Анатолий Малахов - Под покровом мантии

• Название: Под покровом мантии
• Автор: Анатолий Малахов
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: География
• Год: 1965

Кипящая жидкая магма или сверхтвердое вещество? Невообразимо высокие температуры или холод, близкий к абсолютному нулю?..

В самом деле, что же собой представляют недра Земли, какие тайны скрываются под ее мантией?

На эти вопросы наука еще не может дать точного ответа, хотя существует множество самых различных гипотез…

Романтика поисков и упорных исследований геологов, изучающих земные недра, и является темой этой книги. Автор ее, профессор, доктор геолого-минералогических наук Анатолий Алексеевич Малахов, хорошо знаком читателям по увлекательным книгам «Сто профессий геолога» и «Новеллы о камне».

---

Как же увязать эти диаметрально-противоположные точки зрения?

С еще большим количеством проблем и вопросов мы сталкиваемся, когда начинаем изучать историю происхождения и развития гор, историю всей Земли. Лет 30 тому назад существовало достаточно четкое представление об эпохах развития нашей планеты. Ганс Штилле, крупнейший немецкий ученый, сформулировал учение о ритмах развития Земли — о каменных ритмах. Каждый ритм, по Штилле, включал периоды накопления осадков, складчатости, горообразования и разрушения первозданных гор. Складчатость протекала бурно, революционно; периоды накопления осадков были относительно спокойными.

В эпохи складчатости и горообразования возникали мощные разломы Земли. Отдельные участки земной коры испытывали при этом резкие поднятия, приводившие к формированию горных кряжей.

Штилле насчитал в истории Земли не менее тридцати таких ритмов, названных каноном (правилом) Штилле. На одном из международных конгрессов геологам предложили придерживаться канона Штилле. А потом эти ритмы жизни Земли, все эпохи горообразования, которые наметил Штилле, подверглись резкой критике. Пожалуй, сам ученый способствовал тому, что его взгляды в конечном итоге стали опровергаться коллегами: ему не всегда точно удавалось отметить возраст горообразования. Дело в том, что при изучении эпохи горообразования можно легко совершить ошибку. Свои наблюдения геолог основывает на так называемых несогласиях в залегании горных пород. Эти несогласия обнаруживаются после того, как породы, слагающие горный кряж, разрушатся и на них будут отложены ненарушенные горизонтально лежащие слои.

Сколько времени нужно для того, чтобы разрушились Крым или Кавказ? Конечно, немало. Все зависит от того, будет ли при этом действовать только морской прибой, или реки тоже врежутся в глубь кряжа, или льды начнут сдирать его.

На реке Мзымте, вблизи Сочи, ученые обнаружили пещеру, в которой сохранились орудия каменного века. Рядом со входом в пещеру была река. А сейчас Мзымта врезалась в глубь страны, и пещера находится на высоте 110 метров от уровня воды в реке. Не менее 100 000 лет отделяет нас от древнего каменного века. Значит, в каждую тысячу лет река «снимала» слой в один метр!

Так сколько же потребуется лет для того, чтобы полностью уничтожить пяти-семикилометровый кряж? Скорость разрушения кряжа будет зависеть и от быстроты его вздымания, и от крепости пород, и от многих других факторов. Только по вопросу о длительности каменных ритмов долго бытовало несколько точек зрения, из них две генеральные, крайние. Одну назвали катастрофизмом (а точнее — неокатастрофизмом), другую — эволюционизмом (неоэволюционизмом).

Неокатастрофисты говорят о том, что складчатость в виде какого-то пароксизма охватывает как бы мгновенно весь земной шар, в связи с этим она и проявляется одновременно во многих участках поверхности земной коры. В свое время учение об этапах разрушения, катастрофически охватывающих весь земной шар, было осуждено наукой. Катастрофизм в его чистом виде приводил к представлению о неоднократных актах творения каким-то божеством всего того, что имеется на Земле, и о последующем уничтожении сотворенного прямо по индийской легенде или библии. Такая близость катастрофического воззрения к религиозному учению заставила многих ученых отказаться от теории мгновенных актов, мгновенных катастроф в истории Земли.

Вполне естественно, что сразу возникло представление о растянутости во времени явлений, происходящих на Земле. Так появился эволюционизм. В наши дни эволюционисты говорят, что процесс складкообразования происходит в течение многих миллионов лет. В свое время академик Н. С. Шатский уверял, что все складчатые цепи Кавказа формировались десятки миллионов лет. Ученый решительно отрицал единовременные «акты сотворения» горных цепей Земли.

Сейчас мы считаем ошибочными эти крайние точки зрения. Когда мы рассматриваем следствия геологических процессов и в том числе складкообразования, мы очень часто не можем оценить их длительность или кратковременность. И поныне ведь на наших глазах бывают резкие землетрясения, идут вулканические явления, но впоследствии, когда результаты этих явлений будут отражены только в каменных документах, исследователи так же будут спорить: катастрофически шли эти процессы или эволюционно.

Да и мы, оценивая их сейчас, скажем, что местами они действительно происходят в виде резких катастроф, подобно мощным землетрясениям, с интенсивной вулканической деятельностью. Но в масштабе всей планеты это лишь какие-то незначительные проявления, незначительные этапы, растянутые во времени, может быть на 100, 200, 300 тысяч лет. Что это — катастрофизм или эволюционизм?

Ни то и ни другое. Это пульсирующий, растянутый на небольшой отрезок времени процесс образования разломов, вулканов, складок горных пород, поднятий и опусканий Земли. Это что-то совершенно отличное от представлений и катастрофистов и неоэволюционистов.

Лишь в последнее время благодаря применению атомных счетчиков времени установили примерную длительность каменных ритмов. Оказалось, что за три миллиарда лет истории развития Земли было не более 20 крупных ритмов, по 100–200 миллионов лет каждый. Крупные ритмы включают, в свою очередь, десятки и сотни ритмов мелких порядков — по нескольку миллионов лет, а эти последние разделяются на еще более дробные ритмы.

Каменная летопись Земли еще только начала раскрывать свои тайны. Вот почему при изучении всех этих вопросов и возникло много разных гипотез.

Между тем споры ученых носят далеко не один лишь теоретический характер. С каменными ритмами связан процесс формирования многих полезных ископаемых, как рудных, так и нерудных. Каменные ритмы создают условия, при которых концентрируются в отдельных зонах те или иные полезные ископаемые. При обычном смятии горных пород возникают чередующиеся между собой вздутия и вдавленности в земных слоях. К вздутиям, как правило, приурочены скопления нефти. Нефть, газ и вода распределяются здесь по удельному весу: в пористом пласте газ занимает самую верхнюю часть, затем размещается нефть, которую снизу подпирает вода.

Где горообразование наметило впадины в земных пластах, там вследствие того же закона распределения жидкостей по удельному весу скапливается вода. Это так называемые артезианские воды. Стоит пробурить скважину в таком пласте, как из-под Земли вырвется фонтан. Во многих городах такие артезианские бассейны являются главными, а то и единственными источниками водоснабжения.

С каменными ритмами связаны и вулканизм, и разломы, и все полезные ископаемые, приуроченные к активным зонам Земли. Есть люди, посвятившие всю жизнь выяснению закономерных связей пульса и ритма Земли с разнообразными полезными ископаемыми, но мы видим, как много загадок на их пути.

Законы или загадки?

Есть много незыблемого в геологии. Это те законы, которые лежат в основе науки. Очень много таких законов установлено в минералогии и кристаллографии, в учении об условиях образования горных пород.

Вот, например, великий русский ученый Евграф Степанович Федоров путем математического анализа установил, что существует ограниченное количество законов заполнения пространства минералами. Он математически доказал, что может быть только 230 законов кристаллографических сочетаний.

Федорову удалось дожить до триумфа своего математического анализа. При его жизни с помощью рентгеноскопического просвечивания минералов были подтверждены и экспериментально доказаны установленные им математические законы. Оказалось, что эти законы связаны с внутриатомной, внутримолекулярной решеткой, тем каркасом, который и определяет строение любого вещества минерального мира.

Но иногда ученые слишком нетерпеливы в установлении законов. Ведь закон подмечает что-то устойчивое, что-то незыблемое, всегда повторяющееся в природе. Если какое-либо явление не повторяется, противоречит правилу, то здесь иногда рано говорить об открытии закона. В связи с этим ученые разработали своеобразную иерархию. Есть такой термин — статистический закон, когда какая-то часть процессов закономерно повторяется, а какая-то часть нет. Если строгой закономерности нет, то говорят не о законе, а о теории или о принципе. Если оснований недостаточно для теории или научного принципа, тогда речь идет о гипотезе, причем она иногда стоит где-то в одном ряду с научной фантастикой, с более или менее обоснованным предположением.

В геологии эта иерархия закономерностей особенно проявила себя. Покажем ее на примерах.

К моменту XVII Международного конгресса геологов было установлено довольно много законов образования полезных ископаемых. Пожалуй, в это время наиболее популярным был так называемый закон американского ученого Эммонса, разработавшего представление о закономерностях залегания полезных ископаемых в зонах магматических очагов.