Яровой Юрий
Эта странная кора
НАУКА НА ГРАНИ ФАНТАСТИКИ
ЮРИЙ ЯРОВОЙ
Эта странная кора...
Как бы вы отреагировали на сообщение о том, что Москва опускается в недра Земли? Неуклонно, неторопливо, по четыре миллиметра в год, но тем не менее опускается... Так стоит ли тогда удивляться, что Уральские горы были некогда дном морским?
- Да нет же! - искренне возмущается профессор Г. А. Смирнов, заведующий лабораторией литологии и фациального анализа [Литология - наука о камне. Фация - пласт или, свита пластов, отличающихся одинаковым литологическим составом] Института геологии и геохимии Уральского научного центра. - Нет, нет и еще раз нет! Урал был не просто дном моря, а там, в глубинах океана, был заложен и сформировался! Заложен, понимаете? Заложен, если хотите воздвигнут, создан тектоническими силами. В чем тонкость? Хорошо, начнем все сначала...
И мы начинаем разбираться сначала...
Итак, 1620 год, Англия. Маститый, нашумевший своим "Новым Органоном" философ Фрэнсис Бэкон, родоначальник английского материализма, непримиримый противник схоластики, рационалист и прагматист, устав от бесконечной изнурительной "борьбы с церковью, сдался. И пора - за плечами уже шестьдесят лет, жизнь подходит к закату, сколько можно "препарировать" и Библию, и самого бога? Слишком уж велик был авторитет философа-бунтаря, чтобы можно было его без оглядки предать анафеме - церковь искала с Бэконом примирения.
И вдруг, когда, казалось, философ пошел на примирение, разнесся кощунственный слух: Фрэнсис Бэкон усомнился, что бог создал Землю твердой! Континенты и острова, по мнению Бэкона, плывут! Но не в воде, не в океане, а в самой тверди Земли! Да не спятил ли великий философ-рационалист?
Трудно сказать, что натолкнуло Бэкона на. мысль о подвижности континентов. Скорее всего внимательное изучение очертаний противоположных берегов Атлантического океана. Но так или иначе, а великий английский философ первым усомнился, что Земля твердая и незыблемая, как сам камень.
Опыт, а Фрэнсис Бэкон основой всех точных наук считал эксперимент, который великого английского философа привел к мысли о движении материков, несложно проделать каждому, кто имеет физическую карту мира. Для этого нужно ножницами вырезать контуры Африки или перерисовать их на кальку и совместить ее западный берег с восточным Южной Америки таким образом, чтобы южноамериканский мыс Сан-Роки вошел в Гвинейский залив. Точно так же, правда, с несколько худшим совпадением, можно совместить восточный берег Северной Америки с Европой и северо-западом Африки. Впервые карта с совмещенными берегами континентов Америки, Африки и Европы была опубликована в 1908 году, и принадлежала она Снайдеру. Однако гипотеза дрейфа континентов связывается с другим именем - с именем немецкого метеоролога Вегенера, который в 1910 году разработал довольно стройную теорию о существовании в далеком геологическом прошлом Земли субконтинента Гондваны с центром на Южном полюсе. Одновременно, как выяснилось позднее, подобную же теорию выдвинул и русский ученый Ертов - ныне совершенно забытый.
Дело не столько в самом дрейфе (континенты, как показали точные астрономические замеры и расчеты, и сейчас продолжают двигаться со скоростью порядка пяти сантиметров в год), сколько в объяснении механизма их дрейфа. Согласно представлениям Вегенера, материки представляют собой некие гигантские "льдины", плавающие на расплавленной жидкой магме. По представлениям же фиксистов, материки образовались в результате пульсаций твердой литосферы земного шара, а горные хребты - это своеобразные складки, морщины "лика" планеты. Другими словами, если мобилисты представляют материки как некие плоты, свободно плавающие на океане жидкой магмы, то фиксисты видят их в виде наростов, бугров литосферы, уходящей своими корнями в глубь планеты. И надо сказать, что такие представления лучше объясняют очень многие вопросы геологии, в том числе и вопросы рудообразований.
- Да, все дело в этом, - профессор Г. А. Смирнов на секунду задумывается. - Все дело в том, что за революционностью новых взглядов в геологии, в том числе и на происхождение Уральского горного хребта, кроются вопросы и сугубо утилитарные: где искать новые руды? Если, скажем, медные руды на Урале образовались в результате вулканической деятельности - их искать надо в одном месте, а если они океанического происхождения? Понимаете, какие сложные путешествия приходится предпринимать сейчас геологам-практикам, особенно уральским? В глубины Земли! К ядру планеты!
Граница между корой и мантией Земли получила название слоя "Мохо" - по имени югославского ученого Мохоровичича, который впервые в 1909 году зарегистрировал отражение мощных сейсмических волн, вызванных землетрясением в Хорватии, от какого-то, казалось, зеркального слоя, лежащего на глубине около 50 километров. Таким образом, слой "Мохо" и явился естественной границей между земной корой и ее мантией.
А теперь представим, что в этом слое "Мохо" и далее в коре образовалась некая дырка, сквозь которую может изливаться наверх находящееся под чудовищным давлением вещество мантии. Именно такими "дырками" в земной коре и представляют себе сейчас ученые действующие вулканы. Но каковы будут свойства, прежде всего физические, этого излившегося вещества мантии?
Для всех ферромагнитных веществ, то есть веществ, обладающих ярко выраженной намагниченностью, существует так называемая точка Кюри, при переходе которой они теряют свои магнитные свойства и становятся парамагнетиками. Вспомним, например, как получается немагнитная аустенитная сталь.
Чтобы сталь превратить в немагнитную, ее нужно нагреть выше температуры 770 градусов.
Это и есть точка Кюри. Для других ферромагнетиков - кобальта и никеля эта точка Кюри соответственно будет равна 1120 и 358 градусам, то есть заведомо ниже температуры магмы. А из этого следует, что вещество мантии, излившееся на поверхность Земли, должно иметь ту полярность, которую в это время имела сама Земля. А Земля, как установлено магнитологами, меняла свою полярность, то есть Южный полюс с Северным, примерно 280 раз - в среднем раз в полмиллиона лет.
Как ни странно, доказательства гипотезы "дырчатости" мантии были предоставлены... Тихим океаном.
Карта, полученная при помощи точнейших магнитометров, превратила дно Тихого океана в "шкуру зебры": полоса нормальной намагниченности через каждые 35 километров сменялась полосой отрицательной намагниченности. Если произвести несложные арифметические расчеты, то в результате мы получим потоки мантии вместе с лежащими на ней участками земной коры, которые должны дрейфовать со скоростью примерно 3,5 саниметра в год - только так можно объяснить полосчатость магнитной карты этого участка Тихого океана. А цифра 3,5 почти совпадает, как говорят ученые, хорошо согласовывается с последними астрономическими наблюдениями, которые показали, что современный дрейф континентов равен 5 сантиметрам в год. Круг доказательств и фактов замкнулся.
Но остался повисшим в воздухе вопрос о состоянии вещества мантии: если она жидкая, то прав Вегенер. Но почему тогда геологи, говоря о "дырках" в мантии, употребляют выражение "порции скальной породы"? Потому что согласно новейшим исследованиям физиков вещество мантии при таких чудовищных давлениях и температурах может находиться только в твердом, правда, очень своеобразном состоянии. В таком "скальном" виде оно и выдавливается через "дырки" в мантии.
Но как же тогда объяснить "плавание" континентов?
Возникает вопрос: как могут эти чудовищные, весом в миллионы миллиардов тонн, глыбы скользить друг по другу? Ведь для этого между ними должна быть некая геотектоническая смазка?!
- Да, есть, - опять поворачивается Георгий Алексеевич к геологической карте, висящей на стене. - Вот, обратите внимание на эти небольшие участки горной породы. Это серпентинит. Или змеевик - довольно странная горная порода. Нас, геологов, она часто ставит, вернее, ставила в тупик. Серпентиниты - очень плотные зеленоватого оттенка горные породы - совершенно явно глубинного происхождения. Однако мы их очень часто, в том числе и на Урале, находим в совершенно "неположенных" местах. Эти серпентиниты путают, как говорится, все карты. Наши, геологические, конечно, карты. Путали до тех пор, пока мы не пришли к выводу, что серпентиниты под влиянием тектонических напряжений выдавливаются (в самых "неподходящих" местах) из глубины мантии на поверхность благодаря их необычайной скользкости. Может, это слово и не очень корректное, но зато хорошо отражает суть дела: когда возьмешь в руки образец серпентинита, то он даже на ощупь кажется "мыльным".
А теперь представим, что серпентиниты выдавливаются из мантии. Где? В каких местах надо ждать их появление на поверхности? Конечно, в местах разломов, стыков блоков - там же трещины должны идти сквозь всю кору! Вот вам и "смазка" между краями горных блоков...
Геологи (чтоб уж кончить с дрейфом континентов) насчитывают сейчас шесть гигантских плит-материков, которые медленно дрейфуют, текут вместе с веществом мантии. И там, где они расходятся, образуются трещины - гигантские ущелья, иначе - рифты[Трещина, расселина (англ.). ]. А там, где они, эти плиты-материки, сталкиваются, образуются складки, горные цепи. Как же эти взгляды согласуются с гипотезой о первичном сверхконтиненте - Гондване?
Ученые-океанографы (еще одна наука была втянута в спор между фиксистами и мобилистами!) путем "прощупывания" океанического дна эхолотами установили, что от Антарктиды, которая согласно гипотезе праконтинента осталась на месте (она и в самом деле даже сейчас не дрейфует), во все стороны по земному шару тянутся подводные горные хребты - подобно растопыренной пятерне. А вдоль них идут глубокие рассе-; лины - рифты. Вот в этих-то рифтах ученые неизменно находили образцы глубинного серпентинита.
- Так что же - Урал, выходит, дитя океана? - повторяет Георгий Алексеевич и задумывается на мгновение. - Так далеко, в центре крупнейшего на земном шаре континента...
Одно дело - Кордильеры, где все ясно: были когда-то частью океана, смяты, подняты над землей дном океана, которое "подныривает" под Южную Америку, и совсем другое дело континентальный Урал... Знаете, воодушевляется вдруг он, - я глубоко убежден, что одно из крупнейших достижений естествознания нашего века - описание дна океана, твердо установленный факт, что дно океана, в особенности его подводные хребты и рифты на них, - это нечто принципиально отличное от того, что мы видим на суше. Раньше ведь считалось, что земная кора - на суше или под водой - одно и то же. И вот, когда было точно установлено, что дно океана устроено принципиально иначе, чем суша, когда стало ясно и было доказано, что Кордильеры образовались на дне моря, а потом уж были выдвинуты, выпячены из его глубин, как гигантские торосы, когда сталкиваются две льдины, мы невольно подумали: так ведь на нашем "сухопутном" Урале то же самое - та же, "океаническая" картина!
Но дело даже не в том, что Урал образовался на дне океана. Дно океана тоже может быть разным: одно дело - среднеокеанические хребты, другое разломы в океанической коре.
И совсем уж иное - прибрежный шельф или так называемые островые дуги!
Вопрос сейчас в том, чтобы выяснить, в какой из этапов развития древний Урал отвечал океанической стадии, в какой - переходной, или островодужной, и, наконец, когда в его недрах сформировалась континентальная кора? Над решением этого вопроса и трудятся сейчас ученые.
Принципиальная нцвость заключается еще и в том, что Уральские горы нам сейчас представляются в виде гигантских пластин-чешуй, местами сдвинутых относительно друг друга так, что древние комплексы пород оказались над более молодыми!
ЮРИЙ ЯРОВОЙ
Эта странная кора...
Как бы вы отреагировали на сообщение о том, что Москва опускается в недра Земли? Неуклонно, неторопливо, по четыре миллиметра в год, но тем не менее опускается... Так стоит ли тогда удивляться, что Уральские горы были некогда дном морским?
- Да нет же! - искренне возмущается профессор Г. А. Смирнов, заведующий лабораторией литологии и фациального анализа [Литология - наука о камне. Фация - пласт или, свита пластов, отличающихся одинаковым литологическим составом] Института геологии и геохимии Уральского научного центра. - Нет, нет и еще раз нет! Урал был не просто дном моря, а там, в глубинах океана, был заложен и сформировался! Заложен, понимаете? Заложен, если хотите воздвигнут, создан тектоническими силами. В чем тонкость? Хорошо, начнем все сначала...
И мы начинаем разбираться сначала...
Итак, 1620 год, Англия. Маститый, нашумевший своим "Новым Органоном" философ Фрэнсис Бэкон, родоначальник английского материализма, непримиримый противник схоластики, рационалист и прагматист, устав от бесконечной изнурительной "борьбы с церковью, сдался. И пора - за плечами уже шестьдесят лет, жизнь подходит к закату, сколько можно "препарировать" и Библию, и самого бога? Слишком уж велик был авторитет философа-бунтаря, чтобы можно было его без оглядки предать анафеме - церковь искала с Бэконом примирения.
И вдруг, когда, казалось, философ пошел на примирение, разнесся кощунственный слух: Фрэнсис Бэкон усомнился, что бог создал Землю твердой! Континенты и острова, по мнению Бэкона, плывут! Но не в воде, не в океане, а в самой тверди Земли! Да не спятил ли великий философ-рационалист?
Трудно сказать, что натолкнуло Бэкона на. мысль о подвижности континентов. Скорее всего внимательное изучение очертаний противоположных берегов Атлантического океана. Но так или иначе, а великий английский философ первым усомнился, что Земля твердая и незыблемая, как сам камень.
Опыт, а Фрэнсис Бэкон основой всех точных наук считал эксперимент, который великого английского философа привел к мысли о движении материков, несложно проделать каждому, кто имеет физическую карту мира. Для этого нужно ножницами вырезать контуры Африки или перерисовать их на кальку и совместить ее западный берег с восточным Южной Америки таким образом, чтобы южноамериканский мыс Сан-Роки вошел в Гвинейский залив. Точно так же, правда, с несколько худшим совпадением, можно совместить восточный берег Северной Америки с Европой и северо-западом Африки. Впервые карта с совмещенными берегами континентов Америки, Африки и Европы была опубликована в 1908 году, и принадлежала она Снайдеру. Однако гипотеза дрейфа континентов связывается с другим именем - с именем немецкого метеоролога Вегенера, который в 1910 году разработал довольно стройную теорию о существовании в далеком геологическом прошлом Земли субконтинента Гондваны с центром на Южном полюсе. Одновременно, как выяснилось позднее, подобную же теорию выдвинул и русский ученый Ертов - ныне совершенно забытый.
Дело не столько в самом дрейфе (континенты, как показали точные астрономические замеры и расчеты, и сейчас продолжают двигаться со скоростью порядка пяти сантиметров в год), сколько в объяснении механизма их дрейфа. Согласно представлениям Вегенера, материки представляют собой некие гигантские "льдины", плавающие на расплавленной жидкой магме. По представлениям же фиксистов, материки образовались в результате пульсаций твердой литосферы земного шара, а горные хребты - это своеобразные складки, морщины "лика" планеты. Другими словами, если мобилисты представляют материки как некие плоты, свободно плавающие на океане жидкой магмы, то фиксисты видят их в виде наростов, бугров литосферы, уходящей своими корнями в глубь планеты. И надо сказать, что такие представления лучше объясняют очень многие вопросы геологии, в том числе и вопросы рудообразований.
- Да, все дело в этом, - профессор Г. А. Смирнов на секунду задумывается. - Все дело в том, что за революционностью новых взглядов в геологии, в том числе и на происхождение Уральского горного хребта, кроются вопросы и сугубо утилитарные: где искать новые руды? Если, скажем, медные руды на Урале образовались в результате вулканической деятельности - их искать надо в одном месте, а если они океанического происхождения? Понимаете, какие сложные путешествия приходится предпринимать сейчас геологам-практикам, особенно уральским? В глубины Земли! К ядру планеты!
Граница между корой и мантией Земли получила название слоя "Мохо" - по имени югославского ученого Мохоровичича, который впервые в 1909 году зарегистрировал отражение мощных сейсмических волн, вызванных землетрясением в Хорватии, от какого-то, казалось, зеркального слоя, лежащего на глубине около 50 километров. Таким образом, слой "Мохо" и явился естественной границей между земной корой и ее мантией.
А теперь представим, что в этом слое "Мохо" и далее в коре образовалась некая дырка, сквозь которую может изливаться наверх находящееся под чудовищным давлением вещество мантии. Именно такими "дырками" в земной коре и представляют себе сейчас ученые действующие вулканы. Но каковы будут свойства, прежде всего физические, этого излившегося вещества мантии?
Для всех ферромагнитных веществ, то есть веществ, обладающих ярко выраженной намагниченностью, существует так называемая точка Кюри, при переходе которой они теряют свои магнитные свойства и становятся парамагнетиками. Вспомним, например, как получается немагнитная аустенитная сталь.
Чтобы сталь превратить в немагнитную, ее нужно нагреть выше температуры 770 градусов.
Это и есть точка Кюри. Для других ферромагнетиков - кобальта и никеля эта точка Кюри соответственно будет равна 1120 и 358 градусам, то есть заведомо ниже температуры магмы. А из этого следует, что вещество мантии, излившееся на поверхность Земли, должно иметь ту полярность, которую в это время имела сама Земля. А Земля, как установлено магнитологами, меняла свою полярность, то есть Южный полюс с Северным, примерно 280 раз - в среднем раз в полмиллиона лет.
Как ни странно, доказательства гипотезы "дырчатости" мантии были предоставлены... Тихим океаном.
Карта, полученная при помощи точнейших магнитометров, превратила дно Тихого океана в "шкуру зебры": полоса нормальной намагниченности через каждые 35 километров сменялась полосой отрицательной намагниченности. Если произвести несложные арифметические расчеты, то в результате мы получим потоки мантии вместе с лежащими на ней участками земной коры, которые должны дрейфовать со скоростью примерно 3,5 саниметра в год - только так можно объяснить полосчатость магнитной карты этого участка Тихого океана. А цифра 3,5 почти совпадает, как говорят ученые, хорошо согласовывается с последними астрономическими наблюдениями, которые показали, что современный дрейф континентов равен 5 сантиметрам в год. Круг доказательств и фактов замкнулся.
Но остался повисшим в воздухе вопрос о состоянии вещества мантии: если она жидкая, то прав Вегенер. Но почему тогда геологи, говоря о "дырках" в мантии, употребляют выражение "порции скальной породы"? Потому что согласно новейшим исследованиям физиков вещество мантии при таких чудовищных давлениях и температурах может находиться только в твердом, правда, очень своеобразном состоянии. В таком "скальном" виде оно и выдавливается через "дырки" в мантии.
Но как же тогда объяснить "плавание" континентов?
Возникает вопрос: как могут эти чудовищные, весом в миллионы миллиардов тонн, глыбы скользить друг по другу? Ведь для этого между ними должна быть некая геотектоническая смазка?!
- Да, есть, - опять поворачивается Георгий Алексеевич к геологической карте, висящей на стене. - Вот, обратите внимание на эти небольшие участки горной породы. Это серпентинит. Или змеевик - довольно странная горная порода. Нас, геологов, она часто ставит, вернее, ставила в тупик. Серпентиниты - очень плотные зеленоватого оттенка горные породы - совершенно явно глубинного происхождения. Однако мы их очень часто, в том числе и на Урале, находим в совершенно "неположенных" местах. Эти серпентиниты путают, как говорится, все карты. Наши, геологические, конечно, карты. Путали до тех пор, пока мы не пришли к выводу, что серпентиниты под влиянием тектонических напряжений выдавливаются (в самых "неподходящих" местах) из глубины мантии на поверхность благодаря их необычайной скользкости. Может, это слово и не очень корректное, но зато хорошо отражает суть дела: когда возьмешь в руки образец серпентинита, то он даже на ощупь кажется "мыльным".
А теперь представим, что серпентиниты выдавливаются из мантии. Где? В каких местах надо ждать их появление на поверхности? Конечно, в местах разломов, стыков блоков - там же трещины должны идти сквозь всю кору! Вот вам и "смазка" между краями горных блоков...
Геологи (чтоб уж кончить с дрейфом континентов) насчитывают сейчас шесть гигантских плит-материков, которые медленно дрейфуют, текут вместе с веществом мантии. И там, где они расходятся, образуются трещины - гигантские ущелья, иначе - рифты[Трещина, расселина (англ.). ]. А там, где они, эти плиты-материки, сталкиваются, образуются складки, горные цепи. Как же эти взгляды согласуются с гипотезой о первичном сверхконтиненте - Гондване?
Ученые-океанографы (еще одна наука была втянута в спор между фиксистами и мобилистами!) путем "прощупывания" океанического дна эхолотами установили, что от Антарктиды, которая согласно гипотезе праконтинента осталась на месте (она и в самом деле даже сейчас не дрейфует), во все стороны по земному шару тянутся подводные горные хребты - подобно растопыренной пятерне. А вдоль них идут глубокие рассе-; лины - рифты. Вот в этих-то рифтах ученые неизменно находили образцы глубинного серпентинита.
- Так что же - Урал, выходит, дитя океана? - повторяет Георгий Алексеевич и задумывается на мгновение. - Так далеко, в центре крупнейшего на земном шаре континента...
Одно дело - Кордильеры, где все ясно: были когда-то частью океана, смяты, подняты над землей дном океана, которое "подныривает" под Южную Америку, и совсем другое дело континентальный Урал... Знаете, воодушевляется вдруг он, - я глубоко убежден, что одно из крупнейших достижений естествознания нашего века - описание дна океана, твердо установленный факт, что дно океана, в особенности его подводные хребты и рифты на них, - это нечто принципиально отличное от того, что мы видим на суше. Раньше ведь считалось, что земная кора - на суше или под водой - одно и то же. И вот, когда было точно установлено, что дно океана устроено принципиально иначе, чем суша, когда стало ясно и было доказано, что Кордильеры образовались на дне моря, а потом уж были выдвинуты, выпячены из его глубин, как гигантские торосы, когда сталкиваются две льдины, мы невольно подумали: так ведь на нашем "сухопутном" Урале то же самое - та же, "океаническая" картина!
Но дело даже не в том, что Урал образовался на дне океана. Дно океана тоже может быть разным: одно дело - среднеокеанические хребты, другое разломы в океанической коре.
И совсем уж иное - прибрежный шельф или так называемые островые дуги!
Вопрос сейчас в том, чтобы выяснить, в какой из этапов развития древний Урал отвечал океанической стадии, в какой - переходной, или островодужной, и, наконец, когда в его недрах сформировалась континентальная кора? Над решением этого вопроса и трудятся сейчас ученые.
Принципиальная нцвость заключается еще и в том, что Уральские горы нам сейчас представляются в виде гигантских пластин-чешуй, местами сдвинутых относительно друг друга так, что древние комплексы пород оказались над более молодыми!