выпуклости сферы сумма углов треугольника, построенного на ней, дает так называемый сферический избыток — превышение суммы углов такого треугольника над 180° (сумма углов в обычном треугольнике). Этот избыток обратно пропорционален квадрату радиуса сферы, и, следовательно, в прошлом, на Земле меньших размеров, он был значительно больше современного. Естественно, что сферический избыток свойствен не только треугольнику, но и любой другой геометрической фигуре, например, образованной контурами материков.
Наличие больших значений сферического избытка для прошлых эпох практически почувствовал И. В. Кириллов, который, создавая модель «коровой Земли», учитывал это.
Моделировал он так. Из так называемой конденсаторной бумаги делал «выкройки» материков с обычного школьного глобуса. Затем закреплял их выпуклую форму, проклеивал собранные в сборки края. Далее подготовлял шар, по размерам примерно в два раза меньший, чем глобус, и на нем размещал эти выкройки (еще более сжимая их края в соответствии с меньшим радиусом модели). После весьма длительной, чисто опытной работы по выявлению взаимного расположения материков он обводил их контуры мягким карандашом и тушью.
И, наконец, проводил параллели и меридианы.
Эта работа затруднялась тем, что четкие данные о климатической зональности, необходимые для нанесения географической сетки, имеются далеко не по всем эпохам. Поэтому приходилось ориентироваться лишь на наиболее яркие ее следы. Лучше всего они сохранились в пределах значительной части Гондваны. Они и помогли ему выявить расположение полюсов в прошлом. Надо сказать, что длительное время геофизики вообще отрицали возможность значительного перемещения полюсов, так как для этого необходимо было предположить сильное нарушение равновесия Земли, возможность которого до последнего времени ими отвергалась. Но теперь перемещение полюсов — установленный факт. Оно, по мнению автора, связано с изменением взаимного положения материков.
Имея в виду, что грандиозных масштабов это явление достигло лишь на этапе образования океанов (100—150 млн. лет назад), можно считать, что до этого, то есть с конца палеозоя и до мелового периода, вряд ли положение полюсов менялось быстро. Поэтому мы вправе нанести выявленное для верхнего палеозоя расположение полюсов на модель доокеанической Земли и провести на ней меридианы и параллели.
Делалась каждая такая модель долго — два-три года, так как девизом было: достоверность, отсутствие малейших натяжек в трактовке как деталей форм материков, так и в изображении соотношений тектонических структур. А это дается не так-то легко.