Научных предположений (или, как их называют учёные, гипотез) о причинах образования гор имеется несколько. Рассматривать все эти гипотезы мы здесь не будем — это потребовало бы много времени. Мы ограничимся изложением одной гипотезы, предложенной советским учёным Усовым и американским геологом Бечером. Эту гипотезу называют «пульсационной» от слова «пульсировать», т. е. действовать толчками. Она состоит в следующем.
Хорошо известно, что все тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Это относится и к частицам веществ, из которых состоит Земля.
Так как земной шар всё время остывает, то его частицы сжимаются, притягиваются друг к другу. Это сжатие вызывает более быстрое движение частиц; учёные установили, что такое усиление движения ведёт к повышению температуры, к нагреванию тел. А это нагревание вызывает расширение тел и отталкивание частиц друг от друга. Таким образом, в недрах Земли с начала её образования и по настоящее время идёт борьба сил притяжения и отталкивания частиц. В результате этой борьбы твёрдая земная кора колеблется, на её поверхности создаются все те неровности, о которых мы говорили. По теории Усова — Бечера, сжатие и расширение происходят не одновременно, а поочерёдно, в виде толчков — земные недра «пульсируют». Вслед за резким сжатием обычно наступает и более или менее резкое расширение. Складчатость горных пород вызвана сжатием, а разломы и проникновение в них расплавленных масс — последствие расширения.
В земной коре периоды (времена) сжатия выражаются различным образом в разных её частях: в геосинклиналях, где накопились мощные толщи осадочных пород, сжатие создаёт сильную и сложную складчатость.
На устойчивых платформах происходит выдвижение отдельных глыб по трещинам разломов, а также более слабая складчатость менее мощных толщ осадочных пород, образовавшихся на суше в озёрах и мелких внутренних и береговых морях, и пологое выгибание вверх отдельных более или менее крупных площадей.
Периоды растяжения земной коры при расширении ядра Земли также вызывают различные последствия: платформы рассекаются новыми трещинами разрывов, старые трещины расширяются, и по тем и другим на поверхность изливаются вулканические горные породы; отдельные глыбы и площади поднимаются. В геосинклиналях толщи осадочных пород, сильно сжатые в период сжатия, выпячиваются вверх и образуют горные цепи, а по трещинам в эти толщи из глубин проникают расплавленные массы и образуют массивы и жилы глубинных пород, частью также достигая поверхности и создавая вулканы.
Рядом со старыми геосинклиналями, выдвинутыми в виде горных систем, на окраинах платформ образуются нередко корытообразные впадины в растянутой коре, превращающиеся потом нередко в новые геосинклинали.
Изучение строения гор в разных странах показало, что периоды сильного сжатия и образования складок происходят на Земле повсюду почти одновременно и состоят из нескольких отдельных толчков, отделённых друг от друга временами сравнительного покоя. От одного до другого толчка протекает очень много времени.
Но и в этих промежутках между толчками земная кора не остаётся в полном покое, так как толчки сжатия сменяются толчками расширения и каждый толчок начинается и кончается более слабыми движениями земной коры, свидетельствующими о непрекращающейся борьбе сил притяжения и отталкивания в недрах Земли.
Последние сильные движения на Земле происходили, как установили учёные, более миллиона лет тому назад.
В настоящее время Земля переживает более спокойный период, но точные наблюдения показали, что слабые движения земной коры ещё продолжаются. Измеряя уровень океанов, учёные установили, что в одних местах происходит поднятие берегов, в других — опускание их.
На склонах речных долин образуются так называемые террасы, т. е. ступени, которые вызваны поднятием местности. Сильные землетрясения, происходящие в разных странах время от времени, несомненно имеют причиной внезапное смещение толщ в глубине коры, а временами повторяющиеся извержения одного и того же вулкана доказывают, что слабые движения земной коры происходят и теперь.
На месте внутренних и прибрежных геосинклиналей возникают горы, которые присоединяются к материкам и увеличивают их размеры; это повторяется при каждом периоде расширения, так что в течение таких минувших периодов материки постепенно нарастали.
С другой стороны, большие площади земной коры могут опуститься ниже уровня океана и затопиться морем; возле горной цепи, поднявшейся из геосинклинали, образуется новая впадина, которая также может быть затоплена водой. Происходят наступления моря на сушу и его отступления при поднятии земной коры и превращении геосинклиналей в горные сооружения. Так идёт постоянная борьба между сушей и водой.
Исследования показали, что в общем площадь материков значительно увеличилась против первоначальной.
V. Разрушение гор
Прочитав заглавие этой главы, читатель наверное спросит: разве горы, состоящие из твёрдых каменных пород, могут разрушаться? Разве они не стоят многие тысячи лет в таком же виде, в каком их создали силы природы? Разве мы не видим, что на вершинах гор, на отдельных скалах, на дне и на склонах долин стоят развалины древних крепостей, башен, замков? Эти сооружения человека, воздвигнутые много веков тому назад, успели разрушиться, а скала или гора под ними уцелела; она стояла раньше, стоит и теперь, как будто нисколько не изменившись, — почему бы ей не стоять до «скончания века»?
И все-таки горы разрушаются и даже до самого основания. Там, где когда-то были высокие горы, мы теперь нередко находим низкие холмы или даже равнины.
На Украине в Кривом Роге и в Донецком бассейне когда-то были высокие горы, а теперь там расстилается волнистая равнина. Киргизская степь прежде представляла ряды горных цепей — теперь это холмы и низкие горки. Урал прежде был гораздо выше, чем в настоящее время.
Какие же силы разрушают твёрдые каменные горы? Да те же самые, которые мало-помалу разрушают и человеческие сооружения: жар и мороз, дождь и снег, вода и ветер, а также растения и животные.
Вспомним, прежде всего, что все горные породы имеют трещины, а каждая трещина, даже самая тонкая, представляет путь, по которому разрушительные силы ведут свою работу.
В жаркие солнечные дни все утёсы на припёке сильно нагреваются, а ночью остывают. Эти переходы от жары к холоду и от холода к жаре особенно резки весной и осенью, когда днём солнце сильно греет, а ночью нередко бывает мороз. При нагревании горная порода расширяется, а при охлаждении сжимается. Это расширение и сжатие очень невелики. Но если они сменяют друг друга сотни и тысячи лет, то, в конце концов, обнаружат своё действие: сцепление отдельных зёрен горной породы друг с другом постепенно ослабевает, и это приводит, наконец, к тому, что зёрна отделяются друг от друга, порода теряет свою прочность и рассыпается на части, превращаясь из твёрдого камня в рыхлый песок.
Работе жара и холода помогает вода. Во время дождя утёсы намокают, покрываются влагой, потом опять высыхают. Это тоже ослабляет сцепление частиц. Ещё сильнее разрушает горы вода, замерзающая в трещинах и мелких пустотах горных пород. Вода, превращаясь в лёд, расширяется.
Многим известно, что если оставить на морозе закупоренную бутылку, доверху налитую водой, то или бутылка лопнет, или пробку вышибет лёд, поднимающийся по горлышку. Расширение замерзающей воды в трещинах увеличивает ширину этих трещин.
Растения тоже разрушают горные породы. Даже на самой гладкой скале поселяются лишайники. Ветер заносит их семена в самые тонкие трещины или прикрепляет к мокрой от дождя поверхности; они прорастают, плотно прицепляются к камню, сосут из него вместе с влагой соли, нужные им для жизни, и постепенно разъедают поверхность камня, расширяя трещины. В расширенные трещины набиваются мелкие песчинки и пылинки, которые приносит тот же ветер или смывает вода с вышележащего склона. Эти песчинки мало-помалу накопляют почву для других растений — различных трав и цветов. Их семена тоже приносятся ветром, попадают в трещины и прорастают. Глядишь — из трещины торчит уже пучок травы, стебель цветка, поверх лишайника поросла травка. Корни этих растений длинные и цепкие. Они разъедают поверхность утёса ещё больше. Трещины расширяются — и вот подготовлено место для больших кустов и деревьев. Их корни, многолетние и толстые, проникают в трещины, утолщаются с годами и, действуя словно клинья, расширяют трещину всё больше и больше (рис. 14).
Рис. 14. Разрез утеса с укрепившимся в нем деревцом
Так, изо дня в день, из года в год, из века в век работают эти незаметные силы над разрушением гор. Это разрушение называется выветриванием горных пород. Как выветриваются горы — мы не видим, но результаты этого выветривания замечаем везде.
Вся красота, всё разнообразие горных видов (рис. 15, 16 и 17) создаются разрушительными силами, о которых мы только что говорили. Эти силы принялись за свою работу, пока гора ещё не успела образоваться, потому что складки и сбросы, вероятно, происходили очень медленно. Как только складка или край сброса поднялись хоть немного над равниной, на них начали действовать жар и холод, дождь и снег, ветер и растения. Каждый день, каждый год — целые века эти силы грызли, сверлили, точили, разъедали плоские гребни складок, ровные обрывы сбросов, а дожди смывали, ветры сдували всё, что подготовили им их помощники. И вот, мало-помалу в бока складок и в обрывы сбросов врезались борозды. Они расширились и углубились в рытвины. Рытвины превратились в овраги, овраги становились ущельями. Гребни складок, края сбросов стали зубчатыми, появились разнообразные скалы, башни, стены, осыпи.
Рис. 15. Причудливые скалы Саксонской Швейцарии
Рис. 16. Причудливые формы холмов, образовавшихся в результате выветривания (Джунгария)