Страница:
Сейчас в модели устройства Земли видятся новые детали. Большие "горячие поля", отвечающие аномалиям геоида, соответствуют восходящим конвективным потокам в нижней мантии "Холодные поля"-отражение нисходящих ветвей. Конвекция в верхне* мантии и в нижней происходит от' дельно.
Горячие точки" отражают дыхание дубинных частей мантии. Движение в нижней мантии формирует самые ручные детали лика Земли-аномалии геоида. "Горячие поля" остаются неподвижными относительно оси Земди по крайней мере последние 120 миллионов лет (а может быть, и больше). перемещаются литосферные плиты, меняют свое положение глубоководные желоба, а "горячие поля" остаются все на тех же местах.
Еще далеко не все ученые приняли эти идеи. Идет горячая полемика. Одно несомненно - мы стоим на пороге новой научной революции в геологии. Сегодняшние идеи, тектоника литосферных плит, останутся в науке, они войдут составной частью в более общую концепцию.
Изучая другие планеты, геологи не обнаружили ни на Луне, ни на Марсе, ни на Меркурии признаков тектоники литосферных плит. Есть какие-то признаки существования этого чисто земного явления на Венере. Но вот на Марсе существуют такие выдающиеся формы рельефа, как Земля Фарсида с пиком Коперника; есть такие приподнятые неоднородности и на Луне. Не свидетельство ли это явления, которое на Земле мы называем внутриплитовым вулканизмом? Вполне возможно, что там происходила подобная земной конвекция в мантии. Но не произошло такого знаменательного события, как разделение мантии на верхнюю и нижнюю, имевшего места на Земле два миллиарда лет назад. Не произошло там и разделения верхней мантии на более лег^УЮ - континентальную и тяжелую - океаническую. Может быть, движение плит существовало на Венере, но это еще подлежит исследованию.
Не бывает незначительных открытий в науке. Такая "мелочь", как геохимическое распределение редких элементов и их изотопов в земной коре, может Привести к широким обобщениям, к ОТКРЫТИЮ новых законов развития всей "ланеты.
ЧТО СКАЖЕТ СКАЛА?
Скалы и ледники, кажущиеся нам такими безмолвными, на самом деле постоянно издают различные звуки. Как утверждают физики, по ним можно судить о зародившихся в монолите трещинах, о подвижках горных пород, о возникновении в них чрезмерных напряжений. Для того чтобы "слушать" голоса скал, ученые создали аппаратуру, датчики которой различают малейшие шумы с расстояния в 100 метров и могут определить местоположение их источника. Аппаратура предназначена для своевременного предупреждения об опасности, грозящей тоннелям, штольням, подземным коммуникациям.
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ ОТ СОЛНЦА
Из-за гравитационного взаимодействия между Землей, Луной и Солнцем, а также из-за вращения Земли вокруг своей оси образуются не только приливы на морях и океанах, но и приливные волны на земной коре. Амплитуда приливных "горбов" (то есть высота приливной волны) максимальна в тропическом поясе Земли и постепенно уменьшается к северу и к югу от него, приближаясь к нулю на полюсах. Проведенные в Институте
ской кибернетики АН БССР исследования показали, что бегущие волны деформации переносят массу тел, по которым распространяются. Иными словами, в земной коре под влиянием этих волн вещество перемещается. Причем волны одного вида влияют на перенос массы в направлении своего движения, а волны другого вида - в противоположном направлении. Это явление было названо дискретно-волновым движением. Наглядной его иллюстрацией может служить движение садовой гусеницы и дождевого червяка. Гусеница, изгибая свое тело, как бы генерирует в хвостовой части волну деформации и перемещает ее к голове, а дождевой червь ползет, создавая участок локального удлинения в головной части и перемещая его к хвосту.
При дискретно-волновом движении каждая частица земной коры должна перемещаться на некоторый шаг за время прохождения каждого приливного горба, подобно частицам тела гусеницы.
В центре горба, где волна выше, это перемещение должно быть максимальным, а по краям - минимальным. Такому разрозненному перемещению отдельных частиц земной коры противодействуют силы, связывающие отдельные частицы коры. Поэтому каждая частица коры отдельно передвигаться не может, и волновое движение вызывает постепенное накопление напряжений в земной коре. Время от времени эти аккумулированные напряжения превышают предел прочности пород, отчего, вероятно, и происходят быстрые сейсмические подвижки отдельных частей и блоков, из которых сложена земная кора.
Эта гипотеза может объяснить многие геотектонические явления. Например, высокую амплитуду горизонтальных смещений и высокую тектоническую активность в экваториальной области можно объяснить максимальной величиной здесь приливного горба, а значит, и большим шагом смещения
коры за время прохождения приливной
волны. Пространственно-временная связь между положениями Луны
Солнца и моментами землетрясении говорит сама за себя. Существование такой связи неоднократно описывалось в литературе, но механизм воздействия Луны и Солнца на Землю в этих источниках раскрыт не был.
ОСТРОВ
РВЕТСЯ ПОПОЛАМ
Судьбу острова Кюсю - третьего по величине среди Японских островов предсказали ученые Токийского института географических исследований. После длительных наблюдений они пришли к выводу, что его северная и южная части расходятся со скоростью 1,4 сантиметра в год. А причина сил, стремящихся разорвать остров пополам,- перемещение тектонических плит. Показательно, что на месте предполагаемого разрыва уже несколько веков не прекращаются извержения вулканов и мощные землетрясения силой до 6-7 баллов.
НАДОЛГО ЛИ ЗАТИХ ЭЛЬБРУС?
Эльбрус, самая высокая гора Кавказа, в прошлом была действующим вулканом. Последний раз его извержения происходили в начале нашей эры, по
Ддним данным, а по другим - чуть ли е в Х веке. Сегодня вулкан считается стухшим, однако по некоторым приздкам глубинные зоны Эльбруса находДтся в активном состоянии.
Вершину Эльбруса покрывают льды и снега толщиной в два метра и более, но сквозь их толщу на восточной вершине, ца уровне 5400 метров, обнаружены доходы нагретых газов, образующие проталины и колодцы.
Недавние исследования, проведенные сотрудниками Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского АН СССР с помощью специализированной сейсмической аппаратуры, позволили убедиться в том, что Эльбрус расположен к тому же и в зоне сейсмической аномалии: под ним - на глубине от одного до трех километров ниже уровня моря - лежит зона, где плотность вещества понижена, а температура повышена. В качестве модели удобно представить себе эту зону в виде огромного вертикального цилиндра, вещество которого, очевидно, состоит из пород, насыщенных горячим водяным паром, а температура, согласно расчетам, достигает 3000 градусов Цельсия.
История знает немало случаев, когда долго молчавшие вулканы начинают действовать,- например, извержение Безымянного на Камчатке в 1955 году или недавний взрыв вулкана Эль-Чичоне в Мексике.
Чтобы подтвердить предположение сейсмологов об активной подземной жизни Эльбруса, понадобятся дальнейшие комплексные исследования. Они же ответят на вопрос, надолго ли затих Эльбрус, и в то же время позволят оценить подземные запасы тепла, которые скрыты в горе.
КОГДА ПРОСНЕТСЯ ВУЛКАН?
Город Петропавловск-Камчатский расположен на мощном, в десятки метров толщиной, слое рыхлого материала, выброшенного гигантским взрывом вулкана Авача 30-40 тысяч лет назад. Поэтому вопрос - когда же может снова проснуться огнедышащая гора? - жизненно важен.
В конце 70-х годов было высказано предположение, что ближайшее сильное извержение вулкана произойдет осенью 1986 года. Авторы тревожного прогноза исходили из того, что последний активный цикл вулкана Авача все еще продолжается. Но так ли это на самом деле?
Ответ был найден в биографии вулкана. Восстанавливая ее, ученые изучали отложения, скопившиеся в окрестностях вулкана в результате всех его извержений. Вокруг кратера на разном удалении от него закладывали шурфы и радиоуглеродным методом определяли возраст выброшенных когда-то пород. Таким образом удалось заглянуть в далекое прошлое вулкана, начиная с пятого тысячелетия до нашей эры. Всего было выявлено десять активных циклов, длительность которых колеблется в интервале от 200 до 1500 лет.
Как показали исследования, последний период оживления вулкана продолжался более 500 лет и закончился весьма мощным извержением 1945 года. Такой результат позволил вулканологам сделать вывод: по крайней мере в ближайшие десятилетия, а возможно, в течение 100-200 лет-до начала следующего цикла - на Авачинском вулкане не будет сильных извержений.
54
55
ТЕПЛЕЕ, ЕЩЕ ТЕПЛЕЕ...
Сверхглубокая скважина на Кольском полуострове побила все рекорды: буровой инструмент установки "Уралмаш-1 5000" уже прошел отметку 1 2 километров. Недалек и финиш-15 километров. Такой глубины еще никогда не достигал человек на суше. Что же интересует там ученых? Полученные данные позволяют заново пересмотреть целый ряд представлений о строении земной коры, разработать более обоснованные рекомендации по направлению поисков новых видов полезных ископаемых, уточнить возраст Земли. И еще более точно определить тепловые потоки, идущие из земных глубин, что немаловажно.
Сейчас это делается косвенно, геофизическими методами. Уже известно, что на глубинах около 20 километров тепловой поток разогревает горные породы на несколько сот градусов, в некоторых местах - до тысячи и выше! Но где бурить, чтобы побольше получить даровой тепловой энергии? Ученые Всесоюзного научно-исследовательского геологического института имени А. П. Карпинского (Ленинград) составили карту температурного поля земной коры территории СССР. Оказалось, что на глубине 20 километров наиболее высокие значения температуры (800-1000 градусов Цельсия) наблюдаются в Средней Азии, в районах Байкала, Малого Кавказа, центральной и южной впадин Каспия, в Закарпатье, Охотском море. А вот на Южном Урале, в северо-западной части Украинского щита, еще в некоторых районах земные недра довольно
лодны - температура там ниже 200 градусов Цельсия. Значит, для энергетиков эти места интереса не представляют-скважины там закладывать не стоит.
МОРЕ С ДВОЙНЫМ ДНОМ
О том, что у Азовского моря своего рода двойное дно, ученые поговаривали давно. Но вплотную подойти к разгадке этого необычайного явления природы помогли фотографии, сделанные с помощью спутника "Метеор". По мнению директора Института геологических наук АН УССР Е. Шнюкова, детальное изучение космического "фотопортрета" Азовского моря обещает подтвердить предположения ученых.
В древние времена нынешнее Азовское море называли Сурожским озером. Бурные геологические процессы привели к тому, что соленые воды Черного моря затопили этот большой водоем. И пресная вода оказалась надежно упрятанной под толщей илистых отложений. На снимках же, сделанных с орбиты, под слоем морской воды хорошо различимы следы древних рек,
Как известно, мощные песчаные наносы под илистыми пластами хорошо аккумулируют пресную воду. Следовательно, в песчаных отложениях древней дельты Дона и других рек, впадающих в Азов, вполне могло расположиться огромное пресное озеро. Если это предположение подтвердится, то соленое Азовское море может стать важным поставщиком... пресной воды,
ЧИСТАЯ ВОДА БАЙКАЛА
Озеро Байкал - уникальное создание природы. И не только потому, что оно вмещает 80 процентов пресной воды нашей страны, пятую часть всей пресной воды планеты. Своеобразна геологическая история Байкала, необычна дальнейшая его судьба, связанная с процессом раздвигания тектонических плит.
Байкал существует очень давно. Более 20 миллионов лет назад наметился разлом в земной коре в виде узкой трещины. С тех пор отодвигаются друг от друга соприкасающиеся под Байкалом тектонические плиты - Сибирская и Забайкальская. Медленно расходясь, эти два гигантских куска земной коры освобождают пространство для океанской впадины. Плиты уходят друг от друга в среднем на 2-3 миллиметра в год. Значит, за триста миллионов лет примерно на шестьсот километров... В отдельные периоды процесс убыстряется в пять, а то и в десять раз. Землетрясения сигналы о том, что приближается "время океана". Конечно, в наших человеческих масштабах это совсем незаметно.
У Байкала уже есть "своя Атлантида". Буквально на глазах бурят-кочевников опустилась в озеро в канун 1862 года северная часть дельты Се"^мм - са^ой большой реки, впадающей в Байкал. Это Цаганская степь площадью около двухсот квадратных километров. Постепенно становится глубже и вся котловина, вместившая грандиозное озеро.
За время существования озера вода ^ ^м сменилась .всего 50 тысяч раз.
Медленно протекая через озеро, подолгу отстаиваясь в его темных глубинах, вода становится чище и прозрачнее. Но, конечно, не только благодаря такому отстаиванию очищается вода. Байкал славится тем, что даже растворенных солей в нем меньше, чем в любом другом озере.
Самая пресная вода на свете, пожалуй, рождается при таянии ледников: в такой "ледяной воде" почти нет растворенных солей. Несколько десятков тысячелетий назад и в Байкал спускались ледники. Растворенных солей в байкальской воде всего 20-40 миллиграммов на литр. (В литре обычной озерной воды их до 1 00 миллиграммов, а в морской -до 37 и более граммов.) Химики называют эту воду "слабоминерализованная, мягкая, гидрокарбонатного класса"... На долю гидрокарбонатов (углекислых солей) кальция и магния приходится 84 процента, а хлоридов и сульфатов (солей хлористой и серной кислот) - 7 процентов. Такой состав делает воду лечебной. Представьте себе 23 600 кубических километров лечебной воды!
Причину уникальных чистоты и химического состава воды следует искать в истории озера. И недавно выдвинута гипотеза, которая предполагает существование постоянного притока в Байкал пресной воды из верхней мантии Земли. Мы напомним о традиционном взгляде на проблему ультрапресной воды Байкала.
Обычно более мелкие озера активно осваиваются живыми организмами - от микроскопических водорослей до высших растений, от амеб и инфузорий до рыб и водоплавающих птиц. Со временем вода приобретает зеленоватый или красноватый оттенок, потому что в ней поселились мириады микроводорослей. За счет отмерших остатков организмов все больше утолщается слой ила на дне - сапропель. А с берегов все дальше и дальше распространяются заросли камыша, тростника и других водных растений,
зующих сплошной ковер. Мхи завершают этот процесс. Озеро зарастает. Для большинства озер такой "итог жизни" естествен: на месте чистой водной глади возникает вязкая трясина, которая через какое-то время зарастает лесом.
Лимнологи (специалисты по изучению озер) утверждают, что своей исключительной чистотой Байкал главным образом обязан... жизни. Его воду очищает большая семья живых организмов.
Начало всему - микроскопические растения, которые в прозрачной воде поглощают солнечный свет в невиданно мощном слое. В среднем они выделяют в воду Байкала больше десяти миллионов тонн кислорода и создают за год около четырех миллионов тонн органических веществ. Все это основа питания мельчайших животных - зоопланктона (буквально; "блуждающие животные").
Микроскопическое население Байкала - это 300 видов инфузорий. Уникально и то, что в Байкале обитает 255 видов бокоплавов (треть всех видов, встречающихся в пресных водах).
Однако особая роль принадлежит веслоногому рачку "эпишура байкальская". Этот вид встречается еще только в одном месте на Земле в глубоком Кроноцком озере на Камчатке. Если взвесить все живое население Байкала, то окажется, что не рыбы и даже не млекопитающие, такие, как нерпа, формируют в основном эту биомассу, а планктон. И среди него в отдельные годы до 97 процентов приходится на эпишуру. В каждом литре байкальской воды содержится от 30 до 50 тысяч рачков. По всему Байкалу-более четырех миллионов тонн.
Именно эпишура- излюбленная пища байкальских рыб. Но она же и основной фильтр байкальской воды. Подсчитано, что миллиарды рачков, обитающих в воде, потребляя микроскопические водоросли водоема, за год "перерабатывают" в 7,5 раза больше воды,
чем приносят все впадающие в озеро реки. Так вот кто мощный очиститель Байкала!
Впрочем, эпишура может очищать только такую уникальную воду, как байкальская, в загрязненной воде она задыхается. Губителен для нее нагрев воды: чуть выше двенадцати градусов и она погибает.
Вот почему так важно оберегать байкальскую воду от малейшего изменения ее свойств в ту или иную сторону, острожно поступать со всякого рода строительством на берегах Байкала, защищать его воду от проникновения всевозможных промышленных и бытовых стоков, несущих с собой пусть едва заметное, но, несомненно, вредное химическое и тепловое загрязнениеБайкал имеет право на особенно жесткие условия охраны.
С высоты
ПТИЧЬЕГО ПОЛЕТА
Сведения о солености воды нужны и мелиораторам, рассчитывающим нормы полива, и работникам коммунальных служб, и рыбоводам, и экологам. Обычно такие замеры делают экспедиции гидрологов. А вот ученые Таганрогского радиотехнического института имени В. Д. Калмыкова считают, что необязательно шагать по берегам рек и озер - можно пролететь над ними на самолете или вертолете. Они создали портативный прибор, анализирующий отраженные от воды радиоволны и определяющий соленость по изменению сигнала. Уже первые испытания прибора сэкономили около 150 тысяч рублей-оценка гидрохи' мического состояния реки Белой заняла всего две недели. ^
58
ТАЙНА "ДОЛИНЫ СМЕРТИ"
Одной из загадок природы до сих пор были места массовой гибели птиц и животных. Такие места есть, например, в Индонезии, на острове Ява шесть смертоносных пещер. Там нередко находят мертвых оленей, тигров, иногда гибнут люди. Вот как описывает "долину смерти" на Яве исследователь Г. Бютце: "На этом клочке земли природа, кажется, произнесла свое проклятие, и каждого, кто приходит сюда, охватывает ужас и страх. Все дышит здесь истреблением и опустошением. Смерть людей и зверей раскинула здесь свой черный шатер и развернула траурное знамя. Сырой и холодный озноб проходит через все тело, мороз пробегает по коже, когда бросишь взгляд на это место, где никто не живет - и все живое гибнет..." Подобные участки земли есть в Италии. Собачий грот близ Неаполя и район озера Ваверно. В США известны Ущелье смерти в Аризоне и Мертвое ущелье около Иеллоустона, где часто гибнут серые медведи гризли.
В нашей стране на территории Кроноцкого заповедника на Камчатке тоже есть место, которое называют "долиной смерти". Ее жертвами чаще всего становятся медведи, росомахи, многие мелкие животные, птицы.
Камчатская "долина смерти" расположена по соседству с известными геологическими и туристическими объектами Кроноцкого заповедника Долиной гейзеров и кальдерой вулкана Узон. Участок, где находят погибших животных (это в верховьях реки Гейзерной у подножия вулкана Кихпиныч),
занимает около двух километров в длину и метров 100-300 в ширину. Там много глубоких и корытообразных впадин. Местами видны выходы самородной серы. Растительности почти нет склоны покрыты многолетними снежниками.
Исследователи видят причину массовой гибели птиц и животных в образующихся здесь газах - углекислом и сероводороде. Вероятно, в отдельных случаях так и есть, особенно если животное попало в яму, из которой не выбраться. В ямах и впадинах на дне могут скапливаться удушающие газы.
Большинство погибших птиц и животных было найдено в районе небольшой впадины (50 на 100 метров). Однако из нее есть выход по руслу притока в долину реки Гейзерной. Как объяснить гибель крупных зверей медведей и росомах - в местах, из которых они свободно могли уйти? К тому же надо учитывать, что и сероводород и углекислый газ действуют медленно и только при высокой концентрации вызывают сильное отравление.
Но вот факт, который заставляет задуматься. Лесник Кроноцкого заповедника В. Николаенко видел, как медведь, съев мясо погибшего в "долине смерти" животного, вскоре и сам пал.
Вероятно, в Камчатской "долине смерти", кроме углекислого газа и сероводорода, есть и какие-то другие быстродействующие смертоносные газы. Можно предположить, что это цианистые соединения, скорее всего синильная кислота (цианистый водород) и ее легколетучие производные. Синильная кислота и ее производныеочень токсичные и быстродействующие отравляющие вещества. Они вызывают паралич дыхательного центра и смерть.
В ряде вулканически активных районов при исследовании высокотемпературных газов, выделяющихся из трещин, вулканов, были обнаружены цианистые соединения. Иногда в весьма значительной концентрации.
Камчатская "долина смерти" также лежит в зоне, где вулканические и поствулканические процессы протекают очень активно. Там проходит разлом, через который с больших глубин поднимаются горячие газовые струи.
Сотрудник Института вулканологии г. Карпов при исследовании состава приземного воздуха и газов, выделяющихся по трещинам на термальной площадке в районе "долины смерти", обнаружил фумарольные газы, то есть горячие, вулканического происхождения - сернистый ангидрид, сероокись углерода, сероуглерод. Образование цианистых соединений в районах активного вулканизма обычно связано с высокими температурами и выходами глубинных газов.
В 1982 году в газовых выделениях в "долине смерти" было обнаружено летучее соединение, содержащее циангруппу (вероятно, цианистый водород или хлористый циан). Кроме того, примеси цианистого водорода были обнаружены в газах, содержащихся в образце самородной серы, отобранной в "долине смерти" из серного бугра на площадке гибели животных.
Таким образом, тайна Камчатской "долины смерти", то есть причина гибели животных и птиц, попадающих туда, заключается, по-видимому, в том, что происходит отравление их (наряду с действием углекислого газа и сероводорода) летучими, высокотоксичными и быстродействующими цианистыми соединениями (синильной кислотой и хлористым цианом).
Тот факт, что синильная кислота и ее производные обнаружены в газовых выделениях в районах активной вулканической и термальной деятельности, позволяет высказать еще одно "Редположение. Суть дела в том, что Сильная кислота и некоторые ее производные могут служить исходным "Родуктом для образования амино^лот - основы живого белка. Та^м образом, не исключено, что реги°"bi с активной вулканической
ностью, а также места, подобные "долине смерти", в предбиологическое время могли быть именно теми точками на Земле, где происходил глубинный синтез соединений, способствовавших образованию белковых систем. То есть были теми местами, где впервые возникла жизнь на Земле. Это предположение несколько дополняет гипотезу, разрабатываемую в Институте вулканологии Дальневосточного научного центра Академии наук СССР, гипотезу о связи вулканизма и возникновения жизни на Земле.
КАМЕННЫЕ ГЛЕТЧЕРЫ
Горные страны изобилуют обломочным материалом: осыпи, каменные развалы, обвалы, ледниковые морены, валунные поля селевых выносов, каменные глетчеры... Происхождение большей части этих грубообломочных накоплений не вызывает сомнений и споров. А вот каменные глетчеры во многом остаются загадочными, особенно их происхождение.
Встречаются они в различных географических поясах - от Антарктиды до островов Шпицбергена. По внешнему виду каменный глетчер чрезвычайно похож на горный ледник, то есть глетчер. Отсюда и название. Но это лишь внешнее впечатление. На самом деле каменный глетчер состоит из камней и льда. Лед - внутри (не просто лед, а сцементированная льдом грубообломочная толща), а поверхностный слой толщиной в 2-4 метра состоит из крупных обломков горных пород.
Каменные глетчеры часто располагаются по соседству с ледниками.
60
следователи горных регионов до сих пор мало обращали на них внимания. И это главным образом потому, что каменные глетчеры часто принимают за ледниковые морены или за погребенные под обломками горных пород языки ледников. Большей частью их не отделяют от ледников и морен в особую форму рельефа.
Каменные глетчеры обычно имеют довольно внушительные размеры: длина сотни метров, иногда даже 3- 4 километра, ширина-десятки и нередко сотни метров, иногда до 1-1,5 километра, толщина - 20-40 метров, иногда до 80-100 метров. Нижний край каменного глетчера представляет собой уступ с крутым (35-40 градусов) склоном. Фронтальный уступ, как правило, неустойчив: его склон постоянно осыпается, по нему трудно взобраться вверх. Поверхность самого каменного глетчера пологая, с небольшим уклоном (5-10 градусов), пересечена невысокими валами, напоминающими застывшие волны. В плане валы имеют серповидную форму. Это указывает на то, что каменный глетчер движется, но неравномерно: осевая часть имеет большую скорость, чем боковые. О том, что каменный глетчер находится в постоянном движении, указывает и характер фронтального откоса, который постоянно сохраняет "свежий" вид. Если бы откос стабилизировался, он стал бы зарастать, покрываться почвой и растительностью. И еще одно доказательство движения каменного глетчера: у подножий некоторых фронтальных откосов - собранная в складки дернина луга. Глетчер действует как бульдозер; собирает перед собой грунт в валки.
Горячие точки" отражают дыхание дубинных частей мантии. Движение в нижней мантии формирует самые ручные детали лика Земли-аномалии геоида. "Горячие поля" остаются неподвижными относительно оси Земди по крайней мере последние 120 миллионов лет (а может быть, и больше). перемещаются литосферные плиты, меняют свое положение глубоководные желоба, а "горячие поля" остаются все на тех же местах.
Еще далеко не все ученые приняли эти идеи. Идет горячая полемика. Одно несомненно - мы стоим на пороге новой научной революции в геологии. Сегодняшние идеи, тектоника литосферных плит, останутся в науке, они войдут составной частью в более общую концепцию.
Изучая другие планеты, геологи не обнаружили ни на Луне, ни на Марсе, ни на Меркурии признаков тектоники литосферных плит. Есть какие-то признаки существования этого чисто земного явления на Венере. Но вот на Марсе существуют такие выдающиеся формы рельефа, как Земля Фарсида с пиком Коперника; есть такие приподнятые неоднородности и на Луне. Не свидетельство ли это явления, которое на Земле мы называем внутриплитовым вулканизмом? Вполне возможно, что там происходила подобная земной конвекция в мантии. Но не произошло такого знаменательного события, как разделение мантии на верхнюю и нижнюю, имевшего места на Земле два миллиарда лет назад. Не произошло там и разделения верхней мантии на более лег^УЮ - континентальную и тяжелую - океаническую. Может быть, движение плит существовало на Венере, но это еще подлежит исследованию.
Не бывает незначительных открытий в науке. Такая "мелочь", как геохимическое распределение редких элементов и их изотопов в земной коре, может Привести к широким обобщениям, к ОТКРЫТИЮ новых законов развития всей "ланеты.
ЧТО СКАЖЕТ СКАЛА?
Скалы и ледники, кажущиеся нам такими безмолвными, на самом деле постоянно издают различные звуки. Как утверждают физики, по ним можно судить о зародившихся в монолите трещинах, о подвижках горных пород, о возникновении в них чрезмерных напряжений. Для того чтобы "слушать" голоса скал, ученые создали аппаратуру, датчики которой различают малейшие шумы с расстояния в 100 метров и могут определить местоположение их источника. Аппаратура предназначена для своевременного предупреждения об опасности, грозящей тоннелям, штольням, подземным коммуникациям.
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ ОТ СОЛНЦА
Из-за гравитационного взаимодействия между Землей, Луной и Солнцем, а также из-за вращения Земли вокруг своей оси образуются не только приливы на морях и океанах, но и приливные волны на земной коре. Амплитуда приливных "горбов" (то есть высота приливной волны) максимальна в тропическом поясе Земли и постепенно уменьшается к северу и к югу от него, приближаясь к нулю на полюсах. Проведенные в Институте
ской кибернетики АН БССР исследования показали, что бегущие волны деформации переносят массу тел, по которым распространяются. Иными словами, в земной коре под влиянием этих волн вещество перемещается. Причем волны одного вида влияют на перенос массы в направлении своего движения, а волны другого вида - в противоположном направлении. Это явление было названо дискретно-волновым движением. Наглядной его иллюстрацией может служить движение садовой гусеницы и дождевого червяка. Гусеница, изгибая свое тело, как бы генерирует в хвостовой части волну деформации и перемещает ее к голове, а дождевой червь ползет, создавая участок локального удлинения в головной части и перемещая его к хвосту.
При дискретно-волновом движении каждая частица земной коры должна перемещаться на некоторый шаг за время прохождения каждого приливного горба, подобно частицам тела гусеницы.
В центре горба, где волна выше, это перемещение должно быть максимальным, а по краям - минимальным. Такому разрозненному перемещению отдельных частиц земной коры противодействуют силы, связывающие отдельные частицы коры. Поэтому каждая частица коры отдельно передвигаться не может, и волновое движение вызывает постепенное накопление напряжений в земной коре. Время от времени эти аккумулированные напряжения превышают предел прочности пород, отчего, вероятно, и происходят быстрые сейсмические подвижки отдельных частей и блоков, из которых сложена земная кора.
Эта гипотеза может объяснить многие геотектонические явления. Например, высокую амплитуду горизонтальных смещений и высокую тектоническую активность в экваториальной области можно объяснить максимальной величиной здесь приливного горба, а значит, и большим шагом смещения
коры за время прохождения приливной
волны. Пространственно-временная связь между положениями Луны
Солнца и моментами землетрясении говорит сама за себя. Существование такой связи неоднократно описывалось в литературе, но механизм воздействия Луны и Солнца на Землю в этих источниках раскрыт не был.
ОСТРОВ
РВЕТСЯ ПОПОЛАМ
Судьбу острова Кюсю - третьего по величине среди Японских островов предсказали ученые Токийского института географических исследований. После длительных наблюдений они пришли к выводу, что его северная и южная части расходятся со скоростью 1,4 сантиметра в год. А причина сил, стремящихся разорвать остров пополам,- перемещение тектонических плит. Показательно, что на месте предполагаемого разрыва уже несколько веков не прекращаются извержения вулканов и мощные землетрясения силой до 6-7 баллов.
НАДОЛГО ЛИ ЗАТИХ ЭЛЬБРУС?
Эльбрус, самая высокая гора Кавказа, в прошлом была действующим вулканом. Последний раз его извержения происходили в начале нашей эры, по
Ддним данным, а по другим - чуть ли е в Х веке. Сегодня вулкан считается стухшим, однако по некоторым приздкам глубинные зоны Эльбруса находДтся в активном состоянии.
Вершину Эльбруса покрывают льды и снега толщиной в два метра и более, но сквозь их толщу на восточной вершине, ца уровне 5400 метров, обнаружены доходы нагретых газов, образующие проталины и колодцы.
Недавние исследования, проведенные сотрудниками Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского АН СССР с помощью специализированной сейсмической аппаратуры, позволили убедиться в том, что Эльбрус расположен к тому же и в зоне сейсмической аномалии: под ним - на глубине от одного до трех километров ниже уровня моря - лежит зона, где плотность вещества понижена, а температура повышена. В качестве модели удобно представить себе эту зону в виде огромного вертикального цилиндра, вещество которого, очевидно, состоит из пород, насыщенных горячим водяным паром, а температура, согласно расчетам, достигает 3000 градусов Цельсия.
История знает немало случаев, когда долго молчавшие вулканы начинают действовать,- например, извержение Безымянного на Камчатке в 1955 году или недавний взрыв вулкана Эль-Чичоне в Мексике.
Чтобы подтвердить предположение сейсмологов об активной подземной жизни Эльбруса, понадобятся дальнейшие комплексные исследования. Они же ответят на вопрос, надолго ли затих Эльбрус, и в то же время позволят оценить подземные запасы тепла, которые скрыты в горе.
КОГДА ПРОСНЕТСЯ ВУЛКАН?
Город Петропавловск-Камчатский расположен на мощном, в десятки метров толщиной, слое рыхлого материала, выброшенного гигантским взрывом вулкана Авача 30-40 тысяч лет назад. Поэтому вопрос - когда же может снова проснуться огнедышащая гора? - жизненно важен.
В конце 70-х годов было высказано предположение, что ближайшее сильное извержение вулкана произойдет осенью 1986 года. Авторы тревожного прогноза исходили из того, что последний активный цикл вулкана Авача все еще продолжается. Но так ли это на самом деле?
Ответ был найден в биографии вулкана. Восстанавливая ее, ученые изучали отложения, скопившиеся в окрестностях вулкана в результате всех его извержений. Вокруг кратера на разном удалении от него закладывали шурфы и радиоуглеродным методом определяли возраст выброшенных когда-то пород. Таким образом удалось заглянуть в далекое прошлое вулкана, начиная с пятого тысячелетия до нашей эры. Всего было выявлено десять активных циклов, длительность которых колеблется в интервале от 200 до 1500 лет.
Как показали исследования, последний период оживления вулкана продолжался более 500 лет и закончился весьма мощным извержением 1945 года. Такой результат позволил вулканологам сделать вывод: по крайней мере в ближайшие десятилетия, а возможно, в течение 100-200 лет-до начала следующего цикла - на Авачинском вулкане не будет сильных извержений.
54
55
ТЕПЛЕЕ, ЕЩЕ ТЕПЛЕЕ...
Сверхглубокая скважина на Кольском полуострове побила все рекорды: буровой инструмент установки "Уралмаш-1 5000" уже прошел отметку 1 2 километров. Недалек и финиш-15 километров. Такой глубины еще никогда не достигал человек на суше. Что же интересует там ученых? Полученные данные позволяют заново пересмотреть целый ряд представлений о строении земной коры, разработать более обоснованные рекомендации по направлению поисков новых видов полезных ископаемых, уточнить возраст Земли. И еще более точно определить тепловые потоки, идущие из земных глубин, что немаловажно.
Сейчас это делается косвенно, геофизическими методами. Уже известно, что на глубинах около 20 километров тепловой поток разогревает горные породы на несколько сот градусов, в некоторых местах - до тысячи и выше! Но где бурить, чтобы побольше получить даровой тепловой энергии? Ученые Всесоюзного научно-исследовательского геологического института имени А. П. Карпинского (Ленинград) составили карту температурного поля земной коры территории СССР. Оказалось, что на глубине 20 километров наиболее высокие значения температуры (800-1000 градусов Цельсия) наблюдаются в Средней Азии, в районах Байкала, Малого Кавказа, центральной и южной впадин Каспия, в Закарпатье, Охотском море. А вот на Южном Урале, в северо-западной части Украинского щита, еще в некоторых районах земные недра довольно
лодны - температура там ниже 200 градусов Цельсия. Значит, для энергетиков эти места интереса не представляют-скважины там закладывать не стоит.
МОРЕ С ДВОЙНЫМ ДНОМ
О том, что у Азовского моря своего рода двойное дно, ученые поговаривали давно. Но вплотную подойти к разгадке этого необычайного явления природы помогли фотографии, сделанные с помощью спутника "Метеор". По мнению директора Института геологических наук АН УССР Е. Шнюкова, детальное изучение космического "фотопортрета" Азовского моря обещает подтвердить предположения ученых.
В древние времена нынешнее Азовское море называли Сурожским озером. Бурные геологические процессы привели к тому, что соленые воды Черного моря затопили этот большой водоем. И пресная вода оказалась надежно упрятанной под толщей илистых отложений. На снимках же, сделанных с орбиты, под слоем морской воды хорошо различимы следы древних рек,
Как известно, мощные песчаные наносы под илистыми пластами хорошо аккумулируют пресную воду. Следовательно, в песчаных отложениях древней дельты Дона и других рек, впадающих в Азов, вполне могло расположиться огромное пресное озеро. Если это предположение подтвердится, то соленое Азовское море может стать важным поставщиком... пресной воды,
ЧИСТАЯ ВОДА БАЙКАЛА
Озеро Байкал - уникальное создание природы. И не только потому, что оно вмещает 80 процентов пресной воды нашей страны, пятую часть всей пресной воды планеты. Своеобразна геологическая история Байкала, необычна дальнейшая его судьба, связанная с процессом раздвигания тектонических плит.
Байкал существует очень давно. Более 20 миллионов лет назад наметился разлом в земной коре в виде узкой трещины. С тех пор отодвигаются друг от друга соприкасающиеся под Байкалом тектонические плиты - Сибирская и Забайкальская. Медленно расходясь, эти два гигантских куска земной коры освобождают пространство для океанской впадины. Плиты уходят друг от друга в среднем на 2-3 миллиметра в год. Значит, за триста миллионов лет примерно на шестьсот километров... В отдельные периоды процесс убыстряется в пять, а то и в десять раз. Землетрясения сигналы о том, что приближается "время океана". Конечно, в наших человеческих масштабах это совсем незаметно.
У Байкала уже есть "своя Атлантида". Буквально на глазах бурят-кочевников опустилась в озеро в канун 1862 года северная часть дельты Се"^мм - са^ой большой реки, впадающей в Байкал. Это Цаганская степь площадью около двухсот квадратных километров. Постепенно становится глубже и вся котловина, вместившая грандиозное озеро.
За время существования озера вода ^ ^м сменилась .всего 50 тысяч раз.
Медленно протекая через озеро, подолгу отстаиваясь в его темных глубинах, вода становится чище и прозрачнее. Но, конечно, не только благодаря такому отстаиванию очищается вода. Байкал славится тем, что даже растворенных солей в нем меньше, чем в любом другом озере.
Самая пресная вода на свете, пожалуй, рождается при таянии ледников: в такой "ледяной воде" почти нет растворенных солей. Несколько десятков тысячелетий назад и в Байкал спускались ледники. Растворенных солей в байкальской воде всего 20-40 миллиграммов на литр. (В литре обычной озерной воды их до 1 00 миллиграммов, а в морской -до 37 и более граммов.) Химики называют эту воду "слабоминерализованная, мягкая, гидрокарбонатного класса"... На долю гидрокарбонатов (углекислых солей) кальция и магния приходится 84 процента, а хлоридов и сульфатов (солей хлористой и серной кислот) - 7 процентов. Такой состав делает воду лечебной. Представьте себе 23 600 кубических километров лечебной воды!
Причину уникальных чистоты и химического состава воды следует искать в истории озера. И недавно выдвинута гипотеза, которая предполагает существование постоянного притока в Байкал пресной воды из верхней мантии Земли. Мы напомним о традиционном взгляде на проблему ультрапресной воды Байкала.
Обычно более мелкие озера активно осваиваются живыми организмами - от микроскопических водорослей до высших растений, от амеб и инфузорий до рыб и водоплавающих птиц. Со временем вода приобретает зеленоватый или красноватый оттенок, потому что в ней поселились мириады микроводорослей. За счет отмерших остатков организмов все больше утолщается слой ила на дне - сапропель. А с берегов все дальше и дальше распространяются заросли камыша, тростника и других водных растений,
зующих сплошной ковер. Мхи завершают этот процесс. Озеро зарастает. Для большинства озер такой "итог жизни" естествен: на месте чистой водной глади возникает вязкая трясина, которая через какое-то время зарастает лесом.
Лимнологи (специалисты по изучению озер) утверждают, что своей исключительной чистотой Байкал главным образом обязан... жизни. Его воду очищает большая семья живых организмов.
Начало всему - микроскопические растения, которые в прозрачной воде поглощают солнечный свет в невиданно мощном слое. В среднем они выделяют в воду Байкала больше десяти миллионов тонн кислорода и создают за год около четырех миллионов тонн органических веществ. Все это основа питания мельчайших животных - зоопланктона (буквально; "блуждающие животные").
Микроскопическое население Байкала - это 300 видов инфузорий. Уникально и то, что в Байкале обитает 255 видов бокоплавов (треть всех видов, встречающихся в пресных водах).
Однако особая роль принадлежит веслоногому рачку "эпишура байкальская". Этот вид встречается еще только в одном месте на Земле в глубоком Кроноцком озере на Камчатке. Если взвесить все живое население Байкала, то окажется, что не рыбы и даже не млекопитающие, такие, как нерпа, формируют в основном эту биомассу, а планктон. И среди него в отдельные годы до 97 процентов приходится на эпишуру. В каждом литре байкальской воды содержится от 30 до 50 тысяч рачков. По всему Байкалу-более четырех миллионов тонн.
Именно эпишура- излюбленная пища байкальских рыб. Но она же и основной фильтр байкальской воды. Подсчитано, что миллиарды рачков, обитающих в воде, потребляя микроскопические водоросли водоема, за год "перерабатывают" в 7,5 раза больше воды,
чем приносят все впадающие в озеро реки. Так вот кто мощный очиститель Байкала!
Впрочем, эпишура может очищать только такую уникальную воду, как байкальская, в загрязненной воде она задыхается. Губителен для нее нагрев воды: чуть выше двенадцати градусов и она погибает.
Вот почему так важно оберегать байкальскую воду от малейшего изменения ее свойств в ту или иную сторону, острожно поступать со всякого рода строительством на берегах Байкала, защищать его воду от проникновения всевозможных промышленных и бытовых стоков, несущих с собой пусть едва заметное, но, несомненно, вредное химическое и тепловое загрязнениеБайкал имеет право на особенно жесткие условия охраны.
С высоты
ПТИЧЬЕГО ПОЛЕТА
Сведения о солености воды нужны и мелиораторам, рассчитывающим нормы полива, и работникам коммунальных служб, и рыбоводам, и экологам. Обычно такие замеры делают экспедиции гидрологов. А вот ученые Таганрогского радиотехнического института имени В. Д. Калмыкова считают, что необязательно шагать по берегам рек и озер - можно пролететь над ними на самолете или вертолете. Они создали портативный прибор, анализирующий отраженные от воды радиоволны и определяющий соленость по изменению сигнала. Уже первые испытания прибора сэкономили около 150 тысяч рублей-оценка гидрохи' мического состояния реки Белой заняла всего две недели. ^
58
ТАЙНА "ДОЛИНЫ СМЕРТИ"
Одной из загадок природы до сих пор были места массовой гибели птиц и животных. Такие места есть, например, в Индонезии, на острове Ява шесть смертоносных пещер. Там нередко находят мертвых оленей, тигров, иногда гибнут люди. Вот как описывает "долину смерти" на Яве исследователь Г. Бютце: "На этом клочке земли природа, кажется, произнесла свое проклятие, и каждого, кто приходит сюда, охватывает ужас и страх. Все дышит здесь истреблением и опустошением. Смерть людей и зверей раскинула здесь свой черный шатер и развернула траурное знамя. Сырой и холодный озноб проходит через все тело, мороз пробегает по коже, когда бросишь взгляд на это место, где никто не живет - и все живое гибнет..." Подобные участки земли есть в Италии. Собачий грот близ Неаполя и район озера Ваверно. В США известны Ущелье смерти в Аризоне и Мертвое ущелье около Иеллоустона, где часто гибнут серые медведи гризли.
В нашей стране на территории Кроноцкого заповедника на Камчатке тоже есть место, которое называют "долиной смерти". Ее жертвами чаще всего становятся медведи, росомахи, многие мелкие животные, птицы.
Камчатская "долина смерти" расположена по соседству с известными геологическими и туристическими объектами Кроноцкого заповедника Долиной гейзеров и кальдерой вулкана Узон. Участок, где находят погибших животных (это в верховьях реки Гейзерной у подножия вулкана Кихпиныч),
занимает около двух километров в длину и метров 100-300 в ширину. Там много глубоких и корытообразных впадин. Местами видны выходы самородной серы. Растительности почти нет склоны покрыты многолетними снежниками.
Исследователи видят причину массовой гибели птиц и животных в образующихся здесь газах - углекислом и сероводороде. Вероятно, в отдельных случаях так и есть, особенно если животное попало в яму, из которой не выбраться. В ямах и впадинах на дне могут скапливаться удушающие газы.
Большинство погибших птиц и животных было найдено в районе небольшой впадины (50 на 100 метров). Однако из нее есть выход по руслу притока в долину реки Гейзерной. Как объяснить гибель крупных зверей медведей и росомах - в местах, из которых они свободно могли уйти? К тому же надо учитывать, что и сероводород и углекислый газ действуют медленно и только при высокой концентрации вызывают сильное отравление.
Но вот факт, который заставляет задуматься. Лесник Кроноцкого заповедника В. Николаенко видел, как медведь, съев мясо погибшего в "долине смерти" животного, вскоре и сам пал.
Вероятно, в Камчатской "долине смерти", кроме углекислого газа и сероводорода, есть и какие-то другие быстродействующие смертоносные газы. Можно предположить, что это цианистые соединения, скорее всего синильная кислота (цианистый водород) и ее легколетучие производные. Синильная кислота и ее производныеочень токсичные и быстродействующие отравляющие вещества. Они вызывают паралич дыхательного центра и смерть.
В ряде вулканически активных районов при исследовании высокотемпературных газов, выделяющихся из трещин, вулканов, были обнаружены цианистые соединения. Иногда в весьма значительной концентрации.
Камчатская "долина смерти" также лежит в зоне, где вулканические и поствулканические процессы протекают очень активно. Там проходит разлом, через который с больших глубин поднимаются горячие газовые струи.
Сотрудник Института вулканологии г. Карпов при исследовании состава приземного воздуха и газов, выделяющихся по трещинам на термальной площадке в районе "долины смерти", обнаружил фумарольные газы, то есть горячие, вулканического происхождения - сернистый ангидрид, сероокись углерода, сероуглерод. Образование цианистых соединений в районах активного вулканизма обычно связано с высокими температурами и выходами глубинных газов.
В 1982 году в газовых выделениях в "долине смерти" было обнаружено летучее соединение, содержащее циангруппу (вероятно, цианистый водород или хлористый циан). Кроме того, примеси цианистого водорода были обнаружены в газах, содержащихся в образце самородной серы, отобранной в "долине смерти" из серного бугра на площадке гибели животных.
Таким образом, тайна Камчатской "долины смерти", то есть причина гибели животных и птиц, попадающих туда, заключается, по-видимому, в том, что происходит отравление их (наряду с действием углекислого газа и сероводорода) летучими, высокотоксичными и быстродействующими цианистыми соединениями (синильной кислотой и хлористым цианом).
Тот факт, что синильная кислота и ее производные обнаружены в газовых выделениях в районах активной вулканической и термальной деятельности, позволяет высказать еще одно "Редположение. Суть дела в том, что Сильная кислота и некоторые ее производные могут служить исходным "Родуктом для образования амино^лот - основы живого белка. Та^м образом, не исключено, что реги°"bi с активной вулканической
ностью, а также места, подобные "долине смерти", в предбиологическое время могли быть именно теми точками на Земле, где происходил глубинный синтез соединений, способствовавших образованию белковых систем. То есть были теми местами, где впервые возникла жизнь на Земле. Это предположение несколько дополняет гипотезу, разрабатываемую в Институте вулканологии Дальневосточного научного центра Академии наук СССР, гипотезу о связи вулканизма и возникновения жизни на Земле.
КАМЕННЫЕ ГЛЕТЧЕРЫ
Горные страны изобилуют обломочным материалом: осыпи, каменные развалы, обвалы, ледниковые морены, валунные поля селевых выносов, каменные глетчеры... Происхождение большей части этих грубообломочных накоплений не вызывает сомнений и споров. А вот каменные глетчеры во многом остаются загадочными, особенно их происхождение.
Встречаются они в различных географических поясах - от Антарктиды до островов Шпицбергена. По внешнему виду каменный глетчер чрезвычайно похож на горный ледник, то есть глетчер. Отсюда и название. Но это лишь внешнее впечатление. На самом деле каменный глетчер состоит из камней и льда. Лед - внутри (не просто лед, а сцементированная льдом грубообломочная толща), а поверхностный слой толщиной в 2-4 метра состоит из крупных обломков горных пород.
Каменные глетчеры часто располагаются по соседству с ледниками.
60
следователи горных регионов до сих пор мало обращали на них внимания. И это главным образом потому, что каменные глетчеры часто принимают за ледниковые морены или за погребенные под обломками горных пород языки ледников. Большей частью их не отделяют от ледников и морен в особую форму рельефа.
Каменные глетчеры обычно имеют довольно внушительные размеры: длина сотни метров, иногда даже 3- 4 километра, ширина-десятки и нередко сотни метров, иногда до 1-1,5 километра, толщина - 20-40 метров, иногда до 80-100 метров. Нижний край каменного глетчера представляет собой уступ с крутым (35-40 градусов) склоном. Фронтальный уступ, как правило, неустойчив: его склон постоянно осыпается, по нему трудно взобраться вверх. Поверхность самого каменного глетчера пологая, с небольшим уклоном (5-10 градусов), пересечена невысокими валами, напоминающими застывшие волны. В плане валы имеют серповидную форму. Это указывает на то, что каменный глетчер движется, но неравномерно: осевая часть имеет большую скорость, чем боковые. О том, что каменный глетчер находится в постоянном движении, указывает и характер фронтального откоса, который постоянно сохраняет "свежий" вид. Если бы откос стабилизировался, он стал бы зарастать, покрываться почвой и растительностью. И еще одно доказательство движения каменного глетчера: у подножий некоторых фронтальных откосов - собранная в складки дернина луга. Глетчер действует как бульдозер; собирает перед собой грунт в валки.