А еще бывают случаи совсем уникальные, и, кстати, на Колке был опять-таки такой случай. Я сам, находясь там через 3-4 дня после катастрофы, совершая облеты на вертолете, видел, как с северной стены Казбек-Джимарайского горного узла, на котором находится Колка, идут просто потоки воды. То есть склон был перегрет, а это очень мощный стимул подачи дополнительной воды. И такое еще может быть.
А.Г. То есть из-под ледника продолжала выходить вода после…
Л.Д. На ложе ледника проникала вода со склона. Это тоже очень важный фактор.
В.К. Картина оказывается много сложнее, чем просто картина пульсирующего ледника. В случае с Колкой очень важно сказать, что Казбек – это вулкан, причем вулкан не потухший, а уснувший.
Л.Д. Три тысячи лет дремлющий.
В.К. То есть он вполне готов проснуться, и все признаки вулканизма там существуют. Скажем, когда случилось это событие, и ледник уже выбросился из ложа, я просто очевидец того, что там оказалось облако сероводорода, то есть оголились какие-то каналы, по которым начали выходить вулканические газы. Это признак того, что Колка находится в очень необычном месте. И это тоже могло сыграть свою роль.
Все дело в том, что, говоря геологически, Кавказ – это очень молодая горная страна, он так быстро поднимается, в смысле геологическом быстро, что реки пропиливают щели, они не успевают разработать горы, которые поднимаются быстрее. Поэтому там, где речные долины – очень узкие щели, это признак того, что горы поднимаются быстро. Там существуют зоны так называемых разломов. Как раз Колка лежит по существу в этой сетке разломов. Разлом – это живая территория, где идет тектоническое движение. Вполне вероятно, что сейчас происходит некое обострение этих процессов. Лев Васильевич это наблюдал, он, может быть, об этом еще скажет, Там на ледник сверху, со склона, падали огромные массы льда и снега, которые и увеличили очень быстро массу льда.
Мы, конечно, предполагали, что такая подвижка у Колки может быть, и она в книгах, которые мы издали в 83-ем году, даже описана. Там есть один абзац, где описано то, что произошло сейчас. Мы предполагали, что это может быть, но через 50-60 лет от предыдущего, от 70-го года. Но что-то произошло раньше. И то, что произошло, вполне может быть связано и с некоторым обострением вулканической деятельности в этом районе, даже сейсмоактивности.
Но мы утверждаем, и тут мы расходимся с другими, что если бы этот ледник не был готов к подвижке, то его бы ничего не сдвинуло, ни вулкан, ни землетрясение. Он уже был готов, а готов был потому, что на нем накопилась огромная масса и твердого вещества (имея в виду и лед, и горную породу) и большая масса воды внутри ледника.
Ведь что произошло, как я понимаю? Внезапно, очень быстро, за какие-то считанные минуты он буквально выбросился из своего ложа и прошел путь в 15 километров до ближайшей теснины, куда его уже не пустила щель, о которой я говорил. Скорость его никто не измерял, естественно, но по некоторым признакам она могла достигать 200 километров в час. С такой скоростью неслась масса льда, камней и воды. А раз такая скорость, то еще была и воздушная волна, вне сомнения. Это волна может показаться просто воздухом, но на самом деле ее сила такова, что никакой бульдозер, никакой паровоз не может устоять на месте. Таких случаев было очень много, когда очень тяжелые механизмы просто скручивало.
Л.Д. А при движении с огромной скоростью ледник дополнительно продуцирует большое количество воды.
В.К. Кроме того, он же срывает массу со склонов. И поэтому его масса очень быстро растет.
Л.Д. Важно еще добавить, что если говорить о воде, то с водой прямо связано и строение ложа ледника. Дело в том, что чаще всего у ледника ложе слабо наклонное, не имеющее никаких особых перегибов. А у ледника Колка мы обнаруживаем ригель, то есть некое повышение…
А.Г. То есть трамплин такой?
Л.Д. Да. И если на ложе ледника образуется вода, то можно говорить о том, что эта вода не просто смазывает ложе ледника, а образует некое озеро, может быть, глубиной миллиметр или сантиметр, мы сейчас не знаем. Само строение ложа, некая полууглубленная чаша, дает возможность накопиться там большому количеству воды – это серьезно.
Владимир Михайлович призвал меня добавить несколько слов об этой сейсмике. Дело в том, что Колка находится в Казбек-Джимарайском горном узле, где два широтных и два меридианных разлома, все они перпендикулярны один другому, и выделяют этот блок именно как единый блок. И важно сообщить, что вся та порода, лед и каменный материал, который обрушился на Колку, это все падало точно по линии разлома – ни метр вправо, ни метр влево. Как мы видим, разлом проходит через плечо горы, так точно по линии разлома и падение было.
Но здесь совершенно точно нужно сказать, что это обрушение породы льда и материала произошло не в день катастрофы, не сиюминутный обвал льда выбил Колку из ложа. Мы документально установили сейчас, что это падение породы происходило в течение шести недель, оно началось 14 июля (а катастрофа – 20 сентября) и завершилось примерно 2 сентября. То есть за 18 дней до подвижки все эти 15 миллионов тонн льда и каменного материала уже лежали на Колке, создав ту самую критическую массу. Это очень важно сказать. То есть здесь у нас нет прямой связи с сейсмикой, ледник Колка действительно был подготовлен к подвижке обрушением породы.
Но в данном случае сейсмические условия, а точнее говоря, такая сложная геодинамика этого района Кавказа, то есть вулканизм плюс сейсмика, позволили Колке накопить критическую массу не за те самые нами ожидаемые 35 лет, а за 6-7 недель. А дальше произошло то, что должно было произойти с любым пульсирующим ледником.
В.К. Но случай оказался уникальным, потому что это первый случай, описанный в мировой литературе, когда практически весь ледник, или скажем так, почти весь ледник ушел из своего вместилища. То есть там осталось, конечно, что-то, но практически мы видим совершенно оголенное или почти оголенное ложе ледника, а вся масса льда, все эти 140, по последним подсчетам, миллионов кубометров льда и породы, все это сейчас находится у теснины и медленно тает. Лев Васильевич, по-моему, последний, кто из ученых ходил по этому леднику буквально 5 дней назад, я был рядом позавчера. И мы видим, что вся эта масса льда постепенно тает, оседает, а за ней образуется озеро. Кстати, озеро образовалось буквально в первые же дни, что привело к затоплению половины села Саниба.
Но это событие дает очень важный урок, урок уже чисто социальный. Все старинные села, которых там довольно много, находятся не ниже, чем на 75 метров над урезом реки. Там и воды нет, люди ходят за водой вниз. Почему?
А.Г. И скот пасти тяжело.
В.К. Потому что человеческая память держит в уме то, что было здесь, может быть, сотни лет назад. И все строились и жили повыше. А что произошло в последние годы, особенно в последние десятилетия, когда стало чуть легче с нашими законами? Когда люди и за взятки или просто самовольно начали строить там дачи, селиться. Опять же, мы наблюдали наводнение, скажем, на Кубани, и людям что затопило? Затопило не то, что построено было 10 лет назад или десятки лет назад, затопило то, что построено в наше время… Поэтому я, выступая позавчера во Владикавказе на «круглом столе», по этому поводу сказал: мы не можем предсказать это событие, надо сказать, что ученые к этому не готовы…
А.Г. Даже при постоянном мониторинге.
В.К. Даже при постоянном мониторинге это сделать очень трудно, хотя он все равно нужен, конечно. Но мы можем сделать другое, то, что можем сделать – это составить карту той же, скажем, Северной Осетии, на нее нанести опасные зоны, где строиться совсем нельзя, зоны полуопасные, где строиться можно, но только общественных сооружений не делать, а личные – это уже другое дело, и, наконец, зоны, где, пожалуйста, живи спокойно. Карту, где будет указано – где есть вулканизм, где есть землетрясения, где есть наводнения, – вот это мы можем сделать.
А дальше нужны нормативные документы, и власти должны следовать этому документу. Кстати, Швейцария – страна горная, где уже веками эти карты существуют, там есть красная зона, синяя зона, белая зона. Красная – нельзя совсем, синяя – только личные постройки, никаких общественных, и белая… Это там закон, понимаете. И так же должно быть и здесь. Это очень важно, мне кажется.
Л.Д. Позвольте вернуться еще раз к воде. Дело в том, что на Колке (уж, к сожалению, опять к Колке вернемся) вода проявила себя исключительно интересно. Я, правда, выскажу только субъективно свое мнение. Я действительно был последним на сегодняшний день, кто был на леднике Колка совсем недавно. Там в тыловой зоне обнаружили огромный выплеск льда вверх. То есть лед из тыловой зоны был выброшен на 50-60 метров на левый склон, заброшен очень далеко, и примерно на километр вниз этот лед пронесся. Мои субъективные оценки показывают следующее: когда на Колке образовалась большая критическая масса, и давление возросло, то, конечно, я полагаю, внизу среди этих фумарол и под ледником, резко повысилось давление воды, а следовательно, температура.
И той мышкой, которая, как в известной истории про деда и бабку, которые никак не могли справиться, а потом мышка все вопросы решила, тем импульсом, который вызвал катастрофу на Колке, был мощный удар воды снизу. Когда поверхность ледника растрескалась… Мы знаем – кстати, это важно сказать, – на ледниках пульсирующих, как бы они ни трескались сверху, все-таки глубина трещины обычно 25-30 метров, иногда 40 метров…
А.Г. Несквозная….
Л.Д. Несквозная, края в конце концов сходятся. Мы имеем документальные подтверждения и фотографии, как ко 2 сентября, за 18 дней, уже начала трескаться тыловая зона ледника Колка. Когда прочность ледника была на одну треть или четверть нарушена сверху, и ледник стал как бы меньше, тоньше, то есть его деятельный слой, держащий давление снизу, уменьшился, а масса осталась та же, даже увеличилась, то возникли все условия для мощного импульса снизу, и ледник оставил там все эти следы.
Я пока что не докладывал на Ученом совете института, как это было, и пока не имею поддержки или не поддержки научного совета, но я субъективно считаю, что этой «мышкой» оказался мощный удар давления снизу. Официальная версия на сегодняшний день гласит, что Колка подвинулся потому, что сверху единовременно что-то обрушилось и вывело его из ложа. На самом деле все накопилось постепенно, а потом толчок снизу вызвал катастрофу. Вот такие тоже интересные проявления воды. Я повторю, это субъективное мнение, но, по-моему, это так – опять вода.
А.Г. У меня вопрос по поводу того, что обнажился склон, на котором Колка лежал, это представляет интерес для гляциологов? Наверное, это редкое явление?
В.К. Это уникальный случай.
Л.Д. На этом ложе существуют места, где, скажем, метров 300 в длину и метров 100 по высоте камни уложены как брусчатка на Красной площади. То есть, то, что лежало сверху, все срезано и унесено, все камни, как плиточкой уложены, буквально как брусчатка на Красной площади. Так сработала вода, на этих камнях мощнейшие следы обработки, все отшлифовано водой. Или как напильником все камни выпилены, и все это как на Красной площади уложено.
В.К. Все это говорит о том, что как ни величественен человек, но природа, конечно, несравненна по своим возможностям с тем, что можем мы, маленькие пигмеи. Поэтому задача наша не в том, чтобы противостоять ей, а в том, чтобы умно с ней сотрудничать – вот главная идея. Если мы научимся с ней сотрудничать – строить в нужных местах, в нужное время быть в нужных местах и так далее, то…
Л.Д. И все-таки нужно создавать службу мониторинга. Нельзя доверяться ситуации, надо создавать хорошую, надежную, четко работающую службу мониторинга.
В.К. Конечно, главное – это мониторинг. Причем сейчас это вполне возможно. Конечно, он требует денег, как все вещи, но денег не баснословно больших, главное – это нормальная организация, о чем мы говорили год назад, что Министерство по чрезвычайным ситуациям…
Феномен марганца
Участники:
Елена Сергеевна Базилевская – кандидат геолого-минералогических наук
Баренбаум Азарий Александрович – кандидат физико-математических наук
Александр Гордон: Начнем, наверное, именно с этой проблемы. Потому что все остальное поможет, может быть, объяснить существование этой проблемы, и приведут нас к выводу, что сегодняшняя геология, как вы сказали, – это наука скорее космическая, чем земная. Итак, в чем же, собственно, проблема?
Елена Базилевская: Проблема марганца связана с тем, что до сих пор не было никакого определенного знания о том, каким путем образуются крупнейшие марганцевые месторождения. Проблема эта была обусловлена тем, что геология касалась только изучения континентов земли, а в океан она не уходила. Совсем недавно, наверное, лет 50 назад, вскоре после второй мировой войны, геологи вышли в океан. За этот срок – за какие-то 30 лет – в океане было сделано очень много открытий. Открытий, которые имеют глобальное значение. Геология, по существу, из науки континентальной превратилась в науку глобальную. Этот фактор позволил объединить целый ряд геологических событий на земле и открыть возможность нового видения геологии.
Что касается меня, то я занимаюсь марганцем. Передача называется «Феномен марганца на Земле», я так назвала свою статью. Месторождения марганца представлены в океане главным образом в виде железомарганцевых конкреций. Вот для примера я принесла два образца со дна Тихого океана, с глубины 5-ти километров. Вот эти – совершенно шарообразные и концентрически слоистые. А эти – уплощенной формы. В Тихом океане они находятся в северной части, между разломными зонами Кларион и Клиппертон.
А.Г. Какой процент содержания здесь железа, а какой марганца?
Е.Б. В этих конкрециях содержание железа – примерно 18% в среднем, и процентов 25 марганца, они более марганцовистые, чем конкреции, допустим, из Атлантического океана – каждый океан имеет свою специфику.
Эти конкреции, помимо чисто экзотического интереса, представляют большой экономический интерес. В них сорбционно связаны с гидроксидами марганца и железа (которые являются главными рудообразующими металлами этих конкреций) большой спектр тяжелых металлов, или малых элементов, таких как кобальт, никель, медь, свинец, цинк и прочее. По данным Батурина, до трех четвертей таблицы Менделеева скапливается в этих стяжениях. Это один аспект, который придает им важное экономическое, и я бы сказала, стратегическое значение. Второй аспект – это то, что благодаря высокой сорбционной способности гидроксиды марганца являются самыми активными природными сорбентами, они сохраняют экологию океана. Особенно это важно при усилении антропогенного влияния на наши бассейны. То есть кроме экономического значения, они еще и сорбируют на себе все токсичные излишки элементов, которые оказываются в морской воде.
А.Г. А тут нет противоречия? Ведь если начнется активная добыча марганца и марганцево-железной руды, слой ее станет меньше, следовательно, она не сможет оказывать такое влияние на очистку Мирового океана?
Е.Б. Вы абсолютно правы, потому что именно эти проблемы и являются главным основанием того, что мировое сообщество, которое объединилось в отношении освоения океана, пришло к выводу, что даже малейшее замутнение океана на глубинах 5 километров, там, где максимально распространены конкренции, приводит к тому, что эта взвесь не оседает сотни лет, а это меняет экологию. То есть тут есть явное противоречие, но надо просто искать способ, экологически безвредный для их освоения. Этим, собственно, сейчас и занимаются. Это является препятствием в данный момент, но все препятствия можно обойти.
На рисунке, который я хочу показать первым, показано распространение конкреций в Мировом океане. Более темным цветом закрашены рудные поля. К рудным полям относятся крупные площади с большой продуктивностью и высокого качества, то есть где большое содержание рудных металлов, которые особенно в них ценны, где малых элементов около двух или больше процентов. Самое главное такое рудное поле было открыто рядом экспедиций, в которых принимали участие суда развитых стран, оно расположено в северо-восточной части Тихого океана между разломами Кларион и Клиппертон. В свое время прошла конференция по морскому праву, и в этом поле были закреплены площади за теми государствами-участниками исследований, которые внесли наибольший вклад в изучение этой проблемы. В том числе Советский Союз имеет там юридически закрепленную площадь для добычи, которая пока еще не разрешена.
На этой карте видно, что максимальное распространение богатых рудных полей относится к тихоокеанскому бассейну и к восточной части Индийского океана.
А.Г. А в Атлантике?
Е.Б. В Атлантике есть конкреции, но рудных полей в том понимании, о котором я говорила, там нет. Там есть места, богатые конкрециями, но они имеют локальный характер. Для добычи они не пригодны. Это я и называю одним из феноменов марганца – его, так сказать, приуроченность к восточному полушарию.
Высокая концентрация марганца в восточной части Индийского океана и в Тихом океане связана с древностью этих океанов. А восточная часть Индийского океана и Атлантика – это молодые океаны. И конкреции там – современные, они не выходят за рамки 170-ти миллионов лет. При этом в Тихом океане накопление марганца больше, чем в Индо-Атлантическом сегменте в 70 раз. Это колоссальное количество марганца.
Второй феномен марганца заключается в том, что в породах земной коры марганец содержится в очень незначительных количествах. Примерно одна десятая процента – это то, что называется кларковое содержание, то есть среднее содержание. Железа при этом на суше в 50 раз больше. А в океане эти показатели меняются местами: среднее отношение марганца к железу в океане около полутора. И совершенно непонятно, откуда берутся такие количества марганца?
Первые исследователи, рейс которых состоялся 130 лет назад, обошли все океаны в течение трех с лишним лет и впервые обнаружили, что конкреции не являются какими-то уникальными, экзотическими находками, а они широко распространены на океанском дне, и особенно в Тихом океане. Они сделали предположение, что, скорее всего, марганец для конкреций поступает из недр океанского дна за счет вулканической деятельности.
Однако Вернадский в своих очерках «Геохимия марганца» писал, что в процессе выветривания из пород земной коры в течение веков высвобождается огромное количество марганца, он поступает в речную сеть и сносится в океан, и вызывает удивление, что в морской воде, в океанской воде нет никаких следов присутствия марганца. Дело в том, что, по-видимому, эта работа первых исследователей, которая вышла в 91-м году уже позапрошлого века, не дошла до России. Но предвидение Вернадского абсолютно правильно, как и положено такому корифею науки.
Количество марганца, внесенного в океан, зависит от того, сколько времени продолжался этот процесс. Далее: максимальное количество наносов откладывается в устьях рек. Там скорость осадконакопления такова, что марганцовые взвеси погребаются все новыми и новыми порциями. Но геохимия марганца такова, что оставаться в восстановительных условиях он не может, он мигрирует вверх, в кислородосодержащую среду. И таким образом он постоянно мигрирует, оказывается на поверхности восстановленного осадка, и дальше его путь – в океан, поскольку конкреции формируются, главным образом, в глубоководных котловинах океана.
Пути миграции марганца досконально изучал академик Страхов Николай Михайлович, который эту транспортировку марганца проследил по профилю через Тихий океан. И выяснил, что самая тонкая взвесь наиболее обогащена марганцем.
В то же время железо может повсюду очень активно осаждаться. Оно осаждается в прибрежных взвесях, потому что образует нерастворимые сульфиды, которые остаются на месте и входят в состав глинистых минералов. И тем самым соотношение между марганцем и железом несколько увеличиваются в пользу марганца – это первый этап их разделения. Второй этап – во время транспортировки через океан. Марганец более плавучий, и он уходит дальше.
Конкреции формируются очень медленно, скорости, темпы их образования разными исследователями оцениваются по-разному. Во всяком случае, большинство считает, что это миллиметры в миллион лет. В то же время осадки, на которых лежат конкреции, это совершенно четко установлено, формируются со скоростью миллиметры в тысячу лет. По идее, они должны быть погребены. А суть в этом опять же в геохимии марганца, потому что конкреция лежит на океанском дне, одной стороной она опущена в осадок, другая – на поверхности воды. На границе осадка – повышенное содержание всех элементов. Они сорбируются всей поверхностью осадка, а затем перераспределяются в конкреции.
Собственно говоря, конкреция потому и образуется, что излишние порции металлов, которые там накапливаются за миллионы лет, выдавливаются из осадка, они не могут уже насыщать осадок, он уплотняется, снижает свою пористость, с глубиной осадок даже обезвоживается. Поэтому эти металлы все выталкиваются вверх, и конкреции растут, они не могут погребаться, потому что стремятся в максимально окисленную среду, то есть на поверхность океанского дна.
В зонах спрединговых хребтов, зонах субдукций и других мобильных районах океана марганец очень подвижен – поскольку там происходит извержение мантийных пород новой коры, то марганец в этих условиях растворим. Создаются высокие температуры, снижается содержание кислорода. В общем, формируется восстановительная среда. И он мигрирует из этих условий, но далеко не уходит, потому что окислительные условия в современном океане очень высоки на океанском дне, и поэтому он опять осаждается где-то недалеко. При этом опять же происходит потеря части железа.
Поскольку количество конкреций в океане связано со временем сноса марганца с континентов, то естественно встает вопрос о том, когда началось это океанское осадконакопление. Вопрос о том, когда началось железомарганцевое рудообразование в мировом океане, неразрывно связан с историей возникновения самого океана. С одной стороны, осадочный железомарганцевый рудогенез, это процесс современный и происходит на дне современного океана, осадки которого нигде не насчитывают более 170 миллионов лет. Это максимальный возраст сохранившегося доныне океанского дна или, точнее, его мобильного ложа. Можно ли сейчас найти признаки существования более древних железомарганцевых отложений? На современном дне океана этого сделать невозможно ввиду его высокой мобильности. В то же время, как я отмечала, когда говорила о геохимии марганца, совершенно очевидно, что марганец имеет такое близкое сродство с океанской водой, что он переживает все катаклизмы, которые существовали на Земле, переходя в растворенное состояние. Поэтому марганец в океане может быть гораздо древнее, чем…
А.Г. Чем сам океан.
Е.Б. Чем ложе современного океана. То есть, в свете последних исследований значительно удревнилась история возникновения океана, и качественно изменилась геологическая история развития нашей планеты.
Первый суперконтинент, который сформировался в самом конце архея, в начале протерозоя, то есть, спустя почти 2 миллиарда лет после возникновения гидросферы и атмосферы на Земле, это Пангея-0 по Хаину. С ним как раз связано образование гигантских марганцево-рудных и железорудных формаций. Они приведены на этой картинке. Здесь контурами изображены современные формы континентов, которых раньше в таком виде не было. Но у них были ядра или кратоны, которые как раз соединились. При этом данные месторождения марганца, объединенные на площади, которая сейчас находится на разных континентах: в Южной Америке, в Индии и в Южной Африке, в Калахари, были объединены едиными геологическими условиями отложения и одинаковой минералогической зональностью марганцевых руд.
В ту пору в протерозое, когда образовались эти месторождения, объем морской воды, масса воды и состав ее были близки к современным, а атмосфера была кислородонасыщенной. То есть, в течение трехсот миллионов лет условия были близки очень к тому, что имеем мы на Земле сейчас. И вполне возможно, что тогда происходило не только образование марганцево-рудных бассейнов, но и развитие других форм жизни на Земле.
Отложение происходило в определенный промежуток времени, эти месторождения образовались между двумя и 1,9 миллиардами лет, в короткий промежуток времени, быстро. Для образования месторождений в короткий промежуток времени необходима предварительная концентрация металлов в какой-либо форме.
А.Г. И последующие события, которые…
Е.Б. Да, и последующие события, которые могут вынести его. Поэтому мы полагаем, что формой концентрации были железомарганцевые отложения, а событием, которое могло бы их вынести, могло быть падение астероида на океанское дно примерно 1,9 миллиарда лет назад. Вполне мог бы астероид или часть его упасть и в пучину океана. Во всяком случае, это было очень крупное тело, которое прорвало тонкую океаническую кору. Надо сказать, корни континентов, кора континентальная, бывает толщиной примерно до 300 километров, а океаническая кора – это максимум 10, чаще всего 7-8 километров. То есть, падающий астероид мог ее прорвать, и тем самым спровоцировать мантийное извержение на океанском дне. Что это значит? Это значит – колоссальные температуры, исчезновение кислорода.
А.Г. То есть из-под ледника продолжала выходить вода после…
Л.Д. На ложе ледника проникала вода со склона. Это тоже очень важный фактор.
В.К. Картина оказывается много сложнее, чем просто картина пульсирующего ледника. В случае с Колкой очень важно сказать, что Казбек – это вулкан, причем вулкан не потухший, а уснувший.
Л.Д. Три тысячи лет дремлющий.
В.К. То есть он вполне готов проснуться, и все признаки вулканизма там существуют. Скажем, когда случилось это событие, и ледник уже выбросился из ложа, я просто очевидец того, что там оказалось облако сероводорода, то есть оголились какие-то каналы, по которым начали выходить вулканические газы. Это признак того, что Колка находится в очень необычном месте. И это тоже могло сыграть свою роль.
Все дело в том, что, говоря геологически, Кавказ – это очень молодая горная страна, он так быстро поднимается, в смысле геологическом быстро, что реки пропиливают щели, они не успевают разработать горы, которые поднимаются быстрее. Поэтому там, где речные долины – очень узкие щели, это признак того, что горы поднимаются быстро. Там существуют зоны так называемых разломов. Как раз Колка лежит по существу в этой сетке разломов. Разлом – это живая территория, где идет тектоническое движение. Вполне вероятно, что сейчас происходит некое обострение этих процессов. Лев Васильевич это наблюдал, он, может быть, об этом еще скажет, Там на ледник сверху, со склона, падали огромные массы льда и снега, которые и увеличили очень быстро массу льда.
Мы, конечно, предполагали, что такая подвижка у Колки может быть, и она в книгах, которые мы издали в 83-ем году, даже описана. Там есть один абзац, где описано то, что произошло сейчас. Мы предполагали, что это может быть, но через 50-60 лет от предыдущего, от 70-го года. Но что-то произошло раньше. И то, что произошло, вполне может быть связано и с некоторым обострением вулканической деятельности в этом районе, даже сейсмоактивности.
Но мы утверждаем, и тут мы расходимся с другими, что если бы этот ледник не был готов к подвижке, то его бы ничего не сдвинуло, ни вулкан, ни землетрясение. Он уже был готов, а готов был потому, что на нем накопилась огромная масса и твердого вещества (имея в виду и лед, и горную породу) и большая масса воды внутри ледника.
Ведь что произошло, как я понимаю? Внезапно, очень быстро, за какие-то считанные минуты он буквально выбросился из своего ложа и прошел путь в 15 километров до ближайшей теснины, куда его уже не пустила щель, о которой я говорил. Скорость его никто не измерял, естественно, но по некоторым признакам она могла достигать 200 километров в час. С такой скоростью неслась масса льда, камней и воды. А раз такая скорость, то еще была и воздушная волна, вне сомнения. Это волна может показаться просто воздухом, но на самом деле ее сила такова, что никакой бульдозер, никакой паровоз не может устоять на месте. Таких случаев было очень много, когда очень тяжелые механизмы просто скручивало.
Л.Д. А при движении с огромной скоростью ледник дополнительно продуцирует большое количество воды.
В.К. Кроме того, он же срывает массу со склонов. И поэтому его масса очень быстро растет.
Л.Д. Важно еще добавить, что если говорить о воде, то с водой прямо связано и строение ложа ледника. Дело в том, что чаще всего у ледника ложе слабо наклонное, не имеющее никаких особых перегибов. А у ледника Колка мы обнаруживаем ригель, то есть некое повышение…
А.Г. То есть трамплин такой?
Л.Д. Да. И если на ложе ледника образуется вода, то можно говорить о том, что эта вода не просто смазывает ложе ледника, а образует некое озеро, может быть, глубиной миллиметр или сантиметр, мы сейчас не знаем. Само строение ложа, некая полууглубленная чаша, дает возможность накопиться там большому количеству воды – это серьезно.
Владимир Михайлович призвал меня добавить несколько слов об этой сейсмике. Дело в том, что Колка находится в Казбек-Джимарайском горном узле, где два широтных и два меридианных разлома, все они перпендикулярны один другому, и выделяют этот блок именно как единый блок. И важно сообщить, что вся та порода, лед и каменный материал, который обрушился на Колку, это все падало точно по линии разлома – ни метр вправо, ни метр влево. Как мы видим, разлом проходит через плечо горы, так точно по линии разлома и падение было.
Но здесь совершенно точно нужно сказать, что это обрушение породы льда и материала произошло не в день катастрофы, не сиюминутный обвал льда выбил Колку из ложа. Мы документально установили сейчас, что это падение породы происходило в течение шести недель, оно началось 14 июля (а катастрофа – 20 сентября) и завершилось примерно 2 сентября. То есть за 18 дней до подвижки все эти 15 миллионов тонн льда и каменного материала уже лежали на Колке, создав ту самую критическую массу. Это очень важно сказать. То есть здесь у нас нет прямой связи с сейсмикой, ледник Колка действительно был подготовлен к подвижке обрушением породы.
Но в данном случае сейсмические условия, а точнее говоря, такая сложная геодинамика этого района Кавказа, то есть вулканизм плюс сейсмика, позволили Колке накопить критическую массу не за те самые нами ожидаемые 35 лет, а за 6-7 недель. А дальше произошло то, что должно было произойти с любым пульсирующим ледником.
В.К. Но случай оказался уникальным, потому что это первый случай, описанный в мировой литературе, когда практически весь ледник, или скажем так, почти весь ледник ушел из своего вместилища. То есть там осталось, конечно, что-то, но практически мы видим совершенно оголенное или почти оголенное ложе ледника, а вся масса льда, все эти 140, по последним подсчетам, миллионов кубометров льда и породы, все это сейчас находится у теснины и медленно тает. Лев Васильевич, по-моему, последний, кто из ученых ходил по этому леднику буквально 5 дней назад, я был рядом позавчера. И мы видим, что вся эта масса льда постепенно тает, оседает, а за ней образуется озеро. Кстати, озеро образовалось буквально в первые же дни, что привело к затоплению половины села Саниба.
Но это событие дает очень важный урок, урок уже чисто социальный. Все старинные села, которых там довольно много, находятся не ниже, чем на 75 метров над урезом реки. Там и воды нет, люди ходят за водой вниз. Почему?
А.Г. И скот пасти тяжело.
В.К. Потому что человеческая память держит в уме то, что было здесь, может быть, сотни лет назад. И все строились и жили повыше. А что произошло в последние годы, особенно в последние десятилетия, когда стало чуть легче с нашими законами? Когда люди и за взятки или просто самовольно начали строить там дачи, селиться. Опять же, мы наблюдали наводнение, скажем, на Кубани, и людям что затопило? Затопило не то, что построено было 10 лет назад или десятки лет назад, затопило то, что построено в наше время… Поэтому я, выступая позавчера во Владикавказе на «круглом столе», по этому поводу сказал: мы не можем предсказать это событие, надо сказать, что ученые к этому не готовы…
А.Г. Даже при постоянном мониторинге.
В.К. Даже при постоянном мониторинге это сделать очень трудно, хотя он все равно нужен, конечно. Но мы можем сделать другое, то, что можем сделать – это составить карту той же, скажем, Северной Осетии, на нее нанести опасные зоны, где строиться совсем нельзя, зоны полуопасные, где строиться можно, но только общественных сооружений не делать, а личные – это уже другое дело, и, наконец, зоны, где, пожалуйста, живи спокойно. Карту, где будет указано – где есть вулканизм, где есть землетрясения, где есть наводнения, – вот это мы можем сделать.
А дальше нужны нормативные документы, и власти должны следовать этому документу. Кстати, Швейцария – страна горная, где уже веками эти карты существуют, там есть красная зона, синяя зона, белая зона. Красная – нельзя совсем, синяя – только личные постройки, никаких общественных, и белая… Это там закон, понимаете. И так же должно быть и здесь. Это очень важно, мне кажется.
Л.Д. Позвольте вернуться еще раз к воде. Дело в том, что на Колке (уж, к сожалению, опять к Колке вернемся) вода проявила себя исключительно интересно. Я, правда, выскажу только субъективно свое мнение. Я действительно был последним на сегодняшний день, кто был на леднике Колка совсем недавно. Там в тыловой зоне обнаружили огромный выплеск льда вверх. То есть лед из тыловой зоны был выброшен на 50-60 метров на левый склон, заброшен очень далеко, и примерно на километр вниз этот лед пронесся. Мои субъективные оценки показывают следующее: когда на Колке образовалась большая критическая масса, и давление возросло, то, конечно, я полагаю, внизу среди этих фумарол и под ледником, резко повысилось давление воды, а следовательно, температура.
И той мышкой, которая, как в известной истории про деда и бабку, которые никак не могли справиться, а потом мышка все вопросы решила, тем импульсом, который вызвал катастрофу на Колке, был мощный удар воды снизу. Когда поверхность ледника растрескалась… Мы знаем – кстати, это важно сказать, – на ледниках пульсирующих, как бы они ни трескались сверху, все-таки глубина трещины обычно 25-30 метров, иногда 40 метров…
А.Г. Несквозная….
Л.Д. Несквозная, края в конце концов сходятся. Мы имеем документальные подтверждения и фотографии, как ко 2 сентября, за 18 дней, уже начала трескаться тыловая зона ледника Колка. Когда прочность ледника была на одну треть или четверть нарушена сверху, и ледник стал как бы меньше, тоньше, то есть его деятельный слой, держащий давление снизу, уменьшился, а масса осталась та же, даже увеличилась, то возникли все условия для мощного импульса снизу, и ледник оставил там все эти следы.
Я пока что не докладывал на Ученом совете института, как это было, и пока не имею поддержки или не поддержки научного совета, но я субъективно считаю, что этой «мышкой» оказался мощный удар давления снизу. Официальная версия на сегодняшний день гласит, что Колка подвинулся потому, что сверху единовременно что-то обрушилось и вывело его из ложа. На самом деле все накопилось постепенно, а потом толчок снизу вызвал катастрофу. Вот такие тоже интересные проявления воды. Я повторю, это субъективное мнение, но, по-моему, это так – опять вода.
А.Г. У меня вопрос по поводу того, что обнажился склон, на котором Колка лежал, это представляет интерес для гляциологов? Наверное, это редкое явление?
В.К. Это уникальный случай.
Л.Д. На этом ложе существуют места, где, скажем, метров 300 в длину и метров 100 по высоте камни уложены как брусчатка на Красной площади. То есть, то, что лежало сверху, все срезано и унесено, все камни, как плиточкой уложены, буквально как брусчатка на Красной площади. Так сработала вода, на этих камнях мощнейшие следы обработки, все отшлифовано водой. Или как напильником все камни выпилены, и все это как на Красной площади уложено.
В.К. Все это говорит о том, что как ни величественен человек, но природа, конечно, несравненна по своим возможностям с тем, что можем мы, маленькие пигмеи. Поэтому задача наша не в том, чтобы противостоять ей, а в том, чтобы умно с ней сотрудничать – вот главная идея. Если мы научимся с ней сотрудничать – строить в нужных местах, в нужное время быть в нужных местах и так далее, то…
Л.Д. И все-таки нужно создавать службу мониторинга. Нельзя доверяться ситуации, надо создавать хорошую, надежную, четко работающую службу мониторинга.
В.К. Конечно, главное – это мониторинг. Причем сейчас это вполне возможно. Конечно, он требует денег, как все вещи, но денег не баснословно больших, главное – это нормальная организация, о чем мы говорили год назад, что Министерство по чрезвычайным ситуациям…
Феномен марганца
22.10.03
(хр. 00:37:21)
Участники:
Елена Сергеевна Базилевская – кандидат геолого-минералогических наук
Баренбаум Азарий Александрович – кандидат физико-математических наук
Александр Гордон: Начнем, наверное, именно с этой проблемы. Потому что все остальное поможет, может быть, объяснить существование этой проблемы, и приведут нас к выводу, что сегодняшняя геология, как вы сказали, – это наука скорее космическая, чем земная. Итак, в чем же, собственно, проблема?
Елена Базилевская: Проблема марганца связана с тем, что до сих пор не было никакого определенного знания о том, каким путем образуются крупнейшие марганцевые месторождения. Проблема эта была обусловлена тем, что геология касалась только изучения континентов земли, а в океан она не уходила. Совсем недавно, наверное, лет 50 назад, вскоре после второй мировой войны, геологи вышли в океан. За этот срок – за какие-то 30 лет – в океане было сделано очень много открытий. Открытий, которые имеют глобальное значение. Геология, по существу, из науки континентальной превратилась в науку глобальную. Этот фактор позволил объединить целый ряд геологических событий на земле и открыть возможность нового видения геологии.
Что касается меня, то я занимаюсь марганцем. Передача называется «Феномен марганца на Земле», я так назвала свою статью. Месторождения марганца представлены в океане главным образом в виде железомарганцевых конкреций. Вот для примера я принесла два образца со дна Тихого океана, с глубины 5-ти километров. Вот эти – совершенно шарообразные и концентрически слоистые. А эти – уплощенной формы. В Тихом океане они находятся в северной части, между разломными зонами Кларион и Клиппертон.
А.Г. Какой процент содержания здесь железа, а какой марганца?
Е.Б. В этих конкрециях содержание железа – примерно 18% в среднем, и процентов 25 марганца, они более марганцовистые, чем конкреции, допустим, из Атлантического океана – каждый океан имеет свою специфику.
Эти конкреции, помимо чисто экзотического интереса, представляют большой экономический интерес. В них сорбционно связаны с гидроксидами марганца и железа (которые являются главными рудообразующими металлами этих конкреций) большой спектр тяжелых металлов, или малых элементов, таких как кобальт, никель, медь, свинец, цинк и прочее. По данным Батурина, до трех четвертей таблицы Менделеева скапливается в этих стяжениях. Это один аспект, который придает им важное экономическое, и я бы сказала, стратегическое значение. Второй аспект – это то, что благодаря высокой сорбционной способности гидроксиды марганца являются самыми активными природными сорбентами, они сохраняют экологию океана. Особенно это важно при усилении антропогенного влияния на наши бассейны. То есть кроме экономического значения, они еще и сорбируют на себе все токсичные излишки элементов, которые оказываются в морской воде.
А.Г. А тут нет противоречия? Ведь если начнется активная добыча марганца и марганцево-железной руды, слой ее станет меньше, следовательно, она не сможет оказывать такое влияние на очистку Мирового океана?
Е.Б. Вы абсолютно правы, потому что именно эти проблемы и являются главным основанием того, что мировое сообщество, которое объединилось в отношении освоения океана, пришло к выводу, что даже малейшее замутнение океана на глубинах 5 километров, там, где максимально распространены конкренции, приводит к тому, что эта взвесь не оседает сотни лет, а это меняет экологию. То есть тут есть явное противоречие, но надо просто искать способ, экологически безвредный для их освоения. Этим, собственно, сейчас и занимаются. Это является препятствием в данный момент, но все препятствия можно обойти.
На рисунке, который я хочу показать первым, показано распространение конкреций в Мировом океане. Более темным цветом закрашены рудные поля. К рудным полям относятся крупные площади с большой продуктивностью и высокого качества, то есть где большое содержание рудных металлов, которые особенно в них ценны, где малых элементов около двух или больше процентов. Самое главное такое рудное поле было открыто рядом экспедиций, в которых принимали участие суда развитых стран, оно расположено в северо-восточной части Тихого океана между разломами Кларион и Клиппертон. В свое время прошла конференция по морскому праву, и в этом поле были закреплены площади за теми государствами-участниками исследований, которые внесли наибольший вклад в изучение этой проблемы. В том числе Советский Союз имеет там юридически закрепленную площадь для добычи, которая пока еще не разрешена.
На этой карте видно, что максимальное распространение богатых рудных полей относится к тихоокеанскому бассейну и к восточной части Индийского океана.
А.Г. А в Атлантике?
Е.Б. В Атлантике есть конкреции, но рудных полей в том понимании, о котором я говорила, там нет. Там есть места, богатые конкрециями, но они имеют локальный характер. Для добычи они не пригодны. Это я и называю одним из феноменов марганца – его, так сказать, приуроченность к восточному полушарию.
Высокая концентрация марганца в восточной части Индийского океана и в Тихом океане связана с древностью этих океанов. А восточная часть Индийского океана и Атлантика – это молодые океаны. И конкреции там – современные, они не выходят за рамки 170-ти миллионов лет. При этом в Тихом океане накопление марганца больше, чем в Индо-Атлантическом сегменте в 70 раз. Это колоссальное количество марганца.
Второй феномен марганца заключается в том, что в породах земной коры марганец содержится в очень незначительных количествах. Примерно одна десятая процента – это то, что называется кларковое содержание, то есть среднее содержание. Железа при этом на суше в 50 раз больше. А в океане эти показатели меняются местами: среднее отношение марганца к железу в океане около полутора. И совершенно непонятно, откуда берутся такие количества марганца?
Первые исследователи, рейс которых состоялся 130 лет назад, обошли все океаны в течение трех с лишним лет и впервые обнаружили, что конкреции не являются какими-то уникальными, экзотическими находками, а они широко распространены на океанском дне, и особенно в Тихом океане. Они сделали предположение, что, скорее всего, марганец для конкреций поступает из недр океанского дна за счет вулканической деятельности.
Однако Вернадский в своих очерках «Геохимия марганца» писал, что в процессе выветривания из пород земной коры в течение веков высвобождается огромное количество марганца, он поступает в речную сеть и сносится в океан, и вызывает удивление, что в морской воде, в океанской воде нет никаких следов присутствия марганца. Дело в том, что, по-видимому, эта работа первых исследователей, которая вышла в 91-м году уже позапрошлого века, не дошла до России. Но предвидение Вернадского абсолютно правильно, как и положено такому корифею науки.
Количество марганца, внесенного в океан, зависит от того, сколько времени продолжался этот процесс. Далее: максимальное количество наносов откладывается в устьях рек. Там скорость осадконакопления такова, что марганцовые взвеси погребаются все новыми и новыми порциями. Но геохимия марганца такова, что оставаться в восстановительных условиях он не может, он мигрирует вверх, в кислородосодержащую среду. И таким образом он постоянно мигрирует, оказывается на поверхности восстановленного осадка, и дальше его путь – в океан, поскольку конкреции формируются, главным образом, в глубоководных котловинах океана.
Пути миграции марганца досконально изучал академик Страхов Николай Михайлович, который эту транспортировку марганца проследил по профилю через Тихий океан. И выяснил, что самая тонкая взвесь наиболее обогащена марганцем.
В то же время железо может повсюду очень активно осаждаться. Оно осаждается в прибрежных взвесях, потому что образует нерастворимые сульфиды, которые остаются на месте и входят в состав глинистых минералов. И тем самым соотношение между марганцем и железом несколько увеличиваются в пользу марганца – это первый этап их разделения. Второй этап – во время транспортировки через океан. Марганец более плавучий, и он уходит дальше.
Конкреции формируются очень медленно, скорости, темпы их образования разными исследователями оцениваются по-разному. Во всяком случае, большинство считает, что это миллиметры в миллион лет. В то же время осадки, на которых лежат конкреции, это совершенно четко установлено, формируются со скоростью миллиметры в тысячу лет. По идее, они должны быть погребены. А суть в этом опять же в геохимии марганца, потому что конкреция лежит на океанском дне, одной стороной она опущена в осадок, другая – на поверхности воды. На границе осадка – повышенное содержание всех элементов. Они сорбируются всей поверхностью осадка, а затем перераспределяются в конкреции.
Собственно говоря, конкреция потому и образуется, что излишние порции металлов, которые там накапливаются за миллионы лет, выдавливаются из осадка, они не могут уже насыщать осадок, он уплотняется, снижает свою пористость, с глубиной осадок даже обезвоживается. Поэтому эти металлы все выталкиваются вверх, и конкреции растут, они не могут погребаться, потому что стремятся в максимально окисленную среду, то есть на поверхность океанского дна.
В зонах спрединговых хребтов, зонах субдукций и других мобильных районах океана марганец очень подвижен – поскольку там происходит извержение мантийных пород новой коры, то марганец в этих условиях растворим. Создаются высокие температуры, снижается содержание кислорода. В общем, формируется восстановительная среда. И он мигрирует из этих условий, но далеко не уходит, потому что окислительные условия в современном океане очень высоки на океанском дне, и поэтому он опять осаждается где-то недалеко. При этом опять же происходит потеря части железа.
Поскольку количество конкреций в океане связано со временем сноса марганца с континентов, то естественно встает вопрос о том, когда началось это океанское осадконакопление. Вопрос о том, когда началось железомарганцевое рудообразование в мировом океане, неразрывно связан с историей возникновения самого океана. С одной стороны, осадочный железомарганцевый рудогенез, это процесс современный и происходит на дне современного океана, осадки которого нигде не насчитывают более 170 миллионов лет. Это максимальный возраст сохранившегося доныне океанского дна или, точнее, его мобильного ложа. Можно ли сейчас найти признаки существования более древних железомарганцевых отложений? На современном дне океана этого сделать невозможно ввиду его высокой мобильности. В то же время, как я отмечала, когда говорила о геохимии марганца, совершенно очевидно, что марганец имеет такое близкое сродство с океанской водой, что он переживает все катаклизмы, которые существовали на Земле, переходя в растворенное состояние. Поэтому марганец в океане может быть гораздо древнее, чем…
А.Г. Чем сам океан.
Е.Б. Чем ложе современного океана. То есть, в свете последних исследований значительно удревнилась история возникновения океана, и качественно изменилась геологическая история развития нашей планеты.
Первый суперконтинент, который сформировался в самом конце архея, в начале протерозоя, то есть, спустя почти 2 миллиарда лет после возникновения гидросферы и атмосферы на Земле, это Пангея-0 по Хаину. С ним как раз связано образование гигантских марганцево-рудных и железорудных формаций. Они приведены на этой картинке. Здесь контурами изображены современные формы континентов, которых раньше в таком виде не было. Но у них были ядра или кратоны, которые как раз соединились. При этом данные месторождения марганца, объединенные на площади, которая сейчас находится на разных континентах: в Южной Америке, в Индии и в Южной Африке, в Калахари, были объединены едиными геологическими условиями отложения и одинаковой минералогической зональностью марганцевых руд.
В ту пору в протерозое, когда образовались эти месторождения, объем морской воды, масса воды и состав ее были близки к современным, а атмосфера была кислородонасыщенной. То есть, в течение трехсот миллионов лет условия были близки очень к тому, что имеем мы на Земле сейчас. И вполне возможно, что тогда происходило не только образование марганцево-рудных бассейнов, но и развитие других форм жизни на Земле.
Отложение происходило в определенный промежуток времени, эти месторождения образовались между двумя и 1,9 миллиардами лет, в короткий промежуток времени, быстро. Для образования месторождений в короткий промежуток времени необходима предварительная концентрация металлов в какой-либо форме.
А.Г. И последующие события, которые…
Е.Б. Да, и последующие события, которые могут вынести его. Поэтому мы полагаем, что формой концентрации были железомарганцевые отложения, а событием, которое могло бы их вынести, могло быть падение астероида на океанское дно примерно 1,9 миллиарда лет назад. Вполне мог бы астероид или часть его упасть и в пучину океана. Во всяком случае, это было очень крупное тело, которое прорвало тонкую океаническую кору. Надо сказать, корни континентов, кора континентальная, бывает толщиной примерно до 300 километров, а океаническая кора – это максимум 10, чаще всего 7-8 километров. То есть, падающий астероид мог ее прорвать, и тем самым спровоцировать мантийное извержение на океанском дне. Что это значит? Это значит – колоссальные температуры, исчезновение кислорода.