16. Каменноугольный период Принято считать, что основные залежи ископаемого каменного угля сформировались преимущественно в отдельный период времени, когда на Земле сложились наиболее благоприятные для этого условия. По связи этого периода с углем он и получил свое название каменноугольного периода, или карбона (от англ. «Carbon» – «уголь»). По климату и условиям на планете в этот период написано немало самых разных книг. И далее кратко изложена некая «усредненная и упрощенная выборка» из этих книг, дабы у читателя была перед глазами общая картинка того, как ныне представляется мир каменноугольного периода подавляющему большинству геологов, палеонтологов, палеоботаников, палеоклиматологов и представителям других наук, занимающихся прошлым нашей планеты. Помимо данных о собственно Каменноугольном периоде в представляемой далее картинке приведена самая общая информация как о конце предшествующего девонского периода, так и о начале следующего за карбоном пермского периода. Это позволит более отчетливо представить себе особенности каменноугольного периода и пригодится нам в дальнейшем. Итак. Климат девона, как показывают сохранившиеся с тех пор массы характерного красного песчаника, богатого окисью железа, на значительных протяжениях суши был преимущественно сухим и континентальным (хотя это и не исключает одновременного существования и приморских районов с влажным климатом). И.Вальтер обозначил область девонских отложений Европы весьма показательными словами – «древний красный материк». Действительно, яркие красные конгломераты и песчаники, мощностью до 5000 метров – характерная особенность девона. Близ Санк-Петербурга их можно наблюдать, например, по берегам реки Оредеж. 
Рис. 113. Берег реки Ородеж С окончанием девона и началом карбона характер осадков сильно меняется, что указывает, по мнению ученых, на значительное изменение климатических и геологических условий. В Америке ранний этап каменноугольного периода, который раньше называли миссисипским по мощной толще известняков, сформировавшейся в пределах современной долины реки Миссисипи, характеризуется морскими обстановками. В Европе на протяжении всего каменноугольного периода территории Англии, Бельгии и северной Франции были также большей частью затоплены морем, в котором сформировались мощные горизонты известняков. Затоплялись также некоторые районы южной Европы и южной Азии, где отложились мощные слои глинистых сланцев и песчаников. Некоторые из этих горизонтов имеют континентальное происхождение и содержат много ископаемых остатков наземных растений, а также вмещают угленосные пласты. В середине и конце этого периода во внутренних районах Северной Америки (так же, как в Западной Европе) преобладали низменности. Здесь мелководные моря периодически уступали место болотам, в которых, как считается, накапливались мощные торфяные залежи, впоследствии трансформировавшиеся в крупные угольные бассейны, которые простираются от Пенсильвании до восточного Канзаса.  Рис. 114. Современные залежи торфа В бесчисленных лагунах, дельтах рек и топях воцарилась буйная тепло- и влаголюбивая флора. В местах ее массового развития скапливались колоссальные количества торфообразного растительного вещества, и, со временем, под действием химических процессов, они преобразовывались в обширные залежи каменного угля. В пластах угля часто встречаются (как считают геологи и палеоботаники) «прекрасно сохранившиеся остатки растений, свидетельствующие о том», что в ходе каменноугольного периода на Земле появилось много новых групп флоры. «Большое распространение получили в это время птеридоспермиды, или семенные папоротники, которые, в отличие от папоротников обыкновенных, размножаются не спорами, а семенами. Они представляют собой промежуточный этап эволюции между папоротниками и цикадовыми – растениями, похожими на современные пальмы, – с которыми птеридоспермиды находятся в тесном родстве. Новые группы растений появлялись в течение всего каменноугольного периода, в том числе такие прогрессивные формы, как кордаитовые и хвойные. Вымершие кордаитовые были, как правило, крупными деревьями с листьями длиной до 1 метра. Представители этой группы активно участвовали в образовании местонахождений каменного угля. Хвойные в то время только лишь начинали развиваться, и поэтому были еще не столь разнообразны». Одними из наиболее распространенных растений карбона были гигантские древовидные плауны и хвощи. Из числа первых наиболее известны лепидодендроны – гиганты высотой в 30 метров, и сигиллярии, имевшие немногим более 25 метров. Стволы этих плаунов разделялись у вершины на ветви, каждая из которых заканчивалась кроной из узких и длинных листьев. Среди гигантских плауновидных были также каламитовые – высокие древовидные растения, листья которых были разделены на нитевидные сегменты; они произрастали на болотах и в других влажных местах, будучи, как и другие плауны, привязанными к воде. Но самыми замечательными и причудливыми растениями карбоновых лесов были папоротники. Остатки их листьев и стволов можно найти в любой крупной палеонтологической коллекции. Особенно поразительный облик имели древовидные папоротники, достигавшие от 10 до 15 метров в высоту, их тонкий стебель венчала крона из сложно расчлененных листьев ярко-зеленого цвета. На Рис. 115 представлена реконструкция лесного ландшафта карбона. Слева на переднем плане каламиты, за ними – сигиллярии, правее на переднем плане – семенной папоротник, вдали в центре – древовидный папоротник, справа – лепидодендроны и кордаиты.  Рис. 115. Лесной ландшафт Карбона (по З.Буриану) Поскольку нижнекаменноугольные формации мало представлены в Африке, Австралии и Южной Америке, предполагается, что эти территории находились преимущественно в субаэральных условиях (условиях, приближенных к обычным для суши). Кроме того, имеются свидетельства широкого распространения там материкового оледенения… В конце каменноугольного периода в Европе широко проявилось горообразование. Цепи гор простирались от южной Ирландии через южную Англию и северную Францию в южную Германию. В Северной Америке локальные поднятия происходили в конце миссисипского периода. Эти тектонические движения сопровождались морской регрессией (понижением уровня моря), развитию которой способствовали также оледенения южных материков. В позднекаменноугольное время на материках Южного полушария распространилось покровное оледенение. В Южной Америке в результате морской трансгрессии (повышения уровня моря и наступления его на сушу), проникавшей с запада, была затоплена бóльшая часть территории современных Боливии и Перу. Растительный мир пермского периода был такой же, как и во второй половине каменноугольного. Однако растения имели меньшие размеры и не были так многочисленны. Это указывает на то, что климат пермского периода стал холоднее и суше. По Вальтону, великое оледенение гор южного полушария можно считать установленным для верхнего карбона и предпермского времени. Позднее снижение горных стран дает все возрастающее развитие засушливым климатам. Соответственно этому развиваются пестроцветные и красноцветные толщи. Можно сказать, что возник новый «красный материк». В целом: согласно «общепринятой» картине, в каменноугольный период мы имеем буквально мощнейший всплеск развития растительной жизни, который с его окончанием сошел на нет. Этот всплеск развития растительности, как считается, и послужил основой для залежей углеродистых полезных ископаемых (в том числе, как полагали, и нефти). Процесс же образования этих ископаемых чаще всего описывается так: «Каменноугольной эта система называется потому, что среди ее слоев проходят наиболее мощные прослойки каменного угля, какие известны на Земле. Пласты каменного угля произошли благодаря обугливанию остатков растений, целыми массами погребенных в наносах. В одних случаях материалом для образования углей служили скопления водорослей, в других – скопления спор или иных мелких частей растений, в третьих – стволы, ветви и листья крупных растений». С течением времени в подобных органических останках, как полагают, ткани растений медленно теряют часть составляющих их соединений, выделяемых в газообразном состоянии, часть же, и особенно углерод, прессуются тяжестью навалившихся на них осадков и превращаются в каменный уголь. По мнению сторонников данного процесса образования полезных ископаемых, Таблица 4 (из работы Ю.Пиа) показывает химическую сторону процесса. В этой таблице торф представляет собою наиболее слабую стадию обугливания, антрацит – крайнюю. В торфе почти вся его масса состоит из легко распознаваемых, с помощью микроскопа, частей растений, в антраците их почти нет. Из таблички следует, что процент углерода по мере обугливания все возрастает, процент же кислорода и азота падает.
( в процентах) в полезных ископаемых (Ю.Пиа)
Сначала торф превращается в бурый уголь, затем в каменный уголь и наконец в антрацит. Происходит все это при высоких температурах. «Антрациты – угли, которые изменены действием жара. Куски антрацита переполнены массою мелких пор, образованных пузырьками газа, выделявшегося при действии жара за счет водорода и кислорода, содержавшихся в угле. Источником жара, как полагают, могло быть соседство с извержениями базальтовых лав по трещинам земной коры». Как считается, под давлением наслоений осадков толщиной в 1 километр из 20-метрового слоя торфа получается пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает 3 километров, то такой же слой торфа превратится в пласт каменного угля толщиной 2 метра. На большей глубине, порядка 6 километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становится пластом антрацита толщиной в 1,5 метра. В заключение отметим, что в целом ряде источников цепочку «торф – бурый уголь – каменный уголь – антрацит» дополняют графитом и даже алмазом, получая в итоге цепь преобразований: «торф – бурый уголь – каменный уголь – антрацит – графит – алмаз»… Огромное количество углей, которые вот уже более столетия питают мировую индустрию, по «общепринятому» мнению, указывает на громадную протяженность болотистых лесов каменноугольной эпохи. Для их образования потребовалась масса углерода, извлеченного лесными растениями из углекислоты воздуха. Воздух потерял эту углекислоту и получил взамен соответствующее количество кислорода. Аррениус полагал, что вся масса атмосферного кислорода, определенная в 1216 миллионов тонн, приблизительно соответствует тому количеству углекислоты, углерод которой законсервирован в земной коре в виде каменного угля. А в 1856 году Кене даже утверждал, что весь кислород воздуха образовался таким образом. Но его точка зрения была отвергнута, так как животный мир появился на Земле в архейскую эру, задолго до каменноугольной, а животные (с привычной нам биохимией) не могут существовать без достаточного содержания кислорода как в воздухе, так и в воде, где они обитают. «Вернее предположить, что работа растений по разложению углекислоты и освобождению кислорода началась с самого момента их появления на Земле, то есть с начала архейской эры, на что указывают и скопления графита, которые могли получиться, как конечный продукт обугливания растительных остатков под большим давлением». Если особо не присматриваться, то в вышеизложенном варианте картинка выглядит почти безупречной. Но так уж часто бывает с «общепризнанными» теориями, что для «массового потребления» выдается идеализированный вариант, в который никоим образом не попадают имеющиеся несостыковки этой теории с эмпирическими данными. Так же как и не попадают логические противоречия одной части идеализированной картинки с другими частями этой же картинки… Однако – раз уж мы имеем некую альтернативу в виде потенциальной возможности небиологического происхождения углеводородных полезных ископаемых – важна не «причесанность» описания «общепринятой» версии, а то, насколько эта версия корректно и адекватно описывает реальную действительность. И поэтому нас будет интересовать в первую очередь как раз не идеализированный вариант, а наоборот – его недостатки. А посему посмотрим на рисуемую картинку с позиций скептиков… Ведь для объективности нужно рассматривать теорию с разных сторон. Не так ли?..
|
