ГОРЫ, возвышенные участки земной поверхности, круто поднимающиеся над окружающей территорией. В отличие от плато, вершины в горах занимают небольшую площадь.
Горы можно классифицировать по разным критериям: 1) географическому положению и возрасту, с учетом их морфологии; 2) особенностям структуры, с учетом геологического строения. В первом случае горы подразделяются на кордильеры, горные системы, хребты, группы, цепи и одиночные горы.
Название "кордильера" происходит от испанского слова, означающего "цепь" или "веревка". К кордильерам относятся хребты, группы гор и горные системы разного возраста. Район кордильер на западе Северной Америки включает Береговые хребты, горы Каскадные, Сьерра-Невада, Скалистые и множество небольших хребтов между Скалистыми горами и Сьерра-Невадой в штатах Юта и Невада. К кордильерам Центральной Азии относятся, например, Гималаи, Куньлунь и Тянь-Шань.
Горные системы состоят из хребтов и групп гор, сходных по возрасту и происхождению (например, Аппалачи). Хребты состоят из гор, вытянутых длинной узкой полосой. Горы Сангре-де-Кристо, простирающиеся в штатах Колорадо и Нью-Мексико на протяжении 240 км, шириной обычно не более 24 км, со многими вершинами, достигающими высоты 4000-4300 м, являются типичным хребтом. Группа состоит из генетически тесно связанных гор при отсутствии четко выраженной линейной структуры, характерной для хребта. Горы Генри в Юте и Бэр-По в Монтане — типичные примеры горных групп. Во многих районах земного шара встречаются одиночные горы, обычно вулканического происхождения. Таковы, например, горы Худ в Орегоне и Рейнир в Вашингтоне, представляющие собой вулканические конусы.
Вторая классификация гор строится на учете эндогенных процессов рельефообразования. Вулканические горы формируются за счет накопления масс магматических пород при извержении вулканов. Горы могут возникнуть и вследствие неравномерного развития эрозионно-денудационных процессов в пределах обширной территории, испытавшей тектоническое поднятие. Горы могут образоваться и непосредственно в результате самих тектонических движений, например, при сводовых поднятиях участков земной поверхности, при дизъюнктивных дислокациях блоков земной коры или при интенсивном складкообразовании и поднятии относительно узких зон. Последняя ситуация характерна для многих крупных горных систем земного шара, где орогенез продолжается и в настоящее время. Такие горы называются складчатыми, хотя в течение длительной истории развития после первоначального складкообразования они испытали влияние и других процессов горообразования.
Складчатые горы. Изначально многие крупные горные системы были складчатыми, однако в ходе последующего развития их строение весьма существенно усложнилось. Зоны исходной складчатости ограничены геосинклинальными поясами — огромными прогибами, в которых накапливались осадки, главным образом в мелководных океанических обстановках. Перед началом складкообразования их мощность достигала 15 000 м и более. Приуроченность складчатых гор к геосинклиналям кажется парадоксальной, однако, вероятно, те же процессы, которые способствовали формированию геосинклиналей, впоследствии обеспечивали смятие осадков в складки и формирование горных систем. На заключительном этапе складкообразование локализуется в пределах геосинклинали, поскольку вследствие большой мощности осадочных толщ там возникают наименее устойчивые зоны земной коры.
Классический пример складчатых гор — Аппалачи на востоке Северной Америки. Геосинклиналь, в которой они образовались, имела гораздо бóльшую протяженность по сравнению с современными горами. В течение примерно 250 млн. лет осадконакопление происходило в медленно погружавшемся бассейне. Максимальная мощность осадков превышала 7600 м. Затем геосинклиналь подверглась боковому сжатию, в результате чего сузилась примерно до 160 км. Осадочные толщи, накопившиеся в геосинклинали, были сильно смяты в складки и разбиты разломами, вдоль которых происходили дизъюнктивные дислокации. На протяжении стадии складкообразования территория испытывала интенсивное поднятие, скорость которого превышала темпы воздействия эрозионно-денудационных процессов. Со временем эти процессы привели к разрушению гор и снижению их поверхности. Аппалачи неоднократно подвергались поднятиям и последующей денудации. Однако не все участки зоны первоначальной складчатости испытали повторное поднятие.
Первичные деформации при образовании складчатых гор обычно сопровождаются значительной вулканической активностью. Вулканические извержения проявляются во время складкообразования или вскоре после его завершения, и в складчатых горах изливаются большие массы расплавленной магмы, слагающие батолиты. Они часто вскрываются при глубоком эрозионном расчленении складчатых структур.
Многие складчатые горные системы рассечены огромными надвигами с разломами, по которым покровы горных пород мощностью в десятки и сотни метров смещались на многие километры. В складчатых горах могут быть представлены как довольно простые складчатые структуры (например, в горах Юра), так и весьма сложные (как в Альпах). В некоторых случаях процесс складкообразования развивается более интенсивно по периферии геосинклиналей, и в результате на поперечном профиле выделяются два краевых складчатых хребта и центральная приподнятая часть гор с меньшим развитием складчатости. От краевых хребтов в сторону центрального массива простираются надвиги. Массивы более древних и более устойчивых горных пород, ограничивающие геосинклинальный прогиб, называются форландами. Такая упрощенная схема строения не всегда соответствует действительности. Например, в горном поясе, расположенном между Центральной Азией и Индостаном, представлены субширотно ориентированные горы Куньлунь у его северной границы, Гималаи — у южной, а между ними Тибетское нагорье. По отношению к этому горному поясу Таримский бассейн на севере и п-ов Индостан на юге являются форландами.
Эрозионно-денудационные процессы в складчатых горах ведут к формированию характерных ландшафтов. В результате эрозионного расчленения смятых в складки пластов осадочных пород образуется серия вытянутых хребтов и долин. Хребты соответствуют выходам более устойчивых пород, долины же выработаны в менее устойчивых породах. Ландшафты такого типа встречаются на западе Пенсильвании. При глубоком эрозионном расчленении складчатой горной страны осадочная толща может быть полностью разрушена, а ядро, сложенное магматическими или метаморфическими породами, может обнажиться.
Глыбовые горы. Многие крупные горные хребты образовались в результате тектонических поднятий, происходивших вдоль разломов земной коры. Горы Сьерра-Невада в Калифорнии — это огромный горст протяженностью ок. 640 км и шириной от 80 до 120 км. Наиболее высоко был поднят восточный край этого горста, где высота горы Уитни достигает 418 м над уровнем моря. В строении этого горста преобладают граниты, составляющие ядро гигантского батолита, однако сохранились также и осадочные толщи, накопившиеся в геосинклинальном прогибе, в котором сформировались складчатые горы Сьерра-Невада.
Современный облик Аппалачей в значительной мере сложился в результате нескольких процессов: первичные складчатые горы испытали воздействие эрозии и денудации, а затем были подняты вдоль разломов. Однако Аппалачи нельзя считать типичными глыбовыми горами.
Ряд глыбовых горных хребтов находится в Большом Бассейне между Скалистыми горами на востоке и Сьерра-Невадой на западе. Эти хребты были подняты как горсты по ограничивающим их разломам, а окончательный облик сформировался под влиянием эрозионно-денудационных процессов. Большинство хребтов простирается в субмеридиональном направлении и имеет ширину от 30 до 80 км. В результате неравномерного поднятия одни склоны оказались круче других. Между хребтами пролегают длинные узкие долины, частично заполненные осадками, снесенными с сопредельных глыбовых гор. Такие долины, как правило, приурочены к зонам погружения — грабенам. Существует предположение, что глыбовые горы Большого Бассейна образовались в зоне растяжения земной коры, поскольку для большинства разломов здесь характерны напряжения растяжения.
Сводовые горы. Во многих районах участки суши, испытавшие тектоническое поднятие, под влиянием эрозионных процессов приобрели горный облик. Там, где поднятие происходило на сравнительно небольшой площади и имело сводовый характер, образовались сводовые горы, ярким примером которых являются горы Блэк-Хилс в Южной Дакоте, имеющие в поперечнике ок. 160 км. Эта территория испытала сводовое поднятие, а бóльшая часть осадочного покрова была удалена последующей эрозией и денудацией. В результате обнажилось центральное ядро, сложенное магматическими и метаморфическими породами. Оно обрамлено хребтами, состоящими из более устойчивых осадочных пород, тогда как долины между хребтами выработаны в менее стойких породах.
Там, где в толщу осадочных пород внедрялись лакколиты (чечевицеобразные тела интрузивных магматических пород), кроющие отложения тоже могли испытать сводовые поднятия. Наглядный пример эродированных сводовых поднятий — горы Генри в штате Юта.
В Озерном округе на западе Англии также произошло сводовое поднятие, но несколько меньшей амплитуды, чем в горах Блэк-Хилс.
Останцовые плато. Вследствие действия эрозионно-денудационных процессов на месте любой возвышенной территории формируются горные ландшафты. Степень их выраженности зависит от исходной высоты. При разрушении высоких плато, как, например, Колорадо (на юго-западе США), формируется сильно расчлененный горный рельеф. Плато Колорадо шириной в сотни километров было поднято на высоту ок. 3000 м. Эрозионно-денудационные процессы еще не успели целиком его трансформировать в горный ландшафт, однако в пределах некоторых крупных каньонов, например Большого каньона р. Колорадо, возникли горы высотой в несколько сотен метров. Это эрозионные останцы, которые пока еще не денудированы. По мере дальнейшего развития эрозионных процессов плато будет приобретать все более выраженный горный облик.
При отсутствии повторных поднятий любая территория в конце концов будет снивелирована и превратится в низкую монотонную равнину. Тем не менее даже там сохранятся изолированные холмы, сложенные более устойчивыми породами. Такие останцы называются монадноками по названию горы Монаднок в Нью-Хэмпшире (США).
Вулканические горы бывают разных типов. Распространенные почти во всех районах земного шара вулканические конусы образуются за счет скоплений лавы и обломков горных пород, изверженных через длинные цилиндрические жерла силами, действующими глубоко в недрах Земли. Показательные примеры вулканических конусов — горы Майон на Филиппинах, Фудзияма в Японии, Попокатепетль в Мексике, Мисти в Перу, Шаста в Калифорнии и др. Пепловые конусы имеют сходное строение, но не так высоки и сложены в основном вулканическими шлаками — пористой вулканической породой, внешне похожей на пепел. Такие конусы представлены близ Лассен-Пика в Калифорнии и на северо-востоке Нью-Мексико.
Щитовые вулканы формируются при повторных излияниях лавы. Обычно они не столь высоки и имеют не столь симметричное строение, как вулканические конусы. Много щитовых вулканов на Гавайских и Алеутских о-вах. В некоторых районах очаги вулканических извержений были настолько сближены, что изверженные породы образовали целые хребты, соединившие первоначально обособленные вулканы. К данному типу относится хребет Абсарока в восточной части Йеллоустонского парка в Вайоминге.
Цепи вулканов встречаются в длинных узких зонах. Вероятно, наиболее известный пример — цепь вулканических Гавайских о-вов протяженностью свыше 1600 км. Все эти острова образовывались в результате излияний лавы и извержений обломочного материала из кратеров, располагавшихся на дне океана. Если вести отсчет от поверхности этого дна, где глубины составляют ок. 5500 м, то некоторые из вершин Гавайских о-вов войдут в число высочайших гор мира.
Мощные толщи вулканических отложений могут быть отпрепарированы реками или ледниками и превратиться в изолированные горы или группы гор. Типичный пример — горы Сан-Хуан в Колорадо. Интенсивная вулканическая деятельность здесь проявлялась во время формирования Скалистых гор. Лавы различных типов и вулканические брекчии в этом районе занимают площадь более 15,5 тыс. кв. км, а максимальная мощность вулканических отложений превышает 1830 м. Под влиянием ледниковой и водной эрозии массивы вулканических пород были глубоко расчленены и превратились в высокие горы. Вулканические породы в настоящее время сохранились только на вершинах гор. Ниже обнажаются мощные толщи осадочных и метаморфических пород. Горы такого типа встречаются на отпрепарированных эрозией участках лавовых плато, в частности Колумбийского, расположенного между Скалистыми и Каскадными горами.
Распространение и возраст гор. Горы имеются на всех материках и многих крупных островах — в Гренландии, на Мадагаскаре, Тайване, в Новой Зеландии, Британских и др. Горы Антарктиды в значительной степени погребены под ледниковым покровом, но там встречаются отдельные вулканические горы, например вулкан Эребус, и горные хребты, в том числе горы Земли Королевы Мод и Земли Мэри Бэрд — высокие и хорошо выраженные в рельефе. В Австралии гор меньше, чем на любом другом материке. В Северной и Южной Америке, Европе, Азии и Африке представлены кордильеры, горные системы, хребты, группы гор и одиночные горы. Гималаи, расположенные на юге Центральной Азии, представляют собой наиболее высокую и самую молодую горную систему мира. Самой протяженной горной системой являются Анды в Южной Америке, простирающиеся на 7560 км от мыса Горн до Карибского моря. Они древнее, чем Гималаи, и, по-видимому, имели более сложную историю развития. Горы Бразилии ниже и значительно древнее Анд.
В Северной Америке горы обнаруживают очень большое разнообразие по возрасту, структуре, строению, происхождению и степени расчленения. Лаврентийская возвышенность, занимающая территорию от оз.Верхнего до Новой Шотландии, является реликтом сильно эродированных высоких гор, образовавшихся в архее более 570 млн. лет назад. Во многих местах сохранились лишь структурные корни этих древних гор. Аппалачи являются промежуточными по возрасту. Впервые они испытали поднятие в позднем палеозое ок. 280 млн. лет назад и были намного выше, чем сейчас. Затем они подверглись значительному разрушению, а в палеогене ок. 60 млн. лет назад были повторно подняты до современных высот. Горы Сьерра-Невада моложе Аппалачей. Они тоже прошли стадию существенного разрушения и повторного поднятия. Система Скалистых гор США и Канады моложе Сьерра-Невады, но древнее Гималаев. Скалистые горы сформировались в позднем мелу и палеогене. Они пережили два крупных этапа поднятия, причем последний — в плиоцене, всего 2-3 млн. лет назад. Вряд ли Скалистые горы когда-либо были выше, чем в настоящее время. Каскадные горы и Береговые хребты на западе США и бóльшая часть гор Аляски моложе Скалистых гор. Береговые хребты Калифорнии и в настоящее время испытывают очень медленное поднятие.
Разнообразие структуры и строения гор. Горы весьма разнообразны не только по возрасту, но и по структуре. Наиболее сложную структуру имеют Альпы в Европе. Толщи горных пород там подверглись воздействию необычайно мощных сил, что нашло отражение во внедрении крупных батолитов магматических пород и в образовании чрезвычайно разнообразных опрокинутых складок и разломов с огромными амплитудами смещения. Напротив, горы Блэк-Хилс имеют весьма простую структуру.
Геологическое строение гор столь же разнообразно, как и их структуры. Например, горные породы, которыми сложена северная часть Скалистых гор в провинциях Альберта и Британская Колумбия, — в основном палеозойские известняки и сланцы. В Вайоминге и Колорадо бóльшая часть гор имеет ядра из гранитов и других древних магматических пород, перекрытые толщами палеозойских и мезозойских осадочных пород. Кроме того, в центральной и южной частях Скалистых гор широко представлены разнообразные вулканические породы, зато на севере этих гор вулканических пород практически нет. Такие различия встречаются и в других горах мира.
Хотя в принципе не бывает двух совершенно одинаковых гор, молодые вулканические горы часто весьма сходны по размерам и очертаниям, что подтверждается на примере Фудзиямы в Японии и Майона на Филиппинах, имеющих правильные конусообразные формы. Однако заметим, что многие вулканы Японии сложены андезитами (магматической породой среднего состава), тогда как вулканические горы на Филиппинах состоят из базальтов (более тяжелой горной породы черного цвета, содержащей много железа). Вулканы Каскадных гор в Орегоне в основном сложены риолитом (породой, содержащей больше кремнезема и меньше железа по сравнению с базальтами и андезитами).
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ГОР
Никто не может с уверенностью объяснить, как образовались горы, однако отсутствие достоверных знаний об орогенезе (горообразовании) не должно препятствовать и не препятствует предпринимаемым учеными попыткам объяснения этого процесса. Ниже рассматриваются основные гипотезы образования гор.
Погружение океанических впадин. Эта гипотеза исходила из того, что многие горные хребты приурочены к периферии материков. Породы, слагающие дно океанов, несколько тяжелее пород, залегающих в основании материков. Когда в недрах Земли происходят крупномасштабные движения, океанические впадины стремятся к погружению, выдавливая материки вверх, и на краях материков при этом образуются складчатые горы. Эта гипотеза не только не объясняет, но и не признает существования геосинклинальных прогибов (впадин земной коры) на стадии, предшествующей горообразованию. Не объясняет она и происхождения таких горных систем, как Скалистые горы или Гималаи, которые удалены от материковых окраин.
Гипотеза Кобера. Австрийский ученый Леопольд Кобер обстоятельно изучал геологическое строение Альп. Развивая свою концепцию горообразования, он попытался объяснить происхождение крупных надвигов, или тектонических покровов, которые встречаются как в северной, так и в южной части Альп. Они сложены мощными толщами осадочных пород, подвергшихся значительному боковому давлению, в результате которого образовались лежачие или опрокинутые складки. В некоторых местах буровые скважины в горах вскрывают одни и те же пласты осадочных пород по три раза и более. Чтобы объяснить формирование опрокинутых складок и связанных с ними надвигов, Кобер предположил, что некогда центральная и южная часть Европы были заняты огромной геосинклиналью. Мощные толщи раннепалеозойских отложений накапливались в ней в условиях эпиконтинентального морского бассейна, который заполнял геосинклинальный прогиб. Северная Европа и Северная Африка представляли собой форланды, сложенные весьма устойчивыми породами. Когда начался орогенез, эти форланды стали сближаться, выжимая кверху непрочные молодые осадки. С развитием этого процесса, уподоблявшегося медленно сжимавшимся тискам, поднятые осадочные породы сминались, образовывали опрокинутые складки или надвигались на сближавшиеся форланды. Кобер пытался (без особого успеха) применить эти представления для объяснения развития и других горных областей. Сама по себе идея латерального перемещения массивов суши вроде бы довольно удовлетворительно объясняет орогенез Альп, но оказалась неприменимой к другим горам и потому была отвергнута в целом.
Гипотеза дрейфа материков исходит из того, что большинство гор находится на материковых окраинах, а сами материки постоянно перемещаются в горизонтальном направлении (дрейфуют). В ходе этого дрейфа на окраине надвигающегося материка образуются горы. Так, Анды были сформированы при миграции Южной Америки к западу, а горы Атлас — в результате перемещения Африки к северу.
В связи с трактовкой горообразования эта гипотеза встречает много возражений. Она не объясняет формирование широких симметричных складок, которые встречаются в Аппалачах и Юре. Кроме того, на ее основе нельзя обосновать существование геосинклинального прогиба, предшествовавшего горообразованию, а также наличие таких общепризнанных этапов орогенеза, как смена первоначального складкообразования развитием вертикальных разломов и возобновлением поднятия. Тем не менее в последние годы было обнаружено много подтверждений гипотезы дрейфа материков, и она приобрела множество сторонников.
Гипотезы конвекционных (подкоровых) течений. На протяжении более ста лет продолжалась разработка гипотез о возможности существования в недрах Земли конвекционных течений, вызывающих деформации земной поверхности. Только с 1933 по 1938 было выдвинуто не менее шести гипотез об участии конвекционных течений в горообразовании. Однако все они построены на учете таких неизвестных параметров, как температуры земных недр, текучесть, вязкость, кристаллическая структура горных пород, предел прочности на сжатие разных горных пород и др.
В качестве примера рассмотрим гипотезу Григгса. Она предполагает, что Земля делится на конвекционные ячеи, простирающиеся от основания земной коры до внешнего ядра, расположенного на глубине ок. 2900 км ниже уровня моря. Эти ячеи бывают размером с материк, однако обычно диаметр их наружной поверхности от 7700 до 9700 км. В начале конвекционного цикла массы горных пород, облекающие ядро, сильно нагреты, тогда как на поверхности ячеи они относительно холодные. Если количество тепла, поступающего от земного ядра к основанию ячеи, превышает количество тепла, которое может пройти сквозь ячею, возникает конвекционное течение. По мере того как разогретые породы поднимаются вверх, холодные породы с поверхности ячеи погружаются. По оценкам, чтобы вещество с поверхности ядра достигло поверхности конвекционной ячеи, необходимо ок. 30 млн. лет. За это время в земной коре по периферии ячеи происходят длительные нисходящие движения. Прогибание геосинклиналей сопровождается накоплением толщ осадков мощностью в сотни метров. В целом этап прогибания и заполнения геосинклиналей продолжается ок. 25 млн. лет. Под воздействием бокового сжатия по краям геосинклинального прогиба, вызванного конвекционными течениями, отложения ослабленной зоны геосинклинали сминаются в складки и осложняются разломами. Эти деформации происходят без существенного поднятия нарушенных разломами складчатых толщ на протяжении примерно 5-10 млн. лет. Когда, наконец, конвекционные течения затухают, силы сжатия ослабляются, погружение замедляется, и толща осадочных пород, заполнивших геосинклиналь, поднимается. Предполагаемая длительность этой заключительной стадии горообразования составляет ок. 25 млн. лет.
Гипотеза Григгса объясняет происхождение геосинклиналей и заполнение их осадками. Она также подкрепляет мнение многих геологов о том, что образование складок и надвигов во многих горных системах протекало без существенного поднятия, которое происходило позже. Однако она оставляет без ответа ряд вопросов. Существуют ли на самом деле конвекционные течения? Сейсмограммы землетрясений свидетельствуют об относительной однородности мантии — слоя, расположенного между земной корой и ядром. Обосновано ли деление недр Земли на конвекционные ячеи? Если существуют конвекционные течения и ячеи, горы должны возникать одновременно вдоль границ каждой ячеи. Насколько это соответствует действительности?
Система Скалистых гор в Канаде и США имеет примерно одинаковый возраст на всем своем протяжении. Ее воздымание началось в позднемеловое время и продолжалось с перерывами в течение палеогена и неогена, однако горы на территории Канады приурочены к геосинклинали, которая начала прогибаться в кембрии, в то время как горы в Колорадо — к геосинклинали, которая начала формироваться лишь в раннемеловое время. Как объясняет гипотеза конвекционных течений такое расхождение в возрасте геосинклиналей, превышающее 300 млн. лет?
Гипотеза вспучивания, или геотумора. Тепло, выделяющееся при распаде радиоактивных веществ, давно привлекало внимание ученых, интересующихся процессами, протекающими в недрах Земли. Высвобождение огромного количества тепла при взрыве атомных бомб, сброшенных на Японию в 1945, стимулировало изучение радиоактивных веществ и их возможной роли в процессах горообразования. В результате этих исследований появилась гипотеза Дж.Л.Рича. Рич допускал, что каким-то образом в земной коре локально сосредоточиваются большие количества радиоактивных веществ. При их распаде высвобождается тепло, под действием которого окружающие горные породы расплавляются и расширяются, что приводит к вспучиванию земной коры (геотумора). Когда суша поднимается между зоной геотумора и окружающей территорией, не затронутой эндогенными процессами, формируются геосинклинали. В них накапливаются осадки, а сами прогибы углубляются как из-за продолжающегося геотумора, так и под тяжестью осадков. Мощность и прочность горных пород верхней части земной коры в области геотумора уменьшается. Наконец, земная кора в зоне геотумора оказывается так высоко поднятой, что часть ее коры соскальзывает по крутым поверхностям, образуя надвиги, сминая в складки осадочные породы и вздымая их в виде гор. Такого рода движения могут повторяться до тех пор, пока магма не начнет изливаться из-под коры в виде огромных потоков лавы. При их охлаждении купол оседает, и период орогенеза заканчивается.
Гипотеза вспучивания не получила широкого признания. Ни один из известных геологических процессов не позволяет объяснить, каким образом накопление масс радиоактивных материалов может привести к образованию геотуморов протяженностью 3200-4800 км и шириной в несколько сотен километров, т. е. сопоставимых с системами Аппалачей и Скалистых гор. Сейсмические данные, полученные во всех районах земного шара, не подтверждают наличие таких крупных геотуморов расплавленной породы в земной коре.
Контракционная, или сжатия Земли, гипотеза строится на допущении, что на протяжении всей истории существования Земли как отдельной планеты ее объем постоянно сокращался за счет сжатия. Сжатие внутренней части планеты сопровождается изменениями в твердой земной коре. Напряжения накапливаются прерывисто и приводят к развитию мощного бокового сжатия и деформаций коры. Нисходящие движения приводят к образованию геосинклиналей, которые могут заливаться эпиконтинентальными морями, а затем заполняться осадками. Таким образом, на заключительной стадии развития и заполнения геосинклинали создается длинное, относительно узкое клиновидное геологическое тело из молодых неустойчивых пород, покоящееся на ослабленном основании геосинклинали и окаймленное более древними и гораздо более устойчивыми породами. При возобновлении бокового сжатия в этой ослабленной зоне образуются складчатые горы, осложненные надвигами.
Эта гипотеза как будто объясняет как сокращение земной коры, выраженное во многих складчатых горных системах, так и причину возникновения гор на месте древних геосинклиналей. Поскольку во многих случаях сжатие происходит глубоко в недрах Земли, гипотеза также дает объяснение вулканической деятельности, часто сопровождающей горообразование. Тем не менее ряд геологов отклоняет эту гипотезу на том основании, что потери тепла и последующее сжатие были недостаточно велики, чтобы обеспечить образование складок и разломов, которые обнаруживаются в современных и древних горных областях мира. Еще одно возражение против данной гипотезы состоит в допущении, что Земля не теряет, а накапливает тепло. Если это действительно так, то значение гипотезы сводится к нулю. Далее, если ядро и мантия Земли содержат значительное количество радиоактивных веществ, которые выделяют больше тепла, чем может быть отведено, то соответственно и ядро и мантия расширяются. В результате в земной коре возникнут напряжения растяжения, а отнюдь не сжатия, и вся Земля превратится в раскаленный расплав горных пород.
ГОРЫ КАК СРЕДА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА
Влияние высоты на климат. Рассмотрим некоторые климатические особенности горных территорий. Температуры в горах понижаются примерно на 0,6° C с подъемом на каждые 100 м высоты. Исчезновение растительного покрова и ухудшение условий жизни высоко в горах объясняются столь быстрым понижением температуры.
С высотой атмосферное давление понижается. Нормальное атмосферное давление на уровне моря составляет 1034 г/см2. На высоте 8800 м, что примерно соответствует высоте Джомолунгмы (Эвереста), давление снижается до 668 г/см2. На бóльших высотах большее количество тепла от прямой солнечной радиации достигает поверхности, так как слой воздуха, отражающий и поглощающий излучение, там тоньше. Однако этот слой меньше задерживает тепло, отраженное земной поверхностью в атмосферу. Такими потерями тепла объясняются низкие температуры на больших высотах. Холодные ветры, облачность и ураганы тоже способствуют понижению температур. Низкое атмосферное давление на больших высотах иначе влияет на условия жизни в горах. Температура кипения воды на уровне моря 100° C, а на высоте 4300 м над уровнем моря из-за более низкого давления — всего 86° С.
Верхняя граница леса и снеговая линия. В описаниях гор часто используются два термина: "верхняя граница леса" и "снеговая линия". Верхняя граница леса — это уровень, выше которого деревья не растут или почти не растут. Ее положение зависит от средних годовых температур, атмосферных осадков, экспозиции склонов и географической широты. В целом граница леса в низких широтах расположена выше, чем в высоких широтах. В Скалистых горах в Колорадо и Вайоминге она проходит на высотах 3400-3500 м, Альберты и Британской Колумбии — понижается до 2700-2900 м, а на Аляске расположена еще ниже. Выше границы леса в условиях низких температур и скудной растительности проживает довольно мало людей. Малочисленные группы кочевников перемещаются по северному Тибету, и лишь отдельные индейские племена живут на высоких нагорьях Эквадора и Перу. В Андах на территориях Боливии, Чили и Перу выше пастбищ, т. е. на высотах более 4000 м, имеются богатые месторождения меди, золота, олова, вольфрама и многих других металлов. Все продукты питания и все необходимое для строительства поселений и разработки месторождений приходится завозить из нижерасположенных районов.
Снеговая линия — это уровень, ниже которого снег не сохраняется на поверхности круглый год. Положение этой линии меняется в зависимости от годового количества твердых осадков, экспозиции склонов, высоты и широты. У экватора в Эквадоре снеговая линия проходит на высоте ок. 5500 м. В Антарктиде, Гренландии и на Аляске она бывает поднята всего на несколько метров над уровнем моря. В Скалистых горах Колорадо высота снеговой линии составляет примерно 3700 м. Это отнюдь не означает, что повсеместно выше этого уровня распространены снежники, а ниже их нет. На самом деле снежники часто занимают защищенные места выше 3700 м, но их можно обнаружить и на меньших высотах в глубоких ущельях и на склонах северной экспозиции. Поскольку снежники, разрастаясь с каждым годом, могут в конце концов стать источником питания ледников, положение снеговой линии в горах представляет интерес для геологов и гляциологов. Во многих районах мира, где на метеорологических станциях проводились регулярные наблюдения за положением снеговой линии, было установлено, что в первой половине 20 в. ее уровень повышался, а соответственно сокращались размеры снежников и ледников. В настоящее время существуют неоспоримые доказательства того, что эта тенденция сменилась на противоположную. Трудно судить, насколько она устойчива, однако если она сохранится в течение многих лет, то может привести к развитию обширного оледенения, подобного плейстоценовому, которое закончилось ок. 10 000 лет назад.
В целом количество жидких и твердых осадков в горах значительно больше, чем на сопредельных равнинах. Это может быть как благоприятным, так и негативным фактором для жителей гор. Атмосферные осадки могут полностью обеспечивать потребности в воде для бытовых и производственных нужд, однако в случае избытка могут привести к разрушительным наводнениям, а сильные снегопады могут полностью изолировать горные поселения на несколько дней или даже недель. Сильные ветры образуют снежные заносы, которые блокируют автомобильные и железные дороги.
Горы как барьеры. Горы всего мира долгое время служили преградами для сообщения и некоторых видов деятельности. Единственный путь из Центральной Азии в Южную на протяжении столетий пролегал через Хайберский перевал на границе современных Афганистана и Пакистана. Бесчисленные караваны верблюдов и пеших носильщиков с тяжелыми грузами товаров преодолевали это дикое место в горах. Такие известные перевалы в Альпах, как Сен-Готард и Симплон, многие годы использовались для сообщения между Италией и Швейцарией. В наши дни по тоннелям, проложенным под перевалами, круглый год поддерживается интенсивное железнодорожное движение. Зимой, когда перевалы завалены снегом, все транспортное сообщение осуществляется по тоннелям.
Дороги. Из-за больших высот и пересеченного рельефа сооружение автомобильных и железных дорог в горах обходится гораздо дороже, чем на равнинах. Автомобильный и железнодорожный транспорт там быстрее изнашивается, а рельсы при той же нагрузке выходят из строя за более короткий срок, чем на равнинах. Там, где днище долины достаточно широко, железнодорожное полотно обычно размещают вдоль рек. Однако горные реки часто выходят из берегов и могут разрушить большие участки автомобильных и железных дорог. Если ширина днища долины недостаточна, полотно дороги приходится прокладывать по бортам долины.
Деятельность человека в горах. В Скалистых горах в связи с прокладкой автодорог и обеспечением современными бытовыми удобствами (например, использование бутана для освещения и отопления домов и пр.) условия жизни человека на высотах до 3050 м неуклонно улучшаются. Здесь во многих поселениях, расположенных на высотах от 2150 до 2750 м, количество летних домов существенно превышает число домов постоянных жителей.
Горы спасают от летней жары. Наглядным примером такого убежища служит город Багио, летняя столица Филиппин, который получил название "город на тысяче холмов". Он находится всего в 209 км к северу от Манилы на высоте ок. 1460 м. В начале 20 в. филиппинское правительство построило там правительственные здания, жилые дома для служащих и больницу, поскольку в самой Маниле летом трудно было наладить эффективную работу правительственного аппарата из-за сильной жары и высокой влажности. Эксперимент создания летней столицы в Багио оказался весьма успешным.
Земледелие. В целом такие особенности рельефа, как крутые склоны и узкие долины, ограничивают возможности развития земледелия в горах умеренного пояса Северной Америки. Там в небольших фермерских хозяйствах в основном выращивают кукурузу, бобы, ячмень, картофель и местами табак, а также яблоки, груши, персики, вишню и ягодные кустарники. В очень теплых климатических условиях к этому перечню добавляются бананы, инжир, кофе, маслины, миндаль и орех пекан. На севере умеренного пояса Северного полушария и на юге южного умеренного пояса вегетационный период слишком короток для вызревания большинства сельскохозяйственных культур и обычны поздние весенние и ранние осенние заморозки.
В горах широко распространено пастбищное животноводство. Там, где обильны летние осадки, прекрасно растут травы. В Швейцарских Альпах летом целые семьи переселяются со своими небольшими стадами коров или коз в высокогорные долины, где занимаются сыроварением и изготавливают масло. В Скалистых горах США каждое лето с равнин в горы перегоняют большие стада коров и овец, где они нагуливают вес на тучных лугах.
Лесозаготовки — одна из важнейших отраслей хозяйства в горных районах земного шара, занимающая второе место после пастбищного животноводства. Некоторые горы лишены растительного покрова из-за недостатка осадков, но в умеренных и тропических зонах большинство гор покрыто (или прежде было покрыто) густыми лесами. Разнообразие древесных пород очень велико. Тропические горные леса дают ценную древесину лиственных пород (красное, розовое и эбеновое дерево, тик).
Горнодобывающая промышленность. Добыча металлических руд является важной отраслью хозяйства во многих горных районах. Благодаря разработке месторождений меди, олова и вольфрама в Чили, Перу и Боливии возникли горняцкие поселения на высотах 3700-4600 м, где из-за холода, сильных ветров и ураганов создаются тяжелейшие условия жизни. Производительность труда шахтеров там очень низка, а стоимость продукции горнодобывающей промышленности чрезмерно высока.
Плотность населения. В силу особенностей климата и рельефа горные районы часто не могут быть населены столь густо, как равнинные. Так, например, в горной стране Бутан, расположенной в Гималаях, плотность населения составляет 39 человек на 1 кв. км, тогда как на небольшом расстоянии от него на низкой Бенгальской равнине в Бангладеше она более 900 человек на 1 кв. км. Сходные различия в плотности населения в горах и на равнинах существуют и в Шотландии.