Собирание земель русских: как дрейф континентальных плит образовал нашу страну

Кто поверит, что на месте Уральских гор когда-то плескался океан, Сибирь находилась в тропиках, а Карелия — у Южного полярного круга?

Все изменчиво, но многое начинается с прочной основы. В истории континентов таковой выступают кратоны (от греческого κράτοσ — сила, крепость). Это самые древние стабильные участки коры, своего рода протоконтиненты. Со временем они сталкивались друг с другом, объединялись, прирастали более молодыми морскими и континентальными отложениями.

Так, например, на основе Мурманского, Карельского и некоторых других кратонов около 3,5 млрд лет назад сложился Фенноскандинавский щит, ныне охватывающий Скандинавию, Финляндию, Карелию и Кольский полуостров. Удивительно, но без «варяжского влияния» даже в геологической истории России не обошлось…

Древние щиты, являясь мощными кристаллическими блоками, в свою очередь служили основой для более крупных древних континентов: Фенноскандинавский и Украинский — для Балтии, Алданский и Анабарский — для Сибири.

Последние 2,5 млрд лет кратоны остаются своего рода очагами стабильности, но образовавшиеся из них континенты — нет. Они сталкиваются, объединяются и вновь расходятся. Причина этих грандиозных изменений — тектоника литосферных плит.

Ваятель материков

Тектоником греки называли искусного строителя или художника. Искусное — упорядоченное — строительство литосферы, то есть каменной оболочки Земли, из отдельных плит — это и есть тектоника. Плиты эти представляют собой обширные жесткие сегменты толщиной до 400 км. Они состоят из твердой земной коры и подстилающих ее верхних слоев мантии. Сегодня наиболее крупные плиты — Евразийская, Австралийская, Антарктическая, Африканская, Индостанская, Наска, Тихоокеанская, Северо- и Южно-Американская.

Земная кора, слагающая плиты, делится на континентальную (из нее состоят континенты) и океаническую (дно океана). Некоторые плиты сложены в основном континентальной корой. Например, Евразийская, на которой умещается часть Евразии, в том числе вся Россия. Другие плиты, скажем, Тихоокеанская, — чисто океанические. Третьи «гибридные»: так, Африканская плита держит на себе почти всю Африку и часть Атлантического океана.

Плиты плывут по пластичному верхнему слою мантии. В своем движении они не могут «разойтись, как в море корабли». Свободного места на поверхности Земли нет, так что плиты постоянно напирают друг на друга краями.

Континентальная кора не столь плотная, как океаническая, а значит, материки не так глубоко погружены в мантию. Поэтому они и возвышаются над ложем океана. И, что важнее, материковые плиты при столкновениях с океаническими остаются «на плаву». Тяжелые океанические плиты подныривают под них, образуя глубоководные желоба у берегов континентов, а потом погружаются в мантию и плавятся. Этот процесс называется субдукцией.

Энергия столкновения плит в зоне субдукции огромна. Даже малой ее части хватает, чтобы миллионы лет питать очаги вулканов. Горячее дыхание сталкивающихся плит формирует дуги вулканических островов, обращенные выпуклой стороной к океану. В подобном описании легко узнать Курильские и Командорские острова, да и Камчатку, соединенную с Евразией тонким перешейком. Эти творения дальневосточных вулканов — самая молодая в России суша, возрастом 30 млн лет и меньше.

Но окраина континента — не всегда окраина литосферной плиты. В Атлантике граница плит проходит по подводным хребтам: Срединно-Атлантическому и Рейкьянес. Здесь непрестанные извержения формируют все новые участки океанической коры. Свежая кора раздвигает плиты, и они движутся вместе с ближайшими континентами.

Атлантический океан изогнут в виде буквы S. Южная часть Срединно-Атлантического хребта, раздвигая плиты, толкает Африку на север, а северная — Европу навстречу Африке. Там, где материки упираются друг в друга, случается коллизия, или столкновение, материковых плит. Даже в учебниках геологии это явление обычно иллюстрируют нагромождением измятых при столкновении автомобилей.

Примерно то же самое, только в грандиозном масштабе, происходит с горными породами. Так появились горы Альпийского пояса от Пиренеев до Кавказа с вулканами и сопутствующими землетрясениями. Поэтому и Большой Кавказ — это относительно молодая часть России. Он начал расти около 20 млн лет назад на месте глубокого морского бассейна. Впрочем, отдельные небольшие острова, ныне вздыбившиеся горами, появлялись и раньше — в юрском периоде, и там даже успели наследить динозавры.

В тектонических процессах есть и другие, пока не до конца еще понятые закономерности. Так, континентальные плиты каждые 500–700 млн лет, сходятся вместе. Тогда материки объединяются в суперконтинент, собирающий воедино более 75% всей континентальной коры. Он существует около 100 млн лет, а потом постепенно разрушается. Затем цикл повторяется, и «феодальная раздробленность» вновь сменяется единством.

Двери в прошлое

Оживить канувшие в Лету времена — непростое дело. Ради изучения каких-нибудь скифов или сарматов ученые откапывают черепки в курганах, извлекают ДНК из скелетов, перечитывают античные тексты. Так и свидетельства прошлого Земли кроются в древних породах, окаменелых останках животных и растений, следах оледенений и крупицах магнитных минералов. По скудным и разрозненным фрагментам исследователи восстанавливают общую картину, но, увы, каждый метод имеет свой временной предел.

Дно океанов — чересполосица вулканического базальта. Каждая узкая полоса когда-то была свежей порцией океанической коры, исторгнутой из срединно-океанического хребта. Если мысленно убрать все эти базальтовые полосы, материки сложатся в последний суперконтинент — Пангею. Она начала распадаться около 230 млн лет назад, в триасовом периоде, незадолго до появления динозавров. Именно таков возраст древнейшего океанического базальта, расположенного у самых берегов континентов. Более древнее океаническое дно, увы и ах, полностью поглощено субдукцией.

Раз так, следы предшественников Пангеи нужно искать на самих материках. В конце концов, первооткрыватель этого суперконтинента Альфред Вегенер не мог знать, как устроено дно океанов. В его эпоху глубоководное бурение было фантастикой. Зато он изучил ареалы вымерших и ныне живущих видов, сопоставил следы древних оледенений, залежей каменного угля (они образовались в тропических лесах) и так далее. Дотошный метеоролог вычислил, где когда-то располагались современные материки. Если уголь, то тропики, если лед, то Заполярье!

Но и эта дверь открывается не так уж широко в прошлое. Основные запасы каменного угля сформировались 359–299 млн лет назад, в период, который так и называется каменноугольным. Да и сами леса появились незадолго до этого: в конце девонского периода, 380 млн лет назад.

Со льдом тоже не все гладко. Скажем, в криогеновом периоде (это 720–635 млн лет назад) обширные континентальные оледенения расползались… в тропическом поясе. Такой уж суровый климат царил в те времена. Недаром период назван криогеновым («рожденным холодом»). Тогда на помощь приходят геологические признаки, связанные с магнитным полем Земли.

Магнитные полюса регулярно меняются местами. Геомагнитное поле при этом меняет направление, переворачивается. Следы таких переворотов (инверсий) запечатлеваются в частицах магнитных минералов. Эти частицы — своего рода магнитные стрелки. Они указывают на положение магнитных полюсов в древности, поскольку навсегда застыли в горной породе, словно прижатая к стеклу стрелка компаса.

Сложностей добавляет и то обстоятельство, что самостоятельно перемещаться способны не только большие плиты. Есть еще террейны, то есть небольшие блоки земной коры, отколовшиеся от одной литосферной плиты и присоединившиеся к другой. Например, Тувино-Монгольский террейн Сибири до ордовикского периода (485–444 млн лет назад), вероятно, был частью или даже несколькими частями другого континента.

Развал и схождение

А теперь, вооружившись всеми этими знаниями, попробуем представить геологическую историю России.

Примерно 2,7 млрд лет назад прежние мелкие протоконтиненты постепенно нашли друг друга. Фенноскандинавский щит и другие части нынешней Северной и Восточной Европы собрались в Балтию. Сибирские щиты (Алданский, Анабарский и другие) объединились в континент Сибирь.

Вероятно, этот материк включал Сибирскую платформу, ограниченную Енисеем с запада и Леной с востока, Колымский блок, Таймыр, а возможно, и значительную часть современной Западной Сибири. Разросшийся Канадский щит вместе с некоторыми фрагментами будущей Западной Европы (например, Шотландией) превратился в материк Лаврентию.

Около 1,3 млрд лет назад все они образовали северный суперконтинент, который геологи назвали эскимосским словом Нуна, означающим землю у северного океана. В свое время Нуна распалась, и 800 млн лет назад из ее осколков сложился новый суперконтинент — Родиния. Родинию окружал суперокеан с прозрачным названием Мировия.

Оба термина имеют русские корни, хотя в обиход их ввели американские ученые: наука не имеет границ, тем более — тектонических разломов. Так, название «Родиния» образовано от русского слова «родить», ведь суперконтинент дал начало более поздним материкам.

Родиния развалилась около 720 млн лет назад, когда на Земле царил холод криогенового периода. Теперешняя южная часть Сибири отчалила от Лаврентии. На севере нынешней Канады и Гренландии поныне сохранились такие же магматические породы, как к югу от Байкала. Тогда Сибирь и начала свое долгое самостоятельное путешествие.

С эдиакарского по силурийский период (635–419 млн лет назад) она находилась в тропиках. Особенно интересным был кембрийский этап (539–485 млн лет назад), когда весь континент покрывало теплое мелководное море. Через него наискось тянулся по территории нынешней Якутии 600-километровый рифовый пояс, построенный ажурными губками археоциатами.

На востоке от рифа в гигантской котловине накапливались каменные и другие соли, образовав местами многокилометровые толщи. То был один из крупнейших солеродных бассейнов за всю историю планеты.

По мере продвижения на север Сибирь прирастала новыми землями. К ней, совершив долгий вояж через Палеоазиатский океан (предшественник Тихого), причаливали осколки Южно-Китайского континента. Так сложились (и в прямом, и в переносном смысле) горы Алтая, Западного и Восточного Саяна, отчасти Забайкалья.

Балтия (будущая Северная и Восточная Европа) в то время пребывала в приполярных областях Южного полушария. Но и в ее холодных водах кипела жизнь. Особенно интересные существа населяли ее моря 560–550 млн лет назад, в конце эдиакарского периода.

Эдиакарская фауна — древнейшее детально изученное сообщество животных на планете. То были ни на кого не похожие крупные мягкотелые организмы без рта и щупальцев. Одни, вроде птеридиниума, возвышались над дном морским на полметра. Другие — 10–30-сантиметровые дикинсонии и кимбереллы — даже ползали по дну, собирая или соскабливая бактериальные пленки.

Постепенно Балтия плыла на север, в тропики. Море теплело, и с ордовикского по каменноугольный период (485–300 млн лет назад) здесь процветала обильная и разнообразная морская фауна, среди которой выделялись гигантские морские лилии и брахиоподы.

В то время Балтию и Сибирь разделял огромный Уральский океан со своим срединно-океаническим хребтом. На хребте бурно извергались подводные горячие источники. Исторгаемая ими черная муть оседала целыми холмами, ставшими теперь месторождениями меди и других металлов. Даже в этой почти кипящей среде на глубине в несколько сотен метров строили трубки гигантские, до метра длиной, кольчатые черви вестиментиферы, научившиеся жить без кислорода за счет симбиотических бактерий.

Этот океан схлопнулся более 320 млн лет назад, и на его месте начали расти Уральские горы, в то время больше похожие на современный Кавказ или даже Гималаи.

С закрытием Уральского океана окончательно сформировался последний суперконтинент — Пангея, в который с востока гигантским заливом вторгался океан Тетис (много позднее, после того как Индостанская плита «пришвартуется» к Азии, на его месте раскроется Индийский океан). В оставшихся от Тетиса «лужах» можно искупаться и сегодня: это Средиземное, Черное и Каспийское моря.

В пермском периоде (299–252 млн лет назад) на просторах суперматерика вольготно себя чувствовали суперъящеры — горбатые растительноядные парейазавры под тонну весом, клыкастые предшественники млекопитающих горгонопсы и другие колоритные создания.

Пангея начала разрушаться 230 млн лет назад в юрском периоде. Тогда значительные площади былых континентов Балтии и Сибири, а ныне Евразийской плиты, покрылись холодными морями. Среди айсбергов на заполярном севере Сибири искали обильную пищу теплокровные ихтиозавры и плезиозавры.

А на приполярном юге этого континента, где ныне протекает река Вилюй, истирали грубой растительностью последние зубы стегозавры и завроподы. В это время Сибирь продолжала прирастать вулканическими дугами и террейнами, которые застыли хребтами Дальнего Востока, Корякии и Чукотки…

Наступивший около 2,5 млн лет назад ледниковый период сковал огромные массы воды. На пике последнего оледенения, начавшегося 120 тысяч лет назад, уровень океана понизился на целых 130 метров. Отступившие воды Берингова моря открыли сухопутный мост между Азией и Северной Америкой. По нему на восток прошли стада бизонов, овцебыков, сайгаков и шерстистых мамонтов, а позднее — и люди с собаками…

Что же будет дальше с нашей беспокойной планетой? Геологи предполагают, что примерно через 50–70 миллионов лет континентальные плиты соберутся в Неогею. Она будет похожа на Пангею.

Вот только новый внутренний океан возникнет на месте Африки, которой суждено разорваться вдоль Восточно-Африканской рифтовой долины. И всю планету от Огненной Земли на юго-западе до Земли Королевы Мод на юго-востоке можно будет обогнуть пешком. Ну и как мы тогда будем передвигаться, если вообще будем?

_{ФОТО: ROBERT SIMMON / NASA EARTH OBSERVATORY; SHUTTERSTOCK / FOTODOM (х3); Андрей Журавлев
Иллюстрации: CHRISTOPHER R. SCOTESE AND NICKY M. WRIGHT FOR THE PHANEROZOIC PALEOMAP PROJECT (PALEODEMS) / CC BY 4.0.}

_{Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 8, октябрь 2023}